Il y a à peine 10 ans, un réseau sans fil domestique était réservé aux utilisateurs avancés, prêts à payer plusieurs milliers de dollars pour un module radio dans un modem ou un routeur.
Aujourd’hui, presque tous les appartements d’un immeuble de grande hauteur typique disposent d’un point d’accès WiFi.
En général, c'est bien : les gens ne sont plus liés à des fils : ils peuvent regarder des vidéos au lit avant de se coucher ou lire les actualités sur une tablette tout en buvant une tasse de café le matin. Mais d’un autre côté, un certain nombre de nouveaux problèmes surgissent, qui ne peuvent en principe pas se poser avec les réseaux câblés conventionnels. L’un d’eux est que le Wi-Fi est médiocre à la maison ou autour de l’appartement.

Toute la difficulté est que l'utilisateur se retrouve seul face à ce problème : le support technique du fournisseur ne s'en occupera pas car ce n'est pas son problème, et le centre de service ne peut que tester votre routeur ou modem et émettre une conclusion sur son bon fonctionnement ou sa panne. . Ils ne s'occuperont pas du tout d'un appareil fonctionnel. Pendant ce temps, le principal raisons d'une mauvaise réception Wi-Fi pas si nombreux. Listons-les.

La gamme de fréquences est surchargée

C'est la raison la plus courante pour laquelle les résidents des immeubles d'habitation souffrent. Le fait est que la bande 2,4 GHz, utilisée par les points d'accès classiques sur les routeurs et les modems, dispose d'un nombre limité de canaux radio. Dans le segment russe, il y en a 13, et en Europe, par exemple, il y en a encore moins - seulement 11. Et ceux qui ne se chevauchent pas, c'est-à-dire ceux qui ne s'influencent pas, ne sont généralement que 3 pièces.
Commencez maintenant à rechercher des réseaux sur votre ordinateur portable ou votre téléphone.

Si environ 10 points d’accès sont détectés, à peu près comme la capture d’écran ci-dessus, alors ne soyez pas surpris que la réception Wi-Fi à la maison soit mauvaise ! La raison est que la gamme est surchargée ! Et plus il y a de points dans le quartier, plus votre accueil sera mauvais. De nombreux forums et blogs conseillent d'essayer de sélectionner des chaînes dans l'espoir d'en attraper une moins fréquentée. Je considère cela inutile, car avec une telle densité de points d'accès, la charge sur chacune des chaînes radio change plusieurs fois par jour, ce qui signifie que tout le travail de sélection sera inutile. Il existe un moyen de sortir de la situation, mais cela coûtera cher - il s'agit d'une transition vers une autre bande WiFi - 5 GHz.

C'est presque entièrement gratuit et les problèmes de croisement de fréquence ne se poseront pas avant très longtemps. Malheureusement, vous devrez débourser pour un nouveau routeur (minimum 3 000 à 4 000 roubles) et des adaptateurs Wi-Fi pour tous les appareils (1 000 à 1 500 roubles chacun). Mais le problème des « voisins » sera complètement résolu.

Emplacement incorrect du routeur

Cette raison d’une mauvaise réception du signal WiFi est également très courante aussi bien dans les appartements que dans les maisons privées. Les coupables ici sont le plus souvent les installateurs du fournisseur. Pour installer un routeur plus rapidement et économiser les câbles à paires torsadées, ils installent un dispositif d'accès soit directement dans le couloir, soit dans la pièce la plus proche. Après cela, ils placent l'ordinateur portable à côté, configurent l'accès et le montrent à l'abonné. Bien sûr, tout fonctionne bien et le master est rapidement supprimé. Et puis tout le « plaisir » commence : l'utilisateur découvre que dans les pièces les plus éloignées de la maison, la réception Wi-Fi est très mauvaise, voire inexistante. Mais il suffisait de consacrer 5 à 10 minutes supplémentaires et de choisir le bon emplacement pour le point d'accès. Dans l'appartement, cela ressemblera à ceci :

Autrement dit, il est nécessaire de placer le PA de manière à ce qu'il couvre le plus possible la maison. Vous pouvez vous promener dans les coins avec votre téléphone ou votre tablette et vérifier où se trouve le niveau du signal, puis ajuster l'emplacement du routeur en tenant compte de la zone de couverture requise.

Dans une grande maison privée, la situation peut être plus compliquée. S'il comporte plusieurs étages et des sols en béton, il est préférable d'installer en plus des répéteurs WiFi aux étages supérieurs.

Les connecter au routeur principal non pas via WDS, mais avec un câble évitera la perte de vitesse.

Conseil: N'essayez jamais de rapprocher un ordinateur portable, une tablette ou un téléphone le plus près possible du point d'accès - l'effet peut être complètement inverse : la qualité du signal peut devenir encore pire qu'elle ne l'était à distance. Il doit y avoir une distance d'au moins quelques mètres entre les appareils.

Paramètres du logiciel du routeur

Tout point d'accès WiFi sans fil est une combinaison non seulement de paramètres matériels, mais également logiciels, dont chacun peut affecter la qualité de la couverture du réseau sans fil. Une configuration ou une sélection incorrecte des caractéristiques de l'appareil peut facilement entraîner une mauvaise réception Wi-Fi pour les clients connectés. Ainsi, sur de nombreux routeurs modernes, dans les paramètres avancés du module sans fil, vous pouvez trouver le paramètre Puissance de transmission— c'est la force du signal avec lequel le point d'accès distribue le WiFi.

J'ai rencontré à plusieurs reprises des appareils où il était réglé à 40 %, voire à seulement 20 %. Cela peut être suffisant dans une pièce, mais dans les pièces voisines, le niveau du signal sera faible. Pour résoudre ce problème, essayez d'augmenter progressivement le paramètre « Transmit Power » et de vérifier le résultat. Il est probable que vous deviez tout donner à 100 %.

Le deuxième paramètre, qui a également un impact très important à la fois sur la zone de couverture et sur la vitesse de transfert des données dans le réseau sans fil, est Mode. La norme la plus rapide et celle ayant la plus grande « portée » est la norme 802.11N.

Par conséquent, si votre réseau Wi-Fi à la maison a une mauvaise réception, essayez de forcer le mode « 802.11N uniquement ». Le fait est qu'en raison de certaines circonstances, en mode mixte (B/G/N), le point d'accès peut passer au mode G plus lent. En conséquence, la qualité de la couverture réseau sera moindre.

Antenne faible

Passons maintenant directement au matériel du point d'accès. De nombreux utilisateurs, ayant acheté le routeur le plus simple et le moins cher, espèrent qu'il produira un signal semblable à celui d'un puissant radar militaire, pénétrant tous les murs et plafonds d'un appartement ou d'une maison.
Regardons un représentant typique de la classe économique - le routeur sans fil D-Link DIR-300 D1.

Comme vous pouvez le constater, il ne dispose pas d'antennes externes et il n'y a même pas de connecteur pour les connecter. Une faible antenne de 2 dBi est cachée à l'intérieur. C'est largement suffisant pour appartement d'une pièce. Et seulement... Pour un gros « trois roubles » ou, plus encore, une maison privée, la puissance de cet appareil n'est pas suffisante du tout, ce qui signifie que vous devez acheter quelque chose de plus puissant. Par exemple, regardons le même modèle - ASUS RT-N12 :

Sur la gauche, vous voyez une option simple avec des antennes 3 dBi, qui convient aux petit appartement. Mais à droite se trouve le même routeur, mais une modification avec des antennes amplifiées de 9 dBi, ce qui devrait suffire pour une grande maison privée.

N'oubliez pas que pour améliorer la qualité de votre réseau WiFi, vous pouvez non seulement renforcer le routeur. Une antenne supplémentaire peut également être connectée à l’adaptateur sans fil d’un ordinateur :

Mais les propriétaires d'ordinateurs portables et de netbooks n'ont pas de chance : leurs appareils ne disposent pas de connecteur RP-SMA, ce qui signifie que connecter une antenne externe dans ce cas est impossible.

Note: Si votre portée est surchargée, ce dont j'ai parlé au tout début de l'article, et que vous espérez résoudre le problème de mauvaise réception Wi-Fi en remplaçant les antennes du routeur par des antennes plus puissantes, ne gaspillez pas votre argent, car c'est le plus ne vous aidera probablement pas. Le « bruit » des ondes ne disparaîtra pas, ce qui signifie que même si le niveau du signal augmente, la vitesse et la stabilité du transfert de données diminueront constamment. De plus, une soi-disant « guerre froide » pourrait commencer entre vous et vos voisins, lorsque chacun renforcerait le signal de différentes manières. Et il n’existe en fait qu’une seule solution : passer à la gamme étendue.

Panne matérielle de l'appareil

N'oubliez pas que la cause d'un mauvais signal de réseau sans fil peut simplement être la mauvaise qualité des contacts de soudure. Un de mes amis a parcouru tout son réseau chez lui, a changé de routeur plusieurs fois jusqu'à ce que, tout à fait par hasard, il découvre que l'iPhone connecté fonctionnait parfaitement, mais que l'ordinateur portable ne pouvait pratiquement pas voir le réseau. Il s'est avéré qu'en raison des secousses dans le sac, le contact mal soudé de l'antenne interne de l'ordinateur portable est tombé et, par conséquent, l'adaptateur a commencé à très mal capter le réseau Wi-Fi domestique.
À propos, j'ai entendu à plusieurs reprises que des cas similaires se sont produits sur de nombreux smartphones et tablettes, bon marché et chers.
Ainsi, si de tels soupçons surgissent soudainement, connectez simplement un autre appareil sans fil au point d'accès et observez son fonctionnement. Il deviendra immédiatement clair qui est à l’origine du problème !

Les performances du réseau Wi-Fi sont problématiques de deux manières. Premièrement : signal faible et instable. Deuxièmement : faible vitesse de transfert de données. Les deux peuvent être facilement résolus même par une personne ayant un esprit humanitaire, si elle lit notre article ou offre une boîte de bière à un voisin informaticien.

L'option avec de la bière est bien sûr meilleure et revitalise l'économie russe, tout en entraînant une augmentation significative du PIB. Mais cette option présente souvent un inconvénient incorrigible : l’informaticien du voisin n’existe peut-être pas. Et puis, bon gré mal gré, il faudra lire ce que nous avons écrit pour vous ici.

Le plus important. Assurez-vous qu'au centre de votre réseau Wi-Fi se trouve un routeur sans fil moderne et à part entière (alias routeur). Le maître mot est moderne. Le fait est que les équipements de communication se développent aussi activement que l'ensemble de l'industrie informatique. Les normes, protocoles et vitesses de transmission sans fil qui étaient la norme il y a 5 à 7 ans sont désormais désespérément en retard. Par exemple, il n'y a pas si longtemps, un canal de 50 à 60 Mbit/s était considéré comme une option décente pour la maison, pour la famille, pour se faire valoir. Et maintenant, des appareils bon marché pour quelques milliers de roubles revendiquent un débit théorique de 300 Mbit/s.

Dans son journal personnel, Captain Obvious a noté à plusieurs reprises que le principal obstacle au signal Wi-Fi était les murs et les cloisons. En plus des murs, toute barrière de blindage contenant du métal peut devenir un obstacle sérieux au signal Wi-Fi - le plus souvent un miroir, un aquarium ou une statue en acier de Dark Vador. La démolition de tous les murs de l'appartement est solution optimale tous vos problèmes, mais c'est gênant, oui. Il est plus facile de réfléchir à la recherche du point de placement optimal pour la source du signal. Votre routeur sans fil doit être aussi près que possible du centre de la pièce et ne doit pas reposer sur le sol, mais doit être placé à au moins un mètre du sol.

Lorsque vous avez commencé à chercher un réseau, vous avez probablement remarqué plus d’une fois qu’il y avait quelques, voire une douzaine de signaux Wi-Fi d’autres personnes se promenant dans votre appartement. Pour une raison quelconque, peu de gens pensent au fait que les réseaux d'autres personnes fonctionnent dans la même gamme de fréquences que le vôtre, et cela n'a rien de bon. Selon les normes, 13 canaux de fréquence sont attribués aux réseaux Wi-Fi en Russie. Nous avons volé une capture d'écran du menu de configuration dans les instructions du populaire routeur ZyXEL Keenetic Lite - vous pouvez voir comment, en mode « Client réseau », le routeur affiche les canaux occupés par ses voisins. Il existe également des programmes distincts qui font la même chose, par exemple inSSIDer. Tout ce que vous avez à faire est d'étudier la liste obtenue, de sélectionner le canal le plus libre des 13 et de le définir par défaut dans le routeur.

De nombreux artisans gonflent manuellement les antennes des routeurs en y accrochant des boîtes de conserve, du papier d'aluminium, etc. En fait, le jeu n'en vaut clairement pas la chandelle - il vaut mieux acheter une antenne adaptée puissance accrue. Il en existe un assortiment considérable sur les sites Web d'équipements Wi-Fi, et certains semblent très exotiques. Le gain de l'antenne est spécifié en décibels isotropes (dBi). Une antenne standard d'un routeur domestique a une puissance d'environ 2 dBi, mais trouver et acheter une antenne avec un gain de 10 à 20 dBi n'est pas un problème, et cela résout radicalement la situation de disponibilité du signal ! Mais il est également logique d'apprivoiser le papier d'aluminium - récemment, un hack de vie particulièrement virtuose avec des réflecteurs de , suscitant un intérêt accru, a été inventé.

Antenne parabolique à segment 24 dBi

Tres beaucoup modèles modernes Les routeurs sont équipés d'une paire d'antennes, et les modèles haut de gamme peuvent en avoir encore plus. Habituellement, cela fournit un bon signal, mais sinon, changer deux antennes à la fois coûtera cher. Dans une telle situation, il est préférable d'installer un point de distribution de signal supplémentaire dans l'appartement - ces appareils sont appelés « répéteurs » (répéteurs Wi-Fi). Ils coûtent à peu près le même prix qu’un routeur bon marché et sont faciles à installer.

Souvent un élément problématique dans réseau domestique ce n'est pas le routeur, ni l'agencement de l'appartement, mais l'appareil de réception lui-même. Vous devez vous débarrasser de deux choses une fois pour toutes. Premièrement : si vous disposez d'un ordinateur puissant pour les jeux et le multimédia, il est quand même préférable de le connecter au réseau via une connexion filaire (il y a un million de raisons à cela, et toutes sont importantes). Deuxièmement : si vous souhaitez recevoir le Wi-Fi via un adaptateur, choisissez non pas un petit appareil de la taille d'un ongle (il ne convient que pour les réunions dans un café), mais un récepteur avec une grande antenne. L'achat d'un adaptateur Wi-Fi avec une antenne lourde est également utile lorsque votre ordinateur portable reçoit un mauvais signal, mais dans un coin de la pièce, c'est bien mieux. Vous pouvez brancher un adaptateur Wi-Fi sur votre ordinateur portable et placer son antenne dans ce coin chanceux.

Veuillez couper l'alimentation

"Tout ce que vous, blogueurs, avez à faire, c'est d'éteindre vos stations de base", a déclaré Steve Jobs, de plus en plus irrité, à la foule lors de la présentation de l'iPhone 4 en juin 2010. "Si vous voulez voir des échantillons, éteignez tous vos ordinateurs portables." points d'accès et placez-les au sol.

Sur une foule de 5 000 personnes, à peine 500 disposaient d’appareils Wi-Fi fonctionnels. C'était une véritable apocalypse sans fil, et même le groupe les meilleurs spécialistes de la Silicon Valley ne pouvait rien y faire.

Si cet exemple de besoin urgent du 802.11 ne vous semble pas applicable, Vie courante, souvenez-vous de septembre 2009, lorsque l'équipe THG a attiré l'attention pour la première fois sur la technologie de Ruckus Wireless dans son examen "Technologie Beamforming : nouvelles capacités WiFi". Dans cet article, nous avons présenté aux lecteurs le concept de formation de faisceaux et examiné plusieurs résultats de tests comparatifs dans un environnement de bureau assez grand. À cette époque, la revue s'est avérée très instructive, mais il s'est avéré qu'il restait encore beaucoup à dire aux lecteurs.

Cette idée nous est venue il y a quelques mois, lorsqu'un de nos employés a installé un nettop pour ses enfants, en utilisant un adaptateur USB sans fil double bande (2,4 GHz et 5,0 GHz) pour se connecter à son point d'accès Cisco Small Business-Class 802.11n. .Linksys avec prise en charge 802.11n. Les performances de cet appareil sans fil étaient terribles. Notre employé ne pouvait même pas regarder la vidéo en streaming depuis YouTube. Nous pensons que le problème résidait dans la faible capacité du nettop à traiter les informations et à afficher les données sous forme graphique. Un jour, il a essayé de remplacer l'appareil par le pont sans fil 7811 décrit dans notre article "Routeurs sans fil 802.11n : test de douze modèles", en le prenant à partir d'équipements précédemment utilisés. Et j'ai tout de suite senti la différence, puisque le streaming vidéo pouvait désormais être regardé à un assez bon niveau. C'est comme s'il y avait un passage à une connexion Ethernet filaire.

Ce qui s'est passé? Notre employé n'était pas parmi les 500 blogueurs qui bloquaient sa connexion. Il a utilisé ce qui était largement considéré comme l'équipement pour petites entreprises Cisco/Linksys le plus économique, qu'il avait personnellement testé et dont il savait qu'il offrait de meilleures performances que la plupart des marques concurrentes. Nous avons estimé que le passage au pont sans fil Ruckus n'était pas suffisant. Il y a trop de questions qui restent sans réponse. Pourquoi un produit a-t-il été plus performant qu’un autre ? Et pourquoi l'article original indiquait-il que les performances sont affectées non seulement par une similitude trop étroite entre le client et le point d'accès, mais également par la forme du point d'accès (AP) lui-même ?

Questions sans réponse

Il y a six mois, Ruckus a tenté de développer un scénario de test pour nous aider à comprendre les questions restées sans réponse en analysant l'impact des interférences électromagnétiques aériennes sur les performances des équipements Wi-Fi, mais avant que les tests puissent commencer, la société a arrêté l'expérience. Ruckus a installé des générateurs de bruit haute fréquence et des machines client standard, mais les résultats des tests mesurés une minute ont été remplacés par des valeurs complètement différentes deux minutes plus tard. Même une moyenne de cinq mesures à un endroit donné n’aurait aucun sens. C'est pourquoi on ne voit jamais de véritables recherches sur les interférences publiées dans la presse. La gestion de l'environnement et des variables devient si difficile que les tests deviennent totalement impossibles. Les fournisseurs peuvent parler autant qu'ils veulent de tous les chiffres de performances qu'ils ont obtenus en testant des configurations optimales dans des chambres insonorisées à haute fréquence, mais toutes ces statistiques n'ont aucun sens dans le monde réel.

Pour être honnête, nous n'avons jamais vu personne expliquer ou explorer ces problèmes, nous avons donc décidé de prendre l'initiative en mettant en lumière la nature des performances des appareils Wi-Fi et en révélant leurs secrets cachés. L'examen sera assez vaste. Nous avons beaucoup de choses à vous dire, nous allons donc diviser l'article en deux parties. Aujourd'hui, nous allons nous familiariser avec les aspects théoriques (comment fonctionne l'équipement Wi-Fi au niveau des données et au niveau matériel). Ensuite, nous continuerons d'ajouter la théorie à la pratique : des tests réels dans les environnements sans fil les plus extrêmes que nous ayons jamais rencontrés ; cela comprend 60 ordinateurs portables et neuf tablettes, tous testés sur le même point d'accès. Quelle technologie survivra et quelle technologie sera loin derrière la concurrence ? Au moment où nous aurons terminé nos recherches, vous aurez non seulement la réponse à cette question, mais vous comprendrez également pourquoi nous avons obtenu les résultats que nous avons obtenus et comment fonctionne la technologie derrière ces résultats.

Congestion du réseau versus saisie de ligne

Nous utilisons généralement le mot « congestion » pour décrire le moment où le trafic sans fil est surchargé, mais lorsqu'il s'agit de questions importantes en matière de réseau, la congestion ne veut vraiment rien dire. Il est préférable d'utiliser le terme « capture ». Les paquets d'informations doivent se faire concurrence pour être envoyés ou reçus au moment approprié lorsqu'il existe une interruption libre dans la transmission du trafic. N'oubliez pas que le Wi-Fi est une technologie semi-duplex, et donc à tout moment, un seul appareil peut transmettre des données sur le canal : soit le point d'accès, soit l'un de ses clients. Plus il y a d'équipements sur un réseau local sans fil, plus la gestion de la capture de ligne devient importante, car de nombreux clients se disputent les ondes.

Compte tenu de la tendance des réseaux de communication sans fil à croître constamment et rapidement, plus haut degré Ce qui compte, c’est qui se prépare exactement à transmettre des données et quand. Et ici, il n'y a qu'une seule règle : celui qui échange des informations en silence gagne. Si personne n'essaye de transmettre des données en même temps que vous, alors vous pourrez interagir avec les appareils nécessaires sans entrave. Mais si deux clients ou plus tentent de faire la même chose en même temps, un problème surviendra. C'est comme parler à votre ami avec un talkie-walkie. Lorsque vous parlez, votre ami doit attendre et écouter. Si vous essayez tous les deux de parler en même temps, aucun de vous n’entendra l’autre. Pour communiquer efficacement, vous et votre ami devez contrôler l'accès aérien et l'acquisition de lignes. C'est pourquoi vous dites quelque chose comme « bienvenue » lorsque vous avez fini de parler. Vous envoyez le signal que les ondes sont libres et que quelqu’un d’autre peut parler.

Si vous avez déjà pris la route avec un talkie-walkie, vous avez peut-être remarqué qu'il n'y a que quelques chaînes disponibles - et il y a aussi beaucoup de gens autour qui ont également eu l'idée de marcher avec un talkie-walkie à la main. Cela est particulièrement vrai à l'époque où il n'y avait pas encore de téléphones portables bon marché - il semblait que tous ceux que vous rencontriez avaient un talkie-walkie. Vous n'avez peut-être pas parlé à votre ami, mais il y avait d'autres personnes à proximité avec des talkies-walkies qui, comme il s'est avéré plus tard, utilisaient le même canal. Chaque fois que vous étiez sur le point de dire un mot, quelqu'un occupait déjà votre chaîne, vous faisant attendre... et attendre... et attendre.

Ce type d'interférence est appelé interférence « co-canal », dans laquelle ceux qui créent l'interférence entravent la communication sur votre canal. Pour résoudre le problème, vous pouvez essayer de passer à un autre canal, mais à moins que quelque chose de mieux ne soit disponible, vous vous retrouverez avec des débits de données très, très lents. Vous n'aurez à transmettre des données que lorsque tous les idiots bavards autour de vous cesseront de parler un instant. Vous devrez peut-être ne rien dire du tout, par exemple : "Eh bien ! Il y a encore cette interférence entre canaux !"

Sources d'interférences

Ce qui est compliqué dans ce problème d'interférence de canal interne, c'est le fait que le flux de trafic Wi-Fi n'est jamais uniforme. Nous sommes confrontés à des interférences haute fréquence (RF) qui interfèrent de manière aléatoire avec les paquets, frappant n'importe où, n'importe quand et de manière durable. temps différent. Les interférences peuvent provenir de différentes sources, des rayons cosmiques aux réseaux sans fil concurrents. Par exemple, les fours à micro-ondes et les téléphones sans fil sont des contrevenants bien connus dans la bande 2,4 GHz.

Pour illustrer, imaginez jouer aux voitures Hot Wheels avec un ami, et chaque voiture que vous poussez sur le sol vers votre ami représente un paquet de données. Interférence, c'est votre petit frère qui joue aux billes avec un ami devant votre colonne de transport. La balle ne peut pas toucher votre voiture à un moment donné, mais il est évident qu'elle sera frappée d'une manière ou d'une autre. Lorsqu'une collision se produit, vous devrez arrêter de jouer, récupérer la voiture endommagée et l'amener à la ligne de départ en essayant de la redémarrer. Et comme tous les garçons manqués, votre petit frère ne joue pas toujours qu'avec les billes. Parfois, il vous lancera un ballon de plage ou un chien en peluche.

Efficace Réseau Wi-Fi est principalement lié au contrôle de la gamme de fréquences sans fil ou radio - il est nécessaire d'aider l'utilisateur à accéder et à « quitter » l'« autoroute » sans fil le plus rapidement possible. Comment rendre vos voitures Hot Wheels plus rapides et les viser avec plus de précision ? Comment faites-vous pour que de plus en plus de voitures circulent sans prêter attention aux tentatives pathétiques de votre petit frère pour vous gâcher l'humeur ? C'est le secret des fournisseurs d'équipements sans fil.

Différence entre le trafic Wi-Fi et les interférences

Nous y reviendrons un peu plus tard, mais comprenons d'abord que la norme 802.11 fait beaucoup de choses qui permettent de contrôler le contrôle des paquets. Revenons aux métaphores automobiles. Lorsque vous conduisez sur la route en voiture, vous êtes confronté à des limites de vitesse et à d'autres obstacles qui affectent le comportement de votre voiture sous certaines caractéristiques. Mais si votre arrière-grand-mère était à votre place, portant ses lunettes épaisses, écoutant Lawrence Welk et roulant péniblement sur une autoroute à huit voies à 35 mph, les autres conducteurs perdraient bientôt patience et commenceraient à klaxonner après elle. La circulation sur la route va ralentir. Mais tout le monde continuera à rouler, même à cette vitesse réduite.

Ceci est similaire à ce qui se produit lorsque le trafic Wi-Fi de votre voisin entre dans votre réseau sans fil. Étant donné que tout le trafic suit la norme 802.11, tous les paquets sont régis par les mêmes règles. Le trafic indésirable qui vous parvient ralentit le mouvement global des paquets, mais il n'a pas le même impact que, par exemple, le rayonnement d'un four à micro-ondes, qui ne respecte pas les règles et se contente de parcourir les différents trafics Wi-Fi. voies (canaux) comme un groupe de piétons suicides.

De toute évidence, l'impact relatif du bruit RF dans les appareils Wi-Fi dans les gammes de fréquences de 2,4 et 5,0 GHz est pire que celui du trafic WLAN (LAN sans fil) concurrent, mais l'un des objectifs d'amélioration des performances est atteint au profit des deux réseaux. . Comme nous le verrons plus tard, il existe de nombreuses façons d’y parvenir. Pour l’instant, n’oubliez pas que tous ces éléments de trafic se faisant concurrence et ces interférences finissent par devenir un bruit de fond. Un flux de données en paquets qui démarre assez puissamment à -30 dB finit par s'atténuer jusqu'à -100 dB ou moins sur une certaine distance. Ces niveaux sont trop bas pour être visibles jusqu'au point d'accès, mais ils peuvent quand même perturber la circulation, tout comme cette vieille dame aux lunettes épaisses.

A la guerre et à l'antenne, tous les moyens sont bons

Parlons de la façon dont les points d'accès (y compris les routeurs) gèrent les règles de circulation. Pensez à une bretelle d’accès à une autoroute typique à deux voies. Sur chaque voie, il y a des voitures alignées et sur chacune d'elles il y a un feu tricolore. Disons que chaque fil a un feu vert pendant cinq secondes.

Le réseau sans fil a légèrement modifié cette idée grâce à un processus appelé air fairing. Le point d'accès estime le nombre d'appareils clients existants et définit des intervalles de temps égaux de communication stable pour chaque appareil, comme si une caméra surveillant l'entrée d'une autoroute pouvait estimer le nombre de voitures prises dans un embouteillage et utiliser ces informations pour décider Combien de temps le feu vert doit-il rester allumé ? Tant que le feu reste vert, les voitures peuvent continuer à emprunter l’entrée d’autoroute. Lorsque le feu devient rouge, la circulation dans cette voie s'arrêtera, puis le feu vert s'allumera pour la voie suivante.

Supposons qu'il y ait trois voies sur ce réseau fédérateur, une pour chaque norme : 802.11b, 11g et 11n. Il est évident que les paquets d'informations sont transmis avec à différentes vitesses; c'est comme si une voie était réservée aux voitures de sport rapides et l'autre aux remorques lentes et lourdes. Sur une certaine période de temps, vous recevrez plus de paquets « rapides » dans votre trafic que de paquets lents.

Sans le principe d’équité aérienne, le trafic est réduit au minimum dénominateur commun. Tous Véhicules s'aligner sur une voie, et si une voiture rapide (11n) se retrouve dans un embouteillage derrière une voiture à vitesse moyenne (11b), toute la chaîne réduit la vitesse à la vitesse de cette voiture « moyenne ». C'est pourquoi, si vous analysez assez souvent le trafic à l'aide de routeurs et de points d'accès grand public, vous arriverez à la conclusion que les performances peuvent chuter considérablement si vous connectez un ancien appareil 11b à un réseau 11n ; C'est pourquoi de nombreux points d'accès disposent d'un mode « 11n uniquement ». Bien entendu, cette approche amène le point d’accès à ignorer le périphérique le plus lent. Malheureusement, la plupart des produits Wi-Fi grand public ne prennent pas encore en charge l'équité en direct. Cette fonctionnalité devient si populaire dans les milieux d'affaires que nous espérons qu'elle atteindra bientôt les utilisateurs ordinaires.

Quand de mauvaises choses arrivent à de bons colis

Assez parlé des voitures. Examinons les paquets de données et les interférences sous un angle différent. Comme mentionné précédemment, les interférences peuvent éclater dans l’air à tout moment et durer n’importe quelle durée. Lorsque du bruit pénètre dans le paquet de données, celui-ci est corrompu et doit être renvoyé, ce qui entraîne un retard et une augmentation du temps global d'envoi.

Lorsque nous disons que nous souhaitons de meilleures performances, cela signifie très probablement que nous souhaitons que nos paquets de données soient transmis beaucoup plus rapidement du point d'accès au client (ou vice versa). Pour y parvenir, les points d'accès ont tendance à utiliser une ou les trois tactiques : réduire le débit de données de la couche physique (PHY), réduire la puissance de transmission (Tx) et changer le canal radio.

PHY est comme un panneau de limitation de vitesse (nous essayons de nous éloigner des exemples de voitures, honnêtement !). Il s’agit du débit de données théorique auquel le trafic devrait commencer à changer. Lorsque votre client sans fil indique que vous êtes connecté à 54 Mbps, vous ne transmettez pas réellement de paquets de données à cette vitesse. Il s'agit simplement du niveau de vitesse approuvée à laquelle le point d'accès et le matériel communiquent toujours. Nous comprendrons ce qui se passe avec les emballages et avec les véritables normes de production après avoir vu cette coordination.

Débit de données de la couche physique (PHY)

Lorsque du bruit s'immisce dans le trafic sans fil, provoquant l'envoi répété de paquets, le point d'accès peut chuter à une vitesse inférieure à sa vitesse physique. C'est comme parler au ralenti à quelqu'un qui ne parle pas couramment votre langue, et dans le monde filaire, cela fonctionne très bien. Notre colis était auparavant transmis à un débit de 150 Mbit/s. La vitesse physique est tombée à 25 Mbit/s. Face à l’apparition de bruit aléatoire, nous nous sommes demandé quelle était la probabilité que notre paquet de données rencontre un autre flux de bruit ? Ça grandit, non ? Plus un paquet de données reste longtemps dans les airs, plus il risque de rencontrer des interférences. Et donc, oui, la technique de réduction des vitesses physiques qui fonctionnait si bien dans les réseaux filaires devient désormais la responsabilité des réseaux sans fil. Pour aggraver les choses, les faibles vitesses physiques rendent la liaison des canaux Wi-Fi (dans laquelle deux canaux à 2,4 ou 5,0 GHz sont utilisés en tandem pour augmenter le débit) beaucoup plus difficile, car il existe un risque que des canaux sur des fréquences différentes fonctionnent avec des vitesses différentes.

Il est incroyable et triste que la pratique consistant à utiliser la méthode de réduction de la vitesse physique augmente. Presque tous les fournisseurs utilisent cette méthode, même si elle est contre-productive en termes de performances.

Qu'est-ce que tu dis?

Dans une certaine mesure, les réseaux sans fil ne sont qu'une grosse querelle. Imaginez que vous êtes à un dîner. Il est 18h00 et seules quelques personnes sont arrivées. Ils pensent à quelque chose et parlent doucement. Vous entendez le murmure des voix et le bourdonnement du climatiseur. Votre collègue s'approche de vous et vous n'avez aucun problème à poursuivre la conversation. Les enfants de quatre ans du propriétaire s'approchent de vous et commencent à chanter une chanson de Sesame Street. Mais même avec ces trois sources d'interférences, vous et votre partenaire n'avez aucun problème à vous comprendre, en partie parce que votre partenaire a grandi dans grande famille et parle fort, comme dans un mégaphone.

DANS dans cet exemple Les bruits des autres personnes qui parlent et le fonctionnement du climatiseur constituent des « niveaux sonores minimaux ». Il est toujours présent, toujours à ce niveau. Lorsque nous parlons de l’ampleur des interférences qui affectent votre conversation, nous ne prenons pas en compte le bruit de fond. C'est comme si nous posions un plateau sur une balance de cuisine et que nous appuyions ensuite sur un bouton pour que la valeur du poids devienne nulle. Le plateau sur la balance et le bruit de fond sont constants, tout comme le bruit de fond radiofréquence qui nous entoure. Chaque environnement a son propre niveau de bruit.

Cependant, l'enfant et son admiration pour Big Bird constituent un frein. Même si votre partenaire est bruyant, vous pouvez toujours communiquer efficacement, mais que se passe-t-il lorsque votre ami poli s'approche de vous et engage une discussion ? Vous vous retrouvez celui qui jette des regards irrités sur la danse du bébé et demande à votre interlocuteur « quoi ?

Pour contrer le bruit de fond RF, nous avons placé un téléphone sans fil avec une valeur de bruit mesurée de -77 dB à l'emplacement de notre appareil client. C'est notre bébé de quatre ans qui chante. Si vous disposez d'un point d'accès réputé qui ne transmet qu'un signal de -70 dB, cela suffira pour que le client « entende » les données malgré les interférences, mais pas trop. La différence entre le niveau de bruit minimum et le signal reçu (écouté) n'est que de 7 dB. Cependant, si nous avions un point d'accès transmettant des données à un niveau sonore plus fort, par exemple à -60 dB, nous obtiendrions alors une différence beaucoup plus significative de 17 dB entre l'interférence et le signal reçu. Lorsque vous entendez quelqu'un sans aucun problème, la conversation se déroulera beaucoup plus efficacement que lorsque vous entendez à peine ce qu'il vous dit. Pensez également à ce qui se passe lorsqu'un autre enfant de quatre ans veut chanter quelque chose du répertoire de Lady Gaga. Deux enfants chanteurs étoufferont probablement votre ami amical, tandis que votre compagnon plus bavard pourra toujours être entendu clairement.

Qu'est-ce que tu dis? – Je dis « SINR » !

Dans le monde de la radio, la plage allant du bruit de fond au signal reçu est le rapport signal sur bruit (SNR). C'est ce que vous voyez imprimé sur presque tous les points d'accès, mais ce n'est pas exactement ce qui vous intéresse. Ce qui vous intéresse vraiment, c'est la plage allant du niveau de bruit maximum au signal reçu, c'est-à-dire le rapport signal/bruit (SINR), c'est ce qui a du sens. Ce n'est pas que vous puissiez toujours savoir à l'avance quel sera le signal SINR, puisque vous ne pouvez pas déterminer le niveau d'interférence à un moment et à un endroit donnés avant de l'avoir mesuré. Mais vous pouvez ressentir le niveau moyen d'interférence dans un environnement particulier. Parallèlement à cela, vous aurez de meilleures idées sur le niveau de signal exact dont le point d'accès a besoin pour maintenir une fonctionnalité de haut niveau.

Sachant cela, vous vous demandez peut-être : « Pourquoi diable voudrait-on réduire la force du signal de transmission (Tx) malgré les interférences ? Bonne question, puisque c’est l’une des trois réactions standards au renvoi de paquets. La réponse est que la baisse de la force du signal Tx comprime la zone de couverture du point d'accès. Si vous avez une source de bruit en dehors de votre zone de couverture, éliminer efficacement cette source de la portée de conscience du point d'accès évite à ce dernier d'avoir à tenter de résoudre le problème. À condition que le client se trouve dans une zone de couverture réduite, cela peut contribuer à réduire considérablement les interférences dans le même canal et à améliorer les performances globales. Cependant, si votre client se trouve également dans la zone de couverture AP (comme le client 1 sur notre photo), il tombe tout simplement hors de vue. Même dans le meilleur des cas, une baisse de la puissance de transmission réduira considérablement la zone de couverture, c'est-à-dire la valeur SINR, et vous laissera des débits de données réduits.

Tant de chaînes, mais rien à regarder

Comme nous l'avons vu, les deux premières approches généralement acceptées pour gérer les interférences réduisent la vitesse physique et la puissance. Le troisième principe est celui abordé dans l’exemple du talkie-walkie : changer le canal sans fil, ce qui modifie essentiellement la fréquence à laquelle le signal circule. C'est l'idée clé derrière la technologie à spectre étalé, ou saut de fréquence, qui a été découverte par Nikola Tesla au 20e siècle et a reçu un accueil important. large applicationà des fins militaires pendant la Seconde Guerre mondiale. En un instant, la célèbre et belle actrice Hedy Lamarr a contribué à découvrir une technique de saut de fréquence permettant de désactiver les torpilles radiocommandées. Lorsque cette approche est utilisée sur une gamme de fréquences plus large que celle dans laquelle le signal est habituellement transmis, on parle alors d’étalement de spectre.

Les appareils Wi-Fi utilisent la technologie à spectre étalé principalement pour augmenter la bande passante, la fiabilité et la sécurité. Quiconque s'est déjà fié aux paramètres de ses appareils Wi-Fi sait qu'il existe 11 canaux dans la bande de 2,4 à 2,4835 GHz. Cependant, étant donné que la bande passante totale utilisée pour le spectre étalé du Wi-Fi 2,4 GHz est de 22 MHz, vous vous retrouvez avec un chevauchement entre ces canaux. En fait, disons dans Amérique du Nord vous n'aurez à votre disposition que trois canaux - 1, 6 et 11 - qui ne se croiseront pas. En Europe, vous pouvez utiliser les canaux 1, 5, 9 et 13. Si vous utilisez la norme 802.11n 2,4 GHz avec une largeur de canal de 40 MHz, votre choix se réduit à deux : les canaux 3 et 11.

Dans la bande 5 GHz, les choses vont un peu mieux. Nous avons ici 8 canaux internes qui ne se chevauchent pas (36, 40, 44, 48, 52, 56, 60 et 64.) Les points d'accès hautes performances combinent généralement la diffusion radio dans les bandes 2,4 GHz et 5,0 GHz, et ce serait il est correct de supposer qu'il y a moins d'interférences sur la bande passante de 5,0 GHz. Le simple fait de se débarrasser des interférences Bluetooth 2,4 GHz peut faire une grande différence. Malheureusement, le résultat final est inévitable : le spectre de 5,0 GHz est désormais saturé de trafic, tout comme l'était le spectre de 2,4 GHz. Avec la largeur de canal de 40 MHz utilisée dans la norme 802.11n, le nombre de canaux sans chevauchement est fortement réduit à quatre (sélection dynamique de fréquence (DFS), les canaux sont éliminés en raison de problèmes militaires liés aux signaux radar contradictoires), et les utilisateurs déjà de temps en temps, ils sont confrontés à des situations où il n'y a pas un seul canal suffisamment ouvert dans la gamme. C'est comme si nous avions plus chaînes de télévision, que l'on pouvait regarder toute la journée et ne montrer que des publicités sur l'hygiène personnelle. Peu de gens veulent regarder ça du matin au soir.

Omnidirectionnel, mais pas omnipotent

Eh bien, nous vous avons donné suffisamment de mauvaises nouvelles pour le moment. Mais il y en a plus. Il est temps de parler d'antennes.

Nous avons mentionné la force du signal, mais pas la direction du signal. Comme vous le savez probablement, la plupart des antennes n’ont pas de direction d’action spécifique. Comme un ensemble de haut-parleurs qui diffusent simultanément des sons forts dans toutes les directions (avec des microphones connectés qui captent les sons uniformément sur 360 degrés), les microphones omnidirectionnels vous offrent une excellente couverture. Peu importe où se trouve le client. Tant qu'elle se trouve à portée de couverture, l'antenne omnidirectionnelle pourra la détecter et communiquer avec elle. L’inconvénient est que la même antenne omnidirectionnelle intercepte également toute autre source de bruit et d’interférence dans une plage donnée. Les systèmes omnidirectionnels captent tout – le bon son, le mauvais son, le son terrible – et vous ne pouvez pas y faire grand-chose.

Imaginez que vous vous trouvez dans une foule et que vous essayez de parler à quelqu'un qui se trouve à quelques mètres de vous. À cause du bruit autour de vous, vous n'entendez presque rien. Donc que feras-tu? Eh bien, bien sûr, mettez votre paume contre votre oreille. Vous essaierez de mieux vous concentrer sur les sons provenant d'une direction, tout en bloquant simultanément les sons provenant d'autres directions, c'est-à-dire ceux qui sont « bloqués » par votre paume. Un stéthoscope est un isolant phonique encore meilleur. Cet appareil essaie de bloquer tous les sons environnement en utilisant des bouchons d'oreilles qui s'insèrent dans les oreilles et ne laissent passer que les sons provenant de la poitrine.

Dans le monde de la radio, l’équivalent d’un stéthoscope est une technologie appelée formation de faisceaux.

Et encore une fois sur la technologie de formation de faisceaux

Le but de la technologie de formation de faisceaux est de créer une zone avec une énergie de vague accrue à un certain endroit. Exemple classique ce phénomène : des gouttes d'eau tombant dans une piscine. S'il y avait deux robinets au-dessus et que vous ouvriez chaque robinet précisément au bon moment pour qu'ils libèrent périodiquement des gouttes d'eau synchronisées dans le temps, des ondes annulaires concentriques rayonnant depuis chaque épicentre (là où les gouttes frappent) créeraient des motifs qui se chevauchent partiellement. Vous voyez un tel modèle dans l’illustration ci-dessus. Où finit la vague Le point le plus élevé en croisant avec une autre vague, vous obtenez l'effet supplémentaire que l'énergie des deux vagues se combine et conduit à la formation d'une crête encore plus grande sous la forme d'une vague. En raison de la régularité des gouttelettes, de telles crêtes amplifiées sont bien visibles dans certaines directions, elles constituent une sorte de « faisceau » d'énergie amplifiée.

Dans cet exemple, les ondes divergent dans toutes les directions. Ils tendent uniformément vers l'extérieur depuis le point d'origine jusqu'à ce qu'ils atteignent un objet opposé. Les signaux Wi-Fi émis par une antenne omnidirectionnelle se comportent de la même manière, libérant des ondes d'énergie radiofréquence qui, lorsqu'elles sont combinées avec les ondes d'une autre antenne, peuvent former des faisceaux d'une puissance de signal accrue. Lorsque vous avez deux ondes en phase, le résultat peut être un faisceau avec presque le double de la force du signal de l’onde d’origine.

Utilisé dans toutes les directions

Comme vous pouvez le voir sur la photo précédente du niveau d'interférence, la formation de faisceaux à partir d'antennes omnidirectionnelles se produit dans de nombreuses directions, souvent opposées. En faisant varier la synchronisation des signaux au niveau de chaque antenne, la forme du motif de formation de faisceau peut être contrôlée. C’est une bonne chose car cela vous permet de concentrer l’énergie dans moins de directions. Si votre point d'accès « savait » que son client était à la position trois heures, serait-il raisonnable d'envoyer un faisceau à la position 9 ou 11 heures ? Eh bien oui… si la présence de ce rayon « perdu » est inévitable.

En fait, si vous avez affaire à des antennes omnidirectionnelles, une telle perte est véritablement inévitable. Techniquement parlant, ce que vous voyez dans la rangée supérieure est le résultat d'une antenne réseau à commande de phase (PAA) - un groupe d'antennes dans lequel les phases relatives des signaux correspondants alimentant les antennes diffèrent de telle manière que le diagramme de rayonnement effectif du Le réseau est amplifié dans la direction souhaitée et supprimé dans plusieurs directions indésirables. Cela revient à presser la partie centrale d’un ballon qui n’est pas complètement gonflé. À mesure que la compression augmente, nous obtiendrons une partie de la balle qui dépassera excessivement dans une direction, mais nous rencontrerons également un dépassement correspondant dans l'autre direction. Vous pouvez le voir sur l'image ci-dessus, où la rangée du haut montre divers modèles formation de faisceaux formée par deux antennes dipolaires omnidirectionnelles.

Apporter des modifications pendant la formation de faisceaux

Évidemment, vous souhaitez que la zone de couverture du faisceau capture le périphérique client. Lors de la formation d'un faisceau avec une antenne réseau à commande de phase, comme illustré dans les figures ci-dessus dans les lignes du haut (cette fois en utilisant trois antennes dipôles), le point d'accès analyse les signaux provenant du client et utilise des algorithmes pour modifier le diagramme de rayonnement, modifiant ainsi la direction du faisceau pour un meilleur ciblage du client. Ces algorithmes sont calculés dans le contrôleur du point d'accès, c'est pourquoi vous pouvez parfois voir un autre nom pour ce processus - « formation de faisceaux basée sur une puce ». Cette technologie est également connue sous le nom de signalisation directionnelle par Cisco et d'autres sociétés et reste un composant facultatif moins largement utilisé de la spécification 802.11n.

Les antennes multiéléments contrôlées par matériel sont la méthode utilisée par la plupart des fabricants, qui annoncent désormais largement la prise en charge de la technologie de formation de faisceaux dans leurs produits. Ruckus n'utilise pas cette méthode. À cet égard, nous nous sommes trompés dans notre article précédent. À la page six, notre auteur a déclaré que « Ruckus utilise la formation de faisceaux « sur antenne », une technologie développée et brevetée par Ruckus... [qui] utilise un réseau d'antennes. » Mais ce n'est pas le cas. La formation de faisceaux avec une antenne réseau à commande de phase nécessite l'utilisation d'un grand nombre d'antennes. L'approche de Ruckus est différente de cette méthode.

Grâce à la technologie Ruckus, le faisceau peut être dirigé vers chaque antenne, indépendamment des autres antennes. Ceci est réalisé en plaçant délibérément des objets métalliques à proximité de chaque antenne du réseau d'antennes pour influencer indépendamment le diagramme de rayonnement. Nous reviendrons prochainement sur cette question et tenterons de l'étudier de manière plus approfondie, mais un peu différents types Vous pouvez voir des modèles de formation de faisceaux utilisant l'approche Ruckus dans la deuxième rangée des images ci-dessus. En examinant simultanément les deux approches, il est impossible de déterminer laquelle d’entre elles donnera les performances pratiques les plus élevées. Le réseau multiéléments à trois antennes produit un faisceau plus focalisé que les unités de couverture relative Ruckus. Intuitivement, nous pouvons supposer que plus le faisceau est focalisé, meilleures sont les performances, si tous les autres facteurs sont égaux. Il sera intéressant de savoir si tel est le cas lors de nos tests.

Je ne peux pas t'entendre!

Vous vous souvenez de l'effet de mettre votre paume sur votre oreille ? L'élimination des interférences indésirables peut améliorer la qualité de la réception, même si le client n'a pas modifié le modèle d'émission du signal. Selon Ruckus, le simple fait d'ignorer les signaux provenant de la direction opposée peut rapporter au client jusqu'à 17 dB supplémentaires en raison de l'élimination des interférences.

Dans le même temps, l’amélioration de la force du signal transmis peut ajouter 10 dB supplémentaires. En considérant l'explication précédente sur l'effet de la force du signal sur le débit, vous comprendrez pourquoi le conditionnement du signal peut être si important et pourquoi il est regrettable que la plupart des fabricants du marché du sans fil n'aient pas encore pris en compte les technologies mentionnées ci-dessus.

Association spatiale

L'une des améliorations majeures de la spécification 802.11n a été l'ajout de l'agrégation spatiale. Cela inclut l'utilisation de ce que l'on appelle la division naturelle d'un signal radio primaire en sous-signaux qui atteignent le destinataire à des moments différents. Si vous dessinez un point d'accès à une extrémité gymnase, et le client est de l'autre, le trajet direct du signal radio jusqu'au centre de la salle prendra un peu moins de temps que le signal réfléchi par le mur latéral. Il y en a généralement beaucoup moyens possibles le passage de signaux (flux spatiaux) entre appareils sans fil, et chaque chemin peut contenir un flux avec des données différentes. Le récepteur reçoit ces sous-signaux et les recombine. Ce processus est parfois appelé diversité des canaux. Le multiplexage spatial (SM) fonctionne très bien dans les espaces clos, mais terriblement dans les environnements moins confinés, comme champ ouvert, puisqu'il n'existe aucun objet à partir duquel les signaux pourraient être réfléchis pour créer un sous-flux. Lorsque cela est possible, SM sert à augmenter la bande passante du canal et à améliorer le rapport signal/bruit.

Pour avoir une idée claire de la différence entre l'agrégation de flux et la formation de faisceaux, imaginez deux seaux : l'un rempli d'eau (données) et l'autre vide. Nous devons transférer des données d'un bucket à un autre. La mise en forme du faisceau implique un tuyau reliant les deux seaux et nous augmentons la pression de l'eau pour transférer le liquide plus rapidement. Avec la fusion par flux (SM), nous disposons déjà de deux (ou plus) tuyaux déplaçant l'eau à pression normale. Avec une seule chaîne radio, c'est-à-dire transmettant un signal radio d'un appareil à une ou plusieurs antennes, la SM fonctionne généralement mieux que la formation de faisceaux. Avec deux circuits radio ou plus, c'est le plus souvent l'inverse qui se produit.

Est-il possible d'utiliser les deux méthodes ?

Nous n'aimons pas trop l'image ci-dessus, mais elle peut vous aider à comprendre pourquoi vous ne pouvez pas combiner l'agrégation de flux et la formation de faisceaux à l'aide d'une conception à trois antennes (qui est la dernière option que nous proposons actuellement dans de nombreux points d'accès). Essentiellement, si deux antennes sont occupées à former le premier flux, il reste une troisième antenne pour lancer le deuxième flux. Vous pourriez penser qu’avec deux flux entrants, SM ne devrait pas avoir de problèmes. Cependant, un flux dirigé est susceptible d'avoir un débit de données beaucoup plus élevé, à tel point que le client récepteur ne peut pas synchroniser efficacement les deux flux. La seule façon de rapprocher suffisamment les deux flux des débits de données pour les synchroniser est de réduire la puissance du signal de formation de faisceau... ce qui va en quelque sorte à l'encontre de l'intérêt même de la formation de faisceau en premier lieu. Vous obtenez deux flux avec " pression standard", comme dans notre illustration précédente.

Et si vous aviez quatre antennes ? Oui, ça pourrait marcher. Deux traiteront de la génération de signaux et les deux autres de l'intégration du streaming. Naturellement, l’ajout d’une autre antenne augmente le coût de l’ensemble. Dans le monde des points d'accès d'entreprise, les acheteurs peuvent facilement accepter une augmentation de prix, mais qu'en est-il de quelqu'un qui a également besoin de quatre antennes à la fois ? Ce n'est que récemment que nous avons reçu trois antennes pour travailler avec des ordinateurs portables - il y a eu de violentes controverses à ce sujet. Et puis il y en a un quatrième ? Plus important encore, qu’adviendra-t-il de la consommation d’énergie ? En l’absence de réponses et/ou d’enthousiasme sur ce marché, les constructeurs ont tout simplement abandonné l’idée de développer des modèles à quatre antennes.

Antennes et modules radio

Auparavant, nous utilisions le terme « circuit radio », mais dans de nombreux cas, il ne fournit pas une définition suffisamment approfondie et précise. Il existe une représentation pertinente de la relation entre les circuits radio et les flux spatiaux qu’il est important de garder à l’esprit lors de l’évaluation des mécanismes sans fil.

Jetez un œil à l’expression 1x1:1. Oui, on entend déjà des « experts » le prononcer : « un multiplié par un et divisé par un ». N'est-ce pas? Impossible à trouver la meilleure façon enregistrements qu'avec deux points ?

La partie 1x1 fait référence au nombre de circuits impliqués dans la transmission (Tx) et la réception (Rx) des données. A:1 est lié au nombre de flux spatiaux utilisés. Ainsi, le point d'accès standard 802.11g peut être désigné par l'expression 1x1:1.

La vitesse de 300 Mbps indiquée dans la plupart des produits 802.11n modernes repose sur deux flux spatiaux. Ces produits sont désignés 3x3:2. Vous n'avez probablement pas encore rencontré de modèles dans lesquels la vitesse de transfert est de 450 Mbps. Cela représente déjà 3x3:3, mais malgré la vitesse théorique de 450 Mbps, ces produits n'ont que très peu, voire aucun, d'avantages par rapport aux produits 3x3:2. Pourquoi? Nous le répétons encore : vous ne pouvez pas combiner très efficacement la formation de faisceaux et l’agrégation spatiale sur trois radios. Au lieu de cela, vous devez travailler avec trois flux à un niveau de signal standard, ce qui, comme nous l'avons déjà vu, limite la portée et provoque le renvoi des paquets. C'est pourquoi les routeurs 450 Mbps ont du mal à se frayer un chemin dans les niches éloignées du marché de masse. À conditions idéales Les produits 3x3:3 seront bien meilleurs, mais nous vivons dans un monde imparfait. Au lieu de cela, nous vivons dans un monde rempli de concurrence et de perturbations.

SRC vs MRC : m'entendez-vous maintenant ?

Il est évident que l'écoute est la clé pour communication efficace, et beaucoup dépend de la façon dont vous écoutez exactement l'orateur. Comme dans l'exemple de notre illustration, si quelqu'un parle à une extrémité du champ et que trois personnes l'écoutent à l'autre bout, ce qui est étrange, c'est que les auditeurs, pour une raison inconnue, n'entendront pas la même chose. du tout. Dans les réseaux sans fil, vous pouvez demander : « D'accord, lequel d'entre vous, auditeurs, a le mieux entendu ce que l'émetteur a dit ? » Et choisissez celui qui semble avoir entendu plus que les autres. C'est ce qu'on appelle la combinaison de rapport simple (SRC), et cela est étroitement lié à l'idée de commutation entre les antennes, dans laquelle l'antenne ayant le meilleur signal est utilisée.

Une approche multi-antennes plus efficace et largement utilisée est la combinaison de rapport maximum (MRC). De manière très générale, il s'agit de trois destinataires « unissant leurs forces » et comparant les informations envoyées, puis parvenant à un consensus sur « ce qui a été dit ». Avec l'approche MRC, le client bénéficie la meilleure couverture dans les appareils sans fil et une qualité de service améliorée. De plus, le client est moins sensible à l’emplacement exact des antennes.

Bien sûr, vous vous posez probablement une question : si trois antennes valent mieux que deux, alors...

Pourquoi ne pas utiliser un million d'antennes ?

Eh bien oui, pourquoi ne pas utiliser cent mille milliards d’antennes ?

L'esthétique mise à part, la véritable raison pour laquelle les fabricants ne fabriquent pas de tels AP pour porc-épic est qu'ils ne peuvent rien faire contre la loi des rendements décroissants. Les données de test montrent que le passage de deux à trois antennes n'est plus aussi important que celui de une à deux. Encore une fois, nous revenons à la question du coût et (du moins du côté du client) de la consommation d'énergie. Le marché grand public s'est opté pour trois antennes omnidirectionnelles. DANS monde des affaires Vous pouvez en trouver davantage, mais généralement pas grand-chose.

Ruckus est l’une des rares exceptions dans ce cas car il utilise des antennes directives. Dans les points d'accès ronds, que vous avez déjà vus sur les photos de cette revue, la plate-forme en forme de disque abrite 19 antennes directives. Si vous combinez les zones de couverture des 19 antennes, vous obtenez une couverture complète de 360 ​​degrés. Dix-neuf antennes omnidirectionnelles seraient excessives, mais 19 antennes directives (environ, selon la conception du point d'accès) peuvent fournir des gains de performances qui ne seraient pas attendus en augmentant simplement le nombre d'antennes, tout en consommant moins d'énergie car, évidemment, seules quelques-unes d'entre elles sont utilisés à un moment donné.

"Où est Wally ?"* et Wi-Fi

Nous avons déjà vu que le point d'accès peut ajuster les phases des signaux pour obtenir la force maximale du signal en un point donné, mais comment le point d'accès sait-il où se trouve exactement ce point (c'est-à-dire le client) ? Un point d'accès omnidirectionnel détectant un périphérique client avec un signal de -40 dB a la même apparence à 4 heures qu'à 10 heures dans le cas d'une diversité à trajets multiples, où vous avez différents signaux provenant de différentes sources. directions, l'AP n'a aucun moyen de vous dire si le client transmet un signal depuis haute puissance de loin ou de bas - à courte distance. Si le client se déplace, le point d'accès ne peut pas déterminer dans quelle direction se tourner pour le détecter. L'effet est très similaire à celui où vous ne pouvez pas savoir d'où vient une sirène si vous vous tenez entre plusieurs immeubles de grande hauteur. Le son semble trop fort pour que vous puissiez déterminer la direction d'où il vient.

C’est l’un des dangers inhérents à la technologie de formation de faisceaux. Optimiser le faisceau du point d'accès qui doit toucher le cet appareil-client, nécessite de savoir où se situe exactement ce dernier, au sens mathématique, sinon au sens spatial. L'AP reçoit de nombreux signaux et doit, au fil du temps, en retrouver un ou deux dont il a besoin. Avec autant de types similaires de signaux et de distractions externes (dans le langage radio), le résultat pour le point d'accès peut être de rechercher un seul caractère sur une publicité annonçant « Où est Wally ? La rapidité avec laquelle un point d'accès peut déterminer l'emplacement de son client stupide déterminera en grande partie la manière dont le client lui-même tentera de communiquer son emplacement au point d'accès, voire pas du tout.

*Remarque : « Où est Wally/Waldo ? » (« Où est Wally/Waldo ? » est un jeu d’attention pour ordinateurs et téléphones portables. La tâche du joueur est de trouver Wally caché dans la foule.)

Implicite et explicite

Revenant à l'idée de la façon dont l'audition peut vous tromper, nous isolons généralement les sons qui sont directement liés à la différence de temps entre le moment où le son atteint une oreille et le moment où il atteint l'autre. C’est pourquoi nous sommes confus lorsque nous entendons le son réfléchi par un bâtiment, car nous ne pouvons pas déterminer combien de temps il faut à l’onde pour atteindre chaque oreille. Notre cerveau perçoit la différence de phase des signaux sources comme anormale.

Si le point d'accès dispose de plusieurs antennes, il les utilise comme oreilles, puis évalue le déphasage des signaux à fixer en direction du client. C’est ce qu’on appelle la formation de faisceau implicite. Le signal est généré dans la direction qui est implicitement dérivée de la phase détectée du signal. Cependant, l'AP peut être bloqué par des signaux rebondissants « étranges », tout comme le cerveau. Cette confusion peut être complétée par la différence de sens des lignes ascendantes et descendantes.

Grâce à la formation de faisceaux explicite, le client communique exactement ce dont il a besoin, comme s'il passait une commande pour une tasse d'espresso complexe. Le client envoie des demandes liées aux phases de transport et à l'énergie, ainsi qu'à d'autres facteurs pertinents à la situation actuelle de son environnement. Les résultats sont beaucoup plus précis et efficaces que la formation de faisceaux implicite. Alors, quel est le problème ? Aucun produit ne prend en charge la formation de faisceaux explicite, du moins aucun périphérique client actuel. La méthode implicite et explicite doit être intégrée au chipset Wi-Fi. Heureusement, des échantillons prenant en charge une méthode explicite de formation de faisceaux devraient être bientôt disponibles.

Polarisation

En plus de tous les problèmes sans fil que nous avons rencontrés, nous pouvons ajouter la polarisation à la liste. La polarisation signifie bien plus que ce que certains pensent, et nous avons pu constater de nos propres yeux tous les effets sur ipad 2, pour ainsi dire, de première main. Mais d'abord, un peu de théorie...

Vous savez peut-être que la lumière se déplace par vagues et que toutes les vagues ont une orientation directionnelle. C'est pourquoi les lunettes de soleil polarisées fonctionnent si bien. La lumière réfléchie par la route ou la neige dans vos yeux est polarisée dans une direction horizontale, parallèle au sol. Le revêtement des filtres polarisants dans les verres est orienté dans le sens vertical. Considérez la vague comme un gros et long morceau de carton que vous essayez de faire passer à travers les stores. Si vous tenez le carton horizontalement et les rideaux verticalement, le carton ne passera pas à travers les fissures. Si les stores sont horizontaux, par exemple en levant, alors cela ne coûte rien au carton de surmonter facilement l'obstacle. Les lunettes de soleil sont conçues pour bloquer l’éblouissement, qui est principalement horizontal.

Mais revenons au Wi-Fi. Lorsqu'un signal est envoyé depuis une antenne, il porte l'orientation de polarisation de cette même antenne. Et donc, si le point d’accès est sur la table, et que l’antenne émettant le signal pointe directement vers le haut, l’onde émise aura une direction verticale. Par conséquent, l'antenne de réception, si elle veut avoir la meilleure sensibilité possible, doit également avoir une directivité verticale. L'affirmation inverse est également vraie : le point d'accès récepteur doit avoir une ou plusieurs antennes dont la polarisation est ajustée par rapport au client expéditeur. Plus les antennes sont éloignées du réglage de polarisation, plus la réception du signal est mauvaise. La bonne nouvelle est que la plupart des routeurs et points d'accès disposent d'antennes mobiles qui permettent aux utilisateurs de trouver la meilleure position pour recevoir un signal d'un client, tout comme l'utilisation d'une antenne à « cornet » pour les téléviseurs. La mauvaise nouvelle est que, comme si peu de gens comprennent les principes de polarisation dans les appareils Wi-Fi, il est peu probable que quiconque effectue cette optimisation de polarisation.

En regardant l'illustration ci-dessus et en vous rappelant tout ce dont nous vous avons parlé, vous verrez que le point d'accès émet des ondes de signal horizontales (supérieures) et verticales vers le client. ipad 2. Quelle direction nous donnera la meilleure qualité de réception et les meilleures performances ? Cela dépend du nombre d'antennes connectées au client et de leur directivité.

Avec une mauvaise réflexion

Et maintenant sur notre expérience obtenue avec la polarisation ipad 2. Nous étions près de l'endroit où se trouvait l'appareil photo lorsque cette photo a été prise. Il montre le point d'accès Aruba auquel nous nous sommes connectés, suspendu au plafond en arrière-plan. Notre employé tenait la tablette à deux mains par les coins. Nous avons simplement observé la qualité de réception du signal ; Au début, la position était verticale, puis la tablette a été tournée en position horizontale. Au début, le signal était bon et n'a pas disparu pendant longtemps. En tournant ipad 2 en position verticale, la connexion est rompue. Notre employé a essayé de ne pas changer la position de ses mains, la prise et l'emplacement de la tablette dans l'espace. Mais le signal a disparu... c'est tout. Nous ne le croirions pas si nous ne l’avions pas vu de nos propres yeux.

Après avoir lu la page précédente, vous devinerez la nature de ce qui est arrivé à notre appareil. Il s'avère que même si le premier iPad était doté de deux antennes Wi-Fi, ipad 2 un seul est utilisé, situé le long du bord inférieur du boîtier. Evidemment, en mode paysage, l'antenne de la tablette était dans le même plan que les antennes des points d'accès, qui, comme vous pouvez le constater, sont en position verticale. En horizontal, les antennes client et AP étaient dans des plans différents.

Quelques points supplémentaires à retenir : l'effet d'objectif sur les photos ci-dessus fait paraître le point d'accès plus proche qu'il ne l'est réellement. Le client et le point d'accès avaient une distance de visibilité directe d'environ 12 m l'un de l'autre, ce qui est plus long que les distances que vous verrez dans nos tests de polarisation dans la partie 2 de cette revue. De plus, en prenant quelques pas en arrière, nous n’avons pas pu reproduire ces résultats. Nous pensons que notre employé était dans une zone Wi-Fi morte... enfin, peut-être à moitié mort. Afin d'obtenir à nouveau un bon signal, notre employé a reculé de quelques pas supplémentaires. Mais n'oubliez pas que la réflexion du signal peut changer la direction de l'onde. Le signal, qui peut avoir été parfaitement aligné le long de la ligne de visée, après une ou deux réflexions, peut « s'écarter » de plusieurs degrés, ce qui affecte la qualité de la réception du signal.

La folie mobile

Après avoir lu notre exemple avec ipad 2, essayez maintenant de réfléchir à la polarisation du signal sur les autres appareils mobiles Oh. Qu’en est-il de ce smartphone – posé sur la table, incliné pour regarder des vidéos, collé à votre oreille, etc. ? Imaginez maintenant à quel point le signal va fluctuer des deux téléphone mobile, et Wi-Fi, au moindre mouvement. Nous prenons pour acquis les signaux de ces appareils, mais en réalité, les réseaux sans fil peuvent être assez capricieux et nécessitent toute notre attention pour fonctionner correctement.

En ce qui concerne les signaux provenant d'appareils mobiles, nous notons que nous ne pouvons pas faire grand-chose dans ce cas sans disposer d'un téléphone doté d'une antenne externe (comme, par exemple, les téléphones de voiture). En fait, tout appareil sans fil portable ne peut être testé que pour la diversité de polarisation (directivité multifaisceaux des antennes) et déterminer le gain en vitesse de transmission, les normes de performances et/ou la durée de vie de la batterie. Une image intéressante se dessine avec les ordinateurs portables. La plupart des modèles sont équipés d'une ou plusieurs antennes situées dans un cadre autour du périmètre de l'écran LCD. Avez-vous déjà pensé que vous pouviez améliorer considérablement la réception du signal en inclinant l'écran vers l'arrière ou vers l'avant, ou peut-être en faisant pivoter votre ordinateur portable de quelques degrés ?

De même, un point d'accès qui doit desservir de nombreux clients peut fournir meilleur service, si l'une de ses antennes est dirigée verticalement et l'autre horizontalement. Bien entendu, le problème de cet agencement est que les deux antennes ne peuvent pas interagir et générer efficacement un signal directionnel. Leurs polarisations ne coïncident pas, et donc si le client reçoit un signal très bonne qualité, puis l'autre se détériore à cause du décalage des avions.

Si les antennes Rx sont uniquement conçues pour rechercher des ondes dans une seule direction, c’est un moyen sûr d’échouer. C’est pourquoi il est important d’avoir plus d’avions à la réception. Si vous disposez de deux antennes de réception, une verticale et l'autre horizontale, et de deux antennes d'émission verticales, vous ne pouvez recevoir qu'un seul flux à un assez bon niveau.

Assembler toutes les pièces du puzzle

Le matériel que vous avez lu sur ces pages constitue la base nécessaire pour comprendre les résultats de notre analyse de tests, que vous pourrez bientôt lire dans la deuxième partie de la revue. Lorsqu'un point d'accès affiche d'excellents résultats dans un certain test ou, à l'inverse, ne parvient pas à accomplir une tâche, il est important de comprendre pourquoi. Vous savez désormais que pour des performances 802.11n optimales, les interactions point d'accès/client peuvent bénéficier de la formation de faisceaux, de l'agrégation spatiale, de la diversité d'antennes, de la polarisation optimale du signal, etc.

Certaines de ces technologies sont peut-être déjà intégrées à votre point d'accès. Le tableau ci-dessus montre la liste diverses technologies, inhérent à la plupart des points d'accès 802.11n modernes. Les points de ce tableau que nous avons considérés comme importants pour la compréhension des données de la deuxième partie de la revue ont été repris ici dans la partie 1.

Même si vous ne lisez pas la deuxième partie, nous espérons que la lecture d'aujourd'hui vous donnera une idée de la mesure dans laquelle les produits 802.11n grand public peuvent bénéficier de quelques améliorations de conception. La situation est particulièrement désastreuse au niveau des consommateurs. Les constructeurs nous ont proposé une approche « plutôt bonne », même s'il est clair qu'il reste encore une marge d'amélioration significative. Quelle importance ? Vous découvrirez la réponse à cette question un peu plus tard...