Poradnik: WLAN w całym domu

Dla każdego użytkownika domowej sieci bezprzewodowej, który nie optymalizował ustawień Wi-Fi, mam dobrą wiadomość: zawsze jest szansa na poprawę jakości połączeń. Nawet gdy pozornie wydaje się, że nie ma takiej potrzeby i sieć jest dostępna w całym domu, warto spróbować podnieść wydajność i stabilność połączeń.

W przypadku zwykłych 2–4-pokojowych mieszkań zwykle wystarczy optymalizacja ustawień rutera, ale już gdy w grę wchodzą większe posesje z pomieszczeniami na różnych poziomach, jeden ruter to stanowczo za mało. W takich przypadkach, chcąc pokryć zasięgiem sieci Wi-Fi wszystkie pomieszczenia, bez inwestycji w dodatkowy sprzęt się nie obejdzie. Najprostszym rozwiązaniem okazuje się użycie repeatera bezprzewodowego – opisujemy to na następnej stronie. Gdy zachodzi konieczność uzyskania stabilnych połączeń o dużej szybkości przesyłu, niekiedy warto wspomóc się odpowiednim okablowaniem, co również przedstawiamy w niniejszym artykule. Jeżeli szybkość transmisji danych jest niska mimo dobrej jakości sygnału, zalecamy zapoznanie się ze wskazówkami dotyczącymi testów sieci Wi-Fi.

Przed podjęciem działań poprawiających jakość domowej sieci należy odpowiednio przeanalizować problem. Narzędziem pomocnym w tej operacji będzie Android Wifi Analyzer, aplikacja wykrywająca wszystkie dostępne sieci Wi-Fi oraz dokonująca w czasie rzeczywistym pomiaru siły sygnału wszystkich wykrytych punktów dostępowych. Nieco mniej wygodnym, ale równie efektywnym sposobem jest użycie notebooka z zainstalowanym na nim programem Xirrus WiFi Inspector. Podczas

pomiarów siły sygnału w różnych miejscach mieszkania z pewnością zauważysz, że sygnał jest najbardziej tłumiony przez ściany. Stopień tego tłumienia zależy od materiału konstrukcyjnego oraz oczywiście od odległości. Istotny jest również kąt: pod kątem prostym sygnał przechodzi przez ściany znacznie łatwiej niż pod kątem ostrym. Płyta szklana dowolnej grubości nie stanowi dla sygnału Wi-Fi żadnego problemu, ale już najcieńsza nawet siateczka metalowa potrafi skutecznie i całkowicie wytłumić jakąkolwiek komunikację bezprzewodową.

Optymalizacja sieci WLAN

Fizyk John Cole obliczył i zaprezentował w formie wizualizacji, jak w mieszkaniu rozchodzą się fale radiowe emitowane przez ruter sieci Wi-Fi (czarna kropka na ilustracji 1. Narzędzie Xirrus Wi-Fi Inspector 2 pokazuje siłę sygnału oraz to, w jakim stopniu jest on zakłócany przez inne sieci Wi-Fi obecne na danym obszarze.

Fizyk John Cole obliczył i zaprezentował w formie wizualizacji, jak w mieszkaniu rozchodzą się fale radiowe emitowane przez ruter sieci Wi-Fi (czarna kropka na ilustracji 1. Narzędzie Xirrus Wi-Fi Inspector 2 pokazuje siłę sygnału oraz to, w jakim stopniu jest on zakłócany przez inne sieci Wi-Fi obecne na danym obszarze.

Jeżeli zasięg sieci bezprzewodowej wydaje się minimalnie zbyt mały do twoich potrzeb, często poprawę sytuacji uzyskamy za pomocą prostych środków, niewymagających dodatkowych nakładów

ani sprzętu. Propagację fal radiowych i siłę sygnału emitowanego przez ruter można regulować poprzez niewielkie zmiany położenia rutera i samych terminalów (urządzeń korzystających z sieci). Ruter zawsze będzie działał lepiej, gdy zostanie umieszczony wyżej. Jeżeli anteny są regulowane, powinny być wycelowane w najdalej umieszczone urządzenie. W obszarach, w których jest duża szansa na odbicie sygnału (np. w pobliżu ściany), przesunięcie rutera nawet o kilka centymetrów może przynieść zauważalne korzyści. Dokonując pomiarów, znajdziemy lokalizację oferującą najlepszą możliwą siłę sygnału, a następnie w celu uniknięcia zakłóceń pochodzących z sąsiednich sieci ustawimy optymalny kanał radiowy. Podczas naszych testów w pomieszczeniach piwnicznych, gdy korzystaliśmy z taniego rutera ASUS RT-AC56U i notebooka Lenovo U330P, uzyskaliśmy maksymalny zasięg 12 metrów – przy czym pomiędzy ruterem a laptopem znajdowały się stalowe drzwi i dwie ściany. Zmierzona przepustowość dla tej odległości to ok. 30 Mb/s. W przypadku ruterów z antenami zewnętrznymi da się uzyskać nawet podwojenie siły sygnału na większe odległości. Gdy wszystkie te działania okażą się jednak niewystarczające, bez dodatkowego osprzętu się nie obejdzie.

Wzmacniacz sygnału

Różne materiały w różnym stopniu tłumią sygnały sieci bezprzewodowej 5 GHz. Ściany ze zbrojonego betonu czy szyby pokryte metalowymi foliami to najbardziej uciążliwe bariery radiowe.

Różne materiały w różnym stopniu tłumią sygnały sieci bezprzewodowej 5 GHz. Ściany ze zbrojonego betonu czy szyby pokryte metalowymi foliami to najbardziej uciążliwe bariery radiowe.
Jaki zasięg można uzyskać wewnątrz budynku? W naszej redakcyjnej piwnicy podczas wielokrotnych pomiarów udało nam się uzyskać połączenie pomiędzy ruterem a notebookiem na odległość 16 metrów. Pomiędzy łączonymi urządzeniami znajdowały się trzy ściany i stalowe drzwi. Wskaźnik mocy sieci Wi-Fi w Windows wyświetlał od jednego do maksymalnie dwóch (z pięciu) pasków zasięgu. Niestety, łączność była niestabilna i połączenie było często zrywane. Zdecydowaliśmy się na wykorzystanie urządzenia, które ma poprawiać jakość sieci Wi-Fi. Wybraliśmy repeater FritzWLAN 1750E. Konfiguracja urządzenia jest banalna, zwłaszcza w sytuacji gdy ruter wyposażono w przycisk WPS. Użytkownik musi podłączyć repeater do zasilania w miejscu znajdującym się w zasięgu sieci Wi-Fi (najlepiej blisko rutera, dla wygody) i wcisnąć znajdujący się na ruterze przycisk WPS. Repeater połączy się z siecią Wi-Fi i rozpocznie wzmacnianie sygnału emitowanego przez ruter. Po zakończeniu
konfiguracji urządzenie podłączamy do zasilania w innym pomieszczeniu, wciąż znajdującym się w zasięgi rutera, ale już w pewnej odległości od niego (nie za daleko! patrz ramki). Terminale, będą znacznie łatwiej nawiązywać połączenie via repeater. Używany przez nas repeater Fritz współpracuje z każdym ruterem Wi-Fi 2,4 GHz i 5 GHz, ale producent zaleca stosowanie go z ruterami tej samej marki.
Prosty zabieg spowodował, że w piwnicznych pomieszczeniach redakcji znowu mogliśmy cieszyć się stabilnym połączeniem. Ale chociaż przerwy w połączeniu się skończyły, to odległość robi swoje: uzyskana wydajność była sporo niższa od maksymalnej – otrzymaliśmy 19 Mb/s. Oczywiście do surfowania wystarczy to w zupełności. Ważniejsza jest stabilność połączenia. Trzeba uważać, żeby nie wpaść w pułapkę, gdy urządzenie będzie łączyć się za pośrednictwem repeatera, choć mogłoby uzyskiwać wyższe prędkości, łącząc się bezpośrednio z ruterem. Pomiary są obowiązkowe.
Optymalna lokalizacja repeatera
Ruter oznaczony jest nr 1,natomiast terminal (urządzenie korzystające z sieci ) zlokalizowany jest w punkcie 2. Repeater 3 nie może znajdować się zbyt daleko od rutera ani od terminalu.

Ruter oznaczony jest nr (1) ,natomiast terminal (urządzenie korzystające z sieci ) zlokalizowany jest w punkcie (2) . Repeater (3) nie może znajdować się zbyt daleko od rutera ani od terminalu.

Wzmacniacz sygnału sieci bezprzewodowej powinien być umieszczany podobnie jak ruter – wysoko i w możliwie niezasłoniętej niczym lokalizacji. Uwaga! W sytuacji gdy repeater będzie się znajdował zbyt blisko terminalu i zbyt daleko od rutera, z poziomu terminalu będziemy uzyskiwać silny sygnał (repeater), ale o słabej wydajności. Pomocą w optymalnym ustawieniu repeatera jest wskaźnik sygnalizacyjny umieszczony na obudowie urządzenia. W wykorzystanym przez nas sprzęcie marki Fritz ma on postać diod LED, które pokazują moc sygnału. Należy pamiętać, że repeater wzmacnia sygnał, ale nie zwiększa jakości sygnału, który sam odbiera, co automatycznie przekłada się na maksymalną wydajność połączenia uzyskiwanego przez terminal łączący się z ruterem za pośrednictwem wzmacniacza. Narzędziem, które można wykorzystać do pomiarów szybkości, jest program JPerf. Jeżeli planujesz użycie kilku wzmacniaczy, powinny one być rozstawione w kierunkach przeciwnych względem rutera, aby ze sobą nie kolidowały.

Kabel zapewnia prędkość

Użycie bezprzewodowych wzmacniaczy sygnałowych pozwala rozszerzyć zasięg sieci Wi-Fi nawet na kilka mieszkań, ale gdy priorytetem jest szybkość transferu danych, to w analogicznym scenariuszu, jaki przedstawialiśmy podczas testów repeatera Fritz, czy kiedy zachodzi potrzeba zapewnienia szybkich połączeń na jeszcze większe odległości z przeszkodami terenowymi – warto rozważyć połączenie za pomocą sieci kablowej, sięgnięcie po Powerline Extendery odporne na ściany i inne przeszkody terenowe, a nawet cienkie kable światłowodowe.

Powerline – prosto i stabilnie

Wadą połączeń poprzez sieć energetyczną jest to, że mogą one być zakłócane z wielu źródeł: jeżeli w obrębie tego samego węzła do sieci elektrycznej zostanie podłączone urządzenie (np. AGD), może to zauważalnie obniżyć prędkość połączenia. Taki sam efekt wystąpi w przypadku, gdy ze względu na lokalizację połączenie realizowane jest za pośrednictwem skrzynki z bezpiecznikami.

Wadą połączeń poprzez sieć energetyczną jest to, że mogą one być zakłócane z wielu źródeł: jeżeli w obrębie tego samego węzła do sieci elektrycznej zostanie podłączone urządzenie (np. AGD), może to zauważalnie obniżyć prędkość połączenia. Taki sam efekt wystąpi w przypadku, gdy ze względu na lokalizację połączenie realizowane jest za pośrednictwem skrzynki z bezpiecznikami.

Dostępne na rynku zestawy Powerline Extender to najłatwiejsze w użyciu rozwiązania kablowe pozwalające zwiększyć zasięg istniejącej sieci domowej. W redakcji wykorzystaliśmy zestaw devolodLAN 1200+ WiFi ac składający się z dwóch podłączanych do gniazdka elektrycznego adapterów PLC. Jeden z nich wyposażony jest w interfejs Wi-Fi, oba można połączyć z urządzeniami sieciowymi za pomocą standardowego okablowania Gigabit Ethernet. Adapter PLC z widocznym przyciskiem Wi-Fi powinien być podłączony w pomieszczeniu, gdzie znajduje się terminal, który ma korzystać z sieci. Adapter zaopatrzono w dwa porty LAN i WAN, a sieć Wi-Fi przez niego tworzona działa w najnowszym standardzie 802.11ac. Połączenie pomiędzy adapterami PLC może być szyfrowane sprzętowo. Jest to realizowane poprzez wciśnięcie odpowiedniego przycisku na pierwszym z adapterów (blisko rutera), a następnie – w ciągu dwóch minut – kolejnego przycisku na podłączonym w innym pomieszczeniu extenderze PLC. W naszym „piwnicznym” scenariuszu testowym notebook postawiliśmy w korytarzu, najbliższe gniazdko elektryczne znajdowało się kilka metrów dalej za ścianą. Mimo tych niedogodności udało nam się uzyskać zmierzoną na laptopie prędkość połączenia wynoszącą 63,4 Mb/s – to trzykrotnie więcej od najlepszego rezultatu osiągniętego za pomocą bezprzewodowego wzmacniacza sygnału. Natomiast kiedy laptop podłączyliśmy do wpiętego w sieć energetyczną extendera PLC za pomocą zwykłego gigabitowego kabla LAN, szybkość połączenia wzrosła ponad dwukrotnie – do poziomu 133,5 Mb/s. W zależności od jakości sieci energetycznej i źródeł zakłóceń wyniki mogą się oczywiście różnić, ale i tak będą niemal
zawsze lepsze od osiągniętych w sieci bezprzewodowej. W wyjątkowych wypadkach, kiedy zakłócenia sieci energetycznej są zbyt duże, dobrym wyjściem jest użycie kabli z włókna szklanego.

Światłowody: stabilność, szybkość i zasięg

Niezwykle cienki (około 2 mm grubości) przewód światłowodowy skutecznie zastąpi znacznie grubszy miedziany kabel LAN. Na każdym końcu kabla światłowodowego potrzebny jest niewielki konwerter optoelektroniczny, do którego podłączamy jeszcze krótkie kable LAN łączące konwerter z właściwym ruterem lub terminalem.

Niezwykle cienki (około 2 mm grubości) przewód światłowodowy skutecznie zastąpi znacznie grubszy miedziany kabel LAN. Na każdym końcu kabla światłowodowego potrzebny jest niewielki konwerter optoelektroniczny, do którego podłączamy jeszcze krótkie kable LAN łączące konwerter z właściwym ruterem lub terminalem.

Jeżeli potrzebujesz większej szybkości połączeń i gdy położenie normalnej grubości okablowania nie jest możliwe, rozwiązaniem może być użycie bardzo cienkich (ok. 2 mm) kabli światłowodowych. Oczywiście wymaga to zastosowania odpowiednich konwerterów optoelektronicznych. Osoby doświadczone mogą zestaw złożyć samodzielnie z dostępnych na rynku komponentów. Mniej doświadczonym proponujemy gotowe zestawy. Wybraliśmy właśnie jeden z takich „gotowców”. Zestaw startowy Renkforce POV sprzedawany przez jeden ze sklepów internetowych zawiera wszystko, co potrzebne, aby zestawić nawet 20-metrowe, stabilne połączenie o szybkości rzędu 200 Mb/s. Cena jest bardzo wysoka – w Polsce wynosi ok. 490 zł – jednak w przypadku zapotrzebowania
na łącze w pełni odporne na elektrosmog to skuteczne rozwiązanie. W skład zestawu oprócz samego kabla optycznego wchodzą dwa konwertery, do których z jednej strony podłączany jest zwykły kabel LAN, a z drugiej światłowód. Po zestawieniu połączenia światłowodowego uzyskaliśmy stałą, wysoką prędkość ok. 190 Mb/s.
Zaletą użytego zestawu była odporność na zginanie. Kabel optyczny nie powinien być zaginany na obiektach o promieniu mniejszym od 50-groszówki. Próbowaliśmy różnych kątów, łącznie ze skręcaniem okablowania pomiędzy kciukiem a palcem wskazującym – w żaden sposób nie wpłynęło to na stabilność połączenia.

LAN: tanio i szybko, ale…

W naszym „piwnicznym” scenariuszu, gdy użyliśmy rutera Asus RTAC56U umocowanego na ścianie jednego z pomieszczeń (1) , maksymalny zasięg sieci Wi-Fi odnotowaliśmy w punkcie (2) . W punkcie (3) konieczne było już zastosowanie wzmacniacza sygnału, adapterów PLC lub połączenia kablowego.

Problem z połączeniami kablowymi jest taki, że szpecą one mieszkania. Teoretycznie można posłużyć się płaskimi kablami ethernetowymi, które są praktycznie niewidoczne, gdy umieścimy je np. za listwami przypodłogowymi czy pod dywanami. Najcieńszy przewód ethernetowy, jaki znaleźliśmy na rynku, miał grubość około 1 mm i długość 15 metrów (takiej potrzebowaliśmy w naszym scenariuszu).
Kable kategorii 6 umożliwiają uzyskanie szybkości rzędu gigabita na sekundę. W praktyce nie było tak dobrze. W naszych testach okno stanu połączenia sieciowego w Windows (Panel sterowania, Centrum sieci i udostępniania oraz właściwości sieci lokalnej) pokazywało, że osiągnięto jedynie szybkość Fast Ethernet (100 Mb/s). Kiedy wymuszaliśmy ręcznie przełączenie na Gigabit Ethernet, połączenie było zrywane. Pomiary transferu wykazały skromne 95 Mb/s – to mniej, niż uzyskaliśmy za pomocą adapterów PLC z extenderem. Gdy użyliśmy solidnie ekranowanego okablowania Cat 5e, osiągnęliśmy nawet 936 Mb/s, ale wtedy trzeba zapomnieć o dyskretnym ułożeniu takiego okablowania.

Wnioski: Jeśli chcesz rozszerzyć w możliwie najprostszy sposób zasięg istniejącej sieci Wi-Fi i nie masz wysokich wymagań odnośnie do wydajności uzyskanego połączenia, radzimy użyć bezprzewodowego wzmacniacza sygnału. Z kolei extendery PLC to dobre wyjście w sytuacji, gdy potrzebujesz wyższych prędkości i nie będzie ci przeszkadzać odrobina okablowania w pobliżu samych adapterów. Gdy priorytetem jest stabilność połączenia w trudnym, pełnym działających elektrycznych urządzeń środowisku i kable powinny być jak najmniej widoczne – polecamy użycie łatwego do ukrycia kabla światłowodowego. Gdy natomiast kwestie estetyczne nie mają dla ciebie znaczenia i liczy się przede wszystkim szybkość oraz możliwie niska cena, standardowy, dobrze ekranowany kabel gigaethernetowy będzie optymalnym rozwiązaniem.