За последние годы я получил много вопросов о проблемах с соединениями Wi-Fi, связанными с интеллектуальными устройствами. Всё более широкое использование гаджетов IoT (Интернета вещей), которые подключаются непосредственно к вашей сети Wi-Fi, имеет свои последствия.
Несмотря на понятие «умное» в названии, использовать эти устройства волей-неволей может быть немного «тупо» – они могут вызывать всевозможные проблемы с подключением для таких традиционных устройств Wi-Fi, таких как компьютеры или смартфоны. Всё дело в том, что вещатели Wi-Fi обрабатывают свои сигналы, как описано в настройке под названием «Распределение эфира».
Я объясню простыми словами о распределении эфира / справедливости эфирного времени, почему использование большого количества «умных» Wi-Fi-устройств в основной сети никогда не является хорошей идеей, и что вы можете/должны делать, чтобы лучше управлять ими.
Примечание. Я говорю о стандартных устройствах Wi-Fi , а не об устройствах IoT с любым другим типом беспроводного соединения, например, Zigbee, Z-Wave, Thread или Wi-Fi HaLow с низким энергопотреблением .
Распределение эфира: не лучший способ управления устройствами IoT
Интернет вещей (IoT) – это другое название интеллектуальных устройств Wi-Fi.
Когда-то в мире технологий таких устройств либо не существовало, либо у них не было возможности беспроводного подключения. В последние годы появились новые поколения со встроенным Wi-Fi, позволяющим подключаться к Интернету и обмениваться данными с другими устройствами. Они могут сделать гораздо больше, чем их старшие кузены или предки, отсюда и возникло понятие «умность».
Повседневные домашние гаджеты с поддержкой Wi-Fi являются примерами таких устройств Интернета вещей, включая камеры видеонаблюдения, принтеры, дверные замки, дверные звонки, выключатели питания, освещение, духовки, холодильники, грили и многое другое. В настоящее время трудно найти бытовую технику без поддержки Wi-Fi.
По сути, интеллектуальные устройства Интернета вещей – это клиенты Wi-Fi (сетевые устройства) с ограниченной функциональностью по сравнению с традиционными клиентами, такими как компьютеры или смартфоны. Они присоединяются к растущему списку устройств Wi-Fi, что вызвало необходимость в особой настройке в вещателя Wi-Fi (точка доступа или роутер), называемой Airtime Fairness (распределение эфира, справедливость эфирного времени).
Итак, что такое распределение эфира?
Это знакомая сетевая настройка, восходящая к Wi-Fi 4 (вероятно, раньше), которая гарантирует, что каждый клиент в сети имеет равное эфирное время с вещательным устройством, независимо от их операционной системы, стандарта Wi-Fi, режима работы или уровня сигнала .
IoT или нет, всем устройствам, подключенным к Wi-Fi-вещателю, потребуется некоторое время для завершения передачи данных. Эта продолжительность называется «эфирным временем».
Тем не менее, сложно определить точное эфирное время, поскольку Wi-Fi – ы это динамическая среда, не говоря уже о других связанных функциях, включая MI-MO, MU-MIMO и ODFMA.
Всё, что вы собираетесь прочитать, было упрощено, чтобы показать, как всёработает или... не работает.
Распределение эфира отключено: «первым пришел – первым обслужен»
Когда функция «Распределение эфира» отключена (вариант по умолчанию для большинства современных вещателей), – это обычно является нормой.
«Отношения» между получателями Wi-Fi (клиентами) и вещателем осуществляются в порядке очереди.
Вещатель может одновременно обслуживать несколько клиентов – до определенного количества. Обычно на это время за эффективную скорость соединения всех подключенных клиентов в одном диапазоне (5 ГГц или 2,4 ГГц) принимается скорость соединения самого медленного клиента.
Когда вещатель достигает максимального количества одновременных активных клиентов, которое он может обслужить, новый активный клиент должен ждать своей очереди. Сотни клиентов могут оставаться подключенными к вещателю, но только ограниченное количество клиентов может быть активным одновременно.
Это время ожидания зависит от того, насколько медленны активные в данный момент устройства и какой объем данных им необходимо передать. Но, неэффективность неизбежна, даже если у вас задействовано только одно медленное устройство – оно определяет скорости подключения для остальной части пула в той же полосе. Это потому, что вещатель не будет ничего делать с новым (возможно, гораздо более быстрым) клиентом, пока не закончит работу с одним из тех, которые у него под рукой.
Опять же, это в порядке очереди.
Грубая аналогия с принципом «первым пришел первым обслужен»: возможно, вы столкнулись с длинными очередями на кассе в большом магазине. У каждого могут быть тележки для покупок одинакового размера, но некоторые полны мелких товаров, а другие наполовину или даже почти пусты. Если у вас в корзине всего один-два товара, то за человеком с полной тележкой вам придётся очень долго ждать своей очереди.
Распределение эфира включено: равное эфирное время
При включении Airtime Fairness точка доступа теперь предоставляет каждому клиенту динамически определяемое равное количество времени, независимо от уровня производительности или объема данных, которые им необходимо передать.
Например, если равное количество времени определено как 5 секунд, медленный клиент, которому требуется 20 секунд для завершения передачи данных, должен будет сделать паузу через 5 секунд и ждать, пока точка доступа уделит 5 секунд внимания другому или нескольким другим клиентам, каждом по 5 секунд. И тогда он вернется в свою очередь. И так далее.
Тем не менее, если включена функция «Распределение эфира», быстрые клиенты получают преимущества за счёт более медленных. Насколько это эффективно, зависит от ситуации: сколько медленных или быстрых устройств задействовано, насколько значительна разница в производительности между ними и сколько данных необходимо передать каждому. Это сложно и очень непредсказуемо.
Но, в целом, с точки зрения общего количества перемещаемых данных, этот метод лучше, чем метод «первым пришел – первым обслужен», когда задействован один или несколько быстрых клиентов.
Аналогия с розничным магазином: «Распределение эфира» подобно ситуации, когда кассовый аппарат тратит на каждого покупателя не более одной минуты. В результате тем, у кого полная корзина покупок, которым на обработку может потребоваться пять минут, придётся ждать полной обработки пять ходов, в течение которых некоторые из тех, у кого один или два товара, смогут выйти первыми. Но тележки, которым на обработку требуется чуть больше одной-двух минут, также должны будут сделать несколько оборотов. Это становится обидным и сложным.
Почему обработка большого количества устройств Интернета вещей не идеальна
Как вы можно понятьете себе представить, Airtime Fairness – это «обманный» способ для среды со смешанными клиентами. Это более применимо к общедоступным Wi-Fi или в ситуациях, когда вы не можете избежать медленных устаревших клиентов.
Сюда входят современные клиенты IoT, использующие протоколы с низким энергопотреблением, такие как Constrained Application Protocol, также известный как CoAP.
Хотя в определенных ситуациях это может улучшить обслуживание, оно не идеально и может вызывать неожиданные проблемы, такие как низкая реальная скорость соединения на устройствах начального уровня. Это становится серьёзной проблемой, если в одном и том же диапазоне частот работает несколько интеллектуальных устройств IoT. Дела могут замедлиться до минимума.
Кроме того, «Распределение эфира» требует от вещателя дополнительной вычислительной мощности, что может привести к недостаточной производительности высокопроизводительных клиентов, подключенных к другому диапазону, или через некоторое время к сбою самого вещателя.
По этой причине, если вы решите включить «Распределение эфира», рекомендуется перезагружать роутер – или запланировать это – каждые пару дней.
Три способа оптимального управления устройствами IoT
Дело в том, что в доме, где вы имеете полный контроль над оборудованием, лучше избегать смешивания медленных и быстрых клиентов в одной сети Wi-Fi. Опять же, большинство интеллектуальных Wi-Fi-устройств IoT являются медленными клиентами.
Тем не менее, вот несколько способов эффективного использования интеллектуальных устройств без включения «Распределения эфира».
-
Сократите количество клиентов
Лучший способ обеспечить эффективную работу сети – удалить все медленные и устаревшие устройства.
Один медленный клиент может привести к тому, что вещатель снизит пропускную способность Wi-Fi определенного диапазона (он должен поддерживать наименьший знаменатель), что приведет к снижению скорости соединения всех подключенных клиентов.
Имейте в виду, что в отличие от традиционных клиентов – смартфонов, ноутбуков и т.д. – которые активны периодически, интеллектуальные устройства IoT, как правило, работают постоянно, «постоянно мешая вещателю».
Этому есть три причины:
- Они спроектированы таким образом. Например, IP-камера постоянно загружает отснятый материал на сервер.
- Они медленны и требуют больше времени для завершения передачи небольшого объёма данных.
- Они предназначены для выполнения большего, чем заявленные функции.
Как правило, лучше не использовать эти устройства и не иметь их дома больше, чем несколько – я бы сказал, не более пяти в домашней сети.
Камеры с облачной записью и широкополосный доступ в Интернет
Существует распространенное предположение о пропускной способности Wi-Fi, которое является корнем многих проблем с подключением.
Люди склонны предполагать, что если роутер Wi-Fi хорошо работает с одним конкретным устройством, он будет одинаково хорошо работать и со многими. В частности, если они успешно подключат одно устройство к своему Wi-Fi-роутеру, они предполагают, что могут также подключить ещё десять и всё будет работать одинаково.
Тот факт, что вы можете успешно воспитать одного или двух маленьких детей, не означает, что вы можете заботиться о пяти одновременно.
Самый популярный пример – IP-камеры с облачной записью – которые, помимо негативного влияния на локальный Wi-Fi, также создают огромную нагрузку на канал загрузки WAN. Некоторые из них в сети со скромным широкополосным соединением, особенно кабельный Интернет, могут сделать всю систему ненадежной, что приведет к периодическому отключению других устройств.
Опять же, если у вас современная сеть (Wi-Fi 5 Wave 2 и новее), клиенты старых стандартов (Wi-Fi 4 или ранее) замедлят всё. Если рассматривать ситуацию по аналогии, то есть причины, по которым автострады закрыты для велосипедистов и пешеходов – даже один из них может вызвать пробку.
Однако, удаление всех некачественных или медленных устройств из сети может оказаться непомерно дорогостоящим. Следующий лучший вариант – создать для них отдельную сеть.
-
Сегментация вашей сети
Как правило, полезно объединить одинаково медленные устройства в группу, чтобы они не влияли на работу более производительных устройств. Вы можете сделать это, создав для них разные сети Wi-Fi (также известные как SSID).
Если у вас двухдиапазонный роутер, назовите диапазоны 5 ГГц и 2,4 ГГц как два отдельных SSID и используйте последний для медленных устройств. Трехдиапазонные или четырехдиапазонные вещатели предоставят вам ещё больше возможностей для сегментации сети.
Некоторые роутеры (или ячеистые системы) не позволяют разделить их диапазоны. В этом случае вы можете создать гостевой Wi-Fi, желательно с доступом в интранет – эта сеть практически всегда использует диапазон 2,4 ГГц. Кроме того, если у вещателя есть возможность создать отдельную сеть IoT Wi-Fi, используйте её для своих интеллектуальных устройств IoT.
Независимо от ситуации, вы всегда можете приобрести отдельную точку доступа (или роутер Wi-Fi) – желательно более старого стандарта – и использовать его специально для недорогих устаревших устройств Wi-Fi IoT.
Совет. При обновлении сети путём замены роутера вы можете сохранить его и использовать в режиме точки доступа как отдельную сеть для размещения существующих (и новых) устройств Интернета вещей.
Использование отдельной точки доступа может вызвать ненужные помехи при неправильной настройке – вам необходимо поместить её SSID в каналы, отличные от каналов основной сети. Но, работа с Wi-Fi всегда связана с нюансами.
Пример из реальной жизни: сегментация домашней сети аналогична созданию «экспресс» касс для клиентов с небольшим количеством товаров, оставляя обычные полосы для тех, у кого полная корзина. Вы можете найти эту практику во многих продуктовых магазинах.
-
Выбирайте интеллектуальные устройства IoT без Wi-Fi
Из-за низкой пропускной способности многие высококачественные устройства Интернета вещей, как правило, используют отдельный стандарт беспроводной связи, например, Thread, Z-Wave или Zigbee, для подключения.
В частности, они используют один из этих стандартов беспроводной связи для подключения к центральному устройству, часто называемому концентратором умного дома. Каждый концентратор может обслуживать несколько устройств Интернета вещей, и это единственное устройство, которое подключается напрямую к домашней сети через Wi-Fi или сетевой кабель, что снижает или устраняет негативное воздействие.
Другими словами, современные устройства IoT не предназначены для прямого взаимодействия с сетью Wi-Fi. Вы можете использовать их вместо устройств со встроенным Wi-Fi.
Как упоминалось в начале, существует новый стандарт Wi-Fi для устройств с низкой пропускной способностью, который называется Wi-Fi HaLow. Когда он получит широкое распространение, он станет подходящим стандартом беспроводной связи для Интернета вещей. Но, нам придётся подождать, чтобы увидеть, чем это обернётся.
Вывод
Вот общая идея: не все устройства IoT Wi-Fi плохи, но ни одно из них не годится для сетевого использования – в лучшем случае, с ними всё будет в порядке. Дешевые, небрендовые вещи почти всегда ужасны.
Как правило, если вы покупаете сегодня новое устройство и оно поддерживает Wi-Fi 4 (802.11n) или более раннюю версию (802.11g/a/b) или только диапазон 2,4 ГГц, это верный признак того, что с ним что-то не так. Но, если вы приобретёте то, которое поддерживает частоту 5 ГГц, это тоже не обязательно хорошо. Скорее всего, оно все равно замедлит работу всей группы.
Тот факт, что устройство поддерживает Wi-Fi, не означает, что оно поддерживает новейший стандарт или использует актуальные спецификации. Это похоже на тот факт, что, хотя вы можете физически ездить на велосипеде или гулять по автостраде, существует множество причин, по которым вам не следует этого делать.
При обновлении вещательной стороны вашей сети Wi-Fi всегда полезно использовать клиенты с такими же или схожими характеристиками оборудования. Если сохранение медленных клиентов является обязательным, используйте для них отдельный SSID или, ещё лучше, другой вещатель.
Если выразить это в виде каламбура, то, что в названии устройства есть слово «умный», не обязательно означает, что его использование всегда является разумным решением. Вы можете заставить их работать, но всё будет сложнее, и вы можете случайно помешать работе вашего первоклассного роутера или ячеистой системы и всего остального в вашей домашней сети.
