Оптимизация производительности сети Wi-Fi за 10 шагов

В данной статье приведен систематический план оптимизации производительности сети Wi-Fi, который был разработан с учётом накопленного опыта использования платформы 7SIGNAL.

1. Понимание базового уровня

Столкнувшись с низкой производительностью Wi-Fi, возникает соблазн начать вносить изменения в настройки, не понимая толком, в чём причина подобного сбоя. Это, без сомнения, преждевременно. Во-первых, необходимо провести инвентаризацию оборудования: какие точки доступа используются, где они размещены, какова конструкция антенны и ее назначение? Эта информация будет полезна при внесении каких-либо изменений с целью повышения производительности. Затем потребуется от 3 до 5 дней для анализа работы сети, - предпочтительно с теми настройками, которые способны обеспечить должную производительность сети со стороны клиентских устройств. Важно отслеживать динамику производительности с течением времени и видеть пики и спады пропускной способности, потери пакетов, задержки и дрожания сигнала. В конечном счете, улучшение данных показателей при интенсивном использовании сети приведет к наилучшей работе Wi-Fi. Сбор данных ночью, когда сеть "пуста", также может быть чрезвычайно ценным – если слабонагруженная сеть не может поддерживать хорошую производительность, то о высокой нагрузке не может быть и речи.

2. Тщательный выбор каналов

Некорректное использование каналов может разрушить любой физический дизайн сети. Первая цель - попытаться использовать весь доступный спектр - как 5 ГГц, так и 2,4 ГГц. Это позволит большему количеству пользователей максимально использовать пропускную способность сети. На частоте 2,4 ГГц лучше придерживаться непересекающихся каналов (1, 6 и 11), учитывая при этом, что соседние точки доступа находятся на разных каналах. Важно мыслить трехмерно и убедиться, что смежные точки доступа на этажах выше и ниже также находятся на непересекающейся сетке. Многие производители WLAN-оборудования автоматизировали процесс назначения каналов. Но нельзя доверять им вслепую, и хорошей практикой является проверка того, как они решают эту задачу: ведь если канал не будет переключаться, это вызовет огромное количество сбоев, что пользователям точно не понравится.

На частоте 5 ГГц вам не нужно беспокоиться об использовании неперекрывающихся каналов, но, поскольку вы планируете оптимизацию, необходимо, чтобы выбранные каналы соответствовали ширине 40 Мгц (HT40), если такие используются. Кроме того, хорошей практикой является объединение каналов для увеличения пропускной способности сети.

3. Минимизация нагрузки

Время в эфире является ценным ресурсом, и необходимо сократить ненужное управление и обеспечить контроль трафика. Одним из способов является уменьшение количества SSID до 3-4 на одну точку доступа. Каждый SSID означает, что запрос отправляется несколько раз в секунду – бывали случаи, когда пустые сети перегружаются только лишь запросами. Также имеет смысл изменить частоту запросов от стандартных 100 мс до 300 мс. Хотя для некоторого более старого оборудования VoIP все еще требуется частота запросов 100 мс.

Другим способом уменьшения использования эфирного времени является сужение диапазона, который точки доступа используют для передачи данных - вам, вероятно, не всегда нужны самые высокие скорости, а именно они могут вызвать ненужные повторные передачи из-за более высокого соотношения сигнал/шум, необходимого для точного получения клиентом пакета данных. Точно так же вы можете урезать самые низкие скорости передачи данных на точке доступа, так как они приводят к задержке. Компромисс здесь – хорошее покрытие, поэтому вам необходимо изучить аналитику передачи данных между точкой доступа и клиентом - в идеале вы должны работать в этом магическом квадранте, где скорости передачи данных достаточно высоки, а повторные передачи пакетов данных низки.

И последнее, (или в некоторых случаях это только начало) посмотрите, как часто используется стандарт 802.11b, и необходим ли он вам вообще. Большинству компьютеров и мобильных устройств не требуется .11b, но некоторые устаревшие устройства (медицинское оборудование, билетные автоматы, телефоны VoIP) могут по-прежнему нуждаться в этом. Если вам не нужно поддерживать .11b, отключите его на точках доступа и освободите радиоволны. Не забудьте также попытаться удалить всех клиентов, использующих .11b, так как они все еще отправляют тестовые запросы.

4. Регулировка уровня мощности

Для заданных физических местоположений точек доступа их уровни мощности должны иметь оптимальное значение. Чем выше мощность, тем больше окружающего пространства покрывает одна точка доступа, соответственно, чем меньше мощность, тем ниже охват.

Алгоритмы автоматического управления мощностью передачи, используемые многими производителями, имеют тенденцию смещать уровни мощности точек доступа в нижнюю часть диапазона, чтобы избежать помех с соседними точками доступа. Попробуйте установить минимальный уровень мощности выше значения по умолчанию, а максимальный уровень мощности ниже этого значения. На верхнем уровне следует помнить одну простую вещь: для получения самых высоких скоростей передачи данных нет необходимости использовать самый высокий уровень мощности, поэтому вы действительно должны использовать то значение, которое может обеспечить необходимую пропускную способность.

Используйте результаты тестирования при разных нагрузках, чтобы убедиться, что показатели производительности улучшаются. Кроме того, сделайте мощность передачи данных для 5 ГГц на 5–5 дБ выше, чем для 2,4 ГГц. В диапазоне 5 ГГц сигналы имеют более высокие потери в тракте, поэтому они не обеспечивают одинаковый уровень покрытия для той же мощности, и вам необходимо настроить устройства с поддержкой 5 ГГц для работы именно на данной частоте, а не на 2,4 ГГц.

5. Уменьшение помех не связанных с Wi-Fi

После выполнения шагов 1 - 4 вам, возможно, придется по-прежнему искать области в сети, которые подвержены сильным помехам, не относящимся к Wi-Fi, особенно в диапазоне 2,4 ГГц. Помните, что Wi-Fi должен работать и будет работать при наличии помех, поэтому обычно нецелесообразно сосредотачиваться только на решении этой проблемы, пока вы не будете уверены, что проанализировали все характеристики вашей Wi-Fi-сети. Это помогает соотносить полученные данные с влиянием помех. Получили ли вы плохую пропускную способность и задержку именно в тот момент, когда были обнаружены помехи? Использование правильной ориентации и направленности датчиков может помочь точно определить местоположение источника помех. Могут быть предприняты шаги для их устранения, которые никак не связаны с Wi-Fi: например, настроить уровни мощности Bluetooth на клавиатуре и других устройствах или переместить микроволновую печь относительно точки доступа, чтобы уменьшить влияние помех. Никогда не забывайте проверять результаты активных тестов, когда вы делаете какие-либо изменения - если это улучшает работу сети, они будут отображаться в отчёте. Важно помнить, когда у вас есть антенны базовой станции мобильной сети рядом с точками доступа, они могут перегрузить приемник Wi-Fi и ухудшить производительность.

6. Ограничение пропускной способности

При самых высоких значениях скорости передачи данных / значениях MCS на точках доступа, влияние шумов является наиболее сильным, а передача данных в таком режиме не даёт прироста скорости, поскольку это вызывает лишь множество повторных запросов. Для голосовой связи часто используется определённая техника - включение SSID только в режимах .11g и .11a (но не в .11n), поскольку голосовые пакеты короткие и не всегда выигрывают при более высоких скоростях. Также рекомендуется использовать фрагментацию пакетов - вероятность успешной передачи в шумной среде будет расти.

7. Приоритизация и распределение трафика

Например, если вы работаете в мультимедийной сфере, воспользуйтесь стандартом QoS с протоколом WMM (беспроводные мультимедийные расширения), который позволяет приоритизировать голосовые данные, видео, фоновые приложения, а также обеспечить режим “насколько возможно” (приложения, где небольшая задержка не критична). Отдельные SSID для каждого типа трафика также могут иметь важное значение, но только если в общем их не более 3-4. Если кажется, что одна точка доступа чрезмерно занята, а соседняя - нет, отрегулируйте уровни мощности, чтобы обеспечить более сбалансированное соединение. Воспользуйтесь преимуществами следующих функций: фиксирование максимального количества клиентов для каждой точки доступа (Load Balancing), распределение беспроводных клиентов по диапазонам (Band Steering) и дополнительная сертификация (Admission Control), которые являются специфичными для производителя оборудования WLAN.

8. Обеспечение высокой производительности LAN/WAN

Не забудьте проверить производительность LAN / WAN : Wi-Fi может работать нормально, но в сети коммутатора/маршрутизатора может быть то самое “узкое место”. Лучший способ узнать это - проверить один и тот же набор параметров (пропускная способность, потери, задержка, дрожание сигнала) по беспроводному подключению и по проводам от одного устройства/датчика. Часто такое встречается при решении проблемы последней мили, особенно если все пакеты переключаются за пределами объекта. При большом трафике внутри здания или внутри кампуса необходимо использовать возможности локальной коммутации WLAN, чтобы избежать засорения соединения последней мили.

9. Улучшение качества подключения клиентских устройств

После выполнения всех вышеперечисленных пунктов можно увидеть значительное улучшение характеристик сети, но у одного или ряда клиентов все еще могут быть проблемы. Если клиентом является какое-то специальное устройство или машина, например мобильная повозка, убедитесь, что антенна не находится рядом с металлом и имеет правильное расположение для корректной работы. Попробуйте обновить драйвер Wi-Fi и задайте необходимый уровень мощности. Вы также можете установить агрессивность роуминга на средний или низкий уровень.

10. Изменение физической среды

Последний шаг состоит в том, чтобы фактически внести физические изменения в сеть – перемещение или добавление точек доступа, смена антенн, особенно, если после вышеуказанных логических изменений метрики, уровень производительности показывает, что в определенных местах есть проблемы покрытия или перегрузка. Довольно часто мы видим, как люди добавляют точки доступа в сеть или обновляют уже существующее оборудование, руководствуясь только лишь надеждой на решение проблемы и ограничиваясь при этом “молитвами”. Но необходимо осознавать, что возможно значительно повысить производительность сети и без таких кардинальных действий; более того, добавление или обновление точек доступа довольно часто не влияет на улучшение характеристик и, наоборот, может значительно ухудшить ситуацию.

Хотя и не существует ни одной простой магической инструкции по настройке Wi-Fi, любая сеть может быть улучшена. Важно помнить, что нахождение оптимального решения задачи в определённом случае, не обязательно будет лучшей альтернативой в будущем. Вот почему методология, основанная на активных тестах и пассивных измерениях, имеет решающее значение для принятия обоснованных решений и достижения желаемых результатов.