Dzielenie 2,4 GHz: ile kosztuje zmiana kanału Zigbee

Sieć Zigbee gubiącą urządzenia bada się zwykle na poziomie samej sieci: więcej routerów, lepsze rozmieszczenie, nowe oprogramowanie. Warstwę pod spodem ogląda się rzadko, a to ona rozstrzyga, ile z reszty może w ogóle działać – osiemdziesiąt trzy megaherce dzielonego pasma, zajęte przez sąsiada nadającego sto razy głośniej.

Oba systemy stają do tego ani z równą mocą, ani z równą wiedzą, i właśnie to zamienia wybór kanału w decyzję, a nie w upodobanie.

Gdzie te kanały naprawdę leżą

Zigbee numeruje kanały od 11 do 26, a częstotliwość środkowa wynika z jednej linijki: 2405 MHz plus pięć megaherców na krok. Każdy kanał zajmuje około dwóch megaherców. Wi-Fi w tym samym paśmie zajmuje 22 MHz na kanał – dlatego znoszą się nawzajem tylko 1, 6 i 11, bo dalej pasma podzielić się nie da.

Zigbee    środek = 2405 MHz + 5 MHz × (kanał − 11)      szerokość 2 MHz
Wi-Fi 1   2412 MHz    2401 – 2423
Wi-Fi 6   2437 MHz    2426 – 2448
Wi-Fi 11  2462 MHz    2451 – 2473

wolne:  15 (2425)   20 (2450)   25 (2475)   26 (2480)

Cała reszta ląduje w jednym z trzech bloków Wi-Fi. Kanał 11 przy 2405 MHz to rozpowszechnione ustawienie domyślne i leży dokładnie pod Wi-Fi 1; kanał 25 jest tym wolnym, dobrze obsługiwanym i rzadko wybieranym, bo nic w interfejsie na niego nie wskazuje.

Zakłócenie działa tylko w jedną stronę

Wi-Fi nadaje z mocą około 100 mW. Zigbee nadaje z mocą 1 do 3 mW – współczynnik od trzydziestu do stu, jeszcze bez anten. Samo w sobie dałoby się to znieść, gdyby obie strony wymieniały się po kolei, i jedna to robi: Zigbee nasłuchuje przed nadaniem i ustępuje, gdy kanał jest zajęty.

Wi-Fi nie słyszy Zigbee. Sygnał szerokości dwóch megaherców o mocy jednego miliwata nie jest dla układu Wi-Fi zajętym kanałem, więc punkt dostępowy nadaje prosto przez niego. Wynikiem nie jest sprawiedliwy podział, tylko sieć uprzejmie czekająca na przerwy w transmisji, która nigdy nie przyjmuje jej istnienia do wiadomości – i dlatego objawem są opóźnienia i gubione wiadomości, a nie czysta awaria.

Co jeszcze stoi w tym paśmie

Ostatni wiersz wygląda na problem sieci, a nim nie jest. Gniazdo USB 3 i jego przewód promieniują szum szerokopasmowy o środku ciężkości dokładnie w tym paśmie, a koordynator w gnieździe obok zewnętrznego dysku traci sporą część zasięgu, choć nic innego się nie zmieniło. Metr przedłużacza to całe rozwiązanie i wart jest próby, zanim ktokolwiek ruszy kanał.

Wiersz o 40 MHz zasługuje na to samo z odwrotnym znakiem: Wi-Fi ustawione w paśmie 2,4 GHz na 40 MHz zabiera dokładnie te szczeliny, na których opiera się cały plan. Tam należą dwadzieścia megaherców, a szerokość tam, gdzie jej miejsce – na 5 GHz.

Dlaczego zmiana kosztuje więcej niż wybór

Koordynator zmienia kanał przez ogłoszenie, a routery zasilane z sieci podążają w ciągu sekund. Urządzenia końcowe na bateriach śpią, gdy ogłoszenie idzie w eter – właśnie to pozwala im wytrzymać dwa lata na ogniwie guzikowym – i budzą się na kanale, na którym nikt nie odpowiada.

Co dzieje się dalej, zależy od urządzenia i rzadko jest przyjemne: część skanuje i dołącza od nowa, wiele po prostu próbuje dalej na starym kanale, aż bateria padnie. W praktyce zmiana kanału oznacza przejście po domu i sparowanie każdego czujnika od nowa – wartością właściwego wyboru na początku nie jest więc dwadzieścia megaherców, tylko całe popołudnie.

Tańsza strona do przesunięcia

Gdy sieć już stoi, a pasmo jest ciasne, pytanie nie brzmi, na który kanał Zigbee przejść, tylko który system w ogóle taniej przesunąć. Zmiana kanału Wi-Fi to jedno ustawienie, działa w ciągu sekund i kosztuje każdego klienta krótkie ponowne połączenie, którego nikt nie zauważa. Zmiana kanału Zigbee kosztuje popołudnie parowania.

Kolejność brzmi więc: sprawdzić, co robi Wi-Fi, ustawić je na 20 MHz, umieścić na 1, 6 albo 11 z możliwie największym odstępem od używanego kanału Zigbee – i dopiero potem myśleć o przeprowadzce sieci. A jeśli sieć musi się przenieść, to raz, na kanał wolny teraz i wolny również wtedy, gdy sąsiedztwo wymieni swoje routery: w tym paśmie oznacza to 15, 20 albo 25.