Por que os roteadores WiFi fazem um trabalho tão ruim de seleção de canais?

Question

O congestionamento de Wi-Fi, especialmente na faixa de 2,4 GHz, é um problema sério em algumas áreas. É bastante difundido que existem muitos guias para escolher um canal menos congestionado. Por exemplo. link

Dado que a maioria dos roteadores usa como padrão a escolha automática de seu canal e o hardware parece capaz de detectar redes conflitantes, por que eles não fazem um trabalho melhor na seleção de canais?

    

Answer 1

A falha dos pontos de acesso Wi-Fi em escolher os canais de 2,4 GHz se resume a um pequeno número de problemas:

• A maioria escolhe apenas um canal no momento da inicialização, mas um canal que foi bom quando o AP foi reiniciado pela última vez pode ter se tornado uma escolha ruim dias, semanas ou meses depois.
• A maioria não quer atrasar a inicialização gastando o tempo suficiente para avaliar realmente todos os canais, por isso usam heurística ruim como "basta escolher o canal em que vemos menos pontos de acesso", o que não necessariamente se correlaciona com qual canal fornecerá o melhor rendimento e confiabilidade. Pior ainda, essas heurísticas supersimplificadas podem causar problemas como escolher um canal que se sobreponha parcialmente a outros canais em que os APs estão ligados, o que fará com que os APs interfiram uns com os outros sem poder cooperar um com o outro como fariam se estivessem exatamente no mesmo canal.
• A maioria nem precisa do hardware do analisador de espectro necessário para avaliar verdadeiramente a interferência de RF em cada canal; eles têm rádios Wi-Fi e se concentram na interferência de outros dispositivos Wi-Fi e ignoram bastante a interferência causada por dispositivos não Wi-Fi, como Bluetooth, fornos de microondas, telefones sem fio, subwoofers sem fio, monitores de bebês, câmeras sem fio e mais.
• Criar um AP que tenha o hardware e os algoritmos para escolher os canais bem, não apenas na inicialização, mas continuar reavaliando as opções de canal mais tarde e mudar de canal quando houver benefícios, é caro e difícil com potenciais problemas de interoperabilidade. Nem todos os clientes são ótimos para honrar os anúncios de comutadores de canal do AP, portanto, um AP que altera os canais rapidamente arrisca que os clientes caiam da rede toda vez que o fizer.

Answer 2

O problema geral aqui é que a banda de 2,4 GHz está completamente saturada em qualquer área moderadamente povoada. Além disso, existem apenas 14 canais, dependendo do país, disponíveis para uso. Desses 14 apenas 3 canais não se sobrepõem e interferem uns com os outros. E isso só é verdade se o dispositivo usar apenas 20MHz de largura de banda e não a largura de banda de 40MHz disponível em alguns pontos de acesso.

Todos os roteadores Wi-Fi configurados corretamente devem usar apenas o canal 1, 6 ou 11 na largura de banda de 20MHz. Um ponto de acesso pisa nos sinais de quaisquer pontos de acesso próximos por pelo menos 2 canais acima e 2 canais abaixo de si mesmo. Pior se estiver na largura de banda de 40MHz.

Quando os pontos de acesso podem ver um ao outro, no mesmo canal, eles cooperam e compartilham o espaço aéreo. Se dois pontos de acesso estiverem usando canais próximos, mas diferentes, eles pisam um no outro e cada colisão resulta em dados perdidos.

Infelizmente, a maioria dos roteadores Wi-Fi modernos, por simplicidade, usa como padrão a seleção de canal automático. No entanto, eles não aderem à regra 1, 6 ou 11. Em vez disso, eles usam um algoritmo proprietário que provavelmente é baseado no uso de cada canal. Isso causa uma interferência severa e inevitável de redes próximas, praticamente inutilizando a banda de 2,4 GHz em algumas áreas. Além disso, as seleções de canais automáticos geralmente acontecem apenas durante uma reinicialização ou raramente ocorrem. Assim, a seleção do canal pode rapidamente tornar-se obsoleta, pois os pontos de acesso próximos também pulam os canais e competem para encontrar o canal “mais limpo”. Para piorar as coisas, a seleção do canal é baseada no que o AP ouve, e não no que o cliente ouve, o que pode estar mais próximo de um conjunto diferente de pontos de acesso.

O problema não é o mecanismo de seleção, mas o fato de a banda de 2,4 GHz estar completamente saturada. Não apenas por pontos de acesso Wi-Fi, mas também por telefones sem fio, microondas, Bluetooth, monitores de bebês, câmeras sem fio e qualquer número de outras tecnologias.

A resposta é usar a banda de 5GHz. Existem dezenas de canais de 5GHz disponíveis. Nenhuma delas se sobrepõe a outras se a configuração de largura de banda padrão de 20MHz for usada. Isso significa que todos os dispositivos que usam a banda de 5GHz podem cooperar entre si sem interferir. Infelizmente, o Wireless-N e especialmente o Wireless-AC permitem canais mais amplos que se sobrepõem na tentativa de fornecer maior throughput. Portanto, mesmo na faixa de 5 GHz, você deve estar consciente da interferência co-canal e escolher suas configurações com sabedoria, em vez de utilizar a seleção de canais automáticos.

Em uma área densamente povoada, o uso de canais amplos fornecerá pouco ou nenhum benefício e poderá piorar as coisas.

    

Answer 3

Como Spiff mencionou, a seleção de canais geralmente é feita apenas durante o tempo de inicialização, já que a reavaliação periódica da utilização de canais alternativos requer hardware adicional ou melhor. Também não há padrão aceito sobre como os APs devem cooperar ao selecionar seu canal. O que aconteceria se todos os APs em uma área verem de repente que o canal 6 está sendo menos utilizado que os canais 1 e 11? Certo. Alguns segundos depois, o canal 6 se tornou inutilizável, e cada AP está pulando de volta para os canais 1 e 11 ... deixando o canal 6 aberto como alvo principal para a próxima invasão de APs.

Na faixa de 5GHz, a Seleção Dinâmica de Freqüência (DFS) pode ser necessária para alguns canais (canais 52-64 e 100-140 na Alemanha e nos EUA). Isto é, no entanto, não pretende melhorar a cooperação dos APs, mas evitar que os APs afetem os radares meteorológicos. Um AP usando DFS tem que monitorar constantemente o canal de radar meteorológico e, se detectar algo que poderia ser um radar meteorológico, tem que deixar o canal imediatamente (normalmente alternando para um canal de 36 a 48, como estes não são usados para radar meteorológico e não requerem DFS ... em outras palavras, o AP não seleciona o melhor canal alternativo, mas apenas um canal que é garantidamente seguro do radar meteorológico).

Pode ser possível que alguns fabricantes de APs tenham algoritmos que podem otimizar a atribuição de canal quando uma área é coberta por um número de seus (e somente seus) APs. Um "Rogue Access Point" (que não está participando deste processo de otimização) pode perturbar significativamente a rede. Algumas empresas realizam caçadas periodicamente para APs Rogue em suas instalações.

    

Answer 4

Apenas adicionando uma representação visual sobre o congestionamento de 2,4 GHz vs a banda de 5 GHz às respostas já excelentes.

Eu moro em uma capital européia com uma strong Internet e uso de Wi-Fi.

Além disso, a maioria dos ISP locais também adiciona uma rede de roaming por padrão em seus roteadores / modems / CPE e, com freqüência, é pelo menos SSIDx2 por home / neighboor. Tenha em mente que, além dos sinais de transmissão dos APs, os clientes também transmitem.

Então, por exemplo, apenas ouvindo com um notebook normal sem amplificação em um ponto fixo no meu quarto, sem andando por casa, consigo ver pelo menos 136 SSIDs (em torno de 70-90 APs ). Não seria um longo trecho que me levou a suspeitar que eu poderia ter em torno de mim aprox. 200 equipamentos (APs + clientes) transmitindo sinais na faixa de 2,4 GHz.

Compare os gráficos no lado esquerdo, 2.4Ghz, com o lado direito, na banda de 5GHz.

    

Answer 5

Em uma área de alto congestionamento, onde há dezenas de APs nos canais 1, 6 e 11 de 2,4 GHz, às vezes consigo uma conexão mais confiável forçando o 802.11b (o modo mais lento), especialmente em canais menos utilizados como 4 e 8. O diagrama de sobreposição de largura de banda da wikipedia (abaixo) sugere pistas tentadoras sobre por que isso pode funcionar, já que o perfil de largura de banda circular do 802.11b (DSSS) faz parecer que ele se importaria mais com o meio de seu próprio canal, mesmo se houvesse canais sobrepostos. É claro que essa abordagem é muito louca para o roteador fazer por conta própria. Sua milhagem pode variar.

    

Answer 6

A verdadeira razão é que 2,4gHZ é uma banda de lixo e nunca deveria ter sido usada para nada. E a razão é que é uma banda de lixo é que é a mesma freqüência que a molécula de água, ele ressoa. É por isso que os radioastrônomos usam a banda extensivamente em busca de exoplanetas e nebulosa. A corporação não queria a banda porque sabiam que era inútil. Então, graças à arrogância corporativa da FCC, 2.4ghZ tornou-se domínio público por padrão. Mais ou menos como o depósito da cidade sendo inaugurado como um parque da cidade, mas sem as melhorias.

O problema da molécula de água não pode ser subestimado. Qualquer coisa molhada irá interferir, incluindo seres humanos, cães, plantas de casa, fornos de microondas, aquários, neve e tubos de água de plástico. Os transmissores concorrentes causam “bolhas de interferência” que vagam ao longo de alguns minutos. Não há solução para essa errância, sua parte da ressonância de 2,4 com a molécula de água. Quanto mais transmissores competirem em seu bairro, pior a perambulação.

Desculpe dizer isso, mas a única solução é elevar o espectro para 5.6.