Проблема медленного клиента в Wi-Fi сетях

Многие читатели высказывают скептическое отношение к современным стандартам Wi-Fi, мол все это ни к чему, когда есть старый-добрый 802.11n, да и 2,4 ГГц добивает дальше. Но не все так просто и в этой заметке постараемся коротко рассказать об этом.

Начнем с того, что канал Wi-Fi – это разделяемая среда и пропускная способность канала делится поровну между всеми ее участниками.

Стандарт предусматривает разделение эфирного времени на слоты по количеству переданных устройством пакетов, что гарантирует каждому клиенту возможность передать или принять определенный объем данных.

Идем дальше. Ширина канала также является фиксированной и объем данных, которые мы можем по нему передать за единицу времени зависит от используемого метода модуляции (изменения электромагнитной волны таким образом, чтобы закодировать в ней данные).

Чем более сложную модуляцию мы используем – тем выше скорость передачи данных, но тем ниже помехоустойчивость такого сигнала.

Для примера возьмем квадрат определенного размера и разметим его сеткой 2х2 – получим 4 ячейки, если же возьмем сетку 4х4 – то ячеек уже будет 16, а при размере сетки 8х8 целых 64. Исходный квадрат у нас будет обозначать доступную полосу, а сетка – модуляцию.

А теперь давайте будем удалять наши квадраты на некоторое расстояние от наблюдателя, первым потеряет читабельность сетка 8х8, затем 4х4 и т.д.

Точно также и в беспроводных сетях. Чем ниже уровень сигнала и/или выше уровень помех, тем более простой метод модуляции будет использоваться.

Все стандарты до 802.11n (Wi-Fi 4) включительно предусматривают работу по принципу «один говорит – остальные молчат», т.е. точка одновременно работает только с одним клиентом.

Начиная со стандарта 802.11ac (Wi-Fi 5) предусмотрен режим многопользовательского MIMO, когда точка может передавать данные одновременно сразу нескольким клиентам (но не наоборот).

Такое решение позволило улучшить передачу потокового мультимедиа и улучшить пользовательские характеристики беспроводной сети.

В 802.11ax (Wi-Fi 6) добавили исходящие потоки и теперь точка может не только передавать, но и принимать данные от нескольких клиентов одновременно.

А теперь вернемся к проблеме медленного клиента. Под медленным клиентом может подразумеваться два типа устройств: устройство с устаревшим стандартом и устройство того же стандарта, но со слабым уровнем сигнала.

Начнем с устаревших, эта проблема наиболее характерна для диапазона 2,4 ГГц, даже если точка поддерживает все современные стандарты, например, как в новых Mikrotik 802.11b/g/n/ax (Wi-Fi 6), то в такой сети у нас всегда найдутся устройства 802.11n.

Что это значит? А это значит, что во время работы такого устройства все клиенты 802.11ac/ax будут молчать и точка не будет передавать им данные даже если могла бы это сделать.

В итоге мы теряем все преимущества новых стандартов и фактически опускаемся на уровень производительности сети 802.11n, особенно если старых устройств много.

С медленным клиентом того же стандарта проблема немного иная. В силу плохого уровня приема и низкого соотношения сигнал/шум он будет использовать простые методы модуляции, а следовательно, занимать больше эфирного времени.

При высокой активности такого клиента или большого их количества скорость передачи всей сети будет стремиться к скорости самого медленного устройства.

Т.е. если ваша бабушка слушает музыку с высоким качеством пропалывая грядки на краю участка страдать будет производительность и вашего нового и крутого смартфона в паре метров от точки доступа.

Поэтому самым разумным способом на сегодняшний день является использование двух диапазонов: 5 ГГц и 2,4 ГГц.

В первом будут собраны преимущественно современные устройства и работать будут как минимум на уровне 802.11ac, а все старые устройства сбросим на 2,4 ГГц на 802.11n.

Туда же будут переключаться и все устройства со слабым сигналом, и более низкая дальность 5 ГГц здесь только играет в плюс.