Πώς να αναπτύξετε δίκτυα WiFi και να επιλύσετε προβλήματα WiFi

Υπάρχει σήμερα ένα σημείο πρόσβασης WiFi σχεδόν σε κάθε σπίτι που υποστηρίζει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών από τη γενική πλοήγηση στο internet έως τη ροή των υπηρεσιών βίντεο, που πάσχουν από πολλές διαφορετικές πηγές παρεμβολών. Όχι μόνο οι γείτονές σας έχουν WiFi, αλλά μπορεί να έχετε και άλλα σημεία πρόσβασης στο σπίτι ή εκτός.

Υπάρχει σήμερα ένα σημείο πρόσβασης WiFi σχεδόν σε κάθε σπίτι που υποστηρίζει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών από τη γενική πλοήγηση στο internet έως τη ροή των υπηρεσιών βίντεο, που πάσχουν από πολλές διαφορετικές πηγές παρεμβολών. Όχι μόνο οι γείτονές σας έχουν WiFi, αλλά μπορεί να έχετε και άλλα σημεία πρόσβασης στο σπίτι ή εκτός.

“Ασύρματα σημεία πρόσβασης” χαμηλής πυκνότητας “

Πολλές οικιακές συσκευές χρησιμοποιούν WiFi για σύνδεση στο διαδίκτυο. Μια έξυπνη τηλεόραση θα ήταν καλό παράδειγμα, αλλά υπάρχουν πολλοί νέοι δορυφορικοί ή καλωδιακοί αποκωδικοποιητές που περιλαμβάνουν ένα WiFi AP για να μεταδώσουν βίντεο σε κινητές συσκευές, όπως έξυπνα τηλέφωνα ή tablet. Έτσι, μπορείτε εύκολα να έχετε αρκετά AP (Σημεία Πρόσβασης) στο σπίτι.

Αυτοί οι τύποι AP που χρησιμοποιούνται στο σπίτι ή στο γραφείο ονομάζονται συνήθως “χαμηλής πυκνότητας” επειδή υποστηρίζουν ένα μικρό αριθμό ταυτόχρονων συνδέσεων, δέκα ή είκοσι το πολύ. Έχουν συνήθως έναν μόνο πομποδέκτη και μπορούν να διαμορφωθούν ώστε να λειτουργούν σε ένα συγκεκριμένο κανάλι WiFi, να λειτουργούν κάτω από ένα δεδομένο όνομα και συνήθως έχουν διαφορετικές επιλογές ασφαλείας και χαρακτηριστικά.

“Ασύρματα σημεία πρόσβασης” υψηλής πυκνότητας “

Υπάρχουν και άλλοι τύποι σημείων πρόσβασης που χρησιμοποιούνται σε ξενοδοχεία, συνεδριακά κέντρα ή για μεγάλες συγκεντρώσεις όπως τα γήπεδα ποδοσφαίρου που αναφέρονται ως “υψηλής πυκνότητας”, υποστηρίζοντας χιλιάδες ταυτόχρονες συνδέσεις. Περιλαμβάνουν κανονικά πολλαπλούς πομποδέκτες και επιτρέπουν πρόσθετες λειτουργίες διαμόρφωσης, όπως η ρύθμιση έντασης εξόδου, η οποία αποδεικνύεται σημαντική όταν ρυθμίζουμε με ακρίβεια τα δίκτυα WiFi για παράδειγμα.

Το βίντεο είναι μια πολύ απαιτητική υπηρεσία για ένα δίκτυο IP, πόσο μάλλον ένα σημείο πρόσβασης WiFi.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του αναλυτή ασύρματου WiFi σας

Δεν είναι ασυνήθιστο να αντιμετωπίζετε προβλήματα με το WiFi και δεν είναι πολύ εύκολο να το καταλάβετε και να το διορθώσετε. Υπάρχει μια μεγάλη ποικιλία των αποκαλούμενων “WiFi Analyzer” εφαρμογών που διατίθενται για κινητά τηλέφωνα, tablet και υπολογιστές PC, συμπεριλαμβανομένων των δικών μας, πολλά από αυτά δωρεάν ή υποστηριζόμενα από τη διαφήμιση.

Παρόλο που είναι εξαιρετικά στην αξιοποίηση των δυνατοτήτων του κινητού τηλεφώνου ή του WiFi  του υπολογιστή, δεν μπορούν να χαρακτηριστούν ως πραγματικοί αναλυτές WiFi, διότι πρώτον δεν διαθέτουν πραγματικό αναλυτή φάσματος για να καλύψουν το φυσικό επίπεδο και δεύτερον επειδή βλέπουν το περιβάλλον WiFi μέσω του ” μάτια “του ασύρματου ασύρματου πομποδέκτη WiFi. Ο αναλυτής φάσματος είναι απαραίτητος για να «δει», για παράδειγμα, τις παρεμβολές εκτός WiFi, όπως εξηγείται αργότερα.

Οι  μετρητές ισχύος  RANGERNeo προσφέρουν ένα νέο σύνολο εργαλείων για να βοηθήσουν στην μάχη με το WiFi και να κερδίσουν. Το κείμενο αυτό καλύπτει μια πρώτη ενημέρωση των δυνατοτήτων αυτών.

Το RANGERNeo είναι μια νέα γενιά αναλυτών πολλαπλών λειτουργιών TV, Satellite και WIFI που αποσκοπούν να βοηθήσουν τους τεχνικούς όχι μόνο να αντιμετωπίσουν τα κλασικά καλούμενα γραμμικά τηλεοπτικά (δορυφορικά, καλωδιακά, τηλεοπτικά) σήματα εκπομπής, αλλά και να αντιμετωπίσουν τις πολλές προκλήσεις που προκαλούνται από τον ασύρματο κόσμο και τις νέες πλατφόρμες παράδοσης βίντεο.

Διερεύνηση πεδίου

Το WiFi χρησιμοποιεί τις ζώνες συχνοτήτων ISM (Industrial Scientific Medical). Δεν απαιτείται άδεια χρήσης σε αυτές τις ζώνες και έτσι χρησιμοποιούνται από πολλές άλλες συσκευές, όπως ακουστικά Bluetooth, φούρνους μικροκυμάτων, λάμπες θείου (!), Ασύρματες κάμερες CCTV, ασύρματα τηλέφωνα κλπ.

Για μεγάλο χρονικό διάστημα, τα συστήματα WiFi έχουν χρησιμοποιήσει σχεδόν αποκλειστικά τη ζώνη 2,4 GHz, η οποία είναι μακράν η πιο δημοφιλής ζώνη ISM. Σήμερα είναι πολύ «πυκνοκατοικημένη» ακόμη και κορεσμένη σε ορισμένες περιοχές και ως εκ τούτου ορισμένα νέα συστήματα χρησιμοποιούν τη ζώνη των 5 GHz. Δεν είναι όλες οι συσκευές WiFi (τηλέφωνα, ταμπλέτες, φορητοί υπολογιστές) διπλής ζώνης (συμβατό με 2,4 και 5 GHz), γι ‘αυτό είναι μια σημαντική απόφαση που πρέπει να κάνετε εάν δημιουργείτε ένα νέο σημείο πρόσβασης AP.

Η ζώνη 2,4 GHz αποτελείται από κανάλια 14 x 5 MHz (1-14) αλλά όλες οι χώρες δεν τα χρησιμοποιούν όλα. Το κανάλι 14 δεν χρησιμοποιείται στην Ευρώπη για παράδειγμα. Το τυπικό εύρος ζώνης σήματος WiFi είναι 20 MHz και, επομένως, εάν τα Σημεία Πρόσβασης έχουν οριστεί σε παρακείμενα κανάλια, θα επικαλύπτονται. Η ζώνη των 5 GHz περιλαμβάνει περισσότερα κανάλια με εύρος ζώνης από 20 έως 160 MHz. Δεν είναι καθολική όσον αφορά την κατανομή των καναλιών και ισχύουν διαφορετικοί κανόνες ανάλογα με τη χώρα.

Μια γρήγορη αναζήτηση στο Internet θα παρέχει πολλές λεπτομέρειες σχετικά με την ακριβή κατανομή καναλιών και τις ιδιαιτερότητες σε κάθε χώρα. Ο παρακάτω πίνακας περιγράφει τις κύριες πρακτικές διαφορές μεταξύ των ζωνών 2,4 και 5 GHz:

Μια γρήγορη προβολή των καναλιών WiFi στην περιοχή σας

Καθώς αρχίζουμε να δουλεύουμε, η λειτουργία του αναλυτή φάσματος θα παρέχει μια πολύ καλή εικόνα της κατάστασης WiFi στην περιοχή που διερευνάμε. Θα μας επιτρέψει επίσης να εντοπίσουμε τα σημεία πρόσβασης μας καθώς η ισχύς του σήματος θα αυξηθεί όταν τα πλησιάσουμε. Μπορούμε επίσης να τα αναγνωρίσουμε με βάση το όνομα (SSID ή αναγνωριστικό συνόλου υπηρεσιών) εάν το ξέρουμε φυσικά.

Wi-Fi κανάλια στην περιοχή.

Πολλά συμπεράσματα μπορούν να συναχθούν από την παραπάνω εικόνα ήδη. Ορισμένα σημεία πρόσβασης μπορούν να λειτουργούν σε παρακείμενα κανάλια ή ακόμα και να χρησιμοποιούν το ίδιο κανάλι. Και στις δύο περιπτώσεις θα υπάρχει διασταυρούμενη παρέμβαση μεταξύ τους, αλλά τα σχήματα διαμόρφωσης και τα πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται στο WiFi επιτρέπουν την πραγματοποίηση επικοινωνιών σε αυτές τις συνθήκες. Ωστόσο, η ποιότητα της επικοινωνίας θα επιδεινωθεί καθώς μερικά σημεία πρόσβασης χρησιμοποιούν το ίδιο κανάλι ή εάν αλληλεπικαλύπτονται με γειτονικά AP ή εάν έχουν υψηλό φορτίο εργασίας.

Επειδή η ζώνη ISM είναι δωρεάν μπορείτε μόνο να ελέγξετε τι θα κάνουν τα Access Points σας και έτσι η εγκατάσταση και ρύθμιση WiFi συστημάτων θα καταλήξει να είναι μια εξισορροπητική ενέργεια μεταξύ του να πράξετε το σωστό και να καταλάβετε το περιβάλλον σας.

Ισχύς σήματος και SNR. Περιοχή εύρους.

Για να χρησιμοποιήσετε ένα σημείο πρόσβασης, οι συσκευές WiFi στην περιοχή θα πρέπει να λαμβάνουν αρκετό σήμα από αυτό. Με τον ίδιο τρόπο, το Access Point πρέπει επίσης να μπορεί να λαμβάνει τα σήματα από τις συσκευές WiFi προσπαθώντας να επικοινωνήσει μαζί του. Είναι μια αμφίδρομη επικοινωνία. Θα πάρουμε το σήμα σημείου πρόσβασης σαν παραπομπή υποθέτοντας ότι εάν λειτουργεί με έναν τρόπο, θα λειτουργήσει και με τον άλλο τρόπο. Αν μπορώ να λάβω το σήμα από το σημείο πρόσβασης, το σημείο πρόσβασης θα μπορέσει να λάβει το σήμα από οποιαδήποτε συσκευή στην τοποθεσία μου. Έτσι το πρώτο πράγμα που θα εξετάσουμε θα είναι η ισχύς του σήματος. Αυτό θα γίνει χρησιμοποιώντας αναγνώσεις RSSI (Ένδειξη Ληφθέντος Σήματος).

Επειδή μπορεί να υπάρχουν πολλαπλές πηγές θορύβου και παρεμβολών, η ισχύς σήματος από μόνη της δεν αρκεί για να προσδιορίσει την κάλυψη σημείου πρόσβασης ή το καλούμενο και όριο εύρους. Ειδικά αν το σύστημά σας λειτουργεί σε πυκνοκατοικημένες περιοχές, οι πιθανότητες είναι ότι ο θόρυβος και οι παρεμβολές θα περιορίσουν την ποιότητα της επικοινωνίας σας πολύ πριν την ισχύ του σήματος. Ο λόγος σήματος προς θόρυβο (SNR) μετρά τη διαφορά μεταξύ της έντασης του σήματος και του θορύβου και επομένως είναι μια καλή ένδειξη της ποιότητας του σήματος.

Το SNR έχει άμεσο αντίκτυπο στα ποσοστά δεδομένων επικοινωνίας WiFi. Όσο υψηλότερο είναι το SNR, τόσο μεγαλύτερες είναι οι πιθανές ταχύτητες δεδομένων. Επομένως, συνιστάται η παρακολούθηση του SNR για τις έρευνες των ορίων του εύρους. Ωστόσο, δεν υπάρχουν καθολικές μέθοδοι προσέγγισης του προβλήματος. Θυμηθείτε ότι τα AP μοιράζονται το εύρος ζώνης με άλλa που δεν μπορούμε να ελέγξουμε. Επίσης, όλες οι συσκευές WiFi δεν έχουν την ίδια ευαισθησία, αλλά ως κανόνας SNR στην περιοχή των 25-30 πρέπει να επισημάνουν την κάλυψη του Access Point.

Τόσο το RSSI όσο και το SNR εμφανίζονται στην κορυφή της οθόνης αναλυτή φάσματος του RANGERNeo.

Εσωτερικές μετρήσεις. 1 μέτρο, 10 μέτρα και 14 μέτρα από το δρομολογητή WiFi.

Αυτόματη παρεμβολή: μη επικαλυπτόμενα κανάλια WiFi

Στον ιδανικό κόσμο, όπου τίποτα άλλο δεν χρησιμοποιεί το εύρος ζώνης μας, θα είχε πολύ νόημα να αποφύγουμε να δημιουργήσουμε τη δική μας παρέμβαση. Αυτό μπορεί εύκολα να συμβεί αν λειτουργήσουμε περισσότερα από ένα Σημεία Πρόσβασης και δεν οργανώνουμε σωστά τα κανάλια που χρησιμοποιούν.

Οι περισσότεροι δρομολογητές WiFi θα είναι προεπιλεγμένοι για την αυτόματη επιλογή καναλιών. Σε αυτή τη λειτουργία, το Access Point θα επιλέξει ένα κανάλι με βάση οποιονδήποτε λόγο είναι ενσωματωμένος στο λογισμικό του. Αυτό δεν είναι πάντα μια καλή επιλογή. Η επιλογή χειροκίνητου καναλιού θα σας ενημερώσει για το πού είναι τώρα το σημείο πρόσβασης σας και θα παραμείνει εκεί.

Υπάρχει ένας περιορισμένος αριθμός μη επικαλυπτόμενων καναλιών που μπορείτε να επιλέξετε ανάλογα με τις ρυθμίσεις εύρους ζώνης. Σημειώστε ότι ένα τυπικό σημείο πρόσβασης εύρους ζώνης 20 MHz θα καταλαμβάνει τέσσερα κανάλια. Ο παρακάτω πίνακας περιγράφει την κατάσταση:

Μη επικαλυπτόμενα δίκτυα WiFi 2,4 GHz. Πηγή: WikiMedia Commons.

Η πρώτη επιλογή περιγράφει αυτό που πιστεύουμε ότι είναι το πιο τυπικό σενάριο, τα κανάλια 1, 6 και 11 (14 που δεν χρησιμοποιούνται στην ΕΕ) δεν επικαλύπτονται. Ας υποθέσουμε ότι χρησιμοποιούμε δύο δρομολογητές WiFi για παράδειγμα. Στη συνέχεια θα μπορούσαμε να επιλέξουμε κανάλια 1 και 6, 1 και 11 ή 6 και 11.

Παρατηρώντας το WiFi περιβάλλον σας

Αλλά δεν είμαστε μόνοι μας και θα υπάρχουν πολλές άλλες WiFi και μη ασύρματες συσκευές που χρησιμοποιούν την ίδια ζώνη συχνοτήτων ξεκινώντας από τα Access Points του γείτονά σας. Θα είναι πολύ ενδιαφέρον να αναζητήσουμε τη μπάντα των συχνοτήτων για να προσδιορίσουμε ποια κανάλια υποστηρίζουν (1) μικρότερο όγκο σημείων πρόσβασης και (2) λιγότερη κυκλοφορία. Δύο διαφορετικά πράγματα, ο αριθμός των σταθμών που χρησιμοποιούν ένα κανάλι και ο όγκος της κυκλοφορίας που χειρίζονται.

Ο αριθμός σημείων πρόσβασης που λειτουργούν σε ένα κανάλι μπορεί να διαβαστεί απευθείας από το N.AP στην οθόνη. Όσο χαμηλότερος ο αριθμός αυτός είναι ο καλύτερος φυσικά.

Υπάρχουν 4 Σημεία Πρόσβασης χρησιμοποιώντας το κανάλι 4

Μπορεί να έχετε μια κατάσταση όπου ένα κανάλι χρησιμοποιείται από ένα ή δύο σημεία πρόσβασης μόνο, αλλά χειρίζονται τόσο πολλή κίνηση που καθιστά το κανάλι τελείως μη πρακτικό. Όσο υψηλότερα είναι τα επίπεδα δραστηριότητας ενός σημείου πρόσβασης τόσο υψηλότερη είναι η κατοχή του καναλιού.

Αυτό μπορεί να ερμηνευτεί από τις αναγνώσεις MaxPower και AvPower, αλλά στην περίπτωση αυτή το γραφικό “θερμοκρασίας” του αναλυτή φάσματος RANGERNeo γίνεται επίσης πρακτικό, όσο φωτεινότερο είναι το γραφικό τόσο μεγαλύτερη είναι η χρήση του καναλιού, ώστε να μπορείτε να έχετε τις ίδιες πληροφορίες με μια ματιά.

Σημείο πρόσβασης που παρέχει βίντεο YouTube σε τρεις κινητές συσκευές

Παρατηρώντας τα Μη WiFi περιβάλλοντά σας

Κάθε εξοπλισμός που χρησιμοποιεί τη ζώνη ISM μπορεί να δημιουργήσει παρεμβολές, να αυξήσει τα επίπεδα θορύβου υποβάθρου μειώνοντας το SNR και επηρεάζοντας τη λειτουργία των Σημείων Πρόσβασης. Περιφερειακά Bluetooth, ασύρματα τηλέφωνα ή ακόμα και οθόνες παρακολούθησης βρεφών και φούρνοι μικροκυμάτων λειτουργούν στην ίδια περιοχή συχνοτήτων. Οι παρακάτω εικόνες περιγράφουν δύο παραδείγματα τέτοιων παρεμβολών.

Για άλλη μια φορά η λειτουργία του αναλυτή φάσματος είναι ζωτικής σημασίας για την ανίχνευση, τον εντοπισμό και την προσπάθεια μετριασμού αυτών των πηγών παρεμβολής.

Η παρεμβολή του φούρνου μικροκυμάτων είναι ορατή ακριβώς πάνω από το κανάλι 14 αλλά πιθανώς αυξάνει το επίπεδο θορύβου σε ολόκληρη τη ζώνη

Παρεμβολή Bluetooth στα κανάλια 1, 2, 3, 8, 9, 10.

Οι συσκευές Bluetooth χρησιμοποιούν διαμορφώσεις συχνοτήτων με στενή ζώνη και τείνουν να δημιουργούν παρεμβολές σε ολόκληρη τη ζώνη. Παρόλο που το Bluetooth χρησιμοποιεί χαμηλή ισχύ και έχει χαμηλή εμβέλεια πολλές συσκευές που λειτουργούν ταυτόχρονα στην ίδια περιοχή μπορεί να επηρεάσουν τη λήψη WiFi.