English
Deutsch
PolskiDzielenie 2,4 GHz: ile kosztuje zmiana kanału Zigbee
Spis treści
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
| Źródło | Gdzie | Skutek dla sieci |
|---|---|---|
| Wi-Fi z 20 MHz | 1, 6 albo 11 | przypadek zaplanowany; trzy bloki, cztery szczeliny |
| Wi-Fi z 40 MHz | gdziekolwiek | przykrywa dwa bloki naraz, szczeliny prawie nie zostaje |
| Bluetooth | skacze po całym paśmie | krótkie kolizje wszędzie, żaden kanał tego nie omija |
| Kuchenka mikrofalowa | okolice 2450 MHz | unieruchamia kanał 20 na czas posiłku |
| Urządzenia USB 3.0 | szum szerokopasmowy | o połowę skraca zasięg koordynatora wpiętego obok |
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.
Pytania i odpowiedzi
Kanał 26 też jest wolny. Dlaczego artykuł na końcu wymienia tylko 15, 20 i 25?
Bo kanał 26 ma dwie słabości, których nie widać w tabeli częstotliwości. Przy 2480 MHz leży tuż przy górnej granicy pasma, dlatego część układów radiowych nadaje na nim z obniżoną mocą, a nie każde urządzenie w ogóle go obsługuje. Do tego dokładnie na 2480 MHz leży jeden z trzech stałych kanałów rozgłoszeniowych Bluetooth Low Energy.
Tabela słusznie opisuje Bluetooth jako skaczący po całym paśmie, ale dotyczy to nawiązanych połączeń. Urządzenia Bluetooth wysyłają natomiast ogłoszenia na trzech stałych kanałach: 2402, 2426 i 2480 MHz. Kanał 26 dzieli więc częstotliwość z każdym ogłaszającym się urządzeniem Bluetooth w zasięgu, a kanał 15 przy 2425 MHz leży tylko jeden megaherc od jednego z nich. Kanały 20 i 25 trzymają odstęp od wszystkich trzech, co potwierdza uwagę artykułu, że 25 jest wolny i dobrze obsługiwany.
Kanał 20 jest wolny, ale leży w zakresie kuchenki mikrofalowej. Czy to przemawia przeciwko niemu?
Zwykle nie. Zakłócenie trwa tylko wtedy, gdy kuchenka pracuje, i dotyka głównie węzłów w jej pobliżu. Jeśli jednak koordynator albo ważny router stoi w kuchni, centralny węzeł przy każdym posiłku słabo słyszy i wtedy lepszym wyborem jest 15 albo 25.
Co się zmienia, gdy w tym samym domu nadaje także sieć Thread?
Thread używa tych samych kanałów od 11 do 26 o tej samej szerokości dwóch megaherców i tak jak Zigbee nasłuchuje przed nadaniem. Dwie takie sieci na jednym kanale nie zakłócają się więc w taki sposób jak Wi-Fi i Zigbee, ale dzielą między siebie czas nadawania. Na osobnych kanałach znika i to, a pasmo ma na to dość szczelin, na przykład Zigbee na 25, a Thread na 15 albo 20.
Przy zmianie kanału oba systemy wyraźnie się różnią. Thread rozsyła nowy kanał jako oczekujący zestaw danych z opóźnieniem, tak że także śpiące urządzenia dowiadują się o nim przy najbliższym odpytaniu węzła nadrzędnego, zanim zmiana wejdzie w życie. Sieć Thread da się więc co do zasady przenieść bez ponownego parowania, o ile router brzegowy oferuje taką zmianę; w routerach brzegowych wbudowanych w głośniki lub huby dużych producentów kanału często nie da się ustawić.
Co oznacza dla planu kanałów, że router sam wybiera kanał Wi-Fi?
Że plan się nie utrzyma. Automatyka ocenia tylko to, co sama słyszy, a układ Wi-Fi, jak pokazuje artykuł, w ogóle nie traktuje Zigbee jako zajętości kanału. Może więc wybrać dowolny kanał, także leżący między 1, 6 i 11: Wi-Fi 3 przykrywa Zigbee 15, Wi-Fi 8 przykrywa Zigbee 20, a dopuszczony w Europie kanał Wi-Fi 13 przykrywa 25 i 26. Niektóre routery ustawiają ponadto w paśmie 2,4 GHz szerokość kanału automatycznie między 20 a 40 MHz. Kanał i szerokość należy więc wpisać ręcznie, gdy tylko wiadomo, co faktycznie zajmuje Wi-Fi, a po zresetowaniu routera trzeba oba ustawienia sprawdzić ponownie.
Powiązane artykuły
