Bezdrátové technologie jsou pastí / Habr

Kdysi jsem byl bojovníkem proti kabelům. Nesnášel jsem změť kabelů a svou tendenci nevědomky je okusovat, když jsem měl blízko obličeje. Ale poté, co jsem narazil na složitou bezdrátovou chybu při snaze zlepšit kvalitu videohovorů, stal jsem se odpadlíkem. Čím více jsem se dozvídal o WiFi, Bluetooth a dalších protokolech, tím více jsem se přesvědčoval, že jsou často horší než kabely v síti.

Například většina lidí viní svého poskytovatele internetových služeb, když se videohovory zpomalují. A to je pochopitelné, protože většina poskytovatelů internetových služeb jsou oligopolisté s nehoráznými cenami, sotva fungujícím softwarem a hroznou technickou podporou. Ale pokaždé, když jsem někomu pomohl zjistit zdroj problémů s připojením, viníkem se ukázala být jeho WiFi. A často nejjednodušším způsobem, jak problém vyřešit, je instalace kabelu.

WiFi (Bluetooth atd.) nás láká iluzí, že „všechno prostě funguje“. Pokud se ale podíváte hlouběji, často zjistíte, že bezdrátové připojení pracuje se sníženou kvalitou a podává mnohem horší výkon než jeho kabelový protějšek. Protože je zhoršení kvality nenápadné, často není zřejmé, že problém je v bezdrátovém připojení; místo toho máme tendenci vinit zařízení, software nebo sami sebe.

Pořád vidím lidi, jak řeší nějaký problém s bezdrátovou sítí a říkají, že neměli tušení, jak dobré by to mohlo být.

Kabely na mém stole jsou v pořádku.

Kabely pod stolem jsou trochu méně uklizené.

Nedávno jsem toho konečně přestal mít dost a vyměnil jsem všechna bezdrátová zařízení na stole za drátová. I když jsem si musel dát trochu práce s organizací kabelů (a zbavit se zvyku okusovat kabely od sluchátek), podařilo se mi dosáhnout zhruba stejné úrovně pořádku s. moc vyšší úroveň spolehlivosti, kvality a rychlosti. Už se nemusím bát, že se mi zařízení nepodaří spárovat, že se mi vybije baterie nebo že se mi během videohovoru můj hlas náhle změní na kovový, robotický zvuk. Díky tomu se mi s vybavením spojeným nepříjemnosti výrazně snížily.

Abych ilustroval úroveň utrpení, o které mluvím, níže popíšu několik malých, nenápadných, ale závažných problémů, se kterými jsem se setkal při používání bezdrátových protokolů. Pokud jste přesvědčeni, zkuste použít dráty, abyste i vy zjistili, zda jste obětí bezdrátové pasti.

WiFi

Interference Pokud na stejném „kanálu“ (rádiovém frekvenčním rozsahu) pracuje více zařízení, jejich signály se mohou vzájemně rušit. V takovém případě musí zařízení znovu odeslat stejné informace, což zpomaluje Wi-Fi.

Možná si myslíte, že by se tento problém dal vyřešit tím, že by routery automaticky detekovaly kanál nejméně náchylný k rušení, ale většina z nich si s tím zřejmě nevede docela dobře. (Navíc starý protokol WiFi 2,4 GHz umožňoval používat pouze tři nepřekrývající se kanály.)

To znamená, že v hustě osídlených oblastech (například v bytových domech) si routery často vybírají špatný kanál a vzájemně se ruší. Router nebo zařízení vám nemá jak sdělit, že dochází k rušení, takže to zjistíte pouze porovnáním maximální rychlosti routeru s tím, co poskytuje.

Mrtvé zóny. Pokud jste příliš daleko od routeru, váš počítač nemusí přijímat spolehlivý signál z routeru a naopak. Parametr „příliš daleko“ může být ovlivněn (někdy velmi zvláštním způsobem) zdmi nebo stropy v cestě. Pokud nevíte, jak rádiové vlny interagují se stavebními materiály, bude obtížné předpovědět, kde se budou nacházet mrtvé zóny.

Nejhorší na tom je, že mnoho mrtvých zón není úplně mrtvých: Váš počítač a router se budou snažit znovu odeslat každý paket dat, než to vzdají, a často se jim to dříve či později podaří. Pokud se to stává častěji než ne, místo mrtvé zóny získáte „pomalou zónu“, kde internet funguje, ale je to hrozně špatné.

Samozřejmě, pokud nebudete pečlivě sledovat statistiky rychlosti sítě a jejich vztah k vaší poloze, pomalé zóny si nikdy nevšimnete. Všimnete si však, že váš internet je někdy náhodně horší než obvykle.

Ankety. Jakýkoli program ve vašem počítači může požádat vaši bezdrátovou kartu o zobrazení seznamu všech sítí v okolí. To ji donutí přejít do „režimu dotazování“, kde stráví méně času přenosem dat a více času nasloucháním routerům vysílajícím informace o své síti (karta nemůže současně vysílat a přijímat data). To může vést k náhlému nárůstu latence sítě, což může například způsobit zasekávání nebo zpoždění videohovoru na několik sekund.

Většina programátorů si neuvědomuje, že bezdrátové dotazování ovlivňuje rychlost sítě, takže požadují, aby operační systém dotazoval na vysoké frekvenci. Už jsem se tím mnohokrát popálil.

Nejvíce křiklavý příklad: Jednou jsem si všiml, že videohovory se občas zasekávaly podivně konzistentní rychlostí. Zde je popis bolestivého procesu identifikace viníka:

• Deset minut jsem každou sekundu pingoval router, pak jsem výsledky znázornil v Excelu a zjistil, že pomalé pingy byly přesně každých 10 sekund, takže jsem předpokládal, že se jedná o softwarový problém.

• Požádal jsem na Facebooku o pomoc s laděním a někdo mi navrhl, abych povolil protokolování ladění bezdrátových sítí v macOS.
• Povolil jsem protokolování a všiml jsem si, že mnoho aplikací po spuštění vyžadovalo skenování sítě v časech, které se shodovaly se zvýšením latence pingu.
• Poté, co jsem problém zúžil na těchto několik aplikací, jsem se na AskDifferent zeptal, jak je přimět, aby s tím přestali.
• Uživatel AskDifferent vysledoval problém v Qt, což je framework pro programování uživatelského rozhraní používaný v aplikacích s miliony uživatelů.

O této chybě již existuje několik hlášení, z nichž jedno je inženýrem prohlášeno za „uzavřené“, protože vývojáři umožnili uživatelům nastavit proměnnou prostředí pro zakázání dotazování.

Tohle je samozřejmě neuvěřitelně zbytečné „řešení“, protože většina uživatelů ani neví, že se jim snižuje rychlost WiFi; ti, kteří to vědí, si neuvědomují, že je to chyba Qt; a ti, kteří si to uvědomují, budou mít problém vygooglit, jak to opravit (natož implementovat řešení bez znalosti programování).

Toto chování je pro uživatele tak nepřátelské a „oprava“ je tak absurdní, že se zdá, jako by si vývojáři Qt ani neuvědomili, jak vážný problém je – přerušili videohovory milionům lidí, protože například problém postihl qBittorrent, který byl stažen 75 milionůkrát. Většina z těchto milionů lidí pravděpodobně není dostatečně technicky zdatná, aby pochopila, jak „nastavit proměnnou prostředí QT_BEARER_POLL_TIMEOUT na -1“.

(Naštěstí se zdá, že v roce 2017 – tři roky po prvním hlášení chyby – si vývojáři konečně uvědomili, že prostě potřebují zastavit hlasování a chybu správně opravil.)

Qt byl nejhorší problém, ale zdaleka nebyl jediný. Dokonce i macOS měl nějakou dobu chybu, kdy se totéž dělo, když uživatel otevřel Spotlight (což často dělám během videohovorů, když jsem požádán o zobrazení souboru nebo když se chci podívat na kočky na internetu při plnění jiného úkolu). Musel jsem problém ručně řešit zakázáním jednotlivých typů výsledků Spotlightu, dokud jsem nenašel ten, který problém způsoboval. Zdá se tedy, že si ani vývojáři Applu neuvědomují, že dotazování WiFi je špatné.

Bluetooth audio

Velká zpoždění. Většina Bluetooth sluchátek přidává latenci (doba mezi příjmem zvuku z internetu a jeho poslechem ve sluchátkách) přibližně 150–300 ms. To znamená, že když si povídám s kamarádem v New Yorku, trvá přenos zvukových dat od něj do mého počítače asi 50 ms a řekněme 200 ms (4krát více) aby se dostaly z mého počítače do mých uší. Protože dlouhé prodlevy narušují přirozený tok konverzace, rád bych je co nejvíce eliminoval.

Bluetooth sluchátka s nižší latencí najdete, pokud podporují správný kodek, například AptX Low Latency. Samozřejmě kromě teoretické podpory kodeků musí také koordinovat jejich používání s počítačem, což někdy selhává. (Možnost zobrazit používaný kodek je samozřejmě skrytá v různých skrytých nabídkách a nastaveních.)

Nízká kvalita. Toto je také problém s kodekem: Mnoho zařízení Bluetooth produkuje vysoce kvalitní zvuk s vypnutým mikrofonem, ale kvalita se výrazně snižuje, když je zapnutý. Pokud máte sluchátka Bluetooth, můžete si to sami vyzkoušet: Pusťte si na nich hudbu a poté otevřete nastavení mikrofonu na stránku, která zobrazuje hlasitost vstupu mikrofonu. Pravděpodobně si všimnete, že se zvuk na vteřinu vypne a pak se vrátí v nižší kvalitě. (To se stává i u zařízení, která jsou považována za vysoce kvalitní, jako jsou moje Airpods Pro a Macbook Air z roku 2018.)

Bluetooth obecně

Bluetoothové chyby. Přestože všechny dnešní počítače mají vestavěný Bluetooth, mnoho příslušenství Bluetooth je dodáváno s proprietárními adaptéry, které používají jiný protokol. (Například sluchátka Jabra, klávesnice a myši Logitech, tento headset s mikrofonem.) Tyto adaptéry samozřejmě používají různé typy bezdrátového přenosu, protože Bluetooth spotřebovává spoustu energie, zvyšuje latenci a je méně spolehlivý.

Například s vestavěným Bluetooth v mém Macu se moje myš (Logitech MX Master) znatelně kymácí – kurzor se nejprve zastaví a pak poskočí, místo aby se pohyboval plynule. Stalo se to na třech různých Macech, takže se pravděpodobně jedná o softwarový problém. Když jsem přešel na hardwarový klíč Logitech, problém zmizel.

Stejně tak, když jsou moje sluchátka Jabra Evolve 75 připojena k Bluetooth na mém Macu, často ztrácejí mikrofon nebo zvuk. S vlastním adaptérem (většinou) fungují dobře.

Nevím, koho za to vinit – Jabru/Logitech nebo Apple (nebo možná i organizaci pro standardy Bluetooth). Ale ať tak či onak, když výrobci zařízení opustí standard ve prospěch protokolů, které vyžadují pro každé zařízení samostatný hardwarový klíč, víme, že Bluetooth selhává.

Původním cílem Bluetooth bylo sjednotit různá bezdrátová zařízení do jednoho bezdrátového protokolu, podobně jako Harald Bluetooth sjednotil Dánsko. Ve skutečnosti jsem si ale nedávno musel koupit USB hub pro klávesnici, myš, sluchátka a mikrofonní adaptéry.

Spolehlivost. I s proprietárními hardwarovými klíči jsou bezdrátová zařízení mnohem méně spolehlivá než ta kabelová. Například jsem výše psal, že po připojení proprietárního hardwarového klíče začala myš Logitech MX Master fungovat dobře, ale to není úplně pravda: chvíli fungovala dobře, ale jednoho dne se bez zjevného důvodu začala znovu trhaně pohybovat. (To byl den, kdy jsem se stal odpadlíkem a vyhodil ze stolu veškeré bezdrátové vybavení.)

Setkal jsem se s dalšími chybami Bluetooth, které mě nutily několikrát týdně odpojovat a znovu párovat. Například moje AirPods se někdy „rozsynchronizují“ a jedno sluchátko přehraje zvuk o několik milisekund dříve než druhé, což vytváří zvláštní a velmi otravný efekt ozvěny.

Interference Pravděpodobným důvodem nízké spolehlivosti je, že se Bluetooth a 2,4 GHz WiFi vzájemně ruší. Stejně jako v jiných situacích s rušením vás vaše zařízení nikdy nevarují, že dochází k rušení, a vy si ho všimnete pouze jako pokles kvality.

Nabíječka. Není to chyba Bluetooth, ale nevýhodou používání mnoha bezdrátových zařízení je, že si je musíte neustále pamatovat na nabíjení. Moje zařízení se vybíjela v těch nejméně vhodných okamžicích, například během videohovorů.

Výkon

Většina těchto problémů má společné rysy:

• Provoz zařízení není zcela narušen, ale pouze částečně omezen. To je pravděpodobně dobré znamení problému, ale vy si ho hned nevšimnete.
• Také jsem neměl tušení, jak dobře by zařízení „mělo“ fungovat, takže jsem si pozdě všiml, že kvalita klesla.
• A i když jsem se dozvěděl o existenci problému, bylo obtížné, a někdy i nemožné, pochopit jeho příčinu a opravit ji, protože jsem nevěděl, jak ji správně diagnostikovat (nebo takové metody prostě neexistovaly).

Pořád používám bezdrátová zařízení, když se to vyplatí. Například zapnu WiFi na notebooku, když se hodně pohybuji, a používám bezdrátové nabíjení telefonu, protože mi nezáleží na tom, jak rychle se nabíjí. Ale když dělám vážnou práci, udělám si čas na natažení kabelů a propojení všeho pomocí drátů.

Nutí mě přemýšlet, jaký by byl svět, kdybychom věnovali 10 % úsilí, které v současnosti vynakládáme na zbavování se kabelů všude kolem, vývoji inovativních řešení pro správu kabelů. Myslím, že mnoho aktivit závislých na bezdrátovém připojení, jako jsou videohovory, by bylo mnohem příjemnějším zážitkem.

• wi-fi
• bluetooth
• hardwarové klíče
• bezdrátové technologie
• bezdrátových zařízení
• správa kabelů

• Bezdrátová technologie
• Počítačový hardware
• Síťové technologie