CC BY
325
Помехи в радио эфире и как с ними бороться: мифы и реальность
Панов Игорь,
региональный менеджер компании Fluke Networks
При изучении вопросов, связанных с выявлением источников помех в радиочастотном спектре, специалистам приходится выслушивать мнения пользователей относительно влияния помех на работу беспроводной сети передачи данных. Эта статья поможет опровергнуть 20 широко распространенных мнений, выявленных специалистами в процессе изучения проблем, связанных с помехами.
Миф №1 — "Единственным источником помех являются другие сети стандарта 802.11"
По всей России установлено огромное количество устройств стандарта 802.11, и любая соседняя сеть стандарта 802.11 приводит к возникновению помех в другой беспроводной сети. Такой тип помех известен как внутриканальные помехи или помехи от соседнего перекрывающегося канала. Поскольку во всех устройствах 802.11 используется один и тот же протокол, они работают
Active Devices
¥ X
- Bluetooth Devices [1]
Bluetooth Paging/Inquiry Device(s) 9 Cordless Phones [1]
DECT-Like Base Station 7 a Microwave Ovens [1]
Microwave Oven(s) a Wi-Fi Ad Hoes [1]
WDMX1 (Ch 11)
S Wi-Fi APS [4]
(00:02:8A:22:33:41) (Ch 1) (00:02:8A:9E:9A:47) (Ch 6) (00:11:92:2A:51:60) (Ch 6)
(00:16:9C:4B:7A:70) (Ch 6)
Рис. 1. Список всех устройств (как сетевых устройств, так и устройств, создающих помехи), обнаруженных в спектре 802.11 анализатором спектра AnalyzeAir Wi-Fi.
как концентраторы, разделяя общую среду передачи данных — т.е. две точки доступа (ТД), работающие на одном канале используют доступную пропускную способность канала совместно.
Все усложняет тот факт, что беспроводные устройства работают в нелецинзируе-мом частотном диапазоне. В этом диапазоне присутствуют устройства разных типов и они могут оказывать влияние на работу сети стандарта 802.11. К таким устройствам относятся микроволновые печи, беспроводные телефоны, устройства Bluetooth, беспроводные видеокамеры, наружные линии СВЧ-связи, беспроводные игровые приставки, Zigbee-модули, люминисцентные лампы, устройства WiMax и многое другое. Даже неисправность электрических соединений может стать причиной спектрального излучения в РЧ-диа-пазоне (помехи).
Такие источники помех работают независимо от устройств 802.11 и способны вызвать значительное снижение пропускной способности в беспроводных сетях. Кроме этого эти источники помех приводят к таким побочным эффектам, как снижение скорости передачи, когда повторные передачи, вызванные помехами, воспринимаются устройствами 802.11
11 mbs
802.11b Overhead Available Throughput
Interference Щ
6 mbs
Network traffic
High-demand
application
2 mbs
как команда снизить скорость передачи данных ниже порога ожидаемой скорости.
Выводы. Лучший способ обеспечения оптимального функционирования сети
802.11 состоит в удалении или сокращении числа источников помех, оказывающих воздействие на сеть.
№2 — "Беспроводная сеть работает исправно, и похоже, что помехи не представляют проблем".
При разработке протокола 802.11 была заложена идея отказоустойчивости в случае возникновения помех. Если устройство 802.11 обнаруживает импульсные помехи до начала передачи данных, то оно задерживает ее выполнение до момента исчезновения помех. Если импульсные помехи возникают в процессе выполнения передачи по протоколу 802.11 (и переданный пакет принимается некорректно), то передатчик выполнит повторную передачу исходного пакета, так как не получит подтверждение о его приеме. В итоге, как правило, передача пакетов завершается успешно.
Результатом подобных задержек и повторных передач является серьезное воздействие на пропускную способность беспро-
11 mbs
б mbs 1 mbs
3 mbs
2 mbs
221-tot enough
capacity to odd high-demand applications due to interference
ABC
Maximum Maximum Typical
data rate throughput network
rate w/ interference
Рис. 2. Беспроводная сеть 802.11b предусматривает максимальную скорость передачи данных, равную 11 Мбит/c (график A), и обычно способна поддерживать пропускную способность на уровне -60% от максимальной скорости передачи данных или ~6 Мбит/с. При скоростях, превышающих 60% максимальной скорости передачи данных, характеристики сети начинают резко ухудшаться вплоть до полной невозможности ее использования. На графике B показана поддерживаемая 60%-я пропускная способность беспроводной сети стандарта 802.11b. На графике C показана беспроводная сеть 802.11b с нормальным трафиком при наличии помех. Рассмотрим график C в качестве примера — здесь недостаточно свободной полосы пропускания для добавления к сети таких важных и высокотребовательных приложений, как например, приложение VoWLAN, без устранения проблем, связанных с помехами.
водной сети. Например, микроволновая печь создает помехи на уровне 50%-й нагрузки (поскольку она переключается с частотой переменного тока 50 Гц). Это означает, что микроволновая печь, работающая на той же самой частоте, что и одна из точек доступа, может снизить эффективную пропускную способность сети на 50%. Таким образом, если сеть рассчитана на скорость передачи 24 Мбит/с, то рядом с работающей микроволновой печью эта скорость может упасть до 12 Мбит/с.
Если беспроводную сеть используется только для передачи данных, например, работа в Интернет и посещение разных ресурсов, тогда такая потеря пропускной способности проявляется не сразу. С добавлением к сети приложений, чувствительных к скорости передачи и времени отклика, например, передача голоса или видео по беспроводной локальной сети (VoWLAN)), отслеживание помех становится критически важной задачей.
Выводы. Если помехи не проявляются — возможно, что пропускная способность WLAN позволяет скрывать проблему. Наиболее вероятно, что помехи приведут к возникновению проблем при внедрении приложений реального времени, требовательных к полосе пропускания беспроводной сети.
№3 — "Перед развертыванием сети проведено РЧ-сканирование. Были устранены все источники помех".
Одна из самых серьезных проблем, связанных с помехами, состоит в том, что помехи носят непостоянный характер. Помехи возможны в определенное время дня (когда используется некоторое устройство — например, беспроводная гарнитура или микроволновая печь) или в определенные дни недели. Если первоначальное РЧ-сканирование не производилось в течение продолжительного времени, то велика вероятность что было не
Рис. 3. Микроволновые печи используются в течение всего дня. Если микроволновая печь старой модели, существует вероятность, что она будет создавать помехи в беспроводной сети стандарта 802.11, поскольку такая печь является источником радиочастотного излучения. Если РЧ-сканирование не выполнялось в течение продолжительного времени, помехи от печи могут остаться незамеченными.
замечено наличие источников нестабильных помех. И даже если РЧ-сканирование было продолжительным (например, измерения в каждой из областей проводилось в течение 24 часов), ситуация со временем может слег-костью измениться. Появление устройства, создающего помехи, (например, беспроводную гарнитуру) в зоне действия беспроводной связи никто исключить не может. Периодически проводимые измерения могут по-настоящему гарантировать, что данная среда будет навсегда защищена от помех.
Выводы. Невозможно гарантировать отсут-свие помех в зоне действия сети. Поэтому необходим быстрый и простой метод периодической проверки наличия источников помех, оказывающих воздействие на беспроводную сеть.
№4 — "Сетевое оборудование автоматически справляется с помехами".
В спецификациях многих современных сетевых беспроводных устройств заявляется, что они способны управлять и обходить проблемы радиочастотных помех. На самом деле чипсеты, установленные в беспроводных устройствах, и непосредственно протокол
802.11 лишь накладывают некоторые ограничения на их функциональные возможности.
С помощью чипсетов стандарта 802.11 сетевые устройства могут обнаружить присутствие сигналов, передаваемых не по протоколу 802.11, — это и есть помеха. В ответ на такую помеху можно попробовать изменить канал на котором работает точка доступа в зонах, затронутых помехами.
Подобный подход к решению проблемы не приводит к устранению реально существующей проблемы. В некоторых помехогенерирующих устройствах, (например, устройства Bluetooth®, беспроводные телефоны, устройства 802.11FH) предусмотрен переключение частоты, как показано на рис. 4. Изменение частотного канала по сравнению с каналами передачи устройств этого типа невозможно
— такие устройства работают повсеместно в пределах данной полосы частот. Даже в случае устройств, работающих на статической частоте, задача управления назначением каналов в сети с крупными сотами может быть нетривиальной.
Для практического решения данной проблемы очень важен анализ источника помехи (т.е., нужно определить устройство, создающее помехи, и его физическое расположение) для определения адекватных действий по устранению помех. Во многих случаях "самой лучшей мерой" будет удаление такого устройства из зоны действия беспроводной сети. В других случаях может потребоваться перемещение или экранирование устройства, чтобы исключить его воздействие на сеть.
Выводы. Ситуация автоматического реагирования на помехи остается желаемой целью, но не является реальностью сегодняшнего дня.
№5 — "Устранение помех возможно за счет высокой плотности точек доступа".
Невысокая стоимость точек доступа стандарта 802.11 привлекательна с точки зрения возможности их плотной установки и уменьшения размера соты. Например, конфигурации некоторых сетей позволяют устанавливать ТД в каждом помещении.
Преимущество развертывания сети таким способом состоит в серьезном увеличении производительности сети за счет "пространственного повторного использования" частотного спектра. Интуиция подсказывает, что при наличии большего числа установленных точек доступа, вероятность успешной работы клиента увеличивается, даже при возникновении помехи.
К сожалению, при плотной установке точек доступа, требуется снижение мощности передаваемого сигнала в каждой из точек доступа. Если ее не снизить, точки доступа генерируют взаимные помехи — помехи такого типа известны как внутриканальная помеха.
Рис. 4. График БПФ в реальном времени (Real Time FFT) анализатора AnalyzeAir отображает характеристики перескока частоты устройства Bluetooth®. Пики в форме сигнала обозначают мощность Bluetooth устройства на разных частотах по мере перескока с одной частоты на другую.
Рис. 5. При проектировании беспроводной сети нужно делать все возможное для ограничения внутриканальной помехи. На рисунке показано, как должны быть размещены точки доступа для минимального снижения внутриканальной помехи.
Снижение мощности передаваемого сигнала ТД нивелирует потенциальные преимущества помехоустойчивости. Таким образом, на практике получается, что помехоустойчивость сети с высокой плотностью установки ТД ненамного лучше, чем менее плотные шаблоны развертывания.
Выводы. Изменение конфигурации сети разумно с точки зрения ее производительности, но не является решением по устранению проблем, связанных с помехами.
№6 — "Анализ проблем возникновения помех можно провести с помощью анализатора протоколов".
Анализаторы протоколов (packet sniffer)
802.11 характеризуются теми же самыми проблемами, что и сетевое оборудование WLAN. Эти устройства могут только воспринимать информацию от чипов 802.11 и сообщать о таких вторичных признаках помех, как учащение случаев повторной передачи и снижение скорости передачи данных. Но с помощью анализаторов протоколов нельзя проанализировать проблемы, связанные с помехами, определить причину помехи или помочь в поиске физического местоположения устройства, создающего помехи.
Еще одна трудность анализа данных, полученных от чипов 802.11, состоит в том, что калибровка измерений мощности их сигналов отсутствует. Поэтому данные, принятые от чипа
802.11 в отношении мощности сигнала точки доступа (или другого устройства), не могут быть выражены в абсолютных единицах измерения мощности — дБм. Это особенность затрудняет расшифровку значений, сообщаемых анализаторами. Для точного выражения мощности сигнала в абсолютных единицах дБм требуется анализатор спектра, являющийся калиброванным измерительным прибором.
Выводы. Необходимо использовать инструмент, пригодный для анализа помех — простой в использовании анализатор спектра.
№7 — "У нас применяется политика в отношении беспроводной связи, запрещающая использование в помещениях устройств, создающих помехи".
Разработка политики в отношении беспроводной связи — это первый важный шаг в решении проблемы устранения помех. Однако никакая политика не будет эффективной без средств ее принудительного применения. Как можно организовать принудительное применение политики "запрета на использование беспроводных устройств"?
Одним из важных характеристик беспроводных устройств является невысокая цена и широкая доступность. Как следствие, сотрудники могут легко приобретать такие устройства (устройства Blackberry, беспроводные телефоны) и приносить их на работу. Во многих случаях сотрудники не подозревают о проблемах и даже не знают о том, что определенное устройство может вызывать помехи в беспроводной сети.
Следует иметь в виду, что некоторые устройства, такие как беспроводная гарнитура и микроволновые печи, могут быть необходи-
мыми инструментами для бизнеса, и таким
Рис. 6. График БПФ в реальном времени (Real Time FFT) анализатора AnalyzeAir отображает мощность импульсов, генерируемых в радиочастотном спектре, в абсолютных единицах измерения мощности — дБм.
Рис. 7. Примеры беспроводных устройств, использование которых в зоне запрета беспроводного доступа не разрешается. Пользуясь подобными устройствами на работе, люди могут не подозревать о своем нарушении политики запрета беспроводного доступа.
образом их использование невозможно прекратить полностью.
Выводы. Требуется понимание о возможности использования устройств, создающих помехи в зоне действия сети. Необходим метод обнаружения подобных неавторизованных устройств и борьбы с помехами путем удаления или экранирования таких устройств. В этом помогут анализаторы спектра и портативные сетевые анализаторы.
№8 — "На частоте 5 ГГц помехи отсутствуют".
Это верно, что сейчас встречается меньше помехогенерирующих устройств в полосе частот 5 ГГц по сравнению с полосой частот 2,4 ГГц. Однако со временем подобная ситуация может измениться. Аналогично переходу с полосы частот 900 МГц на полосу 2,4 ГГц для предотвращения помех, эффект перехода на другую полосу (band jumping) проявится и в полосе частот 5 ГГц.
Swept Specltogtam
Center 5 250 GHz Span: 200 00 MHz
S«weep Time:2 secs RBW:15625kHz
I 1T race 1 Max
<•114 dBm 1 -36 dBrr>
Sweep ■
МІ
"С' 5д
Start 5150 GHz Stop: 5 350 GH;
Рис. 8. Результаты сканирования спектра (Swept Spectrogram) с использованием AnalyzeAir, показывают минимальные помехи на уровне 5 ГГц. Синий и зеленый цвета используются для отображения низких уровней излучения.
К некоторым устройствам, уже работающим в полосе частот 5 ГГц, относятся беспроводные телефоны, радары, датчики периметральных систем охранной сигнализации и цифровые спутники.
Выводы. Сегодня помехи в полосе частот 5 ГГц не вызывают проблем, но и появление возможно в будущем.
№9 — “Можно обратиться к услугам консультанта для решения любых проблем".
Если у вас есть некоторый опыт эксплуатации сети WLAN, вам известно, что часто возникают ситуации, когда сеть работает несовершенно. При отсутствии средств отображения помех остается строить догадки относительно того, влияют ли помехи на работу сети. Отсутствие средств отображения представляет особую проблему для специалистов, например, когда исполнительный директор интересуется причинами плохой связи в конференц-зале на прошедшем недавно совещании. При этом вне зависимости от проблемы отслеживания помех приглашение консультанта является дорогостоящим и трудоемким вариантом решения вопросов такого типа. Стоимость одной консультации и командировочные расходы могут составлять до 3000 долл.
Выводы. Не следует полагаться на третью сторону в решении своих проблем, связанных с помехами в сети. Вы должны быть в состоянии быстро и легко находить и определять местоположение источника помех в своей сети.
№10 — "Я не могу заниматься отслеживанием помех. Радиочастотный анализ слишком сложен для моего понимания".
Сейчас появились инструментальные средства, применение которых упрощает проведение радиочастотного анализа. Разобраться в
нем могут даже сотрудники, которые считают себя только специалистами в области проводных, но не беспроводных сетей. Например, программный анализатор спектра AnalyzeAir компании Fluke Networks выявляет, распознает и определяет местоположение источников помех радиоэфира в беспроводных сетях стандарта 802.11.
Выводы. Применение правильно выбранных инструментальных средств, например, спектроанализатора AnalyzeAir Wi-Fi очень упрощает задачу обнаружения, распознавания и определения местоположения источника РЧ-помех в сетях WLAN стандарта 802.11.
№11 — "Помехи в сетях Wi-Fi встречаются редко".
Можно привести немало данных (и объем этих свидетельств растет), указывающих на то, что помехи в сетях Wi-Fi представляют чрезвычайно общую и серьезную проблему. Вот несколько недавних примеров:
Инженеры технической поддержки в одной из крупных компаний-поставщиков сетевого оборудования Wi-Fi сообщили, что при обслуживании одного из своих основных клиентов было обнаружено около 20 источников помех. Эти помехи были причиной более 50% проблем в клиентской сети Wi-Fi.
Менеджер аутсорсинговой компании по обслуживанию беспроводных o сетей заявил, что "каждая третья проблема с доступом Wi-Fi, из-за которых вызываются сервисные специалисты, связаны с помехами".
По результатам опроса 300 своих клиентов крупный поставщик решений для o Wi-Fi сообщил, что поиск неисправностей, связанных с помехами, занимает первое место среди задач управления сетью Wi-Fi.
В апреле 2007 г. компания Yankee Group предоставила отчет, где говорится, что "помехи являются основной причиной o сбоев в работе большинства беспроводных сетей. Вне
Рис. 10. AnalyzeAir упрощает поиск помех в беспроводных сетях стандарта 802.1 1 путем отображения спектра всех активных устройств, как сетевых, так и устройств, создающих помехи. Программное обеспечение AnalyzeAir объединяет в своем удобном интерфейсе инструменты, которые используют специалисты по радиочастотам, благодаря чему вы получаете возможность проведения автоматизированного анализа радиочастот.
Рис. 11. Примеры стандартных устройств, способных вызывать радиочастотные помехи. Вы будете удивлены разнообразием таких устройств.
зависимости от естественной (например, деревья, здания) или искусственной природы возникновения помех (например, микроволновые печи, беспроводные телефоны), такие типы сбоев представляют серьезную угрозу среде функционирования WLAN, а связанные с ними простои могут обойтись компании в тысячи долларов".
Выводы. Не стоит уходить от решения данной проблемы... помехи в сетях Wi-Fi происходят.
№12 — "Я буду заниматься поиском помех только после исключения других источников проблемы".
Для любой сетевой системы важна надежность работы на физическом уровне. Если имеются неполадки на этом уровне, протоколы более высоких уровней могут работать неэффективно и неправильно. При эксплуатации проводной или беспроводной сети всегда имеет смысл проверять сначала физический уровень, а потом переходить к поиску неисправностей на более высоких уровнях. Аналогичная ситуация возникает, когда при подключении к компьютеру кабеля Ethernet сеть не работает. В этом случае первым делом вы смотрите на светодиодные индикаторы на сетевом адаптере. Если индикаторы не горят, то нет смысла искать более сложную проблему в настройках сети — у вас просто нет физического соединения.
Вероятные причины проблем физического уровня в случае Wi-Fi, намного серьезнее, чем для Ethernet. В случае кабеля Ethernet установление соединения на физическом уровне вызывает трудности только при первом подключении кабеля. Если соединение установлено в первый день работы, можно ожи-
Рис. 12. Сначала следует проверять физические соединения. В проводной сети проверьте кабельную систему. В беспроводной сети проверьте наличие помех в радиочастотном спектре.
дать, что оно будет работоспособным и далее. Но в мире радиосвязи качество физического соединения может изменяться во времени из-за использования людьми других устройств или появления в окружающей среде каких-либо препятствий.
Выводы. Не стоит тратить своего времени понапрасну... сначала следует проверять физический уровень радиосвязи.
№13 — "Я не смогу предпринять никаких действий по устранению помех, если они будут обнаружены".
Самое общее средство устранения помех — простая замена или удаление нежелательного устройства, создающего помехи. Например, можно заменить старую микроволновую печь с нарушением экранирования или беспроводную гарнитуру 2,4 ГГц, используемую секретарем, на устройство другой модели, работающее в полосе частот, отличных от частот Wi-Fi. В большинстве случаев, причиной помех являются неумышленные действия сотрудников. Например, администратор Wi-Fi обнаружил, что сотрудник, сидящий спиной к двери, установил беспроводную камеру, чтобы видеть происходящее позади него. К сожалению, камера работала в полосе частот 2,4 ГГц и вызывала помехи в сети Wi-Fi. Для устранения проблем такого типа была разработана политика запрета использования подобных устройств.
Рис. 13. При возможности замените устройство, создающее помехи. В случае микроволновых печей замените бьловые печи на печи промышленного класса с более высоким уровнем экранирования.
Другой способ устранения помех — обойти создающее помехи устройство за счет перемещения соответствующей точки доступа или изменения частоты ее рабочего канала на частоту, на которую данное устройство не воздействует. Это просто сделать, если известно, где находится помехогенерирующее устройство и каковы его частотные характеристики. Следует отметить, что в некоторых устройствах предусмотрен перескок частоты (например, в устройствах Bluetooth), поэтому изменение каналов и устранение помех возможно не всегда.
И последний способ состоит в перемещении или экранировании нежелательного устройства. Например, в больнице можно установить оборудование, вызывающее радиочастотные помехи, в отдельном помещении, где доступ к сети Wi-Fi не является критически важным. Если перемещение устройства невозможно, добавление экранирования радиопомех (EMI) может ограничить распространение помех до границ небольшой области. Для экранирования может использоваться заземленная металлическая сетка или фольга в стенах (по существу, это клетки Фарадея), или изолирующие пеноматериалы или краски.
Выводы. Всегда можно найти средства для устранения помех, но необходимо знать, как их использовать и с пользой для дела анализировать полученные результаты.
Миф №14 — "Лишь несколько устройств способны создавать помехи в сети Wi Fi, и они легко могут быть обнаружены".
При неограниченном росте числа беспроводных устройств в нелицензируемой полосе частот Wi-Fi определить источник помех становится труднее — беспроводные каналы связи теперь встраиваются в наручные часы, обувь, МР3-плееры и многие другие миниатюрные бытовые устройства.
В некоторых случаях выполняется обновление устройств, ранее не вызывавших по-
Рис. 14. Вокруг находится большое количество устройств, способных вызывать радиочастотные помехи. Даже дефектная люминисцентная лампа может создавать радиочастотные помехи, достаточные для негативного воздействия на сеть Wi-Fi!
мех, и теперь в них применяются радиотехнологии. Хорошим примером могут служить датчики движения. Они применяются во многих офисах для управления освещением. В гибридных датчиках движения нового поколения используется комбинация пассивного инфракрасного датчика (PIR) и радара 2,4 ГГц для обнаружения движения. Эти устройства, внешний вид которых идентичен аналогичным устройствам старых моделей, создают серьезные помехи, которые могут привести к нарушению работы сети Wi-Fi.
А также трудно определить случайные источники излучения. Дефектный балластный слой в арматуре люминисцентной лампы может создавать широкополосные радиочастотные помехи, способные повлиять на сеть Wi-Fi. Это невозможно заметить при простом осмотре устройства.
Все чаще встречаются "скрытые устройства". Зарегистрированы многочисленные случаи, когда группа безопасности скрытно устанавливала беспроводные камеры (без ведома группы сетевой поддержки), не понимая, что из-за этого в сети Wi-Fi могут возникнуть помехи.
Выводы. Необходимо выбрать подходящий инструмент для быстрого определения помех.
Миф №15 — "Обычно в случае возникновения помех воздействие на данные минимально".
Воздействие одного источника помех на пропускную способность (или производительность по обработке данных) сети Wi-Fi может быть потрясающим. Воздействие помехогенерирующего устройства определяется тремя основными факторами:
Выходная мощность. Чем выше выходная мощность, тем большую физическую "зону помех" создает устройство.
Поведение сигнала во времени. Аналоговые устройства, как видеокамеры некоторых типов и беспроводные телефоны старших моделей снабжены сигналом работы в режиме непрерывного соединения (always-on). В цифровых устройствах, таких как цифровые беспроводные телефоны, предусмотрено включение и отключение "пачечного" сигнала. В разных устройствах продолжительность включения и отключения этого сигнала отличается. В целом, с увеличением процентного отношения времени, когда сигнал имеет состояние "включен", и с учащением последовательностей импульсов, воздействие сигнала на пропускную способность повышается.
Поведение сигнала по отношению к частоте. Некоторые устройства работают на одной частоте и влияют на определенные каналы Wi-Fi. В других устройствах применяется пе-
FFT Duty Cycle
Center: 2.450 GHz Vertical Scale: 10* /
□ Trace 1 Мак-5 Sweeps О Trace З Off
Span: 100 00 MHz RBW: 15625 kHz IT race Z Off
І5Л
И1ІИ1
Рис. 15. На графике нагрузки БПФ (FFT Duty Cycle) анализатора AnalyzeAir видно, что аналоговая видеокамера снабжена сигналом работы в режиме непрерывного соединения (always-on), что отражается в 100%-ой нагрузке. Этот постоянный источник помех оказывает серьезное воздействие на соответствующие каналы.
рескок с одной частоты на другую, и каждый из каналов подвергается этому воздействию. Некоторые устройства, такие как микроволновые печи и станции радиопомех, выполняют быстрое сканирование частотного спектра, вызывая кратковременные, но серьезные прерывания передачи на многих частотах.
В недавно выполненном исследовании проводилось измерение параметров воздействия различных помехогенерирующих устройств на пропускную способность Wi-Fi. Обнаружено, что на расстоянии 7 метров от точки доступа или клиента микроволновая печь ухудшала пропускную способность на 64%, телефон с алгоритмом перескока частоты ухудшал пропускную способность на 19%, а аналоговый телефон и видеокамера ухудшали пропускную способность на 100% (другими словами, способность к установлению соединения пропадала).
Выводы. Помехи могут серьезно ухудшить производительность сети Wi-Fi.
Миф №1 б — "Скорости передачи данных и голоса невысоки, поэтому воздействие помех на VoWLAN должно быть минимальным".
Благодаря использованию современных технологий кодирования речи, скорость передачи данных отдельного голосового вызова составляет около В Кбит/с. По сравнению с максимальной пропускной способностью сети Wi-Fi это значение совсем невелико, и поэтому разумно предположить, что точка доступа Wi-Fi может обрабатывать много одновременных вызовов VoIP. К сожалению, число вызовов, которое может обработать одна точка доступа, ограничивается многими факторами. Во-первых, на уровне протокола VoIP имеется серьезная служебная нагрузка, которая увеличивает стандартный трафик до
Рис. 16. Радиочастотные помехи могут сократить зону действия телефонов VoWLAN, а это может привести к плохому качеству передачи голоса или нарушению работы сотрудников.
100 Кбит/с, и также имеется дополнительная связанная с протоколом нагрузка, налагаемая Wi-Fi. Во-вторых, голосовой трафик очень чувствителен к джиттеру и задержкам и требует дополнительной пропускной способности в сети для уменьшения перегрузки до минимума.
Поставщики оборудования полагают, что стандартное число голосовых вызовов, которое может обработать одна точка доступа Wi-Fi, равно только 15. При наличии помех число вызовов, которые может быть обработано, значительно уменьшается. Причем небольшие помехи серьезно влияют на качество голосовой связи VoWLAN. По результатам воздействия различных помехогенерирующих устройств на средневзвешенную оценку качества голоса (MOS) для вызовов VoWLAN обнаружено, что качество голосовой передачи падает ниже допустимых уровней, если микроволновая печь, беспроводный телефон, видеокамера или устройство Wi-Fi, вызывающее внутриканальную помеху, находится в пределах 7 метров от точки доступа или телефона.
Помехи создают бреши в покрытии, где телефонные вызовы отбрасываются. В среднем, область действия телефона VoWLAN уменьшается на 50%, когда устройство, создающее помехи (беспроводный телефон или видеокамера) находится на расстоянии не более чем 22 метра от точки доступа. Это 50%-е сокращение области действия телефонов может привести к возникновению брешей в покрытии, площадь которых составляет более 75% от вашей общей площади.
Выводы. Не следует использовать комбинацию устройств VoWLAN и помехогенерирующих устройств.
Миф №17 — “Помехи — это проблема производительности, не представляющая собой угрозу безопасности".
Если бы сетевой червь сумел пройти через корпоративный межсетевой экран и занял бы 50% корпоративной сетевой пропускной способности по мере своего распространения от машины к машине, отнесли бы вы данную проблему к вопросам безопасности или к вопросам производительности? Все,
что воздействует на критически важные корпоративные IT-системы, относится к проблемам безопасности. По мере повышения важности корпоративной сети Wi-Fi любое возможное устройство, создающее помехи — умышленно, как в случае станции радиопомех или случайно, как беспроводная гарнитура — должно рассматриваться с точки зрения потенциальной угрозы безопасности. Помимо атак типа "отказ в обслуживании" радиосвязи, существуют другие риски, связанные с радиоустройствами, отличными от Wi Fi:
Мультипротокольные устройства. Сети Wi-Fi обычно блокируются средствами управления безопасным доступом, но в сетях, отличных от Wi-Fi, например, в сетях Bluetooth, такая блокировка отсутствует. Ноутбук с возможностью установления соединения Wi-Fi и Bluetooth может выполнять функцию моста, разрешая доступ нежелательного устройства в корпоративную локальную сеть или сеть WLAN. Для предотвращения случайного соединения между незащищенными сетями и корпоративными сетями требуются клиентские инструментальные средства. Они нужны для управления конфигурацией беспроводных сетевых интерфейсов и радиочастотного контроля, отслеживающего не связанные с Wi-Fi подозрительные действия, указывающие на возможное установления моста.
Несанкционированные устройства. Большинство предприятий внедряют некоторые функции обнаружения несанкционированных точек AP Wi-Fi для поиска неавторизованных (и зачастую незащищенных) точек доступа в корпоративной сети. Но встречаются устройства, отличные от устройств Wi-Fi (такие как точки доступа Bluetooth), который могут создать аналогичную брешь в системе безопасности. Как и в случае несанкционированных точек доступа Wi-Fi, необходимо выявлять и удалять такие устройства.
Рис. 17. Вам известно, кто еще находится в эфире? Если у вас разработана политики, то как отслеживается их соблюдение? Как бы вы организовали наблюдение в зоне запрета беспроводного доступа, установленной в этом здании? Это возможно с помощью устройства Апа^еА'г — оно предупреждает о нарушении политики, если кто-либо приносит с собой беспроводное устройство.
Утечка данных. Некоторые устройства, отличные от устройств Wi-Fi, такие как фотокамеры и беспроводные телефоны могут использоваться для переноса уязвимых данных из запретной зоны в обход корпоративной политики безопасности. Если существует проблемы такого рода, должна быть установлена зона ограниченного беспроводного доступа, и в ней должен проводиться мониторинг спектра для выявления неавторизованных устройств.
Выводы. Безопасность радиосвязи распространяется на устройства Wi-Fi. Вам известно, кто использует ваш спектр?
Миф №18 — "Системы стандарта 802.11 п и антенные системы способны справиться с любыми помехами".
Системы, в которых используются множественные или интеллектуальные антенны, способны увеличивать помехоустойчивость за счет усиления эталонного сигнала, улавливаемого приемником. Если мощность эталонного сигнала увеличена, то отношение этого сигнала к шуму (называемое отношением сигнал-шум (SNR)) также улучшается. Фактически это означает сокращение "зоны помех", связанной с определенным помехогенерирующим устройством.
Однако усиление, достигнутое интеллектуальной антенной системой, обычно лишь на 10 дБ отличается от повышения мощности сигнала.
Это означает, что область помех может быть сокращена в 2 раза по сравнению с традиционной антенной системой — но проблема помех при этом остается нерешенной. Например, если ранее устройство вызывало помехи на расстоянии 24 м от приемника, теперь помехи будут возникать на расстоянии 12 м от приемника.
Выводы. Антенны могут лишь ослабить помехи, но полное устранение помех невозможно.
Миф №19 — "Используемые решения для оценки зоны покрытия беспроводных сетей способны обнаруживать проблемы, связанные с помехами".
Стандартное решение для оценки зоны покрытия беспроводных сетей Wi-Fi, такое как программное обеспечение для осмотра участка беспроводных сетей InterpretAir компании Fluke Networks, предназначено для измерения параметров покрытия и производительности сети Wi-Fi. Подобное программное обеспечение использует чипсет Wi-Fi для измерения мощности сигнала точек доступа во время вашего перемещения внутри здания. К сожалению, чипы Wi-Fi применяются только для обнаружения сигналов Wi-Fi и не могут отображать помехи от других устройств, отличных от устройств Wi-Fi.
Решения данного класса способны выявить только общую область, в которой был замечен сигнал, отличный от сигнала Wi-Fi. Но они не могут помочь в определении характера помех, типа устройства, их вызывающего, или места физического расположения этого устройства. Поэтому проблема устранения помех остается нерешенной. На самом деле для диагностики помех требуются средства анализа радиоэфира.
Рис. 19. Решения для оценки зоны покрытия, такие как InterpretAir, отображают статистические данные по покрытию и производительности сети, но не решают проблем, связанных с радиочастотными помехами. На данном снимке экрана функция InterpretAir для проверки состояния радиоэфира обеспечивает одновременную визуализацию нескольких измеренных параметров на одном изображении. Данная возможность существенно упрощает анализ и ускоряет процесс принятия решений
Выводы. Средства осмотра сети обеспечивают измерение параметров покрытия и производительности сети, но не решают проблем, связанных с радиочастотными помехами.
Миф №20 — "Средства радиочастотного анализа имеют крупные габариты, а их стоимость слишком велика".
Многие средства радиочастотного анализа (такие как большие дорогостоящие спектроанализаторы) не предназначены для использования в небольших компаниях. Устройство AnalyzeAir компании Fluke Networks соответствует вашим пожеланиям в отношении конструктива и бюджета.
Выводы
Помехи в радио эфире являются одной из распространенных причин снижения производительности беспроводных сетей передачи данных, особенно при использовании сервисов и приложений, чувствительных к задержкам и времени установления соединения. Помехи нельзя игнорировать и установка большего количества точек доступа, увеличение мощности антенны не приведет к устранению источника проблемы, а только не надолго позволит уменьшить головную боль. На рынке появились портативные и программные решения (анализаторы спектра, сетевые анализаторы и т.д.), которые позволяют реально бороться с источниками помех. Использование специализированных решений с удобным и понятным интерфесом и результатами тестирования — это ключ к успеху и эффективной борьбе с устройствасми, которые находятся рядом и мешают высокой скорости передачи данных.
• э-- »• JB
Рис. 18. Таблица значений мощности помех AnalyzeA'r отображает общую мощность по типам устройств в каждом канале. При этом в данной таблице указывается мощность принятого сигнала для самой мощной точки доступа Wi-Fi в каждом из каналов. Эти параметры позволяют определить разницу между общими помехами и мощностью сигнала точки доступа. В самых благоприятных условиях необходим запас по крайней мере в 20 дБ.
