UniFi - 802.11 - управление скоростью

Ответ на вопрос

Особенности беспроводных сетей нередко ставят в тупик неподготовленных пользователей. Часто недопонимания возникают из-за показателей скорости, которая у клиента оказывается ниже заявленной в официальной документации. В приведенной статье рассматриваются причины, по которым может возникать такое несоответствие.

Data Rates: что это такое и почему есть несоответствия?

Data Rates (далее DR) — это скорость передачи данных. Существует несколько общепринятых стандартов, которые накладывают свои ограничения на количество пакетов обрабатываемых в единицу времени. Также, эти стандарты описывают необходимое содержимое каждого передаваемого по сети пакета. К примеру, если рассматривать физический уровень реализации передачи в стандарте 802.11* с DR 300 мбит/с, то можно увидеть, что содержимое фрейма состоит не только из пользовательских данных. Передаваемые биты «1» и «0» могут относиться к одному из нескольких возможных видов информации, заключенной в один фрейм:

1. Полезная информация. Сюда относятся все пользовательские данные, такие как HTTP/HTTPS, запросы к сервисам и т.д.
2. Служебные MAC/PHY. В этот перечень входят заголовки передаваемых пакетов, кадры проверки наличия ошибок, специфическая информация для протоколов и др.

Именно необходимая служебная информация и занимает определенную часть трафика, передаваемого между точкой доступа и клиентским устройством.

Вне зависимости от используемого стандарта, свои ограничения на скорость накладывает физическая среда передачи и технические возможности используемого оборудования. Можно заявить, что DR напрямую зависит от пропускной способности (Throughput) устройства или WiFi точки доступа. К примеру, если смартфон не способен передавать и принимать более 50 мбит/с, то точка доступа с DR 300 мбит/с никак не повысит его показатель.

Базовая и поддерживаемая скорость: в чем отличия?

В широковещательном режиме WiFi точки доступа присутствуют понятия базовой и поддерживаемой скорости. Именно эти параметры определяют, может ли потенциальный клиент сети WLAN произвести подключение, и если да — то какая скорость передачи данных ему доступна.

Базовая скорость представляет собой тот минимум, на котором должно работать устройство, желающее подключиться к WLAN. Поддерживаемая скорость — это максимально возможная скорость передачи пакетов для конкретной точки доступа.

По умолчанию, на частоте 2.4 ГГц контроллер UniFi автоматически отбрасывает запросы на подсоединение от клиентов с небольшим DR и не поддерживает медленные соединения. Кроме этого, данное ПО препятствует выделению эфирного времени (например, широковещанию) одному устройству, так как это резко снижает скорости других потоков данных.

Стоит отметить, что в диапазоне 5 ГГц UniFi контроллер по умолчанию поддерживает все базовые скорости.

Бесшовные WiFi сети: почему соединение медленное?

Бесшовные WiFi сети обеспечивают незаметное, с малой задержкой переключение клиентских устройств на ближайшую точку доступа. При объединении WiFi точек доступа в режиме ESS***, подключенными могут оказаться сотни пользователей, среди которых будут обладатели низкоскоростных гаджетов. Совмещение устройств с разными DR в одной сети негативно сказывается на совокупной скорости всей WLAN.

Чтобы избежать негативных эффектов, клиенты с устаревшими гаджетами должны быть подключены к другим ТД. В таком случае они не будут отбирать много эфирного времени.

В следующем примере показано два примера влияния низкоскоростного клиента на WLAN:

1. В первом случае (рис. А) WLAN содержит точку доступа UniFi AP AC HD, способную поддерживать передачу данных на уровне 1733 Мбит/с с высоким соотношением сигнал/шум, а также VHT***** клиентов (например ноутбук). Из-за поддержки самых низких скоростей передачи данных, клиент со слабым сигналом (мобильный клиент), подключенный к UAP-AC-HD, может привести к резкому сокращению совокупных скоростей WLAN.

Рисунок А – Скорость передачи данных для беспроводной ячейки

2. Во втором случае (рис. Б) WLAN содержит две точки доступа UniFi AP AC HD, размещенных для обеспечения качественного охвата, но с более строгими ограничениями по скоростям. При отключении низких скоростей, можно получить своеобразный механизм фильтрации, который позволит новым клиентам сети WLAN подключаться к точке доступа с наилучшим качеством сигнала. Такое распределение позволяет достичь максимально допустимой пропускной способности для UniFi AP AC HD.


Рисунок Б – Перекрытие ячеек с минимальными потерями

Сети WLAN высокой плотности: можно ли оптимизировать?

Высокая плотность пользователей в сети WLAN накладывает определенные требования к использованию эфирного времени. В таких структурах эффективное распределение ресурсов является критически важным для общей производительности беспроводной сети. Для оптимизации WLAN, построенных на оборудовании UniFi, стоит воспользоваться возможностями настроек «802.11 RATE AND BEACON CONTROLS». К процессу конфигурации параметров нужно отнестись очень внимательно, так как ошибка приведет к понижению производительности сети и проблемам с подключением клиентов.

Чтобы получить доступ к этим элементам управления, необходимо включить «Advanced Features» в разделе « Settings > Site > Services > Enable advanced features». Сами настройки 802.11 RATE AND BEACON CONTROLS можно найти в разделе «Settings > Wireless Networks > Edit existing / Create New > Advanced Options > 802.11 RATE AND BEACON CONTROLS».

Примечание. Если после включения дополнительных функций и применения изменений вы не видите эти настройки во вкладке беспроводных сетей, убедитесь, что вы используете самую последнюю прошивку (для контроллера, связанных устройств и Cloud Key).



Запрет на использование низких скоростей позитивно сказывается на производительности сети WLAN (особенно высокой плотности), так как решает следующие проблемы:

1. Заставляет «липких»***** клиентов роуминга повторно связываться с другой точкой доступа. Если WLAN была спроектирована и реализована правильно, то новая точка доступа, к которой присоединится клиент, будет предлагать лучший сигнал. Это означает, что скорость у пользователя заметно возрастет, а общая производительность предыдущей BSS повысится, поскольку низкоскоростные клиенты не будут перетягивать на себя эфирное время.

2. Уменьшает вероятность возникновения коллизии в канале связи, так как у клиентов, связанных с BSS, задержки передачи значительно меньше. Отключение поддержки низких скоростей гарантирует, что клиенты будут пересылать данные с максимально возможной скоростью, за счет чего канал передачи будет скорее освобожден для других пользователей.

3. Снижает вероятность обращения клиентского устройства к точке доступа, когда та передает данные другому устройству, что позитивно сказывается на скорости соединения.

Примечания:

* IEEE 802.11 — набор стандартов связи для коммуникации в беспроводной локальной сетевой зоне частотных диапазонов 0,9; 2,4; 3,6; 5 и 60 ГГц.

** PHY - Physical layer — физический уровень — интегральная схема, предназначенная для выполнения функций физического уровня сетевой модели OSI.

*** Режим ESS позволяет объединить несколько точек доступа, т.е. объединяет несколько сетей BSS. В данном случае точки доступа могут взаимодействовать и друг с другом. Расширенный режим удобно применять тогда, когда необходимо объединить в одну сеть несколько пользователей или подключить несколько проводных или беспроводных сетей.

**** В режиме BSS узлы сети взаимодействуют друг с другом не напрямую, а через точку доступа. В режиме BSS все узлы взаимодействуют между собой через одну ТД, которая может играть роль моста для подключения к внешней кабельной сети.

***** VHT - Very High Throughput – сверхвысокая скорость – Gigabit WiFi (802.11ac).

***** «Липкий» клиент – клиент в роуминге не переключающийся на ближайшую ТД с лучшим сигналом.

Форум UBNT > Ubiquiti