Miks Wi-Fi vahel sakib ja hakib?

Räägime Wi-Fi võrkudest. Traadid jooksid juba kokku? Rahu! Esmalt teeme tutvust WiFi standardite ja kanalitega ehk siis võtame ette põhiasjad, mis on traadita interneti juures olulised. Ja LÄKS!

Kuidas WiFi üldse töötab? Proovime seda lühidalt ja lihtsustatult seletada.
Kõigepealt teeme selgeks WiFi erinevad standardid ehk ühenduse tüübid, millega klient tugijaama (WiFi seadme) külge ühendub.
Kronoloogilises järjekorras loodi 1999. aastal esmalt WiFi stadartid 802.11a (5 GHz kuni 54 Mbit) ja 802.11b (2,4 GHz kuni 11 Mbit), seejärel tuli 2003. aastal 802.11g (2,4 GHz kuni 54 Mbit), 2009 802.11n (2,4/5 GHz kuni 450 Mbit) ja siis 2013. aastal 802.11ac (5 GHz kuni 1733 Mbit)

Nüüd jooksis juhe kokku?

Väljendame piltlikult, kujutades ette ammuvõistlust. Tuleb William Tell (tugijaam), kes plaanib edastada märklauale (sülearvuti) tähte A. Mees tõmbab vibu koos noole ja A-tähega pingule ja laseb, fjüüüt, kümnesse! Rahvas rõkkab! Märklaud, st sülearvuti sai teada, et talle edastati A.

Tuleb Anton Hansen Tammsaare ja annab Tellile viis „Tõde ja õigus“ raamatut ning palub need märgile edastada. „Consarn it darn!“ vannub Tell, kuid järsku süttib ta pea kohal lambike – kasutan seekord 256 noolt korraga (256QAM 802.11ac), sest nii saab oluliselt rohkem tähti korraga edastada. Mees tulistab nooled korraga teele ja märklaud saabki Eesti kultuuriklassika võrra hetkega rikkamaks.

Väga lihtsustatult, andmeedastus niimoodi käibki.

Asi muutub keerukamaks, kui tuul, vihm, gravitatsioon ja konkurendid oma nooltega muudavad võistluse raskemaks. 256 noolega lasu jaoks peavad ilmastikutingimused olema väga head, segajaid vähe ja laskja tõesti William Tell, mitte Ken Charles Barger (2000. aasta Darwini auhinna kandidaat, kes lasi end kogemata maha, kui ta telefon hommikul voodi kõrval helises ja ta ajas selle oma Smith & Wesson .38 Special revolvriga sassi, UPS!).

See viibki meid järgmise teemani – miks see kuradi WiFi toimib enamjaolt nagu Darwini auhinna kandidaat, mitte nagu William Tell ehk miks WiFi enamjaolt kõige paremini EI tööta?

Selleks ajame asja veelgi põnevamaks. Läheme taas selle keerulise standardi iEEE802.11 ehk WiFi sees asuva kõige olulisema protokolli juurde, mille lihtsam nimi on collison avoidance ehk pikemalt ja erudeeritumalt väljendades Carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA/CA).

See keerukas protokoll lubab tugijaamal (see sarvedega karp toanurgas või mobla moodi seadeldis, mis su läheduses WiFit võimaldab) suhelda korraga ühe kliendi seadmega (nt sülearvuti). Collison avoidance on nagu 10 tähelepanu eest võitleva lapse ema, kes saadab välja vihase ja allumist nõudva käskluse – ÜKSHAAVAL!!

Järgmine oluline info – WiFi opereerib peamiselt kahel vabal sagedusribal – 2,4 GHz ning 5 GHz peal. Need sagedused on jagatud omakorda kanaliteks, mida on vähem 2,4 GHzi peal ning rohkem 5 GHzi peal.

Kanalite laiused on 20 MHz, 40 MHz 2,4 GHz peal ja 20, 40, 80, 160 5 GHz peal.
Ühesõnaga suht mõttetu numbrijada, mida jälgisid praegu üle rea. Aga seal peitubki kala, miks WiFi pange paneb.

Kui elad metsas ja sul on üks tugijaam (ikka see sama sarvedega WiFit võimaldav vidinake), siis peale 5-aastase hüperaktiivse jõnglase rünnaku, miski muu sellele probleeme ei tekita.

Kui sul on aga tugijaamu rohkem kui kolm, siis probleemid alles algavad. 2,4 GHz peal on küll 13 kanalit, aga enamik neist kattuvad omavahel. Kui kahe tugijaama kanalid kattuvad sageduselt teise tugijaamaga, siis rakendub diktaatorlik pereema ehk collision avoidandce (CA).

Kokku on kolm sõltumatut kanalit – kanalid 1, 6 ja 11. Kui sul on aga neli tugijaama siis neljandale tugijaamale oled sa sunnitud valima nende kanalite seast ühe kanali ehk siis sellise, mis kattub juba olemasolevaga. Seega tekib sul olukord, kus kaks tugijaama on samal kanalil.

See olukord on vältimatu suuremate võrkude puhul. Talupoeglik ravim selle vastu – proovida paigutada sama kanali tugijaamad teineteisest võimalikult kaugele. Kui kaks sama kanali tugijaama teineteist ei kuule, ei ole ka probleemi. Kui aga kuulevad, rakendub jällegi CA.

Sel juhul jagavad kahe tugijaama kliendid eetriaega ehk kui esimese tugijaama esimene klient räägib (kasutab WiFit), siis ootavad (millisekundi) esimese tugijaama üheksa klienti ning teise tugijaama 10 klienti jne. Sellega väheneb reaalne läbilaskevõime (see, kui palju andmeid tugijaamast arvutisse jõuab) ca poole võrra.

Kui suuremas kortermajas täna arvuti avada ning sealt paistab 25 võrku siis võib teha julgeid järeldusi, kui palju eetriaega seal järel on. Kui sul on 10 tugijaama veel esimesel kanalil, siis sealt tekibki vastus, miks see kuradi WiFi alt veab.

Opereerida 5 GHz on oluliselt lihtsam kuna seal on (kasutades 20 MHz kanaleid) ca 25 sõltumatut kanalit ning probleemi, et kanalid omavahel kattuma hakkaks, väga tihti ette ei tule.

Eelmainitud probleemide tõttu tekib paljudel palve – soovita korralikku WiFi seadet, millel oleks tugevam levi. Või siis küsitakse, et kui see tugijaam nii palju maksab, kas ta siis levib paremini.
Oluline on teada, et Euroopa liidus on väga karmilt reguleeritud, rääkidest majasisesest WiFist, et 2,4 GHzi peal tohib olla saatevõimsus kuni 100 mW ning 5 GHz 200mW-1W.

Sel juhul ostke 25eurone TP-Linki tugijaam või rohkem kui tuhat eurot maksev hetkel maailma parim tugijaam Ruckus R710 – lubatud väljundvõimsus on ikka vastavalt seadusele.
Küll aga Ruckuse puhul tuleb mängu kaugelearenenud antennilahendus, mis tekitab oluliselt suurema leviala võrreldes konkuretidega, samal ajal siiski kasutades lubatud väljundvõimsust 100mW või 1W.

Kokkuvõttes jäi mulje, et WiFi normaalseks töötamiseks lahendust polegi. On siiski!

Kuidas?

To be continued…
Hannes Mulla
Pro IT OÜ