Wi-Fi bangų kelionė jūsų namuose

Kaip tie nematomieji signalai keliauja per sienas

Kiekvieną dieną namuose naudojame Wi-Fi, bet retai kada susimąstome, kaip tie duomenys iš tikrųjų keliauja nuo maršrutizatoriaus iki mūsų telefono ar kompiuterio. Tai nėra jokia magija, nors kartais atrodo, kad turėtų būti. Tai elektromagnetinės bangos, kurios keliauja oru panašiai kaip radijo bangos ar šviesa, tik kitame dažnių diapazone.

Wi-Fi signalai keliauja dviem pagrindiniais dažnių ruožais: 2.4 GHz ir 5 GHz. Naujesni įrenginiai jau palaiko ir 6 GHz ruožą, bet apie tai vėliau. Šie skaičiai reiškia, kiek kartų per sekundę elektromagnetinė banga svyruoja – milijardus kartų! Kai maršrutizatorius siunčia duomenis, jis iš esmės moduliuoja šias bangas, užkoduodamas informaciją į jų amplitudę, fazę ar dažnį.

Įdomiausia tai, kad šios bangos sklinda visomis kryptimis vienu metu. Jūsų maršrutizatorius nėra prožektorius, kuris šviečia vieną kryptimi – jis veikiau kaip lemputė, spinduliuojanti signalą į visas puses. Todėl kaimynai gali matyti jūsų Wi-Fi tinklą, net jei jūs to nenorite.

Kodėl signalai silpnėja einant per kambarius

Turbūt pastebėjote, kad Wi-Fi greitis skiriasi priklausomai nuo to, kuriame kambaryje esate. Tai atsitinka dėl kelių priežasčių, ir ne visada kaltas tik atstumas.

Pirmiausia, kiekviena kliūtis kelyje susilpnina signalą. Betoninės sienos yra tikri Wi-Fi žudikai – jos gali susilpninti signalą net 10-20 dB, o tai praktiškai reiškia, kad signalas tampa 10-100 kartų silpnesnis. Gipso kartono pertvaros kur kas draugiškesnės, bet ir jos atima savo dalį. Metalo konstrukcijos, veidrodžiai ir net akvariumas su vandeniu gali atspindėti ar absorbuoti Wi-Fi bangas.

2.4 GHz dažnis geriau prasiskverbia per kliūtis nei 5 GHz, bet už tai yra lėtesnis. Tai kaip pasirinkimas tarp sunkvežimio ir sportinio automobilio – sunkvežimis praeis per bekelę, bet greitkelyje bus lėtesnis. 5 GHz dažnis gali perduoti duomenis greičiau, bet jam reikia geresnių sąlygų.

Dar viena problema – signalų atspindžiai. Bangos atsimušdamos nuo sienų, grindų ir baldų sukuria daugybę kopijų, kurios pasiekia jūsų įrenginį skirtingu laiku. Tai vadinama daugiakrypčiu sklidumu, ir kartais tai gali net padėti, bet dažniau sukelia problemų, ypač senesniems įrenginiams.

Kas dar užkemša eterį jūsų bute

Jūsų Wi-Fi nėra vienintelis, kuris naudoja 2.4 GHz dažnį. Šiame ruože dirba mikrobangų krosnelės, belaidės pelės ir klaviatūros, Bluetooth įrenginiai, kūdikių stebėjimo sistemos ir dar daugybė kitų prietaisų. Tai tarsi greitkelis, kuriame visi bando važiuoti vienu metu.

Mikrobangų krosnelė yra ypač įdomi. Ji dirba maždaug 2.45 GHz dažniu ir spinduliuoja gana galingą signalą. Nors krosnelė turėtų būti ekranuota, realybėje šiek tiek signalo vis tiek išsiveržia ir gali trumpam sutrikdyti jūsų Wi-Fi ryšį. Jei pastebėjote, kad internetas lėtėja, kai kažkas šildo maistą, tai ne paranoja – tai fizika.

Kaimynų Wi-Fi tinklai taip pat konkuruoja dėl eterio. Daugiabučiuose namuose vienu metu gali veikti dešimtys tinklų tame pačiame dažnių ruože. Modernus maršrutizatorius bando automatiškai pasirinkti mažiausiai užimtą kanalą, bet kartais reikia rankiniu būdu pakeisti nustatymus, kad gautumėte geresnį ryšį.

Kaip maršrutizatorius žino, kam siųsti duomenis

Įsivaizduokite kambarį, pilną žmonių, kurie visi kalba vienu metu. Kaip jūs išgirstumėte, kas skirta būtent jums? Wi-Fi naudoja panašų principą, tik daug sudėtingesnį.

Kiekvienas įrenginys turi unikalų MAC adresą – tai tarsi jo pašto adresas bevieliame tinkle. Kai maršrutizatorius siunčia duomenis, jis kiekviename pakete nurodo, kam tas paketas skirtas. Visi įrenginiai „girdi” visus paketus, bet apdoroja tik tuos, kurie skirti jiems.

Senesnės Wi-Fi versijos dirbo pagal „vienas po kito” principą – maršrutizatorius galėjo bendrauti tik su vienu įrenginiu vienu metu. Naujesni standartai, ypač Wi-Fi 6, naudoja technologiją, vadinamą OFDMA, kuri leidžia vienu metu aptarnauti kelis įrenginius. Tai kaip pereiti nuo vieno kasos lango prekybos centre prie kelių – eilė juda greičiau.

Dar įdomesnis dalykas yra beamforming – tai technologija, kai maršrutizatorius gali „sukoncentruoti” signalą konkrečia kryptimi, o ne spinduliuoti jį vienodai visomis kryptimis. Tai veikia naudojant kelias antenas ir derinant jų signalus taip, kad vienoje vietoje jie sustiprėja, o kitoje susilpnėja. Moderniuose maršrutizatoriuose tai vyksta automatiškai ir realiu laiku.

Kodėl viršutiniame aukšte internetas lėtesnis

Daugelis žmonių stato maršrutizatorių prie interneto lizdo, o tas dažnai būna koridoriuje ar net rūsyje. Paskui stebiamasi, kodėl antrame aukšte signalas prastas. Atsakymas paprastas – Wi-Fi bangos keliauja tiesiai, ir kiekviena kliūtis jas silpnina.

Grindys ir lubos yra rimta kliūtis, ypač jei jose yra metalinių konstrukcijų ar šildymo vamzdžių. Be to, dauguma maršrutizatorių antenų spinduliuoja signalą horizontaliai labiau nei vertikaliai. Jei antenėlės stovi vertikaliai, signalai plinta į šonus geriau nei į viršų ar apačią.

Yra keletas sprendimų. Pirma, maršrutizatorių reikėtų statyti kuo arčiau namo centro ir kuo aukščiau – ant spintos ar lentynos, o ne ant grindų. Antra, galima naudoti Wi-Fi stiprintuvus arba mesh sistemas, kurios sukuria vientisą tinklą visame name. Mesh sistema – tai keli įrenginiai, kurie dirba kartu kaip vienas didelis maršrutizatorius.

Jei turite dviejų aukštų namą, idealus variantas būtų turėti po vieną prieigos tašką kiekviename aukšte, sujungtus kabeliu. Taip, kabelis vis dar yra patikimiausias būdas perduoti duomenis, ir kartais verta investuoti į laidų nutiesimą, net jei naudojate Wi-Fi.

Ką reiškia tos raidės ir skaičiai prie Wi-Fi

Wi-Fi 5, Wi-Fi 6, Wi-Fi 6E, 802.11ac, 802.11ax – šie pavadinimai gali suklaidinti. Supaprastintai: kuo didesnis skaičius, tuo naujesnis ir greitesnis standartas.

Wi-Fi 4 (802.11n) atsirado 2009 metais ir vis dar plačiai naudojamas. Jis gali dirbti tiek 2.4 GHz, tiek 5 GHz dažniuose ir teoriškai pasiekti iki 600 Mbps greitį. Praktiškai – apie pusę to.

Wi-Fi 5 (802.11ac) pasirodė 2014-aisiais ir dirba tik 5 GHz ruože. Greitis padidėjo iki kelių gigabitų per sekundę, bet tik idealiomis sąlygomis. Realybėje daugelis žmonių gauna 200-400 Mbps, kas vis tiek yra neblogai.

Wi-Fi 6 (802.11ax) – tai dabartinis standartas, pristatytas 2019 metais. Jis ne tik greitesnis, bet ir protingesnis – geriau tvarko situacijas, kai daug įrenginių naudoja tinklą vienu metu. Tai ypač svarbu šiuolaikiniuose namuose, kur gali būti 20-30 prijungtų įrenginių: telefonai, kompiuteriai, televizoriai, išmanieji šaldytuvai, dulkių siurbliai ir kas tik ne.

Wi-Fi 6E – tai Wi-Fi 6 versija, kuri dar gali naudoti 6 GHz dažnių ruožą. Ten daug mažiau trukdžių, nes kol kas nedaug įrenginių palaiko šį dažnį. Bet 6 GHz bangos dar prasčiau prasiskverbia per sienas nei 5 GHz.

Ar jūsų kaimynai gali vogti jūsų internetą

Trumpas atsakymas: gali, jei nesaugote tinklo. Ilgesnis atsakymas: šiuolaikinė Wi-Fi apsauga yra gana patikima, jei ją teisingai nustatote.

WPA3 – tai naujausias saugumo standartas, kuris praktiškai neįveikiamas įprastomis priemonėmis. Bet daugelis maršrutizatorių vis dar naudoja WPA2, kuris taip pat yra pakankamai saugus, jei naudojate stiprų slaptažodį. „Stiprus” reiškia bent 12 simbolių, su raidėmis, skaičiais ir specialiais simboliais.

Senasis WEP saugumo standartas yra visiškai nesaugus – jį galima įsilaužti per kelias minutes. Jei jūsų maršrutizatorius vis dar naudoja WEP, laikas jį pakeisti.

Kai kurie žmonės palieka Wi-Fi visiškai nesaugų, manydami, kad taip bus patogiau. Tai bloga mintis ne tik dėl interneto vagystės, bet ir dėl to, kad kas nors gali naudoti jūsų ryšį neteisėtiems dalykams, ir atsakomybė gali tekti jums.

Yra ir kita problema – „piktieji dvyniai” (evil twins). Tai klastoti prieigos taškai, kurie apsimeta jūsų tinklu. Jei prie jų prisijungiate, užpuolikas gali matyti visus jūsų duomenis. Todėl viešose vietose visada naudokite VPN.

Ką daryti, kad Wi-Fi veiktų geriau nei kaimynų

Pirmiausia, maršrutizatoriaus vieta. Jau minėjau, bet pakartosiu: centras, aukštai, atviroje vietoje. Ne spintoje, ne už televizoriaus, ne rūsyje. Jei galite, pakabinkite ant sienos.

Antra, atnaujinkite programinę įrangą. Maršrutizatorių gamintojai reguliariai išleidžia atnaujinimus, kurie pagerina veikimą ir saugumą. Daugelis žmonių niekada to nedaro, ir tai klaida.

Trečia, pakeiskite kanalą. 2.4 GHz ruože yra 11 kanalų (Europoje 13), bet tik trys iš jų nepersidengia: 1, 6 ir 11. Naudokite programėles kaip „WiFi Analyzer” Android telefonui, kad pamatytumėte, kuris kanalas jūsų rajone mažiausiai užimtas.

Ketvirta, jei turite dviejų dažnių maršrutizatorių, naudokite abu tinklus protingai. 5 GHz tinklas – greitiems įrenginiams, kurie yra arti maršrutizatoriaus. 2.4 GHz – įrenginiams, kurie toliau arba jiems nereikia didelio greičio (išmanieji lemputės, jutikliai).

Penkta, apribokite senų įrenginių naudojimą. Jei turite įrenginį, kuris palaiko tik Wi-Fi 4 ar dar senesnį standartą, jis gali sulėtinti visą tinklą. Maršrutizatorius turi „nusileisti” iki to įrenginio lygio, kai su juo bendrauja, ir tai veikia visus kitus.

Šešta, QoS (Quality of Service) nustatymai. Dauguma modernių maršrutizatorių leidžia nustatyti prioritetus – pavyzdžiui, video skambučiams duoti pirmenybę prieš failų atsisiuntimą. Tai ypač naudinga, jei namuose daug žmonių naudoja internetą vienu metu.

Ateitis jūsų namuose jau čia

Wi-Fi technologija niekada nesustoja. Wi-Fi 7 standartas jau ant slenksčio ir žada dar didesnius greičius – iki 46 Gbps teoriškai. Bet svarbiau ne greitis, o stabilumas ir gebėjimas aptarnauti šimtus įrenginių vienu metu.

Mesh sistemos tampa norma, o ne išimtimi. Jos automatiškai tvarko ryšį, perduoda įrenginius tarp prieigos taškų ir užtikrina, kad visame name būtų vienodas signalas. Kainos krenta, todėl tai tampa prieinama daugeliui.

Išmanieji namai reikalauja vis daugiau Wi-Fi pralaidumo. Jei anksčiau namuose buvo 3-5 įrenginiai, dabar gali būti 30-50: kiekviena lemputė, kiekvienas jungiklis, kiekvienas jutiklis. Visi jie nori būti prijungti prie interneto.

Įdomu tai, kad Wi-Fi pradedamas naudoti ne tik duomenų perdavimui. Naujos technologijos leidžia naudoti Wi-Fi bangas žmonių buvimo aptikimui, judesiui stebėti, net kvėpavimui matuoti. Tai veikia analizuojant, kaip bangos atsispindi nuo kūnų. Skamba kaip mokslinė fantastika, bet tai jau realybė.

Taigi, kai kitą kartą naršysite internetą sėdėdami ant sofos, pagalvokite apie tą sudėtingą bangų šokį, kuris vyksta aplinkui. Milijardai svyravimų per sekundę, atspindžiai nuo sienų, konkurencija su kaimynų tinklais, protingas duomenų maršrutizavimas – visa tai vyksta nematoma akiai, bet leidžia mums būti prisijungusiems prie pasaulio. Wi-Fi bangos keliauja jūsų namuose kasdien, ir dabar žinote, kaip jos tai daro.