что такое short gi в роутере
Интервал маяка, Short GI, DTIM, сигнальный интервал: точная настройка роутера
Привет, всем! И сегодня у нас будет очень интересная тема. В частности, мы поговорим про более точную настройку Wi-Fi на маршрутизаторе. Обычно ведь как бывает – человек заходит, меняет имя беспроводной сети, устанавливает ключ и уходит. И этого вполне хватает, но некоторых не совсем хватает скорости передачи данных в беспроводном пространстве. И вот тут начинаются танцы с бубном и не только.
А началось с того, что ко мне опять пришло очень интересное письмо: «Short GI в Wi-Fi – что это и для чего нужно?». Если вы читаете эти строки, то скорее всего вы залезли под капот WiFi модуля в настройки маршрутизатора и увидели непонятные параметры. При этом вы можете видеть вот такое окошко.
Чтобы не рассказывать про один пункт я решил написать общую статью, где расскажу про все эти настройки. Поэтому начнем с самого начала. Также я буду рассказывать какой вариант оптимальный и какой лучше выставить.
Пояснения
И так начнем, наверное, с Short GI или Short Guard Interval (короткий защитный интервал). Это специальный интервал между поочередно передаваемыми пакетами данных. То есть маршрутизатор отправляет на компьютер определенный пакет, так вот, прежде чем отправлять следующие данные, выжидается определенное время.
Стандартное значение 800нс. Но если включить Short GI – это значение будет вдвое меньше, то есть информация передаваться будет куда быстрее. Конечно в теории такое быть может, но иногда бывает, что при включении данной функции скорость наоборот падает. Все дело в том, что при значении 800 нс, данные отправляются, а ещё приходит обратный ответ, что все данные дошли в сохранности. А за 400нс компьютер может из-за помех принять данные с ошибкой и отправить сигнал обратно, но ему прилетит следующий пакет. В итоге компьютеру нужно будет ждать, пока маршрутизатор не отправит прошлый пакет.
Помехи возникают от других источников радиочастот – в частности от соседских роутеров, которые работают на той же частоте. Поэтому тут нужно просто экспериментировать. Попробуйте включить данную функцию и протестировать скорость интернета на конечном устройстве. Если скорость упадет — значит вам мешают соседские роутеры, которые глушат сигнал.
Следующий параметр — это «Интервал маяка» (Beacon Interval) или «Сигнальный интервал». По стандарту обычно стоит значение в 100 миллисекунд. Данная функция определяет как часто от роутера идёт сигнальный пакет к конечному клиенту. Тут можно установить значение и в 50, если вы постоянно ходите по квартире с телефоном. Это нужно, чтобы роутер как можно чаще с вами связывался. Для обычного стационарного компьютера или ноутбука – значения 100 будет достаточно.
Порог RTS — это значение максимального размера пакета. То есть какой максимальный пакет должны по размеру отправляться за раз. Если пакет будет больше данного значения, то данные будут отправлены на специальную принимающую станцию. Также отправка пакетов будет постоянно согласоваться с двумя устройствами. Стандартный размер 2346, на самом деле это оптимальный вариант и больше ставить нельзя, так как конечный клиент может не смочь принять такой большой пакет. Если поставить наоборот меньше, то могут возникнуть трудности, так как пакетов будет слишком много, и они все будут отлеживаться при передаче в конце пути.
Порог фрагментации — это максимальный размер, после которого пакет будет фрагментирован или разделен на части. Данное значение устанавливается такое же, как на пороге RTS.
Интервал DTIM — это временный интервал, после которого все пакеты, находящиеся в буфере, будут отправлены клиенту. Самый лучший вариант — это 1. Если установить значение больше, то пакеты будут простаивать и просиживать в буфере. При этом немного экономится электроэнергия. Если установить слишком большое значение некоторые пакеты могут быть потеряны.
Client Isolation (изоляция клиента) – при данной настройке все клиенты будут взаимодействовать и видеть друг друга только через данный маршрутизатор. По идее вещь неплохая, но на деле ничего толкового не меняет. Можете просто выключить эту функцию.
WMM — это режим, при котором каждому пакету определяется уровень приоритетности, и они отправляются в первую очередь. Данную функцию нужно обязательно включать. В некоторых роутерах она включена автоматически.
Теперь пару слов про мощность передатчика. По умолчанию почти на всех интернет-центрах мощность стоит на 100%, но как показала практика не всегда это хорошо. Если у вас небольшая квартирка, то мощный передатчик может навредить беспроводной сети и сделать связь хуже и уменьшить скорость передачи. Более подробно я писал об это в этой статье.
Как не нужно настраивать беспроводную сеть (часть 2)
Продолжим разбираться с беспроводными сетями. И теперь попробуем разобраться в вопросах скорости и мифах, связанных с настройками, которые могут сделать ваш интернет медленным.
Безопасность с нормальной скоростью
Что же получается со слов производителей оборудования для беспроводных сетей – для того чтобы получить нормальную пропускную способность нужно отказаться от защиты данных? Это, по меньшей мере, звучит глупо. Естественно, доля правды в таких высказываниях присутствует, ведь для шифрования сигнала нужно время, но как же не потерять данные, ведь в нашем мире много не чистых на руку людей.
Если вернуться в реальный мир, можно обнаружить что скорость передачи информации по беспроводной сети довольно низка (может быть это и не касается сети 802.11ас но справедливо для 802.11 b/g/n),она не требует от процессора больших затрат. Проще говоря, скорость сети абсолютно не будет зависеть от шифрования данных, алгоритм ((WPA-PSK) + WPA2 + AES) по сравнению с незащищенным режимом прироста или спада производительности не обнаружит.
Данный факт с легкостью подтвердит любой как производитель, так и продавец сетевого оборудования. Да что там далеко ходить, протестируйте скорость передачи у себя дома, проверив защищенный и открытый режимы. Но при других настройках безопасности сети производительность действительно может снизиться (ниже поговорим об этом подробнее).
Именно поэтому следует настроить безопасность своей сети правильно, малейшая неточность может сильно снизить общую производительность. Давайте поговорим именно о скорости сети.
По граблям с хорошей скоростью
Как принято считать у «специалистов» в области беспроводных технологий, WI-FI сеть работает на скорости самого медленного из подключенных устройств, на самом деле это чепуха. Инженеры, создавшие и постоянно модернизирующие WI-FI сеть, не с луны свалились! А если и свалились, то на парашюте.
На самом деле беспроводная точка или роутер работают отдельно с каждым подключенным устройством и на максимальной для него скорости, ограниченной только скоростью самого маршрутизатора. Например, при работе смешанного режима mixed mode 802.11g/n аксессуары способные работать по технологии n, не затормозят до устаревшего g режима. Только при обмене данными с устройством, работающим в g режиме, скорость снизится.
Естественно, что при перенасыщении сети медленными g аппаратами общая скорость сети может упасть. Именно поэтому проектировщики маршрутизаторов не рекомендуют использовать режимы типа mixed, а применять новый стандарт 802.11n. но если вы являетесь обладателем старых, но нужных g моделей, можно сделать исключение. К примеру, ноутбуки. Хотя если докупить недорогой n адаптер, можно наслаждаться максимальной скоростью сети.
Доморощенные «Специалисты» в области беспроводных технологий советуют не испытывать судьбу и переключить роутер или точку доступа в режим максимальной производительности, отключив всяческие опции экономии энергии. Но смею вас заверить, что кроме нагрева устройства такой подход ничего не даст.
В моей квартире скорость не завесила от увеличения мощности роутера – сеть работала с той же производительностью. Единственно для чего нужно максимальное увеличение мощности сигнала – дальность связи, например в большом доме. Для среднестатистической квартиры вполне достаточно и обычной мощности Wi-Fi сети.
При увеличении интенсивности сигнала вы просто сможете раздавать свой интернет соседям, естественно, если они знают пароль. К тому же при максимальной мощности сигнала, роутер начинает работать на грани своих возможностей, что может привести к сбоям. Поэтому в большинстве случаев в этом нет смысла.
Другое дело неправильно настроенная безопасность, она как раз и способна снизить скорость сети! Сами производители маршрутизаторов, я молчу уже о «обзирателях», советуют использовать именно TKIP + AES. Но если вы напорете боков и включите TKIP в mixed mode сети, производительность системы сразу опустится до стандарта 802.11 g, потому что сеть 802.11n не способна работать с этим старым протоколом защиты. Вы этого хотите?
Скорость передачи данных в режиме WPA-PSK сети при шифровании AES, полностью использует возможности 802.11n (примерно 13,5 Мб/с). А при шифровании TKIP (всего 2,8 МБ/с). Как вам это нравится? Теперь принимайте установку – забыть, что такое TKIP и не вспоминать больше! Это не что иное, как старейшие грабли преткновения.
Для того чтобы измерить скорость работы сети с разными алгоритмами шифрования использовалась передача одного и того же файла (iso образа диска) весом в 485,5 МБ при передаче файла с роутера на ноутбук.
Прирост производительности с тормозами
Наверное, не стоит говорить о длинной или не очень преамбуле и другой ерунде, такие вещи стали ненужными уже после прихода стандарта Wi-Fi 802.11g, именно тогда долгие преамбулы отправились на покой. Но с тех времен остались еще некоторые интересные моменты, способные ускорить беспроводную сеть. К примеру, при помощи Short GI. А это еще что?
Объясняю. Wi-Fi устройства используют Guard Interval. Это пауза, которая выдерживается между передаваемыми по беспроводному каналу символами (чаще всего шестнадцатеричного типа). Данный интервал введен в передачу данных для гарантии отсутствия ошибок, возникающих при непрерывном потоке данных. Обычный Guard Interval длится примерно 800нс. Условлено что за 800нс данные, передаваемые на приемник, полностью отправятся, с учетом всех особенностей оборудования, далее отправляется следующий пакет информации.
Так вот, «оверклокеры Wi-Fi», подали идею уменьшить этот интервал. Short GI значит Guard Interval вдвое уменьшенный промежуток, в 400нс. Такой подход, по заявлению ученых из Англии может дать прирост производительности сети до 10% с лишним. Неплохо верно?! Казалось бы, что в обычной частной сети, ускоренной таким образом не должно возникать каких-либо трудностей. Ранее я тоже так считал. Более года мой маршрутизатор работал с Short GI, пока я не решил измерить степень прироста производительности такого «улучшайзера». Я это сделал и сразу пожалел!
Это была не просто проблема, это был ужас! Общая скорость сети с Short GI упала, по сравнению с нормальным Guard Interval, в два раза. В чем же было дело? Просто наш воздух перенасыщен разными WI-FI сетями и количество ошибок при коротком Guard Interval превысило все допустимые нормы! Так что вариант, изобретенный учеными из Англии, нам категорически не подходит. Это и есть грабли – сюрприз! Существует аксиома, о которой не стоит забывать – применяя такие плюшки, проверяйте результат!
Свободу каналам!
Большинство «писателей» которые «помогают» ускорить Wi-Fi советуют вручную прописывать частоты каналов, которые в данный момент загружены меньше всего. Это могло бы иметь смысл, если бы современные маршрутизаторы не делали все за вас. Если вы последуете совету «мастеров» своего дела, то попадете сразу в два места, в сказку про двух баранов и на очередные грабли.
Вы настраиваете каналы, а у соседа не работает маршрутизатор, ну или наоборот. Просто каналы совпадают и блокируют друг друга. Ведь роутер не может исправить ситуацию, вы сами заставили его работать на этих частотах. Как результат сети соседа или соседки, с полосой пропускания в (40 МГц) блокируют ваш роутер, и вы плюете друг на друга.
Давайте не будем мучать себя, соседей и роутеры, пусть они сами выбирают на каких каналах им работать.
Кое-что о Wi-Fi
Недавно побывал на конференции на тему “Построение беспроводных сетей”. Не смотря на то, что довольно длительный период работаю администратором, мне не каждый день приходится разворачивать беспроводные сети. Спешу с вами поделиться некоторыми нюансами. Всех заинтересованных приглашаю под кат.
Wi-Fi не имеет четкой границы распространения
Это значит что никто не проведя необходимой оценки не сможет дать вам гарантии что связь будет работать даже в пределах одного кабинета или комнаты.
Бывали случаи что в офисе раз в сутки пропадала связь где-то на пол часа. Сотрудник тех-поддержки производителя точки доступа попался опытный, по этому узнав время когда чаще всего ложилась связь (а чаще всего это случалось с 12-00 и до 14-00), предположил что виною всему является микроволновка. В данном офисе микроволновки в помине не было, но она была в соседнем, как раз за стеной к которой была привинчена точка доступа.
Здесь так же следует вспомнить всевозможные Wi-Fi-джаммеры, которыми могут воспользоваться ваши конкуренты, заплатив соседям за то, чтоб они включали её время от времени. 
Ввиду этого не рекомендуется использовать беспроводные сети как замену корпоративной ЛВС на витой паре или оптике. Либо делать это в крайнем случае, если проложить кабель не представляется возможным. Например если необходимо связать два недалеко расположенных офиса за городом.
Беспроводную сеть лучше всего рассматривать как замечательное дополнение к “традиционным” сетям. Например для организации гостевого доступа для своих клиентов.
Необходимо так же учесть, что сети Wi-Fi могут не одинаково хорошо работать с разными протоколами транспортного уровня. Так, например, протоколы TCP и UDP могут работать замечательно, а вот IPX из рук вон плохо.
Для того, чтобы понять как именно следует строить сеть, а так же попытаться определить возможную причину неисправности нужно слегка разобраться в существующих стандартах и их уязвимых местах.
На данный момент думаю, есть смысл рассматривать стандарты 802.11g и 802.11n.
802.11g
Стандарт работает на частотах 2,4-2,4835 ГГц и позволяет передавать данные с канальной скоростью 54-1 Мбит/сек, совместим со стандартом 802.11b. Для удобства передачи данных частота поделена на так называемые каналы.
Из изображения понятно что каналов всего 14, но в зависимости от страны, в которой мы находимся, разрешенными для использования могут быть только некоторые из них. Так например в Украине и России разрешено использовать с 1 по 13 канал, в Японии все 14. Но меньше всего повезло Франции и Испании, им разрешено использовать только 4 канала (2.457 — 2.472 ГГц). Так что если ваша точка доступа имеет каналов меньше 13, то возможно что она была ввезена серым путем, или на нее была залита прошивка не для вашего региона.
Еще одним подводным камнем при настройке беспроводной сети является перекрытие смежных каналов друг другом, что так же видно из рисунка, приведенного выше.
Ведь логично предположить что при настройке двух смежных точек доступа, достаточно просто их настроить на разные каналы. Например 1 и 2, или 1 и 3. Ан нет, так как эти каналы пересекаются друг с другом, то наши точки доступа, настроенные таким образом, будут создавать помехи друг для друга. То есть если нам доступно 13 каналов, то максимум рядом мы можем настроить 3 точки доступа стандарта b и g, которые будут нормально сосуществовать, например на 1, 6 и 11 канал. К сожалению в больших бизнес-центрах, где находятся десятки разных фирм и десятки точек доступа, и настроить идеально связь будет тяжело. Если же все точки доступа находящиеся в здании под вашим контролем и необходимо как-то сделать так чтобы они ужились все вместе, можно попробовать сбавить немного мощность вещания смежных точек.
Просмотреть ситуацию в эфире можно с помощью opensource-программы inSSIDer и ей подобных (NetStumbler, WiFi Hopper итп) 
Это скриншот, полученный мной из inSSIDer, в Ubuntu 10.10. Вы видите что программа отображает найденные сети, каналы, на которых они вещают, их MAC-адреса, уровень сигнала каждой, производителя и метод шифрования, используемый AP. Так же программа чертит очень наглядные графики, по которым легко определить какие именно точки доступа мешают друг другу.
Теперь давайте взглянем на стандарт 802.11n. Устройства 802.11n могут работать в двух диапазонах, 2,4 — 2,5 или 5,0 ГГц. Стандарт обратносовместим со стандартами 802.11g (а соответственно и 802.11b) и 802.11a (на частоте 5,0 ГГц). На частотах в 5,0 ГГц доступно 24 непересекающихся каналов. Теоретически канальная скорость передачи данных при использовании 802.11n может достигать 300 Мбит/сек (600 Мбит/сек при использовании 4-х антенн, но необходимо понимать за счет чего получилось увеличить скорость до таких показаний.
Объединение каналов (20/40 Coexistence Mechanism)
Стандарт 802.11n позволяет объединять смежные каналы для увеличения скорости передачи данных за момент времени. 
Объединение каналов возможно использовать в обоих диапазонах, но так как в диапазоне 2,4 ГГц доступно только 3 непересекающихся канала, использовать данную возможность в этом диапазоне крайне не рекомендуется. Так же нужно отметить что согласно стандарта, если в диапазоне 2,4 ГГц на котором используется канал удвоенной ширины появляется устройство, работающее на канале стандартной ширины, то устройство 802.11n обязано перейти на работу с каналом стандартной ширины.
Позволяет передавать и принимать данные с использованием нескольких антенн одновременно. При использовании 4-х антенн теоретически возможно достигнуть канальной скорости в 600 Мбит/сек.
Short Guard Interval
Для разделения передаваемых сигналов используется небольшой интервал между передаваемыми данными. Чтобы уменьшить время приходящееся на служебную информацию было принято решение использовать укороченный GI. При зашумленности канала или слабом сигнале это так же является узким местом. Так как пакет приходит поврежденным и его приходится дублировать, возможно так же не увеличение скорости, а совершенно наоборот.
Стандартная ширина интервала: 
Использование SGI: 
Получается что для того, чтобы достигнуть канальной скорости в 300 Мбит/сек при двух антеннах, или 600 Мбит/сек при четырех, нужно обеспечить минимальную зашумленность канала при максимальном уровне сигнала, и только при использовании всех трех вышеизложенных технологий (объединение каналов, укороченный GI и MIMO). Короче говоря 300 и 600 Мбит/сек — это сферический конь в вакууме. Для наглядности приведу таблицу взятую из Википедии:
Если предположить что нам таки удалось раскачать нашу сетку до 300 Мбит/сек, то эффективная скорость передачи данных все равно будет около 100 Мбит/сек, ведь как мы помним Wi-Fi обладает большой избыточностью. Если добавить сюда шифрование, то скорость может упасть еще процентов на 7. И весь этот канал так же делится между всеми клиентами AP. Поэтому количество подключенных узлов и характер передаваемых данных имеет очень большое значение. Так, например 8-10 человек — любителей веб-сёрфинга вполне мирно могут сосуществовать на одной точке доступа. Но если среди них найдется парочка торрентистов, то они могут очень испортить всем остальным удовольствие. Если же в качестве клиентов у вас выступают какие-то специфичные контроллеры, которые раз в час/сутки передают небольшой объем информации, то уместить таких узлов на одной точке можно гораздо больше.
Большинство современных точек доступа, роутеров и других устройств помимо основного режима — точки доступа, могут выступать так же в роли моста, репитера, итп. Так вот, стандартом поддерживается только основной режим — режим точки доступа, по этому если вы планируете использовать свои устройства в других режимах, то крайне желательно подбирать сопряженные устройства одного производителя и одной модели. То же касается и фирменных технологий типа Super G итп.
Преграды
Предположим у нас есть точка доступа прикрученная к стене, а с другой стороны стены, на расстоянии метров пяти находится клиент с ноутбуком. 
Преграда в виде стены толщиной в каких-то 10-20 сантиметров благодаря такому острому углу может вылиться в непроницаемые несколько метров железобетона. Сильно ухудшать сигнал могут так же зеркала из-за своего металлизированного покрытия. Массивные сейфы, расположенные между точкой и клиентом, так же могут свести на нет сигнал даже на небольшом расстоянии.
Это то, что касается сетей внутри помещения. Если же мы пытаемся прокинуть сигнал снаружи, здесь так же необходимо учитывать множество факторов: препятствия ну пути прохождения сигнала, погодные условия и даже время года. Например если сеть разворачивали зимой, а в конце весны деревья покрылись листвой, и слабый, но более-менее приемлемый сигнал совсем сошел на нет.
Антенны
Прежде всего, антенна — пассивный усилитель. Это значит, что она может расширять зону вещания одного направления только за счет другого. Каждая антенна имеет одну важную характеристику — диаграмму направленности.
Допустим вы развернули в своем офисе беспроводную сеть. Сигнал, на этаже, на котором установлена точка доступа, приемлемый. Но вот этажом выше, прямо над AP находится еще один клиент, у которого прием очень слабый. Вы решаете поставить более мощную антенну, на первом этаже сигнал становится вообще замечательным, а вот на втором этаже ситуация еще ухудшилась. Все потому, что мы не учли диаграмму направленности. У стандартной всенаправленной антенны, которыми обычно комплектуются беспроводные устройства диаграмма направленности может выглядеть примерно так:
У направленной антенны по-другому: 
Многие точки доступа помимо внешней антенны, имеют еще внутреннюю. При этом по-дефолту в качестве источника, используется та, с которой в данный момент идет более уверенный сигнал. По этому если вдруг вы решите заменить стандартную антенну, направленной внешней, необходимо так же указать в настройках точки доступа, какую именно антенну необходимо использовать. Если этого не сделать, то мы рискуем ловить более мощный, но не интересующий нас сигнал на внутреннюю антенну. На SOHO-точках данная опция может быть не реализована в веб-интерфейсе, но не стоит отчаиваться, очень часто возможно переключиться на нужную антенну через ssh или telnet. В любом случае стоит выкачать User Manual и изучить.
Зона Френеля
Так же стоит упомянуть о зоне Френеля. Не особо вдаваясь в технические подробности, можно сказать что это особая зона, в виде вытянутого за концы овала между нашими устройствами, в которую ничего не должно попадать. 
В данной статье я постарался раскрыть общие проблемы, не зависящие от производителя оборудования. Надеюсь по прочтению вы узнали для себя что-то новое. Если есть какие-то ошибки или неточности — пишите.