Perché i router WiFi fanno un brutto lavoro di selezione dei canali?

La congestione del Wi-Fi, in particolare nella gamma a 2,4 GHz, è un problema serio in alcune aree. È abbastanza diffuso che ci sono molte guide per scegliere un canale meno congestionato. Ad esempio https://www.howtogeek.com/197268/how-to-find-the-best-wi-fi-channel-for-your-router-on-any-operating-system/

Dato che la maggior parte dei router sceglie automaticamente il proprio canale e l'hardware sembra in grado di rilevare reti in conflitto, perché non fanno un lavoro migliore nella selezione dei canali?

Il fallimento degli AP Wi-Fi nella scelta dei canali a 2,4 GHz si riduce a una manciata di problemi:

• La maggior parte sceglie solo un canale al momento dell'avvio, ma un canale che era buono all'ultimo riavvio dell'AP potrebbe essere diventato una scelta sbagliata giorni, settimane o mesi dopo.
• Molti non vogliono ritardare l'avvio spendendo abbastanza a lungo per valutare veramente ogni canale, quindi usano una scarsa euristica come "basta scegliere il canale in cui vediamo il minor numero di AP", che non è necessariamente correlato a quale canale fornirà il miglior throughput e affidabilità. Ancora peggio, queste euristiche troppo semplificate possono causare problemi come la scelta di un canale che si sovrappone parzialmente con i canali su cui sono attivi altri AP, il che farà sì che gli AP interferiscano l'uno con l'altro senza essere in grado di cooperare tra loro come se fossero sullo stesso identico canale.
• La maggior parte non ha nemmeno l'hardware dell'analizzatore di spettro necessario per valutare veramente l'interferenza RF su ciascun canale; dispongono di radio Wi-Fi e si concentrano sulle interferenze di altri dispositivi Wi-Fi e sono abbastanza ignoranti sulle interferenze causate da dispositivi non Wi-Fi come Bluetooth, forni a microonde, telefoni cordless, subwoofer wireless, baby monitor, telecamere wireless, e altro ancora
• La creazione di un AP che ha l'hardware e gli algoritmi per scegliere bene i canali non solo all'avvio, ma per continuare a rivalutare le scelte dei canali in un secondo momento e cambiare canale quando ne trarrebbero beneficio, è sia costosa che piena di potenziale interoperabilità i problemi. Non tutti i clienti sono bravi a onorare gli annunci di cambio canale dall'AP, quindi un AP che cambia i canali al volo rischia di far cadere i client dalla rete ogni volta che lo fa.

Il problema generale qui è che la banda da 2,4 GHz è completamente satura in qualsiasi area moderatamente popolata. Inoltre, ci sono solo 14 canali, a seconda del paese, disponibili per l'uso. Di questi 14 solo 3 canali non si sovrappongono e interferiscono tra loro. E questo è vero solo se il dispositivo utilizza solo 20 MHz di larghezza di banda e non la larghezza di banda 40 MHz disponibile su alcuni punti di accesso.

Tutti i router Wi-Fi correttamente configurati devono utilizzare solo il canale 1, 6 o 11 con una larghezza di banda di 20 MHz. Un punto di accesso calpesta i segnali di tutti i punti di accesso vicini per almeno 2 canali più in alto e 2 canali più in basso da se stesso. Peggio ancora se si trova su una larghezza di banda di 40 MHz.

Quando gli access point possono vedersi, sullo stesso canale, coopereranno e condivideranno lo spazio aereo. Se due punti di accesso utilizzano canali vicini, ma diversi, si calpestano a vicenda e ogni collisione provoca la perdita di dati.

Sfortunatamente, la maggior parte dei router Wi-Fi moderni, per semplicità, seleziona automaticamente il canale automatico. Tuttavia, non aderiscono alla regola 1, 6 o 11. Invece usano un algoritmo proprietario che probabilmente si basa sull'uso di ciascun canale. Ciò provoca interferenze gravi e inevitabili delle reti vicine, rendendo praticamente inutile la banda a 2,4 GHz in alcune aree. Inoltre, le selezioni del canale automatico di solito avvengono solo durante un riavvio o raramente. Pertanto, la selezione del canale può diventare rapidamente obsoleta poiché anche i punti di accesso vicini saltano i canali e competono per trovare il canale più "pulito". A peggiorare le cose, la selezione del canale si basa su ciò che l'AP sente e non su ciò che il client sente, che potrebbe essere più vicino a un diverso set di AP.

Quindi, il problema non è il meccanismo di selezione, ma il fatto che la banda da 2,4 GHz è completamente satura. Non solo tramite punti di accesso Wi-Fi, ma anche tramite telefoni cordless, microonde, Bluetooth, baby-monitor, telecamere wireless e qualsiasi altro numero di altre tecnologie.

La risposta è usare la banda 5GHz. Ci sono dozzine di canali a 5 GHz disponibili. Nessuno dei quali si sovrappone agli altri se si utilizza l'impostazione di larghezza di banda standard a 20 MHz. Ciò significa che tutti i dispositivi che utilizzano la banda a 5 GHz possono cooperare senza interferire. Sfortunatamente, Wireless-N e in particolare Wireless-AC consentono canali più ampi che si sovrappongono nel tentativo di fornire una maggiore produttività. Quindi, anche nella banda 5GHz, dovresti essere consapevole delle interferenze co-channel e scegliere saggiamente le tue impostazioni, piuttosto che utilizzare la selezione automatica dei canali.

In un'area densamente popolata, l'uso di canali ampi fornirà poco o nessun beneficio e potrebbe effettivamente peggiorare le cose.

Basta aggiungere una rappresentazione visiva della congestione a 2,4 GHz rispetto alla banda a 5 GHz alle risposte già eccellenti.

Vivo in una capitale europea con una forte penetrazione nel mercato di Internet e Wifi.

Inoltre, la maggior parte degli ISP locali aggiunge anche un SSID / rete in roaming extra per impostazione predefinita nel proprio router / modem / CPE e così spesso è almeno 1 SSIDx2 per casa / vicino. Tieni presente che, oltre ai segnali di trasmissione degli AP, anche i client trasmettono.

Quindi, ad esempio, solo ascoltando con un normale notebook senza alcuna amplificazione in un punto fisso della mia camera da letto, senza camminare per casa, riesco a vedere almeno 136 SSID (circa 70-90 AP). Non sarebbe un lungo tratto che mi ha portato a sospettare che avrei potuto avere intorno a me circa. 200 apparecchiature (AP + client) che trasmettono segnali nella banda a 2,4 GHz.

Confronta la grafica sul lato sinistro, 2,4 Ghz, con il lato destro, nella banda 5 GHz.

Come accennato da Spiff, la selezione dei canali di solito viene effettuata solo durante l'avvio, poiché la rivalutazione periodica dell'utilizzo di canali alternativi richiede hardware aggiuntivo o migliore. Inoltre, non esiste uno standard accettato su come gli AP dovrebbero cooperare quando selezionano il loro canale. Cosa accadrebbe se tutti gli AP in un'area vedessero improvvisamente che il canale 6 viene meno utilizzato rispetto ai canali 1 e 11? Giusto. Pochi secondi dopo, il canale 6 è diventato inutilizzabile e ogni AP torna ai canali 1 e 11 ... lasciando il canale 6 aperto come obiettivo principale per la prossima invasione di AP.

Nella banda 5GHz, potrebbe essere richiesta la selezione dinamica della frequenza (DFS) per alcuni canali (canali 52-64 e 100-140 in Germania e negli Stati Uniti). Ciò, tuttavia, non intende migliorare la cooperazione degli AP , ma impedire agli AP di influenzare i radar meteorologici. Un AP che utilizza DFS deve monitorare costantemente il canale per il radar meteorologico e, se rileva qualcosa che potrebbe essere un radar meteorologico, deve abbandonare immediatamente quel canale (in genere passare a un canale da 36 a 48, poiché questi non vengono utilizzati per il clima radar e non richiedono DFS ... in altre parole, l'AP non seleziona il miglior canale alternativo, ma piuttosto solo un canale che è garantito al sicuro dal radar meteorologico).

È possibile che alcuni produttori di AP dispongano di algoritmi in grado di ottimizzare l'assegnazione dei canali quando un'area è coperta da un numero di loro (e solo loro) AP. Un "Rogue Access Point" (che non partecipa a questo processo di ottimizzazione) può disturbare in modo significativo la rete. Alcune aziende eseguono periodicamente cacce per AP non autorizzati nei propri locali.

In un'area ad alta congestione in cui ci sono dozzine di AP sui canali 1, 6 e 11 a 2,4 GHz, a volte ottengo una connessione più affidabile forzando 802.11b (la modalità più lenta), specialmente su canali meno utilizzati come 4 e 8. Il diagramma di sovrapposizione della larghezza di banda da Wikipedia (sotto) suggerisce indizi allettanti sul perché questo potrebbe funzionare, dal momento che il profilo di larghezza di banda rotondo di 802.11b (DSSS) fa sembrare che si preoccuperebbe di più della metà del proprio canale anche se fossero presenti canali sovrapposti . Naturalmente questo approccio è troppo esagerato per il router da solo. Il tuo chilometraggio può variare.

La vera ragione è che 2.4gHZ è una banda spazzatura e non avrebbe mai dovuto essere usata per nulla. E il motivo è che è una banda spazzatura è che ha la stessa frequenza della molecola d'acqua, risuona. Questo è il motivo per cui i radioastronomi usano ampiamente la banda alla ricerca di esopianeti e nebulose. Gli corporativi non volevano la band perché sapevano che era inutile. Quindi, grazie al toadyness aziendale del FCC, 2.4ghZ è diventato di dominio pubblico per impostazione predefinita. In un certo senso è come se la discarica della città venisse istituita come un parco cittadino, ma senza miglioramenti.

Il problema della molecola d'acqua non può essere sottovalutato. Qualunque cosa bagnata interferirà, inclusi esseri umani, cani, piante domestiche, forni a microonde, acquari, neve e tubature dell'acqua in plastica. I trasmettitori concorrenti provocano "bolle di interferenza" che vagano nel giro di pochi minuti. Non c'è soluzione a questo vagabondaggio, la sua parte della risonanza del 2.4 con la molecola d'acqua. Più trasmettitori sono in competizione nel tuo quartiere e peggiore diventa il vagare.

Mi dispiace dirlo, ma l'unica soluzione è davvero di spostare lo spettro su 5.6.