Нормативное регулирование Wi-Fi в Российской Федерации

В настоящее время беспроводная передача данных Wi-Fi плотно вошла в повседневную жизнь, оборудование доступно в свободной продаже и мало кто задумывается о правилах его применения. Однако следует помнить, что средой передачи для данной технологии являются радиоволны, которые способны распространяться за пределы вашего дома или офиса, а следовательно, оказывать помехи другим пользователям. Поэтому во всех странах мира существуют нормы, регламентирующие использование беспроводного оборудования, в данной статье мы рассмотрим особенности регулирования Wi-Fi в России.

Онлайн-курс по устройству компьютерных сетей
На углубленном курсе "Архитектура современных компьютерных сетей" вы с нуля научитесь работать с Wireshark и «под микроскопом» изучите работу сетевых протоколов. На протяжении курса надо будет выполнить более пятидесяти лабораторных работ в Wireshark.

Диапазон 2,4 ГГц

Начнем с наиболее популярного и широко используемого диапазона 2,4 ГГц, сегодня это основной диапазон, поддерживаемый всеми Wi-Fi устройствами, он же наиболее загружен, особенно в районах многоэтажной застройки.

Основным регламентирующим документом в России является Постановление Правительства РФ от 12.10.2004 N 539 (ред. от 22.12.2018) "О порядке регистрации радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств", а именно пункт 24, который гласит, что не подлежат регистрации:

Устройства малого радиуса действия, используемые в сетях беспроводной передачи данных, и другие устройства с функцией передачи данных в полосе радиочастот 2400 - 2483,5 МГц, с прямым расширением спектра и другими видами модуляции с максимальной эквивалентной изотропно-излучаемой мощностью не более 100 мВт

Данный диапазон частот соответствует международному диапазону ISM (Industrial, Scientific, Medical - Промышленный, Научный, Медицинский), который также разрешен к использованию без получения лицензии, а именно его "научной" части 2400-2500 МГц. Разрешенный в России диапазон включает в себя 13 каналов шириной в 20 МГц и частотным шагом в 5 МГц.

Канал	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Центральная частота,МГц	2412	2417	2422	2427	2432	2437	2442	2447	2452	2457	2462	2467	2472
Полоса	ISM

Из них независимыми или непересекающимися являются только три канала: 1-й, 6-й и 11-й. Формально в России можно отнести к непересекающися и наборы 2-7-12 и 3-8-13, но практически это не имеет никакого смысла. В большинстве стран Европы и Америки в данном диапазоне доступны только 11 каналов, которые не оставляют иных вариантов, кроме как 1-6-11.

Станции, работающие на смежных каналах, создают друг другу межканальные (интерференционные помехи), которые не устраняются на уровне протокола, в отличии от внутриканальных помех (коллизий). Более подробно об этом можно прочесть в нашей статье.

При этом нет никаких ограничений или общепринятых соглашений по использованию частотного диапазона и, по сути, сегодня в нем творится полный хаос. Масла в огонь добавило разрешение на использование в данном диапазоне широких (40 МГц) каналов, хотя первоначально разрешать их к использованию не планировалось. Таким образом говорить о непересекающихся каналах в данном диапазоне можно сугубо условно, например, широкие каналы 5+9 или 4+8 эффективно будут ставить помехи по всей ширине диапазона.

Допустимая мощность передатчика составляет 100 мВт или 20 dBm, это компромиссная величина, позволяющая с одной стороны получить приемлемую зону покрытия в условиях города, с другой - ограничить зону действия таких сетей ближайшими помещениями. Тем не менее в многоэтажной застройке наблюдается серьезная перегрузка диапазона, которая выражается в большом количестве сетей, работающих на смежных каналах и активно мешающих друг другу.

Выше показана типичная картина в многоэтажном доме. Как видно две широкие сети 7+3 и 8+12 практически полностью перекрывают диапазон и в такой радиообстановке единственным вариантом остается уйти в начало диапазона, который все равно приходится делить с достаточно сильной соседской точкой. В таких условиях соблюдение не только нормативных предписаний, но и рекомендаций по использованию диапазона выходит на первый план, но, к сожалению, следовать им не спешат не только пользователи, но и производители оборудования.

А рекомендации в общем то просты: использовать только непересекающиеся каналы 1-6-11 и не использовать широкий канал в 40 МГц. Мы уже промолчим о том, что мощность точки доступа должна быть минимально достаточной для обеспечения необходимой зоны покрытия. Как вы думаете, сколько точек из нашего окружения было осознанно настроено пользователями? Зная своих соседей, могу твердо сказать - ни одной и то, что вы видите - это результат работы оборудования "из коробки".

Если трезво смотреть на вещи, то широкий канал в диапазоне 2,4 ГГц не дает никаких преимуществ. Теоретически он может обеспечить скорости до 150 Мбит/с, против 75 Мбит/с на канале шириной 20 МГц, но по факту даже такая скорость остается недостижимой. С другой стороны, основные потребители W-Fi - мобильные устройства, которые, кроме топовых моделей, не умеют работать с широким каналом, да и при скоростях доступа в интернет до 100 Мбит/с смысл его использования теряется.

Отдельно стоит отметить использование каналов 12 и 13, если вы думаете с их помощью уйти в более свободную часть диапазона, то это не самая лучшая идея, тот же 11-й канал перекрывает большую часть 12-го и половину 13-го. При этом техника западного производства, даже сертифицированная к ввозу в РФ, может не уметь работать с каналами выше 11-го, яркий пример - устройства Apple. Это же касается международных версий многих популярных китайских смартфонов.

Диапазон 5 ГГц

Для решения проблемы загруженности диапазона 2,4 ГГц для Wi-Fi устройств был дополнительно выделен диапазон 5 ГГц, точнее ряд диапазонов в полосе частот 5-6 ГГц. При этом были учтены ошибки, допущенные при регулировании диапазона 2,4 ГГц, но насколько эффективными окажутся принятые меры мы узнаем, когда устройства, работающие в данном диапазоне, будут распространены также широко, как устройства, работающие на 2,4 ГГц.

В России данный диапазон регулируется пунктом 23 указанного выше Постановления, который выводит из под регистрации:

Устройства малого радиуса действия в сетях беспроводной передачи данных и другие устройства с функцией передачи данных с прямым расширением спектра и другими видами модуляции, используемые внутри закрытых помещений в полосах радиочастот 5150 - 5350 МГц, 5650 - 5850 МГц с максимальной эквивалентной изотропно-излучаемой мощностью не более 200 мВт.

Как мы уже говорили, 5 ГГц - это не единый диапазон, а целый ряд диапазонов, порядок использования которых в различных странах может отличаться. Ниже представлена схема распределения каналов в этих диапазонах, картинка увеличивается. Выделяемые для нелицензируемой работы полосы частот называются UNII (Unlicensed National Information Infrastructure, Нелицензируемая национальная информационная инфраструктура).

Частотная сетка диапазона предусматривает использования для Wi-Fi только непересекающихся каналов шириной 20 МГц и с шагом 20 МГц, от начала и конца полосы частотный отступ составляет 30 МГц. Первоначально были разрешены к использованию полосы UNII-1 (Европа, Россия) и дополнительно к ней UNII-3 и один канал из "медицинского" ISM (США), позднее к ним добавили полосу UNII-2.

Канал	36	40	44	48	52	56	60	64	149	153	157	161	165
Центральная частота, МГц	5180	5200	5220	5240	5260	5280	5300	5320	5745	5765	5785	5805	5825
Полоса	UNII-1				UNII-2				UNII-3				ISM

В дальнейшем, учитывая возросшие требования к ширине каналов была также добавлена расширенная полоса UNII-2 Extended

Канал	100	104	108	112	116	120	124	128	132	136	140	144
Центральная частота, МГц	5500	5520	5540	5560	5580	5600	5620	5640	5660	5680	5700	5720
Полоса	UNII-2 Extended

Таким образом диапазон содержит 25 непересекающихся каналов. Но не все так просто, частотные полосы UNII-2 и UNII-2 Extended выделенные для Wi-Fi пересекаются с частотами, на которых работают авиационные, судовые и военные радары, а также погодные радары аэродромов. Поэтому использование данных диапазонов возможно только при использовании технологии DFS (Dynamic Frequency Selection), которая заключается в том, что точка постоянно мониторит частоту на наличие импульсов от радара и при наличии таковых обязана изменить рабочий канал.

В России на текущий момент времени из диапазона UNII-2 Extended разрешено использование только четырех каналов 132-144, таким образом у нас доступно всего 17 непересекающихся каналов, по четыре в каждой из полос UNII и один в ISM.

Кроме стандартной ширины канала в 20 МГц стандартами Wi-Fi предусмотрено использование каналов шириной в 40 МГц, 80 МГц и 160 МГц. Широкие полосы могут использоваться только в полосах UNII. Таким образом каждая из доступных в России полос может содержать по 4 канала 20 МГц, 2 канала 40 МГц и по одному каналу 80 МГц. Канал шириной в 160 МГц может использоваться только один, получаемый при объединении полос UNII-1 и UNII-2 - занимая всю их ширину.

С учетом того, что проницаемость радиоволн на частоте 5 ГГц ниже, чем на 2,4 ГГц, разрешена более высокая мощность передатчика - 200 мВт или 23 dBm, но злоупотреблять ей не стоит, межканальные помехи на данной частоте более сильные, чем в 2,4 ГГц. С другой стороны, существенно более высокое затухание волн частотой 5 ГГц в условиях городской застройки должно уменьшить взаимные помехи от клиентского оборудования.

Теоретически все выглядит неплохо, но на практике не все так гладко. Достаточно большое число клиентского оборудования поддерживает работу только в полосе UNII-1 (европейское и старое российское). Также нет единого соглашения среди производителей роутеров. Например, популярные роутеры TP-Link в старых прошивках поддерживали полосы UNII-1 и UNII-3:

В новых остался только UNII-1 (скорее всего в целях совместимости):

А у оборудования D-Link доступны UNII-1 и UNII-2:

Zyxel Keenetic обещает использование всех 17 каналов, но все опять-таки упирается в клиентские устройства, если хоть одно из них ограничено использованием только UNII-1, то всю беспроводную сеть вам придется строить в этой полосе. Пока это не представляет проблемы, так как диапазон фактически свободен, но в дальнейшем может привести к перегрузке определенных полос, что особенно актуально в свете использования каналов в 80 МГц и 160 МГц.