Влияние помех на качество передачи данных современных мобильных гаджетов

Почти каждый из нас сталкивался с ситуацией, когда скорость «толстого» канала выхода в Интернет при беспроводном подключении снижается до жалких пары мегабит, не дающих ни комфортного сёрфинга, ни, тем более, возможности просмотра онлайн-видео. В таких условиях гифки на развлекательных сайтах грузятся целую вечность, а высокий пинг в онлайн играх не оставляет шанса на победу. В итоге, вместо релакса после тяжёлого дня вы получаете только лишние нервы. О том, почему так происходит, и как с этим бороться — расскажем в статье.

----------------------<cut>----------------------

Миф: загруженность эфира влияет на качество связи
Представьте: вы приходите уставший домой, берёте планшет или ноутбук и хотите посмотреть свежий фильм. Но на самом деле делаете вы это не один. С работы приходят соседи, которые тоже начинают активно использовать беспроводные сети. В итоге — скорость загрузки замирает на отметке в пару мегабит в секунду, а при попытке онлайн-просмотра буферизация занимает больше времени, чем само воспроизведение. Всему виной — загруженный эфир. Подтвердить догадки позволяет известная многим программа Wi-Fi Analyzer.

Влияние помех на качество передачи данных современных мобильных гаджетов

Как видно из скриншота, помимо сети, к которой подключен смартфон (все тесты проводились на Honor View 10), гаджет видит ещё десяток различных сетей. Попробуем измерить скорость:
Влияние помех на качество передачи данных современных мобильных гаджетов

Кому-то такой результат покажется неплохим, но это явно не всё, на что способен смартфон и точка доступа. Может быть, поможет смена канала Wi-Fi? Оценить загруженность каналов нам также помогает Wi-Fi Analyzer:
Влияние помех на качество передачи данных современных мобильных гаджетов

Как видим, все каналы загружены максимально, никакого прироста к скорости переключение с канала, оценённого программой в одну звезду, на канал с тремя звёздами не даст. Исключением мог бы стать незагруженный четырнадцатый канал, однако он в России недоступен. Посмотрим, как дела обстоят в диапазоне 5 ГГц:
Влияние помех на качество передачи данных современных мобильных гаджетов

Всего одна точка доступа в диапазоне видимости! Ещё раз проверим скорость, сменив беспроводную сеть:
Влияние помех на качество передачи данных современных мобильных гаджетов

Результаты отличаются разительно. Скорость могла бы быть ещё больше, но мы и так выбрали доступный от провайдера максимум.

Миф подтверждён: как видно из измерений, загруженность эфира действительно сильно влияет на качество Wi-Fi. Но почему вообще возникает ситуация, когда беспроводные сети мешают друг другу? Обратите внимание на первый скриншот: из него хорошо видно, что одни и те же каналы Wi-Fi используются сразу несколькими точками доступа. Дело в том, что каждый канал в диапазоне 2,4 ГГц имеет ширину 22 МГц, а расстояние между центральными частотами соседних каналов составляет всего 5 МГц. Такое разделение было заложено в далёком 1997 году, когда казалось вполне достаточным и оправданным. В результате, всего три канала Wi-Fi (первый, шестой и одиннадцатый) не пересекаются между собой, что хорошо видно из картинки ниже.

Влияние помех на качество передачи данных современных мобильных гаджетов

То есть, если бы в радиусе видимости вашего смартфона было всего три точки доступа, они бы почти не мешали друг другу, а скорость беспроводной сети была максимальной. К сожалению, это не так: число точек доступа в нашем случае перевалило за десяток, и выделенных каналов на всех не хватает. Диапазон 5 ГГц этих недостатков лишён не полностью, но имеет куда больше неперекрывающихся каналов шириной 20 МГц. Кроме того, радиоволны этой частоты имеют меньшую проникающую способность, что в многоквартирных домах оказывается преимуществом: гаджеты будут «видеть» меньше соседских сетей.
Влияние помех на качество передачи данных современных мобильных гаджетов

Миф: микроволновки и зеркала влияют на качество связи
Обвинения в низкой скорости домашнего Wi-Fi нередко падают не только на загруженный эфир, но и на микроволновые печи и зеркала. Мы решили самостоятельно проверить, действительно ли эти полезные в быту вещи могут ухудшить качество связи.

Начнём с микроволновых печей. Большинство бытовых микроволновок работают на частоте 2,45 ГГц. Эта частота стала де-факто стандартом и была выбрана исходя из ряда параметров, включая необходимую глубину проникновения микроволн в блюдо и конструктивные особенности магнетрона. Нетрудно заметить, что эта частота точно совпадает с диапазоном 2,4–2,5 ГГц, в котором работают сети Wi-Fi стандартов 802.11b/g/n. Только если максимальная мощность бытовых точек доступа в России ограничена на уровне 100 мВт, микроволновка легко выдаёт 500–700 Вт. Конечно, большая часть этой мощности гасится установленной в самой печи защитой, но даже остаточных микроволн вполне достаточно, чтобы практически полностью заглушить роутер. В нашем эксперименте скорость передачи данных на смартфоне, находящимся рядом с включенной микроволновкой, снизилась более чем в 25 раз! А вот диапазону 5 ГГц микроволновки, вполне ожидаемо, не страшны.

Влияние помех на качество передачи данных современных мобильных гаджетов

Влияние излучения микроволновой печи на скорость передачи данных. Слева — микроволновка выключена, справа — включена


Что касается зеркал, а также других металлических предметов, будь то фольгированный утеплитель или даже кастрюля, то они отражают радиоволны ничуть не хуже, чем волны оптического диапазона. Причём, в этом случае сетям на полосе частот 5 ГГц приходится даже хуже, поскольку радиоволны этой частоты имеют более слабую проникающую способность сами по себе. На скриншотах ниже представлено сравнение мощности сигнала от точки доступа перед зеркальной дверью шкафа и сразу за ней.
Влияние помех на качество передачи данных современных мобильных гаджетов

Мощность сигнала Wi-Fi 2,4 ГГц. Слева — без преграды, справа — с преградой

Влияние помех на качество передачи данных современных мобильных гаджетов

Мощность сигнала Wi-Fi 5 ГГц. Слева — без преграды, справа — с преградой


Разница оказалась колоссальной: 14 и 16 дБм (децибел-милливатт) для диапазонов 2,4 и 5 ГГц. Эти цифры соответствуют падению мощности сигнала точки доступа, примерно в 31 раз.

Миф подтверждён: микроволновые печи и металлические предметы вроде зеркал действительно способны заметно ухудшить качество сигнала Wi-Fi. Но если от микроволновок ещё можно защититься переходом в диапазон 5 ГГц, то отсутствие зеркал между точкой доступа и клиентскими устройствами стоит предусмотреть обязательно.

Миф: Bluetooth-устройства влияют на скорость передачи данных по Wi-Fi и LTE
Если лет десять назад многие из нас включали Bluetooth только время от времени для передачи файлов, сейчас многие этот радиоинтерфейс совсем не выключают. По этому протоколу работают смарт-часы, гарнитуры, фитнес-трекеры и другие гаджеты, которые постоянно обмениваются информацией со смартфоном. Неудивительно, что «синий зуб» также часто подвергается обвинениям в снижении скорости Wi-Fi. Что ж, давайте проверим, насколько это справедливо.

Для проведения эксперимента мы подключили другой смартфон к беспроводным наушникам и запустили проигрывание музыки, а на расположенном между ними Honor View 10 — хорошо знакомый Speedtest.

Влияние помех на качество передачи данных современных мобильных гаджетов

Слева — скорость передачи данных без влияния помех Bluetooth, справа — Bluetooth включён


Падение скорости скачивания нельзя назвать критичным, хотя оно оказалось заметным, а вот скорость на отдачу уменьшилась почти в два раза. Проведём опыт ещё раз, только на этот раз будем запускать на смартфоне и проигрывание музыки, и тест скорости.
Влияние помех на качество передачи данных современных мобильных гаджетов

Слева — скорость передачи данных без влияния помех Bluetooth, справа — Bluetooth включён


На этот раз падение качества связи оказалось куда более сильным: скорость на загрузку уменьшилась в 17 раз. Миф подтверждён. Но, что интересно, диапазон 5 ГГц также оказался подвержен падению скорости при одновременной работе с Bluetooth, хотя и менее выраженному:
Влияние помех на качество передачи данных современных мобильных гаджетов

Падение скорости в сети Wi-Fi 5 ГГц при включении Bluetooth (справа)


Почему же так происходит? Причина ровно та же самая, что и в случае с микроволновыми печами: Bluetooth и Wi-Fi используют один и тот же, не требующий лицензирования, диапазон 2,4 ГГц. При одновременной работе передатчиков на одной частоте неизбежно возникает интерференция: одни волны накладываются на другие и мешают друг другу, что и оказывает непосредственное влияние на качество связи.
Влияние помех на качество передачи данных современных мобильных гаджетов

Но мешать друг другу два источника сигнала могут не только на одной частоте, но и на разных. Особенно этот эффект заметен, когда оба источника работают непрерывно и находятся очень близко, например, в смартфоне. Впрочем, падение скорости до 60 Мбит/с при прослушивании музыки вы едва ли заметите в реальных задачах, так что переход в полосу частот 5 ГГц вполне успешно решает проблему снижения скорости Wi-Fi при работе Bluetooth.

Более того, оказалось, что прослушивание музыки по Bluetooth может оказать влияние даже на скорость скачивания данных по LTE-сетям. В нашем тесте разница в скорости составила 10 Мбит/с, что не так уж и мало.

Влияние помех на качество передачи данных современных мобильных гаджетов

Падение скорости в сети LTE при включении Bluetooth (справа)

Заключение
Широкое распространение диапазона частот 2,4 ГГц в различных системах беспроводной передачи данных было обусловлено выгодным балансом между скоростью передачи данных и радиусом действия таких сетей. Однако чем большую популярность приобретали Wi-Fi и Bluetooth, тем сильнее изначальные преимущества оборачивались недостатками. Высокая проникающая способность радиоволн 2,4 ГГц привела к тому, что интерферировать между собой могут беспроводные сети доброй половины многоквартирного дома, а, кроме них, на скорость сети могут заметно повлиять Bluetooth-наушники и даже микроволновка. К счастью, большинство описанных проблем решается переходом в диапазон 5 ГГц, который сейчас практически свободен даже в городах. И даже если все разом перейдут на эту частоту, проблемы 2,4 ГГц не повторятся: эта полоса имеет больше непересекающихся каналов, а более низкая проникающая способность не даст мешать друг другу сетям, расположенным через несколько квартир и этажей друг от друга.

Автор текста: Владимир Терехов, 4pda.ru