Warum machen WiFi-Router so schlechte Arbeit bei der Kanalauswahl?

In einigen Bereichen ist eine Wi-Fi-Überlastung, insbesondere im 2,4-GHz-Bereich, ein ernstes Problem. Es ist weit verbreitet genug, dass es viele Anleitungen zur Auswahl eines weniger überlasteten Kanals gibt. ZB https://www.howtogeek.com/197268/wie-sie-den-besten-wischen-kanal-für-Ihren-Router-auf-jedem-Betriebssystem/ finden

Da die meisten Router standardmäßig ihren Kanal automatisch auswählen und die Hardware in der Lage zu sein scheint, Netzwerkkonflikte zu erkennen, warum können sie die Kanalauswahl nicht besser durchführen?

Das Versagen von Wi-Fi-APs bei der Auswahl von 2,4-GHz-Kanälen ist auf einige wenige Probleme zurückzuführen:

• Die meisten wählen einen Kanal nur zur Startzeit aus, aber ein Kanal, der beim letzten Neustart des AP gut war, hat sich möglicherweise nach Tagen, Wochen oder Monaten als ungeeignet erwiesen.
• Die meisten möchten das Booten nicht verzögern, indem sie ausreichend Zeit aufwenden, um wirklich jeden Kanal zu bewerten. Daher verwenden sie schlechte Heuristiken wie "Wählen Sie einfach den Kanal aus, auf dem sich die wenigsten APs befinden", was nicht unbedingt mit dem Kanal korreliert, der den besten Durchsatz liefert und Zuverlässigkeit. Schlimmer noch, diese übervereinfachten Heuristiken können Probleme verursachen, z. B. die Auswahl eines Kanals, der sich teilweise mit Kanälen überschneidet, auf denen andere APs aktiv sind. Dadurch können sich APs gegenseitig stören, ohne wie auf derselben Seite zusammenarbeiten zu können Kanal.
• Die meisten verfügen nicht einmal über die erforderliche Spektrumanalysator-Hardware, um die HF-Interferenz auf jedem Kanal wirklich zu bewerten. Sie verfügen über Wi-Fi-Radios und konzentrieren sich auf Störungen durch andere Wi-Fi-Geräte. Sie kennen keine Störungen, die durch Nicht-Wi-Fi-Geräte wie Bluetooth, Mikrowellenherde, schnurlose Telefone, drahtlose Subwoofer, Babyphone, drahtlose Kameras verursacht werden. und mehr.
• Das Erstellen eines Zugriffspunkts mit der Hardware und den Algorithmen, um Kanäle nicht nur beim Booten gut auszuwählen, sondern die Kanalauswahl später erneut zu bewerten und Kanäle zu wechseln, wenn dies von Vorteil wäre, ist sowohl teuer als auch mit potenziellem Interop behaftet Probleme. Nicht alle Clients sind hervorragend darin, Kanalwechselankündigungen vom AP zu honorieren. Daher besteht bei einem AP, der die Kanäle im laufenden Betrieb wechselt, die Gefahr, dass Clients jedes Mal aus dem Netzwerk fallen.

Das übergeordnete Problem hierbei ist, dass das 2,4-GHz-Band in einem Gebiet mit mittlerer Bevölkerungsdichte vollständig ausgelastet ist. Außerdem stehen je nach Land nur 14 Kanäle zur Verfügung. Von diesen 14 überlappen sich nur 3 Kanäle nicht und stören sich gegenseitig. Dies gilt nur, wenn das Gerät nur eine Bandbreite von 20 MHz verwendet und nicht die Bandbreite von 40 MHz, die für einige Access Points verfügbar ist.

Alle ordnungsgemäß konfigurierten WLAN-Router sollten nur Kanal 1, 6 oder 11 mit einer Bandbreite von 20 MHz verwenden. Ein Zugangspunkt stampft auf den Signalen von in der Nähe befindlichen Zugangspunkten um mindestens 2 Kanäle höher und 2 Kanäle niedriger als er selbst. Schlimmer noch, wenn die Bandbreite 40 MHz beträgt.

Wenn Access Points sich auf demselben Kanal sehen können, arbeiten sie zusammen und teilen sich den Luftraum. Wenn zwei Access Points in der Nähe, jedoch unterschiedliche Kanäle verwenden, stapfen sie aufeinander und bei jeder Kollision gehen Daten verloren.

Leider verwenden die meisten modernen WLAN-Router der Einfachheit halber standardmäßig die automatische Kanalauswahl. Sie halten sich jedoch nicht an die Regel 1, 6 oder 11. Stattdessen verwenden sie einen proprietären Algorithmus, der wahrscheinlich auf der Nutzung jedes Kanals basiert. Dies führt zu schwerwiegenden und unvermeidbaren Interferenzen benachbarter Netzwerke, wodurch das 2,4-GHz-Band in einigen Bereichen praktisch unbrauchbar wird. Darüber hinaus erfolgt die automatische Kanalauswahl normalerweise nur während eines Neustarts oder nur selten. So kann die Kanalauswahl schnell veralten, da in der Nähe befindliche Zugangspunkte auch Kanäle überspringen und um den „saubersten“ Kanal konkurrieren. Um die Sache noch schlimmer zu machen, basiert die Kanalauswahl auf dem, was der AP hört, und nicht auf dem, was der Client hört, was möglicherweise näher an einer anderen Gruppe von APs liegt.

Das Problem ist also nicht der Auswahlmechanismus, sondern die Tatsache, dass das 2,4-GHz-Band gerade vollständig gesättigt ist. Nicht nur über Wi-Fi-Zugangspunkte, sondern auch über schnurlose Telefone, Mikrowellen, Bluetooth, Babyphone, drahtlose Kameras und eine Reihe anderer Technologien.

Die Antwort ist, das 5-GHz-Band zu verwenden. Es stehen Dutzende von 5-GHz-Kanälen zur Verfügung. Keines davon überlappt sich mit anderen, wenn die Standard-Bandbreiteneinstellung von 20 MHz verwendet wird. Dies bedeutet, dass alle Geräte, die das 5-GHz-Band verwenden, ohne Störung miteinander kooperieren können. Leider ermöglichen Wireless-N und insbesondere Wireless-AC breitere Kanäle, die sich überlappen, um einen höheren Durchsatz zu erzielen. Daher sollten Sie sich auch im 5-GHz-Band der Gleichkanalstörungen bewusst sein und Ihre Einstellungen mit Bedacht wählen, anstatt die automatische Kanalauswahl zu verwenden.

In einem dicht besiedelten Gebiet wird die Verwendung von breiten Kanälen wenig oder gar keinen Nutzen bringen und könnte die Situation tatsächlich verschlechtern.

Hinzufügen einer visuellen Darstellung über die Überlastung von 2,4 GHz im Vergleich zum 5 GHz-Band zu den bereits ausgezeichneten Antworten.

Ich lebe in einer europäischen Hauptstadt mit einer starken Internet- und WLAN-Marktdurchdringung.

Darüber hinaus fügen die meisten lokalen ISPs in ihren Routern / Modems / CPEs standardmäßig eine zusätzliche Roaming-SSID / ein zusätzliches Roaming-Netzwerk hinzu, und so ist dies häufig mindestens 1 SSIDx2 pro Heim / Nachbar. Beachten Sie, dass Clients neben den APs, die Signale senden, auch Broadcasts senden.

Wenn ich zum Beispiel nur mit einem normalen Notebook ohne Verstärkung an einem festen Punkt in meinem Schlafzimmer höre, ohne nach Hause zu gehen, kann ich mindestens 136 SSIDs (ca. 70-90 APs) sehen. Es würde keine lange Strecke sein, die mich zu dem Verdacht brachte, dass ich in der Nähe von mir sein könnte. 200 Geräte (APs + Clients) senden Signale im 2,4-GHz-Band.

Vergleichen Sie die Grafik auf der linken Seite (2,4 GHz) mit der Grafik auf der rechten Seite (5 GHz).

Wie von Spiff erwähnt, erfolgt die Kanalauswahl normalerweise nur während des Startvorgangs, da eine regelmäßige Neubewertung der Nutzung alternativer Kanäle zusätzliche oder bessere Hardware erfordert. Es gibt auch keinen akzeptierten Standard, wie APs bei der Auswahl ihres Kanals zusammenarbeiten sollen. Was würde passieren, wenn alle APs in einem Gebiet plötzlich sehen, dass Kanal 6 weniger ausgelastet ist als die Kanäle 1 und 11? Richtig. Einige Sekunden später ist Kanal 6 unbrauchbar geworden und jeder AP springt zurück zu den Kanälen 1 und 11 ... und lässt Kanal 6 als Hauptziel für die nächste AP-Invasion offen.

Im 5-GHz-Band kann für einige Kanäle eine dynamische Frequenzauswahl (Dynamic Frequency Selection, DFS) erforderlich sein (Kanäle 52-64 und 100-140 in Deutschland und den USA). Dies soll jedoch nicht die Zusammenarbeit von APs verbessern , sondern verhindern, dass APs Wetterradare beeinflussen. Ein AP, der DFS verwendet, muss den Kanal ständig auf Wetterradar überwachen. Wenn er etwas erkennt, das ein Wetterradar sein könnte, muss er diesen Kanal sofort verlassen (normalerweise wird auf einen Kanal von 36 bis 48 umgeschaltet, da dieser nicht für Wetter verwendet wird Radar und erfordern keine DFS. Mit anderen Worten, der AP wählt nicht den besten alternativen Kanal aus, sondern nur einen Kanal, der garantiert vor Wetterradar geschützt ist.

Möglicherweise verfügen einige Hersteller von APs über Algorithmen, mit denen die Kanalzuweisung optimiert werden kann, wenn ein Bereich von mehreren ihrer (und nur ihren) APs abgedeckt wird. Ein "Rogue Access Point" (der nicht an diesem Optimierungsprozess teilnimmt) kann das Netzwerk erheblich stören. Einige Unternehmen führen in regelmäßigen Abständen Jagden auf Rogue-APs in ihren Räumlichkeiten durch.

In einem überlasteten Gebiet mit Dutzenden von APs auf den 2,4-GHz-Kanälen 1, 6 und 11 erzwinge ich manchmal eine zuverlässigere Verbindung, indem ich 802.11b (den langsamsten Modus) erzwinge, insbesondere auf weniger genutzten Kanälen wie 4 und 8. Das Bandbreiten-Überlappungsdiagramm von Wikipedia (unten) gibt interessante Hinweise, warum dies funktionieren könnte, da das runde Bandbreitenprofil von 802.11b (DSSS) den Eindruck erweckt, als würde es die Mitte des eigenen Kanals am meisten interessieren, selbst wenn überlappende Kanäle vorhanden wären . Natürlich ist dieser Ansatz für den Router zu umständlich. Ihr Kilometerstand kann variieren.

Der wahre Grund ist, dass 2.4gHZ eine Junk-Band ist und sie niemals für irgendetwas hätte benutzt werden dürfen. Und der Grund dafür ist, dass es sich um eine Trödelbande handelt, die die gleiche Frequenz wie das Wassermolekül hat und mitschwingt. Aus diesem Grund suchen Radioastronomen in der Band intensiv nach Exoplaneten und Nebeln. Corporate wollte die Band nicht, weil sie wusste, dass sie nutzlos war. Dank der Unternehmensadäquanz der FCC wurden 2,4 GHz standardmäßig gemeinfrei. So ähnlich wie die Stadtdeponie, die als Stadtpark inaguriert wird, aber ohne die Verbesserungen.

Das Problem des Wassermoleküls ist nicht zu unterschätzen. Alles, was nass ist, kann stören, einschließlich Menschen, Hunden, Zimmerpflanzen, Mikrowellenherden, Aquarien, Schnee und Plastikwasserleitungen. Konkurrierende Sender verursachen „Interferenzblasen“, die im Laufe von Minuten umherwandern. Es gibt keine Lösung für dieses Wandern, da es Teil der Resonanz von 2.4 mit dem Wassermolekül ist. Je mehr konkurrierende Sender in Ihrer Nähe sind, desto schlimmer wird das Wandern.

Tut mir leid, das zu sagen, aber die einzige Lösung besteht darin, das Spektrum auf 5.6 zu erhöhen.