7Signal - 7MCS i inne wskaźniki jakości połączenia WiFi

Czy problem z WiFi zawsze tkwi po stronie infrastruktury?

Źródło problemu IT zgłoszonego przez użytkownika często leży całkiem gdzie indziej, niż wynika to z jego wstępnej obserwacji. Tak jest dość część gdy jest zgłaszany problem z WiFi. Poszukiwanie źródła wymaga od administratora nie tylko wysokiej wiedzy eksperckiej, ale również pochłania bardzo dużo cennego czasu oraz niejednokrotnie angażuje wiele osób.

  • Diagnoza zgłoszonego przez użytkownika problemu wymaga czasu i zaangażowania wielu stron.
  • Ręczne sprawdzanie wszystkich możliwych przyczyn zajmuje dużo cennego czasu, a przy okazji można część punktów pominąć.
  • Zdarza się, że przyczyna tkwi w całkiem nieoczekiwanym miejscu.
  • Mając wgląd w sieć bezprzewodową „outside-in” korelacja problemu z przyczyną wymaga tylko spojrzenia na raport graficzny.

Wstęp

Wiele zgłoszeń od użytkowników jest przez nich wstępnie nietrafnie zaadresowanych. Zgłoszenia zawierają najczęściej tylko ogólny opis objawów. Rolą administratora jest zrozumienie problemu, przekształcenie opisu na język techniczny, przeprowadzenie diagnozy oraz usunięcie problemu.

W przypadku zgłoszeń związanych z siecią bezprzewodową problem może tkwić po stronie infrastruktury:

  • punkcie dostępowym – awaria sprzętu,
  • sieci SSID – konfiguracja na kontrolerze,
  • infrastrukturą sieciową – problemy z routingiem,
  • uwierzytelnieniem dostępu – serwer Radius,
  • Dostępem do Internetu – brzegowy Firewall, serwer DNS,

Może to być również problem zewnętrzny, który bezpośrednio oddziałuje na naszą infrastrukturę:

  • obce punkty dostępowe – interferencje,
  • przepełnione pasmo – inna komunikacja bezprzewodowa, komunikacja Bluetooth lub Zigbee,

Jednakże administratorzy sieciowi bardzo często zapominają, iż źródłem problemu może być sam użytkownik, a właściwie jego sprzęt.

Problem Microsoft Windows 11 – grudzień 2023

Na początku grudnia 2023 roku zaczęły pojawiać się zgłoszenia użytkowników systemu Windows 11 z podłączeniem swoich komputerów do sieci bezprzewodowych. Dotychczasowe standardowe skrypty rozwiązywania tego typu problemu nie przynosiły pozytywnego rozwiązania. Wielu administratorów poświęciło swój czas na wnikliwe przeanalizowanie problemu. Mimo to nie udało się przywrócić funkcjonalność. A na dodatek, pod koniec drugiego tygodnia grudnia ilość zgłoszeń się nasiliła.

Wstępne opis objawów udało się przekształcić na język techniczny. Komunikacja z siecią bezprzewodową obarczona była zaskakująco dużym współczynnikiem traconych pakietów oraz nieoczekiwanymi znacznymi opóźnieniami. Pomimo szczegółowego wskazania, nie udało się znaleźć rozwiązania w lokalnej infrastrukturze sieciowej.

Źródłem problemu okazał się Microsoft. A dokładniej mówiąc, dwie aktualizacje systemu operacyjnego. Pierwsza KB5032288 wypuszczona w ramach tak zwanego „Patch Tuesday” w dniu 4 grudnia. Oraz druga KB5033375 wchodząca w skład pakietu grudniowych poprawek bezpieczeństwa. Czyli co do zasady wymagające niezwłoczną instalację.

Zgodnie z raportem problem dotyczy głównie użytkowników, których infrastruktura:

  • wykorzystuje Fast Roaming 802.1r
  • oraz opiera się na uwierzytelnieniu poprzez 802.1x

Czyli problem dotknął wszystkie duże sieci bezprzewodowe, które zwykle używane są na kampusach uniwersyteckich, w korporacjach oraz nie instytucjach publicznych.

Microsoft wypuścił KIR (ang. Know Issue Rollback), który spowoduje, że system operacyjny powróci do poprzedniej wersji kodu, która nie ma problemu.

Identyfikacja problemu na platformie 7Signal.

W diagnozie źródła problemu kluczową rolę odgrywają platformy konsolidujące dane z różnych źródeł, umożliwiające odpowiednią korelację tych danych. Poprzez czytelną prezentację umożliwiają szybką identyfikację przyczyn. Z takim rozwiązaniem, gdy zgłaszany jest problem z WiFi, jest platforma 7Signal.

Platforma 7signal to zaawansowane rozwiązanie umożliwiające optymalizację wydajności sieci bezprzewodowych w przedsiębiorstwach. Rozwiązanie składa się z 3 komponentów:

  • w aplikacji chmurowej konsolidującej wszystkie dane,
  • fizycznych sensorów Sapphire Eye,
  • oraz aplikacji na urządzenia końcowe Mobile Eye.

Przypadek przedstawiony powyżej administrator mógł bardzo szybko zdiagnozować korzystając z aplikacji zainstalowanej na laptopach. Korzystając z raportów administrator szybko zidentyfikował wszystkie urządzenia mające problem z jakością komunikacji. Poniższy raport pokazuje poziom współczynników stanowiących filar definiujący jakość połączenia z siecią bezprzewodową. Dzięki czemu administrator może jasno określić, które urządzenie doświadcza problemów oraz jakiego typu.

7Signal - 7MCS i inne wskaźniki jakości połączenia WiFi
Współczynniki jakości WiFi

Problem z WiFi może dotyczyć wielu zakresów, identyfikowanych w następnych zakresach:

  • roamingu,
  • zasięgu,
  • przepełnienia,
  • interferencji Wifi oraz innych niż WiFi
  • oraz ogólnie łączności.

Platforma daje możliwość uszczegółowienia każdego raportu, tak zwane „dive-in”. Między innymi spojrzenie w szczegółach na każde monitorowane urządzenie końcowe. Dając możliwość administratorowi wglądu w szczegóły takie jak:

  • marka i model urządzenia,
  • system operacyjny i jego wersja,
  • model karty sieciowej i zainstalowanych sterowników,
  • parametry połączenia bezprzewodowego
  • oraz szereg innych.
7Signal - informacje o stacji
Informacje o stacji roboczej

Administrator może również wygodny sposób zobaczyć, jak aktualna konfiguracja urządzeń ma wpływ na User Experience w zakresie działania sieci bezprzewodowej. Poniższy raport w czytelny sposób prezentuje, jak na jakość połączenia mają wpływ:

  • system operacyjny,
  • marka urządzenia,
  • konkretny model urządzenia,
  • model karty sieciowej
  • oraz zainstalowana wersja sterowników.
7Signal - raport parametry vs jakość połączenia WiFi
Wpływ parametrów na jakość połączenia WiFi

Podsumowanie

Mając wdrożone w swojej korporacyjnej aktywny monitorowanie 7Signal administrator dokładnie widzi, w których miejscach znajdują się potencjalne źródła problemów z jakością sieci bezprzewodowej. W tym wypadku kluczową jest aplikacja na urządzenia końcowe Mobile Eye. Co chyba najważniejsze, administrator posiadał bez szczegółowej informacji o problemie, jeszcze zanim pojawiłyby się pierwsze zgłoszenia od użytkowników.


Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o platformie 7Signal oraz jak duże wsparcie zapewnia administratorom, umów się na spotkanie z naszym zespołem!

Nowoczesna fabryka bez zbędnego okablowania?

Dziesiątki kilometrów okablowania strukturalnego (okablowanie poziome i pionowe). Tak mniej więcej wygląda obecnie każda wybudowana oraz projektowania fabryka. Powodem są urządzenia IoT oraz M2M, które mają znacząca role w utrzymaniu produkcji.

Wymagania infrastruktury sieciowej

Prowadzenie kabli Ethernet w środowisku typu fabryka, czy też obiekt logistyczny, może stanowić nie lada wyzwanie. Fala tak zwanego Przemysłu 4.0, ogarniająca cały świat, wymaga szybszej i bardziej rozpowszechnionej łączności Ethernetowej. Dzięki okablowaniu strukturalnemu działy IT mogą bez problemu wdrożyć Przemysłowy Internet Rzeczy – IIoT (ang: Industrial Internet of Things). Obecnie w ramach IIoT zaliczamy:

  • zdalne monitorowanie,
  • śledzenie zasobów,
  • bezpieczeństwo pracowników,
  • produktywność,
  • a także bardziej oczywiste i częściej omawiane automatyzację i robotykę.
Przemysł 4.0

Sprostanie rosnącemu zapotrzebowaniu na większą ilość punktów końcowych podłączonych do sieci Ethernet oraz coraz większa przepustowość w wymagających środowiskach wymaga bardziej efektywnego podejścia, w szczególności w miejscach gdzie instalacja okablowania pionowego (sieć CORE) jest niemożliwa do wykonania lub nieopłacalna ekonomicznie.

A może tak siec CORE bez kabli?

Ale jak siec CORE bez kabli. Sieć CORE wymaga przeważnie dużej przepływności oraz wysokiej dostępności. Airvine WaveTunnel (WT) to rozwiązanie, które odpowiada na te wyzwania. Jest to rozwiązanie szkieletowe typu punkt-punkt, które działa bezprzewodowo w paśmie częstotliwości 60 GHz. Stosując dwa węzły, możemy zapewnić zasięg do 300 metrów i przepustowość do 2 Gb / s. Unikalny sygnał WaveTunnel może „omijać” przeszkody i być kierowany pod kątem 90 stopni za narożniki, upraszczając wdrożenie.

Stosując więcej niż 2 węzły, w topologii RING lub CHAIN możemy w przeciągu kilkudziesięciu minut wykreować siec CORE, do której bez problemu możemy podłączyć urządzania IIoT, kamery CCTV czy tez Access Pointy. (każdy węzeł jest wyposażony w wbudowany switch z budżetem mocy PoE 120W).

ProblemRozwiązanie
Fabryki mogą mieć złożone rozplanowanie z różnymi fizycznymi przeszkodami, takimi jak maszyny, sprzęt, rurociągi i elementy konstrukcyjne, które mogą utrudniać instalację kabli Ethernet. Pozbądź się kabli.
Zamontowany pod sufitem, WT pozwala uniknąć wszystkich problemów związanych z rozmieszczeniem sprzętu i prowadzeniem przewodów na podłodze lub, co gorsza, pod podłogą.
Długość kabla Ethernet jest ograniczona w zależności od używanego standardu Ethernet (np. miedzianego lub światłowodowego), co wymaga użycia dodatkowego sprzętu sieciowego, takiego jak przełącznikiJeśli potrzebne są większe odległości, WT można wdrożyć w układzie punkt-punkt-punkt, uzyskując zasięg 200 metrów. Po dodaniu czwartego węzła można uzyskać zasięg 300/400 m i tak dalej – bez degradacji sygnału.
Instalacja kabli Ethernet w sposób zapewniający przyszłą elastyczność i skalowalność może być trudna, ponieważ wymaga starannego planowania, zarządzania kablami i dokumentacji w celu zapewnienia łatwości konserwacji i przyszłych modyfikacji.Zachowaj prostotę.
Sieć WT jest bezprzewodowa, dzięki czemu łatwo jest przenieść węzeł WT w miarę zmian konfiguracji w fabryce lub zwiększyć powierzchnię podłogi, po prostu przenosząc, montując i podłączając ponownie węzeł.
W środowiskach przemysłowych konserwacja i rozwiązywanie problemów z kablami Ethernet wymaga specjalistycznych narzędzi i wiedzy, aby zminimalizować zakłócenia w procesach produkcyjnych spowodowane takimi problemami, jak pęknięcia kabli, awarie złączy lub zakłócenia sygnału.Wdróż sieć bezprzewodową.
Nie ma przerw w kablach do zidentyfikowania ani przełączników do chłodzenia, a sieć WT może być zaprojektowana tak, aby zapewnić dostępność na poziomie 99,99%.

Podsumowanie

Obecnie szybka i niezawodna łączność ma kluczowe znaczenie dla rozwoju fabryk. Natomiast tradycyjne podejście przewodowe wiąże się z wyzwaniami opisanymi wcześniej. Podczas gdy okablowanie Ethernet pozostanie składnikiem sieci dla fabryk, włączenie węzłów WaveTunnel oferuje większą elastyczność i szybsze aktualizacje.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o tej nowej wersji, umów się na spotkanie z naszym zespołem!


Artykuł bazuje na blogu producenta. Post z dnia 2023/05/10 [link do postu]

Co to jest DFS?

W tym artykule przedstawię czym jest DFS, czyli dynamiczny wybór częstotliwości WiFi. Przedstawię czemu w jakim paśmie występuje, na których kanałach operuje oraz jak dokładnie działa.

Wstęp

W zakresie ogólnodostępnych częstotliwości 5GHz działa nie tylko komunikacja WiFi 802.11, ale również wiele innych technologii. Mogłoby się wydawać, że skoro jest to częstotliwość ogólnodostępna, to każdy ma „równoprawny” dostęp do medium. Ale są zastosowania, które dla tego pasma mają wyższy priorytet od innych. Nazywamy ich operatorami dominującymi. Jeśli pojawi się jeden z nich, pozostali użytkownicy częstotliwości nie mogą kontynuować komunikacji.

Dynamiczny wybór częstotliwości DFS (ang. Dynamic Frequency Selection) umożliwia działanie WiFi w częstotliwościach z restrykcjami, wspólnie z istniejącymi operatorami dominującymi takimi jak: radar meteorologiczny, radary wojskowe oraz inne systemy nieradarowe.

W jednym z wcześniejszych postów „Jak przeprowadzić analizę przyczyn problemów z Wi-Fi?” przedstawiłem wycinek alokacji częstotliwości radiowych w przedziale 300MHz-3GHz oraz 3GHz-30GHz. Z ogromnego zakresu tylko wąskie przedziały pozostały dostępne ogólnie i wcale nie są one do pełnej dyspozycji dla komunikacji WiFi.

Za przypisanie zastosowania do danego zakresu odpowiadają regionalne agencje regulacyjne. W zależności od regionu świata odpowiada konkretna Główne agencja regulacyjna:

  • Federalna Komisja Łączności (FCC) – USA
  • ISED – Kanada
  • Ofcom – Wielka Brytania
  • ETSI – Unia Europejska
  • ACMA – Australia

Poniżej przedstawiłem częstotliwości wykorzystywane przez WiFi w ramach pasma 5GHz. Zakres zaznaczony na niebiesko to spektrum WiFi, które wymaga aktywnego działania systemu DFS. Chcąc korzystać z częstotliwości wolnych od DFS pozostaje nam zaledwie 1/3 dostępnych kanałów. Planując sieć o dużej gęstości AP lub wymagającej dużej pojemności prawdopodobnie będzie koniecznym skorzystanie z kanałów DFS. Nie jest to problemem, o ile będziemy świadomi, co to dla nas oznacza.

Pasmo 5GHz i kanały WiFi DFS

Powody zwolnienia kanału DFS

Przestrzeganie zasad działania na kanałach WiFi DFS ma ogromne znaczenie dla dominujących operatorów danego zakresu widma. Mowa o wojsku, radarach, komunikacji satelitarnej, ale nie tylko. Na kanałach 120-128 działają lotniskowe radary dopplerowskie (TDWR – Terminal Doppler Weather Radar). Punkty dostępowe nasłuchują operatorów dominujących i muszą natychmiast opuścić kanał, jeśli jest zajęty.

Radary TDWR wykrywają lokalne uskoki wiatru. Jest to kluczowa funkcja na lotniskach mająca ogromne znaczenia dla bezpieczeństwa samolotów podczas lądowania. Przy zbyt dużym wiatrze bocznym samolot może mieć trudności z lądowanie, jak na obrazku poniżej.

Lądujący samolot który wpadł w uskok wiatru

W ramach protokołu WiFi zostały wprowadzone dwa rozszerzenia 802.11d-2001 oraz 802.11h-2003. Ich zadaniem jest rozgłaszanie i obsługa domen regulacyjnych oraz standaryzują niektóre zasady i zachowania umożliwiając AP działanie w pasmach DFS. Domeny regulacyjne mogą być zaszyte na sztywno lub mogą być konfigurowalne przez administratora. W obu przypadkach zalecam zachowanie ostrożności, dokładne sprawdzenie parametrów i odpowiednie skonfigurowanie sieci.

Działanie na kanałach DFS

CAC – sprawdzenie dostępności kanału

Pierwszym krokiem, jaki wykonuje AP chcą działać na kanale DFS jest kontrola dostępności kanału (CAC – Channel Availability Check). Punkt dostępowy musi wpierw potwierdzić, że nie ma na nim żadnych operatorów dominujących. Czas nasłuchiwania wynosi 60 sekund. AP rozpoczyna korzystanie z kanału, jeśli w danymczasie nie wykrył żadnego operatora dominującego. W przypadku regulacji w EU, dla kanałów 120-128 cisza musi trwać przez minimum 10 minut. Za monitorowanie i wykrywanie DFS odpowiedzialny jest AP, natomiast urządzenia klienckie postępują zgodnie z instrukcjami AP.

ISM – stałe monitorowanie

Jeśli AP już pracuje na kanale WiFi z DFS, musi stale monitorować w trakcje dwojej pracy (ISM In-Service Monitoring) wykorzystywany kanał DFS pod kątem działania operatorów dominujących. Jeśli AP wykryje zdarzenie DFS, musi zaprzestać pracy na danym kanale. Może to zrobić natychmiast, porzucając swoich klientów. Lub może zmienić kanał z gracją, używając komunikatów o zmianie kanału, przygotowując klientów.

CSA – ogłoszenie o zmianie kanału

Ogłoszenie o przełączeniu kanału (CSA – Channel Switch Announcement) może być wysłane jako Action Frame lub Beacon IE (IE – Information Element).

CSA w formie Action Frame ma bardzo prostą postać, zawiera trzy informacje: Channel Switch Mode, New Channel Number oraz Channel Switch Count. Parametry CSM i CSC mają wartośc 0, natomiast NCN wskazuje numer kanału na który AP się przełączy.

PCAP CSA w formie Actions Frame

Sposób reakcji klientów na informację o zmianie kanału może być wielooraki i zależy od kodu zaszytego w sterowniku. Niektóre urządzenia mogą przełączyć się natychmiastowo do innego AP, o którym wiedzą, że jest w zasięgu. W ten sposób kompletnie omijając problem zmiany kanału. Są urządzenia, które mając na uwadze dotychczasową jakość obsługi, będą podążać za AP. Niestety są też urządzenia, które nie mają zaszytej żadnej logiki, nie wykonają żadnej akcji i po utracie zasięgu wdrożą procedurę Panic Roaming.

Beacon IE jest rozszerzoną formą CSA. Poniższy przykład takiego CSA ma ustawiony Channel Switch Count na 10. Wartość jest zmniejszana o 1 przy każdym następnym wysłanym komunikacie. Zmiana kanału nastąpi, gdy wartość będzie wynosić 0. Zwykle CSC=10 oznacza zmianę kanału za 1 sekundę, aczkolwiek zależy to od skonfigurowanej częstotliwości rozgłaszania beacon’ów. Typowo kolejny broadcast jest wysyłany co ok 100ms.

PCAP CSA w formie Beacon IE

Parametr Channel Switch Mode definiuje akceptowalne zachowanie klientów do momentu zmiany kanału. CSM o wartości 0 pozwala klientom na dalszą transmisję danych do AP, dopóki kanał nie zostanie zmieniony. Wartość 1 nakazuje klientom natychmiastowe zaprzestanie jakiejkolwiek komunikacji na kanale.

W ramach rozszerzonej wersji CSA możliwe jest zawarcie również klasy działania (OP – Operating Class). Jest to dodatkowo informacja dla urządzeń precyzująca pasmo oraz szerokość kanału. Na poniższym przykładzie przedstawiony jest komunikat wskazujący na klasę 3, w szczególności kanał 116 o szerokości 20MHz

PCAP CSA w formie Beacon IE z Operation Class

NOP – powrót na kanał DFS

Praca AP na jednym z kanałów DFS może być spowodowana dużą gęstością AP i poszukiwaniem wolnego kanału. Dlatego też, po ucieczce AP z częstotliwości DFS może on „chcieć” powrócić na pierwotny kanał. Zanim to się stanie, AP musi odczekać okres braku zajętości (NOP – Non-Occupancy Period), który wynosi 30 minut. Po tym czasie AP musi wpierw sprawdzić CAC zanim zdecyduje się na powrót na pierwotny kanał.

DFS Operation Flow

Praca AP na kanałach DFS związana jest z przestrzeganiem następującego cyklu. Każdy AP kontroluje dostępność kanału i stale monitoruje zdarzenia w trakcie pracy. W przypadku wykrycie kolizji DFS musi ogłosić i wykonać zmianę kanału. A po odczekaniu okresu braku zajętości może próbować wrócić na pierwotny kanał sprawdzając wpierw jego dostępność.

Diagram działania WiFi w kanałach DFS

Teoria a rzeczywistość

Wszystko wygląda ładnie na papierze. A jak jest w rzeczywistości? Co robią AP po zmianie kanału? Ta część nie jest ustandaryzowana. Docelowy kanał może być ustalony przez kontroler w ramach RRM (ang. Radio Resource Management) lub może być zdefiniowana lista statyczna. Sposób wyboru kanału może zależeć od producenta, modelu AP lub nawet od wersji oprogramowania.

Po ucieczce z kanału DFS dany AP może zachować się na wiele sposobów. Może pozostać na stałe na innym kanale, a przynajmniej do pojawienia się powodu ponownej zmiany. AP może próbować powrócić do poprzedniego kanału DFS, co zgodnie z protokołem przed rozpoczęciem nadawania musi wykonać CAC, co jest związane z przerwą w działaniu (1 minuta lub 10 minut). Może przejść na inny kanał DFS – rozpoczęcie pracy na kanale DFS wymaga wykonania CAC, czyli również AP zamilknie na pewien czas. W najgorszym przypadku AP utknie w pętli wracania do kanału DFS co 30 minut i natychmiastowego przełączenia na inny kanał niż DFS ze względu na wystąpienie zdarzenia DFS. W najgorszym przypadku, będzie dostępny tylko przez 2/3 czasu pracy.

Na stronie www.thedfsproject.com znajduje się dokumentacja open-source opisująca zachowanie poszczególnych AP WiFi w przypadku wystąpienia zdarzenia DFS.

Problemy z DFS

Wymuszona poniekąd obsługa DFS ze względu na brak regulacji i standaryzacji całego procesu, zarówno dla AP jak i dla klientów, wprowadza dużą niepewność związaną z ciągłością komunikacji. Nigdy nie możemy założyć, że w naszej okolicy nigdy nie będzie operatorów dominujących. Nie wiemy, na których kanałach będą operować. Może się zdarzyć, iż pojawią się tylko na pewien czas i później więcej się nie pojawią. Ciężko również przewidzieć, jak zachowa się nasza infrastruktura, w szczególności nasze AP’ki.

Niestety zdarzają się fałszywe pozytywne rozpoznania DFS. Niektóre radia mogą być nadwrażliwe (często ze względu na przedłużający się proces certyfikacji). Czasami transmisja klientów jest rozpoznawana jak sygnał radaru.

Kolejnym problemem jest sposób działania urządzeń końcowych, w szczególności przy wolniejszym wykrywaniu AP oraz działaniem roamingu. Punkty dostępowe mogą być wykrywane tylko poprzez pasywne skanowanie wszystkich kanałów (ok 100ms na kanał), co przy konieczności sprawdzenia wszystkich kanałów generuje już spory okres czasu. Szczególnie że w tym czasie urządzenie końcowe nie przesyła i nie odbiera żadnych danych. Również samo przełączanie kanałów i związany z tym okres ciszy są niezwykle uciążliwe. Ma to największy wpływ na działanie komunikacji VoIP, ale również dla dowolnych aplikacji działających w czasie rzeczywistym.

Uwagi projektowe

Zanim zastosujesz u siebie kanały DFS zalecam dokładnie sprawdzić planowaną architekturę i lokalne środowisko. Należy stosować tylko takie AP, które zostały zatwierdzone przez lokalną lub regionalną agencję. Niezależnie od certyfikacji musisz zrozumieć i oczywiście przestrzegać zasady współdzielenia widma, w tym zasady DFS. Jeśli zgodnie z planem masz wykorzystywać kanały DFS, wpierw przetestuj dokładnie każdy z nich lub poproś kogoś, aby to dla Ciebie zrobił. W planowaniu ważne jest zrozumienie, w jaki sposób punkty dostępowe WiFi będą obsługiwać zdarzenia DFS oraz jakie są różnice w wykrywaniu punktów dostępowych na kanałach DFS oraz jaki to ma wpływ na roaming klientów.


Zachęcam do zapoznania się z naszą ofertą zawierającą między innymi usługę audytu sieci WiFi wraz z analizą RF oraz rozwiązania do wykrywania i diagnozowania problemów z sieciami bezprzewodowymi. W celu uzyskania szczegółów zapraszam do kontaktu z naszym działem handlowym.

Czy można zobaczyć pasmo 2.4GHz?

Ludzkie oko jest wrażliwe tylko na wąski zakres częstotliwości fal elektromagnetycznych – na światło widzialne. Długości fal radiowych wykorzystywanych w komunikacji bezprzewodowej są całkowicie niewidoczne dla człowieka, gdyż są o około osiem rzędów dłuższe od widma światła.

W tym artykule dowiesz się, co to jest analiza częstotliwości oraz jak na jej podstawie możesz dowiedzieć się, co hula w radiu. Jest to kontynuacja naszego wpisu Pasmo 2,4GHz – co tutaj hula prócz WiFi w którym opisywaliśmy technologie zakłócające naszą komunikacje WiFi w 2.4GHz.

  • Analizatory spektrum wykorzystywane są do zobrazowania widma częstotliwości.
  • Prezentację widma częstotliwości w funkcji czasu najlepiej pokazać przy pomocy tzw. wykresu wodospadowego.
  • Na podstawie wykresów wodospadowych można zidentyfikować prawdopodobne źródła zakłóceń w domenie RF.
  • Artykuł przygotowany przy współpracy z producentem platformy 7Signal, który oferuje analizator widma w każdym urządzeniu Sapphire Eye

Częstotliwości regulowane i ogólnodostępne

Wytwarzanie i przesyłanie fal radiowych jest regulowane przepisami regionalnymi lub krajowymi, a następnie koordynowane na szczeblu międzynarodowym przez międzynarodowy organ, Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU). Celem takiego zabiegu jest zapobieganie ingerencjom między różnymi zastosowaniami. W tym artykule skupię się na jednym z najbardziej problematycznym z zakresów wykorzystywanych w sieciach bezprzewodowych, czyli na częstotliwości 2,4GHz.

Zgodnie z FCC i ITU nie możemy monitorować zastrzeżonych częstotliwości. Tylko te otwarte. W naszym przypadku skupiamy się na dość wąskim zakresie, na częstotliwościach obsługiwanych przez technologię Wi-Fi.

Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU).

Analizator widma częstotliwości fal radiowych

Zacznijmy od uproszczonej definicji, czym jest analizator widma. Jest to urządzenie, które mierzy wielkość sygnału wejściowego w funkcji czasu, w pełnym zakresie częstotliwości pomiarowych przyrządu. Podstawowym zastosowaniem jest pomiar mocy widma znanych i nieznanych sygnałów.

Wynik analizatora spektrum najczytelniej jest przedstawić na wykresie wodospadowym. Wykresy wodospadowe pokazują, jak dwuwymiarowe informacje zmieniają się w czasie lub wraz z inną zmienną. Zwykle mają postać wykresu dwuwymiarowego, w którym na osi poziomej widzimy moc sygnału dla poszczególnych częstotliwości, a na osi pionowej następujące po sobie pomiary widma. Poziom zmierzonej mocy reprezentowany jest kolorem. Zwykle od czerwonego poprzez żółty, niebieski do czarnego — choć użytkownik najczęściej może zdefiniować swoją paletę kolorów.


Analiza częstotliwości 2.4GHz na bazie wykresów wodospadowych

Spójrzmy na kilka przykładów pomiarów wykonanych dla częstotliwości wykorzystywanych w komunikacji bezprzewodowej i zróbmy wstępną analizę otrzymanych spektrogramów. W tym artykule będę analizować tylko otwarte pasmo 2,4GHz, czyli przedział 2400 do 2484 MHz.

Wykres wodospadowy

Powyżej mamy całkiem ładny spektrogram. Łatwo możemy zidentyfikować pasma, w których realizowana jest komunikacja WiFi w standardzie 802.11 b/g/n. Łatwo dostrzec, iż są to kanały 1,6,11 o szerokości 20MHz. Pomiędzy nimi jest wyraźna przerwa o niższych niebieskich poziomach — tego właśnie powinniśmy oczekiwać. Najbardziej wykorzystywany kanał 11, natomiast najmniej — kanał 1.

Komunikacja Bluetooth w pasmie 2.4GHz

Wykres wodospadowy

Drugi przykład wygląda inaczej. Nadal możemy zobaczyć wykorzystanie trzech kluczowych kanałów, głównie 1 i 6, znacznie mniej kanał 11. Widać również trzy wąskie, pionowe pasma i pojawiające się piki (czerwone plamy) w połowie wykresu. Te anomalie to komunikacje Bluetooth, właściwie BT LowEnergy. Te trzy widoczne pionowe żółte pasy to są kanały reklamowe BTLE — Advertisment Channels. Szczegółowe informacje na temat komunikacji BT/BLE znajdziesz w artykule: „Częstotliwości komunikacja BLE”.

Widoczne czerwone plamy wraz ze wzmożoną amplitudą na wszystkich częstotliwościach (kreska od lewej do prawej) to moment przejścia BT z ogłaszania do komunikacji. Sama komunikacja skacze w całym paśmie częstotliwości. Protokół BT stara się omijać wykorzystywane częstotliwości, szczególnie obsadzone przez Wi-Fi. W tym przypadku mamy dość gęsto wykorzystaną architekturę WiFi w standardzie 802.11 b/g/n z wykorzystaniem kanałów 1/6/11. Właściwie nie ma wolnego kanału na komunikację BT. Tym samym, obie technologie mogą się zakłócać.

Wykres wodospadowy

Następny przykład wygląda, jakby ktoś w poprzek rozmazał czerwoną plamę. Obserwujemy działanie większej ilości urządzeń BT. Problem występuje w godzinach pracy i zdecydowanie nasila się na koniec dnia roboczego. Po godzinach pracy — już go nie widać. W celu identyfikacji źródła należy wykonać dodatkową analizę, w punkt wystąpienia — czyli w godzinach 13-17.

Wykres wodospadowy

W tym przykładzie widzimy piki pochodzące od komunikacji reklamowej BT oraz widać również wiele pików w innych częstotliwościach. Początkowo widać jak komunikacja skacze pomiędzy poszczególnymi kanałami, później stabilizuje się na konkretnych częstotliwościach. Są to pasma o szerokości 1MHz, wykorzystywane przez urządzenia BT. W tej sytuacji należy się przyjrzeć szczególnie uważnie co powoduje taki ruch. Ponieważ jest to ruch przez cały tydzień, przez całe dnie, od góry do dołu wykresu, jako źródło zakłóceń raczej można wykluczyć urządzenia peryferyjne użytkowników.

Niski datarate

Wykres wodospadowy

Powyższy przykład również pokazuje wykorzystanie 3 kanałów WiFi wraz z 3 kanałami reklamowymi BT LowEnergy. Ale spójrzmy na komunikację w kanał 6, o szerokości 20MHz. Kanał ten jest znacznie mocniej używany niż pozostałe dwa kanały. Jego spektrum jest zajęte właściwie w całej szerokości. Widzimy znacznie większą aktywność w środkowej części, ze spadkami dopiero na krawędziach zakresu. Oznacza to, iż działa tutaj urządzenie w starszej technologii lub podłączone z mniejszą prędkością, np 1, 2, 5.5 lub 11 Mbps.

Komunikacja analogowa w 2,4GHz

Wykres wodospadowy

Na powyższym wykresie widać właściwie całkowicie zamazane częstotliwości dla kanału 1 oraz nawet początek kanału 6. Przez cały wykres (około 48 godzin) widać zajętość konkretnych częstotliwości. Zdecydowanie nie jest to obraz komunikacji BT. Patrząc na ciągłość widma, stabilność częstotliwości oraz stabilność amplitudy sygnału można wywnioskować, że jest to komunikacja analogowa. Urządzenia analogowe najczęściej nadają non-stop, nawet ciszę. Komunikacja cyfrowa zwykle ma przerwy pomiędzy pakietami.

Jest to realny przykład analizy widma wykonanej w szpitalu, wykorzystującego bezprzewodowe zestawy słuchawkowe Hearing-Aids. Nie Bluetooth — lecz urządzenia analogowe, działające w paśmie 2,4GHz.

Wpływ 802.15.4

Wykres wodospadowy

Na tym przykładzie możemy zaobserwować coś nowego. Widać na kanale 11 komunikację narrow-band, czasami pojawią się również szybsza transmisja. Również kanały 1 i 6 są w znacznym stopniu wykorzystane. Unikalny jest widoczny pik w okolicach 2450MHz.

Nie jest to BT, bo pojawia się z prawej, a nie lewej strony kanału 6. Biorąc pod uwagę jego orientacyjną szerokość 2-3MHz może sugerować, że jest to transmisja 802.15.4 – czyli Zigbee lub Threed czyli urządzeń IoT. Protokół Zigbee w zakresie 2,4GHz ma dostępnych aż 16 kanałów, z czego 4 z nich nie pokrywają się z kanałami 1/6/11 w 802.11 i nie powinny wprowadzać zakłóceń.

Środowisko Contact Center

Wykres wodospadowy

Kolejny wykres jest paskudny z punktu widzenia Wi-Fi. Widzimy jak komunikacja BT niszczy możliwości komunikacyjne w całym spektrum. Wynika to ze sposobu działania protokołu WiFi, który czeka na wolne pasmo i możliwość nadawania. WiFi nie analizuje jaki protokół nadaje, tylko bierze pod uwagę obecność mocnego sygnału. Jeśli obecny sygnał jest powyżej zdefiniowanego progu, WiFi poczeka z rozpoczęciem nadawania.

Należy mieć na uwadze, że jeśli sygnał BT będzie nieznacznie poniżej progu, WiFi zacznie nadawać dopiero po spełnieniu tego warunku. Wtedy całkiem możliwe, że żadna komunikacja ani WiFi w standardzie 802.11 b/g/n ani Bluetooth, nie będzie skuteczna i będzie powtarzana (retires).

Na podstawie doświadczenia możemy podejrzewać, że są to urządzenia typu audio — słuchawki, zegarki, peryferia — mysz/klawiatura. Taki obraz może być w środowisku Contact Center, gdzie mamy spory, niezakłócony obszar i każdy z użytkowników ma swoje peryferia BT.

Wykres wodospadowy

Tutaj jeszcze wyraźniej widać wpływ urządzeń peryferyjnych na komunikację w domenie 2,4GHz. Widzimy w różnym stopniu wykorzystanie przez WiFi kanałów 1/6/11. Ale w ciągu dnia wyraźnie widzimy coś bardzo dziwnego.

Zakłócenia zaczynają się rano, około 9 rano, kończy się ok godziny 17:00. Jest to wykres pomiarów zrobionych w obiekcie Call Center, gdzie w momencie jak wszyscy przychodzą do pracy, to pojawiają się zakłócenia. Potem koniec pracy, wszyscy wychodzą i…. całkowity brak zakłóceń. Co ciekawe, znikają nawet kanały reklamowe BT. Wyraźnie widać okresowość zdarzeń, z przerwą weekendową. Adaptery bezprzewodowe lub moduły BT zabierane są przez użytkowników wraz ze sprzętem do domu, lub wszystkie stacje są w pełni wyłączania.

Inne źródła zakłóceń

Wykres wodospadowy

Tutaj mamy przykład z jednego z lotnisk. Widzimy pewne zagęszczenia działania urządzeń BT — poziome wykorzystania całej częstotliwości. Najciekawszym jest czerwony pik w okolicach 2407MHz widoczny na końcu wykresu. Niestety nie udało się zidentyfikować żródła interferencji.

Możliwe, że analogowy transmiter pomiędzy jakimiś urządzeniami do synchronizacji danych. Na pewno nie było to nawet obce WiFi. Jednak najważniejsze w takim tuobleshootingu to identyfikacja problemu. Problem został rozwiązany poprzez zmianę konfiguracji WiFi i zmianę wykorzystywanych kanałów przez AP — tak, aby od tych częstotliwości trzymać się daleko.

Niestety korzystając z pasma ogólnodostępnego, nie jesteśmy w stanie powiedzieć jakie urządzenia wykorzystują pasmo. Możemy tylko na podstawie swojego doświadczenia przypuszczać źródło. W powyższym przypadku może to być najnowszy model systemu monitorowania bagażu. Czy możemy powiedzieć „hej, wyłączcie to urządzenie!”? Na pewno nie. Ale robiąc ciągłą (lub chociaż okresową) analizę widma, możemy zobaczyć jakich częstotliwości powinniśmy unikać.

Wykres wodospadowy

Ostatni przykład bardzo dobrze obrazuje różne sytuacje, z jakim się spotykamy. Te zakłócenia pojawiły się raz, trwały kilka godziny i nigdy więcej się już nie pojawiły. Podejrzewamy uruchomienie prywatnego hotspot’u. Wyraźnie widać, iż na szerokość kanału ustawiono na 40MHz, pewnie aby przesłać duże ilości danych. Całość działa się w nocy. Wnioskuję, że ktoś przesyłał duży plik, niestety zakłócając pozostałą komunikację w sieci WiFi.


Nie wiesz, czemu pomimo „poprawnej” konfiguracji Twoja sieć nie działa tak, jak powinna? Zastanawiasz się, co powoduje okresowe spadki wydajności? Chcesz zrobić u siebie analiza częstotliwości? Skontaktuj się z naszym zespołem, który zidentyfikuje problem i pomoże usunąć niedogodności.

Old WiFi sign by a palm-lined boulevard

Pasmo 2,4GHz – co tutaj hula prócz WiFi

2.4Ghz to nie tylko WiFi ale także innych protokoły komunikacyjnych działających w paśmie 2,4GHz – Bluetooth, IoT, Zigbee. W Europie komunikacja Bluetooth oraz coraz częściej wykorzystywana komunikacja IoT wykorzystuje pasmo 2,4GHz. W skrócie:

  • Pasmo 2,4GHz prócz WiFi, to również Bluetooth, IoT, Zigbee, Thread i Matter.
  • Komunikacja odbywa się w pełnym zakresie częstotliwości 2,4 GHz
  • W BLE dostępnych jest 40 kanałów o szerokości 1MHz, w tym 37 kanały danych i 3 kanały reklamowe
  • Pomiędzy kanałami są „puste” szczeliny o szerokości 1MHz
  • Transmisja danych w BLE „skacze” po wszystkich kanałach.
  • W 802.15.3 w paśmie 2,4GHz dostępnych jest 16 kanałów o szerokości do 2MHz, z przerwą 5MHz.

Standard Bluetooth / Bluetooth Low Energy

Bluetooth Low Energy (BTLE/BLE) to najnowszy standard Bluetooth IEEE 802.15.1 opublikowany przez Bluetooth SIG. Jego najnowsza wersja w momencie publikacji to 5.3. Urządzenia (inicjator, tj. master i reklamodawca, tj. slave) komunikują się w trybach punkt-punkt lub rozgłoszeniowym, wykorzystując „kanały reklamowe” i „kanały danych”.

BlueTooth wykorzystuje pasmo 2,4GHz nielicencjonowane pasma przemysłowe, naukowe i medyczne (ISM). Rozciąga się ono od 2400 do 2484 MHz. W komunikacji BTLE wykorzystywanych jest 40 kanałów. Lista kanałów składa się z dwóch typów kanałów: kanałów komunikacyjnych 00-36 (Data Channels) i kanałów reklamowe 37-39 (Advertising channels). Każdy kanał BLE ma do dyspozycji pasmo 1MHz. A pomiędzy poszczególnymi kanałami jest przerwa również 1 MHz.

Poniżej przedstawiłem zestawienie kanałów wykorzystywanych przez protokół BLE, wraz z wyszczególnieniem kanałów reklamowych oraz kanałów transmisji danych.

Lista kanałów BLE ogłoszeniowe i transmisji danych.
Lista kanałów BLE reklamowe i transmisji danych. Źródło: www.rfwireless-world.com

Wskazane częstotliwości odnoszą się do środka kanału. Na przykład dla kanału 10 (2426MHz) wykorzystuje zakres częstotliwości 2425,5-2426,5MHz. Przed kanałem 10 jest przerwa 1MHz (2424,5-2425,5MHz) oraz za kanałem 10 jest 1MHz pustej częstotliwości (2426,5-2427,5MHz).

Zastosowanie i funkcjonalności poszczególnych kanałów oraz ich częstotliwość:

Kanały reklamowe BLE

Kanały reklamowe BLE Advertising channels są to kanały, które zawierają dane transmisyjne dla aplikacji i pomagają wykrywać się urządzeniom przed nawiązaniem połączenia. Urządzenie BT używają dowolnego kanału reklamowego do transmisji/odbioru pakietów reklamowych różnych typów. Kanały reklamowe działają na kanałach 37-39 (2402MHz, 2426MHz i 2480MHz) i przenoszą one pakiety PDU (and. protocol data unit) kanału reklamowego.

Kanały danych BLE

Urządzenia mogą wysyłać do siebie dane dopiero po nawiązaniu połączenia między sobą. W każdym połączeniu wyróżniamy urządzenie nadrzędne i podrzędne. Wymiana pakietów PDU w kanale danych realizowana jest podczas zaplanowanych zdarzeń połączenia. Urządzenia master i slave mogą używać dowolnego z kanałów danych BLE do transmisji/odbioru pakietów.

Komunikacja IEEE 802.15.4

Specyfikacja IEEE 802.15.4 definiuje ilość mocy nadawczej wysyłanej z radia, zakres częstotliwości, przepustowość, szybkość transmisji danych i inne parametry. Na bazie tej specyfikacji opiera się protokół Zigbee, Thread oraz najnowszy protokół Metter.

Wszystko są to technologie łączności bezprzewodowej o niskim poborze mocy i niskiej szybkości transmisji danych. Wykorzystują nielicencjonowane pasma przemysłowe, naukowe i medyczne (ISM) w trzech zakresach: a) 868,00 – 868,6 MHz (kanał 1 – EU), b) 902,0 – 928,0 MHz (kanał 1-10 – USA) i c) 2400 – 2484 MHz (kanał 11-26 – WorldWide).

Zigbee wykorzystuje 16 kanałów w zakresie częstotliwości 2,4GHz. Na tych kanałach każde urządzenie Zigbee wykorzystuje szerokość pasma do 2 MHz. Pomiędzy dwoma dowolnymi kanały jest pasmo ochronne 5 MHz, aby zapobiec zakłóceniom powodowanym przez inne urządzenia Zigbee. Szybkość transmisji danych, jaką można osiągnąć w paśmie 2,4 GHz, wynosi 250 Kb/s na kanał. Jednak rzeczywista przepustowość, ze względu na różne czynniki, jest znacznie mniejsza niż określone wartości. Powodem jest narzut pakietów, opóźnienia przetwarzania i opóźnienia kanału.

Ponieważ Zigbee i WiFi wykorzystują pasmo 2,4GHz mogą występować interferencje pomiędzy nimi. Biorąc pod uwagę, iż WiFi zazwyczaj zajmuje kanały 1/6/11, wiele kanałów Zigbee jest wolnych od zakłóceń — w szczególności kanały 15, 20, 25, i 26.

Kanały WiFi, BLE i Zigbee

Poniżej przedstawiłem, jak pasmo 2,4GHz jest wykorzystywanych przez WiFi, BLE oraz Zigbee, wraz z uwzględnieniem podziału na poszczególne kanały.

Kanały WiFi, BLE i Zigbee
Kanały WiFi, BLE i Zigbee. Źródło: www.rfwireless-world.com

Korzystam z urządzeń Bluetooth, IoT, Zigbee. Czy jest to dla mnie duży problem?

Jak widać w powyższej analizie coraz popularniejsze wykorzystanie urządzeń Bluetooth, IoT, Zigbee może powodować interferencje w sieciach bezprzewodowych. Każda dobrze skonfigurowana siec WiFi powinna loadbalance’ować użytkowników do sieci 5GHz, pozostawiając pasmo 2.4GHz dla bardzo starych urządzeń lub urządzeń tylko IoT.

Sama weryfikacja pasma 2.4GHz pod kątem jego utylizacji przez urządzenia Bluetoogh oraz IoT, powinna odbywać się za pomocą analizatora widma, który jest dostępny w urządzenia Ekahau Sidekick lub za pomocą Hardware’owych sond 7Signal.

Jeśli chcesz posiadać niezawodną i stabilną sieć bezprzewodową oferującą komunikację 802.11, 802.15.1 i 802.15.4 (WiFi, Bluetooth, Zigbee), skontaktuj się z nami naszym zespołem.

Jak przeprowadzić analizę przyczyn problemów z Wi-Fi?

W rzeczywistości nie widzimy, jak działa Wi-Fi, co może być dla nas pewnego rodzaju mistyfikacją. W tym artykule wyjaśnię podstawy słabej wydajności Wi-Fi. Powiem, jak wygląda poprawna analiza Wi-Fi, jakie są źródła problemów oraz jak je rozwiązywać.

Działa czy nie działa?

Dla użytkowników działanie sieci Wi-Fi sprowadza się do prostego określenia czy dana nazwa sieci jest widoczna, jak szybko otwierają się strony albo czy można oglądać filmy. Administrator ma szerszą wiedzę — dodatkowo wie, jak jest ona skonfigurowana. Ale w rzeczywistości, bez dodatkowych narzędzi, nawet on nie widzi, jak działa Wi-Fi.

W przypadku pojawienia się problemu zwykle zaczyna się od otrzymania skargi typu: „Nie mogę się połączyć” lub „Wi-Fi działa bardzo wolno”. Jednak niezależnie od tego, co użytkownik opisze w zgłoszeniu o swoich spostrzeżeniach, źródło problemu może pochodzić tylko z jednego lub wielu z poniższych obszarów.

Algorytm analizy przyczyn problemów z sieciami Wi-Fi
Algorytm analizy przyczyn problemów z sieciami Wi-Fi

Urządzenia klienckie i roaming

Obecnie każde urządzenie końcowe, niezależnie czy jest to laptop, tablet, smartfon czy urządzenie typu IoT, łączy się z siecią bezprzewodową Wi-Fi. Do tego wykorzystywane są dedykowane moduły, które nazywamy adapterami lub kartami sieciowymi Wi-Fi. Najważniejszą częścią każdego adaptera jest radio, które przesyła i odbiera fale elektromagnetyczne w powietrzu.

Działanie adapterów kontrolowane jest przez wbudowane oprogramowanie — sterowniki. Zapewnia ono interakcję adaptera z resztą urządzenia, w tym z jego systemem operacyjnym (np: Windows, macOS, Android, iOS).

Adapter i sterownik współpracują ze sobą i działając zgodnie z protokołem 802.11 łączą się z punktami dostępowymi, podłączając do wskazanej nazwy sieci Wi-Fi.

Urządzenie może przemieszczać się w przestrzeni, łącząc się z kolejnymi punktami dostępowymi. Płynne przechodzenie z jednego punktu dostępowego na drugi nazywamy roaming’iem. Proces ten odbywa się w całości poza systemem operacyjnym i w pełni za roaming odpowiada adapter (radio) wraz ze sterownikiem.

Można się domyśleć, że istnieją takie kombinacje adapter/sterownik, które dobrze współpracują, jak również takie, które działają słabo. Na przykład, gdy urządzenie klienckie odmawia roamingu do pobliskiego punktu dostępowego, gdzie czeka silniejszy sygnał i szybsze działanie Wi-Fi. Oznacza to problem z adapterem/sterownikiem lub problem z roamingiem urządzenia klienckiego, a nie z samą siecią Wi-Fi.

Rozwiązanie problemów z roamingiem

Powyższe zachowanie określamy mianem „lepkich klientów”. Problem ten jest trudny do wykrycia, chyba że na kliencie zainstalowana jest aplikacja Mobile Eye, która stale porównuje siłę sygnału podłączonych urządzeń z siłą sygnału odbieraną z sąsiednich punktów dostępowych.

Aby rozwiązać ten problem można na przykład:

  • ręcznie rozłączyć się i ponownie podłączyć z siecią Wi-Fi – prawie zawsze adapter wybierze najbliższy punkt dostępowy (patrząc po mocy sygnału),
  • zmodyfikować ustawienia karty sieciowej urządzenia poprzez zwiększenie parametry Agresywności Roamingu w Menadżerze Urządzeń.

Problemy i zakłócenia radiowe

Sieci Wi-Fi wysyłają i odbierają fale radiowe w nielicencjonowanych pasmach częstotliwości radiowych (RF). Są one bezpłatne dla wszystkich i są do użytku publicznego. Przykładem licencjonowanego pasma jest radio FM, w ramach którego potrzebne jest specjalne pozwolenie na nadawanie. Natomiast nielicencjonowane pasma częstotliwości, takie jak 2,4 GHz i 5 GHz, są współdzielone przez wszystkich.

Komunikacja radiowa często porównywana jest do dróg i autostrad. Pojazdy powinny trzymać się konkretnego pasa ruchu. Nie powinniśmy jeździć poboczem lub środkiem pasa, bo możemy dostać mandat. Podobnie jest w sieciach bezprzewodowych. Urządzenia powinny przesyłać i odbierać sygnały Wi-Fi tylko w udostępnionych pasmach częstotliwości.

Na poniższym obrazku przedstawiłem wycinki częstotliwości radiowych, w których znajdują się między innymi sieci Wi-Fi 2,4GHz i 5GHz. Dokładna analiza zakłóceń sieci Wi-Fi możliwa jest przy pomocy obrazu widma lub inaczej spektrum fal radiowych.

Alokacja częstotliwości radiowych w zakresie 300MHz-3GHz oraz 3GHz-30GHz
Alokacja częstotliwości radiowych w przedziale 300MHz-3GHz oraz 3GHz-30GHz

Ponieważ częstotliwości 2,4 GHz i 5 GHz są nielicencjonowane i dostępne dla każdego, działa na nich wiele urządzeń. Niestety, nie są to tylko urządzenia Wi-Fi i mogą one zakłócać transmisje Wi-Fi. Takie urządzenia nazywamy „hałaśliwymi sąsiadami”. Cały ten hałas w powietrzu utrudnia urządzeniu Wi-Fi przesyłanie i odbieranie sygnałów do punktów dostępowych. To tak, jakbyś usiadł w barze sportowym i próbował usłyszeć swojego przyjaciela pomiędzy innymi rozmawiającymi, śmiejącymi się, dopingującymi i krzyczącymi.

Możliwe, że musisz powtarzać się, ponieważ twój przyjaciel nie słyszał tego, co powiedziałeś, nazywa się to ponowną próbą Wi-Fi lub retransmisją (AP Retries oraz Client Retries). Powtórne wysyłanie wiadomości czasami jest konieczne z innych powodów niż zakłócenia. Ale gdy w sieci jest ich zbyt wiele, właściwie jednoznacznie wskazuje to na zakłócenia.

Inną taktyką przekazywania wiadomości jest mówienie wolniej i ostrożniej. Podobnie jak w przypadku redukcji biegów w samochodzie, aby podjechać pod strome wzgórze. Czasami aby przezwyciężyć zakłócenia zmniejszana jest szybkość transmisji danych Wi-Fi (datarate). W ten sposób stworzając bardziej stabilne i solidniejsze połączenia. W sieciach Wi-Fi szybsze prędkości transmisji danych są bardzo wrażliwe na zakłócenia radiowe.

Rozwiązywanie problemów z zakłóceniami radiowymi

Zwykła analiza sieci Wi-Fi i narzędzia administracyjne nie wystarczą do wykrycia tego typu problemów. W tym celu konieczne jest zastosowanie dodatkowych narzędzi. Platforma 7Signal potrafi zidentyfikować problemy w przypadkach, gdy urządzenia mają silny sygnał, ale niską szybkość transmisji danych i małą przepustowość.

Aby rozwiązać takie problemy należy:

  • usunąć zakłócenia, czyli powiedzieć „hałaśliwym sąsiadom”, aby nie hałasowali — co dość często jest niemożliwe do osiągnięcia,
  • unikać zakłóceń, czyli znaleźć bardziej ciche miejsce.

Pasmo 2,4 GHz przypomina bardzo mały, zatłoczony bar sportowy w sobotni wieczór. Jest tam wiele urządzeń i jest bardzo głośno. Szybka i skuteczna komunikacja jest trudna. Ale nie tylko jest głośno na 2,4GHz, ale jest też bardzo ciasno! W paśmie są tylko 3 nienakładające się kanały, które mogą być używane do szybkiej i skutecznej komunikacji: kanały 1, 6 i 11.

Pasmo 5 GHz jest jak duże, przestronne restauracje we wtorkowy wieczór. Jest mniej ludzi (urządzeń) i mają dużo miejsca do rozłożenia się. W paśmie znajduje się ponad 20 nienakładających się na siebie kanałów, co oznacza przyjemny, cichy stolik dla ciebie i twojej randki, aby komunikować się wyraźnie i skutecznie.

Interferencje Wi-Fi

Zakłócenia Wi-Fi pochodzą od innych urządzeń Wi-Fi i występują w dwóch odmianach: zakłócenia współkanałowe (lub na tym samym kanale) i zakłócenia sąsiedniokanałowe. Pomyśl o zakłóceniach sąsiedniego kanału jako o innej parze prowadzącej rozmowę stolik obok Twojego. Zakłócenia współkanałowe to gdy dwie pary prowadzące dwie rozmowy przy tym samym stoliku.

W obu sytuacjach może się zdarzyć, że będziesz mówić coraz głośniej, aby Twoja wiadomość została usłyszana. Może to prowadzić do tego, że również Twoi hałaśliwi sąsiedzi zwiększają swój głos, próbując osiągnąć ten sam cel co Ty. Takie działania szybko stają się bardzo rozpraszającym i frustrującym doświadczeniem. W ten sposób stajecie się „hałaśliwymi sąsiadami”.

Rozwiązywanie problemów z zakłóceniami

Algorytmy radzenia sobie z zakłóceniami są zaprogramowane w sterownikach danego adaptera. Przy niewielkich zakłóceniach użytkownik nawet nie zauważy problemu. Platforma 7Signal wykrywa rozmowy „współkanałowe” i „sąsiedniokanałowe” oraz raportuje, jak bardzo są one uciążliwe dla Twoich rozmów.

Jak można zaradzić takim problemom? Są dwa proste sposoby:

  • można powiedzieć sąsiadom aby przestali rozmawiać, czyli należy wyłączyć urządzenia zakłócające – co czasami jest niewykonalne
  • można wstać i przenieść się w spokojne miejsce – realizowalne w wdóch wariantach,

Po pierwsze, można pozostać w tej samej restauracji, ale przejść do cichszego stolika. W przypadku Wi-Fi oznacza to pozostanie w tym samym paśmie 2,4GHz, zmieniając tylko kanał na przykład z pierwszego na kanał szósty. Drugi warinat to opuszczenie restauracji w celu udania się do przyjemnego, cichego i mniej gwarnego miejsca. W świecie Wi-Fi może to oznaczać przełączenie się na przykład na kanał 64 w paśmie 5 GHz.

Zakłócenia zewnętrzne

Urządzenia Bluetooth, systemy sterowania budynkiem Zigbee i kuchenki mikrofalowe, kamery bezprzewodowe. Wszystkie te urządzenia, to urządzenia inne niż Wi-Fi. Przesyłają one swoje fale radiowe w paśmie 2,4 GHz, co może zakłócać działanie sieci Wi-Fi. Z punktu widzenia naszych sieci, zużywają one cenny czas antenowy i „zagłuszają” nasze sygnały Wi-Fi. W wyniku czego nasze urządzenia i punkty dostępowe nie słyszą się nawzajem. Dodatkowo takie urządzenia nie stosują standardu 802.11 – są hałaśliwe, głośne i nie trzymają się swojego pasa ruchu podczas jazdy autostradą.

Rozwiązywanie problemów z zakłóceniami zewnętrznymi

Podobnie jak w przypadku zakłóceń spowodowanych innymi sieciami Wi-Fi, również w tym przypadku masz tylko dwie możliwości. Pierwszą jest znalezienie źródła i jego usunięcie, a jeśli nie można go usunąć, należy dążyć do unikania jego, na przykład zmieniając kanał lub pasmo.

Przepełnienie punktów dostępowych

W tym miejscu muszę zwrócić uwagę, iż dopóki technologia urządzeń nie dogoni technologii punktów dostępowych, klienci będą nadal wchodzić w interakcje z punktami dostępowymi pojedynczo. Ponadto radio punktu dostępowego może znajdować się tylko na jednym kanale częstotliwości w danym czasie.

Mając powyższe na uwadze, pomyśl o kanale jak o konkretnym pasie ruchu na autostradzie. Jeśli przed tobą jadą powolne samochody, nie będziesz mógł jechać szybko. Musisz poczekać, aż zjadą z autostrady (lub Twojego pasa). Ponadto, gdy jest zbyt mało pasów, aby obsłużyć wszystkie samochody, wszyscy zwalniają tak jak w godzinach szczytu. Sytuację kiedy punkt dostępowy jest wykorzystywany ponad jego możliwości nazywamy przeciążeniem.

Oprócz występowania w punkcie dostępowym, wąskie gardła mogą występować na poziomie routera/przełącznika w sieci lub na brzegu styku z dostawcą usług internetowych.

Rozwiązywanie problemów z przeciążeniem

Patrząc ze strony sieci Wi-Fi, przeciążenie występuje gdy siła sygnału jest duża, szybkość połączenia jest wysoka, ale mimo to przepustowość rzeczywista jest niska. Platforma 7Signal potrafi zidentyfikować problemy z przeciążeniem.

W celu zmniejszenia zatorów potrzeba więcej pasów ruchu (więcej kanałów lub więcej punktów dostępowych) lub mniej samochodów (mniej urządzeń pracujących w danej częstotliwości).

Brak zasięgu

Podobnie jak pokrętło głośności w radiu samochodowym, punkty dostępowe (AP) mogą nadawać z różną mocą swój sygnał. Decydują poprzez regulację mocy sygnału, jak daleko ich sygnały mogą być słyszane lub rozprzestrzeniać się w powietrzu.

Jeśli moc jest zbyt niska lub po prostu nie może dotrzeć dalej, klienci mogą nie być w stanie usłyszeć sygnału punktu dostępowego i wystąpi problem z zasięgiem. Problem z zasięgiem jest wykrywany, gdy urządzenie klienckie ma niską siłę sygnału i nie ma lepszego punktu dostępowego do roamingu. Niska siła sygnału prowadzi do niższych szybkości transmisji danych i wolniejszych prędkości.

Na ograniczenie zasięgu sieci bezprzewodowej wpływają również czynniki środowiskowe. Materiały budowlane, takie jak metal i beton, uniemożliwiają rozprzestrzenianie się sygnałów tak daleko, jak mogłoby się wydawać. Na przykład, jeden punkt dostępowy może nie być w stanie pokryć dwóch sąsiednich pomieszczeń oddzielonych betonowymi ścianami.

MateriałPoziom tłumienności
drewnoniska
tynkniska
materiał syntetycznyniska
zwykła szybaniska
wodaśrednia
cegłaśrednia
marmurśrednia
betonwysoka
metalwysoka
lustrowysoka
szyba wzmocnionawysoka
Wpływ różnych typów materiałów na tłumienność sygnału Wi-Fi

Rozwiązywanie problemu z brakiem zasięgu

Bieżące pokrycie zasięgiem może zostać zmierzone podczas fizycznego audytu propagacji fal w obiekcie. Pomiary mogą zostać wykonane na przykład przy pomocy rozwiązania Ekahau. Na podstawie statycznego obrazu można zidentyfikować obszary o zbyt słabym zasięgu.

Poprawę zasięgu można osiągnąć w następujący sposób:

  • zapełnienie dziur poprzez dodanie nowych punktów dostępowych, czyli zakup i instalację dodatkowych AP – wiąże się to z kosztem zakupu AP, może nawet z zakupem przełącznika,
  • zwiększenie mocy nadawania AP – jednakże może powodować zwiększenie poziomu zakłóceń.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o tym jak analiza problemów z siecią Wi-Fi powinna zostać wykonana lub oczekujesz pomocy w rozwiązaniu Twoich bieżących problemów, umów się na spotkanie z naszym zespołem!

Wi-Fi 6 dla firm: czy twoja sieć prawidłowo obsługuje Wi-Fi 6 lub WiFi 6E?

Chociaż Wi-Fi 6 jest już dostępne i coraz częsciej wdażane to pytanie brzmi, czy twoje obecne środowisko i urządzenia Wi-Fi prawidłowo wykorzstują to rozwiązanie? W tym artykule przedstawimy, jak platforma 7SIGNAL poprzez pomiar sensorami RF może pomóc w ocenie zdolności przedsiębiorstwa, aby w pełni wykorzystać technologię Wi-Fi 6.

Standardy Wi-Fi 6 (802.11ax) a w szczególności Wi-Fi 6E to naprawdę bardzo duży krok dla samej technologii Wi-Gi. Wi-Fi 6 oferuje lepsze prędkości, lepszą wydajność, większą przepustowość i a WiFi 6E więcej widma. Ulepszenia te umożliwiają sieciom obsługę większej liczby urządzeń przy znacznie mniejszym wpływie na przepustowość. Obejmuje to przesyłanie strumieniowe, usługi online, wideokonferencje, szersze zastosowanie Internetu rzeczy (IoT) i łączności maszyn do maszyn (M2M).

Jednak dla rozproszonych systemów Wi-Fi pełne wykorzystanie potencjału technologii Wi-Fi 6 wymaga zastosowania rozwiązań monitorujących, które pomogą poprawić wydajność i efektywność sieci Wi-Fi 6.

To właśnie tutaj 7SIGNAL przychodzi z pomocą!

Wykorzystanie sensorów 7Signal do pomiaru OFDMA

Jednym ze sposobów określenia wykorzystania Wi-Fi 6 jest pomiar tego, co nazywa się „ortogonalnym wielokrotnym dostępem z podziałem częstotliwości”, lepiej znanym jako OFDMA (ang. „orthogonal frequency-division multiple access”). OFDMA jest ważną technologią w Wi-Fi 6, która poprawia wydajność sieci bezprzewodowej poprzez tworzenie niezależnie modulowanych podnośnych w ramach częstotliwości. W prostszym języku oznacza to, że przydziela przepustowość bardziej efektywnie, przyjmując wielu użytkowników w tym samym czasie.

Dzięki sensorom 7SIGNAL SE6200 Wi-Fi 6 można przechwytywać ramki OFDMA w sieci. Następnie za pomocą platformy 7SIGNAL można zwizualizować prace sensorów:

Przechwycone ramki OFDMA w kierunki wysyłania

Na powyższym obrazku przedstawione zostały pomiary wykorzystania czasu antenowego OFDMA w kierunku pobierania. Podobnie jest to widoczne także w przypadku kierunku wysyłania:

Przechwycone ramki OFDMA w kierunki pobierania

I oczywiście można zobrazować całkowite wykorzystanie czasu antenowego OFDMA:

Przechwycone ramki OFDMA w obu kierunkach

Dlaczego jest to ważne? Cóż, jako przedsiębiorstwo chcesz mieć pewność, że czerpiesz jak najwięcej korzyści z inwestycji. Jeśli poświęciłeś czas, wysiłek i kapitał na skonfigurowanie infrastruktury Wi-Fi 6 i urządzeń obsługujących Wi-Fi 6, to naturalnie pragniesz mieć pewność, że korzystasz z funkcji takich jak OFDMA.

Używanie agenta 7Signal MobileEye do analizy dostępności Wi-Fi 6 i WiFi 6E na urządzeniach końcowych

Na początek ważne jest, aby zrozumieć, jak działa 7SIGNAL MobileEye. Jest to oprogramowanie (agent działający w tle), który jest instalowany na urządzeniach końcowych, zwykle bezprzewodowych (tj. smartfonach, laptopach, skanerach, systemach punktów sprzedaży) i monitoruje połączenia sieciowe z perspektywy użytkowników końcowych.

Podczas gdy agent zbiera informacje o wydajności połączenia Wi-Fi z poszczególnych urządzeń, pulpit nawigacyjny 7SIGNAL MobileEye agreguje te informacje i pomaga działom IT wizualizować to, co dzieje się w ich ekosystemach Wi-Fi. Agregacja i prezentacja danych obejmuje także informacje na temat typów urządzeń, karty/modułu Wi-Fi oraz wersji sterownika.

W ramach innych zastosowań, 7SIGNAL może pomóc w inwentaryzacji urządzeń klienckich. Pomaga również ocenić, czy flota urządzeń jest przygotowana do wykorzystania technologii Wi-Fi 6. Oto jak wygląda pulpit nawigacyjny:

Pulpit nawigacyjny platformy 7Signal

Jak widać, platforma informuje o rodzajach urządzeń korzystających z sieci Wi-Fi i zapewnia informacje zwrotne na temat jakości usług Wi-Fi:

Pulpit nawigacyjny platformy 7Signal - urządzenia

Informacje te można wykorzystać do identyfikacji słabo działających urządzeń, kart sieciowych, sterowników itp. Jeśli zauważysz jakieś trendy np. problemy z konkretnym sterownikiem karty Wi-Fi, możesz je wykorzystać do koordynowania przyszłych aktualizacji urządzeń.

Analiza adapterów urządzeń końcowych

W tej konkretnej sieci znajduje się 1700 urządzeń korzystających z róznych kart sieciowych.

Zestwienie adapterów z WiFi 6

Jednak na żółto zaznaczyliśmy adaptery wspierające Wi-Fi 6. Chociaż jest ich całkiem sporo, większość nadal korzysta z Wi-Fi 5 i Wi-Fi 4 (802.11n). Innymi słowy, przed zainwestowaniem w infrastrukturę Wi-Fi 6 należy najpierw zaktualizować urządzenia klienckie.

Spójrzmy na inny przykład:

Zestwienie adapterów z WiFi 6 - gotowość na WiFi 6

W tej sieci znajduje się 5571 urządzeń. Większość z nich obsługuje Wi-Fi 6. Wskazuje to, że ta sieć może być gotowa na aktualizację do infrastruktury opartej na Wi-Fi 6, ponieważ większy odsetek urządzeń jest gotowy migracji na Wi-Fi 6.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o rozwiązaniu 7Signal, umów się na spotkanie z naszym zespołem!


Artykuł bazuje na blogu producenta. Post z dnia 2023/09/18 [link do postu]

RSSI, SNR, Data Rate – jak czytać wyniki Audyt sieci WiFi

Podpisanie zlecenia, audyt sieci wifi, parę dni oczekiwania i otrzymujemy… raport z pomiarów sieci bezprzewodowej analizujący naszą sytuacje radiową. Pierwszy rzut oka i okazuje się nasz raport to kilkadziesiąt stron grafik i opisów zawierających takie nazwy i skróty jak: RSSI, SNR, RTP,  Channel Overlap, Data Rate, Throughput i inne. Na co zwrócić uwagę? Które elementy raportu są dla nas najważniejsze?

Zacznijmy od tego, że jeśli zwracasz się do firmy wykonującej audyt sieci WiFi z konkretnym problemem, to raport powinien zawierać tylko te elementy, które są ważne z punktu widzenia Twojego problemu oraz to ze wyniki powinny zostać omówione podczas osobnego spotkania lub call’a.

Zawieranie w raporcie wszystkich zebranych danych lub danych niezwiązanych z problemem, wprowadzają tylko element frustracji u zamawiającego i niepotrzebne skupienie uwagi na elementach, które nie są głównym źródłem problemów. 

Które to elementy są najważniejsze dla raportów Audyt sieci WiFi:

Signal Strength

moc odbieranego przez odbiornik sygnału. To główny i nieodłączny element każdego nawet tego najmniej skomplikowanego pomiaru. Czasami nazywany tez pokryciem radiowym. Generalnie przed pomiarami, firma wykonująca audyt powinna zebrać wymagania stawienie sieci bezprzewodowej i ustalić minimalny poziom mocy odbieranego sygnału aby usługi wymagane przez klienta działały prawidłowo. Moc odbieranego sygnału to RSSI (Received Signal Strength Indicator) i wyrażamy go dBm czyli decybelach odniesionych do wartości 1mW. Czyli jeśli wartość mocy emitowanego sygnału przez AccesPoint wynosi 17dBm to jest to równowartość 50mW a 3dB więcej czyli 20dBm to już 100mW. Podobnie sytuacja wygląda z mocą odbieraną -40dBm to 0.0001 mW.

Przykład wizualizacji RSSI w pasmie 2.4GHz

Wiec jak widać na powyższym przykładzie, w pomiarach lepiej nam się posłużyć wartościami wyrażanymi w dBm. Minimalnymi wartościami mocy odbieranego sygnału, akceptowalnymi dla sieci bezprzewodowych, to -67dBm. Chociaż nie ma co ukrywać w specyficznych warunkach środowiskowych (brak interferencji) i w specyficznych wymaganiach co do sieci,  nie musimy się obawiać wartości RSSI poniżej -74dBm.

SNR – Signal To Noise Ratio

czyli o ile (w dB) odbierany sygnał (w dBm) jest większy od szumu (w dBm) na tym samym kanale radiowym. Jest to kolejny najważniejszy parametr w pomiarach sieci bezprzewodowych, który pozwala nam określić jaka jest wartość szumu (w dBm) dla danego kanału radiowego. Wartości akceptowalne dla sieci to wartości powyżej 25 dB. Poziom SNR pozwala na ustalenie transmisji o konkretnej wartości. Im mniejsza wartość SNR tym transmisja będzie na niższym poziomie a ilość retransmisj będzie rosła nam liniowo. Dlatego tez RSSI na poziomie -40dBm (uważanym za wartości idealne) nic nam nie da kiedy szumy czy tez interferencje na tym samym kanele będziemy mieli o wartości -45dBm.

Data Rate

Data Rate” (szybkość przesyłu danych) oznacza maksymalną prędkość transferu danych między urządzeniami w sieci bezprzewodowej. Data Rate wyrażany jest w jednostce „Megabity na sekundę” (Mbps) i określa, ile bitów danych może być przesłanych w ciągu jednej sekundy. Im wyższa wartość Data Rate, tym szybciej można przesyłać dane między urządzeniami w sieci WiFi.

Z technicznego punktu widzenia Data Rate to wartość teoretycznej przepływności radiowej która można zostać osiągnięta przez klienta bezprzewodowego, a na jej wpływ maja takie czynniki jak:

pl_PLPolski