Запитання:

Чому під час використання стандарту IEEE 802.11n знижується пропускна здатність бездротового з’єднання?

Відповідь:

Розгляньмо можливі причини зниження пропускної здатності мережі Wi-Fi стандарту 802.11n і способи їх усунення.

1. Багато користувачів помиляються, орієнтуючись на швидкість підключення в мегабітах за секунду, яка відображається в рядку «Швидкість» (Speed) на вкладці «Загальні» (General) у вікні «Стан» (Status) бездротового з’єднання в операційній системі Windows.

Користувач думає, що це число показує реальну швидкість роботи його бездротового мережевого з’єднання, але насправді воно лише віддалено пов’язане з фактичною пропускною здатністю з’єднання. Це число відображає драйвер бездротового адаптера; воно показує швидкість підключення, яка використовується зараз.
Цю швидкість також називають фізичною швидкістю (або швидкістю на фізичному рівні) — це максимальна швидкість, із якою біти даних можуть передаватися через мережеве з’єднання.
Наприклад, під час використання адаптера Fast Ethernet 10/100 Мбіт/с ви зазвичай бачите швидкість підключення 100 Мбіт/с, а під час використання адаптера Gigabit Ethernet 10/100/1000 Мбіт/с — 1000 Мбіт/с (якщо ви під’єднані до гігабітного порту маршрутизатора або комутатора). Але ані адаптери Fast Ethernet, ані Gigabit Ethernet не забезпечують повної швидкості 100 Мбіт/с або 1000 Мбіт/с відповідно. У разі використання адаптера Gigabit Ethernet фактична пропускна здатність з’єднання становитиме близько 900 Мбіт/с, а Fast Ethernet — трохи більше ніж 90 Мбіт/с.

Отже, операційна система Windows повідомляє лише про максимально можливу швидкість підключення 300 Мбіт/с, але фактична пропускна здатність з’єднання може становити від 50 до 90 Мбіт/с — залежно від налаштувань точки доступу з підтримкою 802.11n і клієнтських бездротових адаптерів, під’єднаних до цієї точки.

Як бачите, є велика різниця між швидкістю підключення, яку показує Windows, і фактичними показниками. На них впливають великі втрати мережевих пакетів у бездротових мережах (втрата великої кількості бітів під час передавання інформації) та повторне передавання даних (через ненадійність бездротових з’єднань).

Щоб точно виміряти швидкість бездротового з’єднання, можна скористатися одним із наведених нижче способів, які допоможуть визначити фактичну швидкість з’єднання:

• Запустіть у Windows копіювання великого файла, а потім обчисліть швидкість його передавання за розміром файла й часом передавання.
• Є також спеціальні утиліти, наприклад LAN Speed ​​Test, NetStress або NetMeter, для вимірювання пропускної здатності.
• Адміністраторам мереж можна порадити програму Iperf (кросплатформну консольну клієнт-серверну програму) або Jperf (графічну оболонку консольної програми Iperf) для вимірювання пропускної здатності мережі (каналу зв’язку).

Зверніть увагу: для обчислення швидкості з’єднання не рекомендується використовувати спеціальні тести інтернет-сервісів, оскільки в такому разі можна отримати недостовірні дані.

2. Може здатися дивним, але дехто думає, що використання бездротової точки доступу стандарту 802.11n підвищить продуктивність уже наявної бездротової мережі, у якій також використовуються клієнтські пристрої стандарту 802.11b/g. Це не так.
Стандарт 802.11n використовує різні технології, зокрема MIMO, щоб забезпечити вищу пропускну здатність, але це можливо лише за використання клієнтів із підтримкою 802.11n.
Повною мірою скористатися перевагами стандарту 802.11n можна лише в бездротовій мережі, де використовуються виключно пристрої з підтримкою 802.11n.

Важливо пам’ятати: саме використання точки доступу стандарту 802.11n не поліпшить пропускної здатності вашої бездротової мережі.
Звісно, стандарт 802.11n може забезпечити вищу швидкість підключення й пропускну здатність, ніж мережа стандарту 802.11b/g, але це не означає, що сигнал краще проходитиме крізь більшу кількість стін, ніж у разі використання точки доступу 802.11g.

Точка доступу 802.11n може працювати також зі старими пристроями стандарту 802.11g і навіть 802.11b. Але використання набагато повільніших старих пристроїв може знизити пропускну здатність точки доступу. Якщо клієнт 802.11g працює з точкою доступу 802.11n, максимально можлива швидкість підключення становитиме 54 Мбіт/с (фізична швидкість), а фактична — близько 22 Мбіт/с (пропускна здатність).
У стандарті 802.11n передбачено механізми підтримки застарілих стандартів (legacy-механізми). Вони досить ефективні й знижують пропускну здатність лише тоді, коли повільніші пристрої активно передають або отримують дані.

Спільне використання точки доступу 802.11n і клієнтів застарілих стандартів (802.11b/g) може знизити пропускну здатність на 50–80%.
Рекомендується використовувати в мережі лише клієнти 802.11n. Якщо під час спільної роботи точки доступу 802.11n зі старими пристроями стандарту 802.11g виникають проблеми (зниження пропускної здатності, зниження швидкості, нестабільне підключення тощо), рекомендується відмовитися від використання в мережі пристроїв 802.11g і замінити їх на новіші (з підтримкою стандарту 802.11n).

3. У більшості пристроїв стандарту 802.11n пропускна здатність знизиться до 80%, якщо використовувати методи безпеки WEP або WPA/TKIP. У стандарті 802.11n зазначено, що високу продуктивність (понад 54 Мбіт/с) неможливо забезпечити, якщо використовується один із цих застарілих методів безпеки.
Виняток становлять лише пристрої, які не сертифіковані за стандартом 802.11n. Під час сертифікаційних тестів Wi-Fi перевіряють правильність роботи з методами WEP, WPA і WPA2.

Якщо не хочете втрачати швидкість, використовуйте лише метод безпеки бездротової мережі WPA2/AES (або відкриту мережу, але це небезпечно!).
У налаштуваннях WPA2 використовуйте саме алгоритм AES.

Іноді бездротовий адаптер стандарту 802.11n і бездротова точка доступу стандарту 802.11n підключаються лише за стандартом 802.11g.
Таке також може статися, якщо в налаштуваннях безпеки бездротової мережі точки доступу за замовчуванням задано технологію WPA2 з протоколом TKIP. І знову рекомендація: у налаштуваннях WPA2 використовуйте саме алгоритм AES замість протоколу TKIP — тоді підключення до точки доступу відбуватиметься за стандартом 802.11n.
Ще одна можлива причина підключення лише за стандартом 802.11g — режим автоматичного визначення (802.11b/g/n), вибраний у налаштуваннях точки доступу. Щоб встановити з’єднання за стандартом 802.11n, потрібно вибрати режим лише 802.11n. У такому разі клієнти 802.11b/g не зможуть підключитися до бездротової мережі.

4. Крім того, для швидкості понад 54 Мбіт/с має бути ввімкнено режим WMM (Wi-Fi Multimedia).

Специфікація 802.11n вимагає підтримки у пристроях стандарту 802.11e (якість обслуговування QoS для поліпшення роботи бездротової мережі), щоб використовувати режим високої пропускної здатності HT (High Throughput), тобто швидкість понад 54 Мбіт/с.
Підтримка режиму WMM обов’язкова для пристроїв, сертифікованих для використання стандарту 802.11n. Рекомендується за замовчуванням вмикати режим WMM на всіх сертифікованих Wi-Fi-пристроях (точках доступу, бездротових маршрутизаторах, адаптерах).
Зверніть також увагу, що режим WMM має бути ввімкнений і на точці доступу, і на бездротовому адаптері.

5. Стандарт 802.11n передбачає використання широкосмугових каналів — 40 МГц — для збільшення пропускної здатності.
Але на практиці перехід із ширини каналу 20 МГц на 40 МГц (або використання режиму автоматичного вибору ширини каналу “Auto 20/40” у деяких пристроях) може навіть знизити, а не збільшити пропускну здатність.
Канал шириною 40 МГц може збільшити пропускну здатність на 10–20 Мбіт/с, але зазвичай це працює лише за сильного сигналу. Якщо ж рівень сигналу падає, канал шириною 40 МГц стає значно менш ефективним і не забезпечує зростання пропускної здатності.
За використання каналу шириною 40 МГц і слабкого сигналу пропускна здатність може знизитися до 80%, не забезпечивши бажаного приросту.

Якщо ви вирішили використовувати канал шириною 40 МГц, але помітили зниження швидкості, рекомендуємо перейти на канал шириною 20 МГц. Так ви зможете збільшити пропускну здатність з’єднання.
Крім того, з деякими пристроями з’єднання вдається встановити лише за ширини каналу 20 МГц (за ширини 40 МГц з’єднання не встановлюється).

6. Зверніть увагу: якщо точка доступу 802.11n і бездротовий адаптер перебувають у зоні прямої видимості (розташовані надто близько одне до одного), але не можуть встановити з’єднання або визначається дуже слабкий/нестабільний рівень сигналу, рекомендуємо зменшити потужність передавача точки доступу.
Якщо в пристрої немає такого налаштування, можна скористатися іншими способами: за можливості збільшити відстань між точкою доступу й адаптером, оскільки використовується надто велика потужність випромінювання сигналу; відкрутити антену точки доступу (якщо пристрій це передбачає); використати антену з меншим коефіцієнтом підсилення сигналу (наприклад, із коефіцієнтом підсилення 2 дБі замість 5 дБі).