雨が降ったときだけ動くWi-Fi
(predr.ag)- 10年近く安定していた自宅の長距離Wi-Fiブリッジが、ある日から晴れの日には90〜98%のパケットロスを起こし、雨が降ると正常に戻るという奇妙な障害を示した
- 家の中のルーターとブリッジのローカル機器は正常だったため、問題範囲はオフィスと自宅を結ぶ見通し線の無線リンクに絞られた
- 再起動、機器の老朽化、ケーブル、電源アダプター、ファームウェア、アンテナコネクターの腐食を確認したが原因ではなく、実際の障害物は2つのアンテナの間に育った隣家の木だった
- 雨が降ると、葉や枝にたまった水の重みで木が垂れ下がって信号経路から外れ、雨がやんだ後は約15分かけて再び持ち上がり、リンクを妨げていた
- 解決策は既存の802.11g機器を、干渉により強い802.11n機器へ交換することで、新しいアンテナの設置後は雨が降っていなくてもリンクが正常につながった
雨が降ると息を吹き返すインターネット
- 雨が降っていないとき、自宅のインターネットはWebサイトへのpingで98%のパケットロスを示し、接続自体は生きていても実用は難しい状態だった
- 雨が降り始めてから5分以内にパケットロス率は**0%**に下がり、雨が約1時間続く間、インターネットも正常なままだった
- 雨がやんでから約15分が経つと、パケットロス率は再び90%以上に上がり、インターネットを使えなくなった
- その後数日間、同じパターンが繰り返された
- 雨が降り始めると、数分以内に接続が高速で安定した状態に変わる
- 雨が止むと、15分前後で接続がまた壊れる
自宅ネットワークの構成
- 自宅では一般的な家庭用回線の代わりに、数ブロック離れた父親のオフィスにある高速な業務用インターネット回線を共有して使っていた
- オフィスとアパートは小さな丘に沿って離れており、アパートは2階分高い位置にあった
- 2地点の間にはline-of-sight方式のWi-Fiブリッジが構成されていた
- 両側に高利得の指向性Wi-Fiアンテナを向かい合わせに設置していた
- この構成は、雨でも晴れでもほぼ10年間問題なく動作していた
障害区間の切り分け
- 家の中のローカルWi-Fiルーターは正常に動作しており、パケットロスもなかった
- Wi-Fiブリッジの自宅側機器も正常に見えた
- 一方で、ブリッジのリモート側機器とその先のネットワーク機器にpingを打つと、90%以上のパケットロスが発生した
- この結果から、問題は家の中のWi-Fiではなく、オフィスと自宅の間の無線ブリッジリンクにあると絞り込まれた
物理作業になったハードウェアデバッグ
- まずすべての機器の電源を入れ直したが、問題は解決しなかった
- その後、ネットワーク機器を1つずつ点検した
- 機器の老朽化による故障の有無を確認したが、問題ではなかった
- ケーブルが抜けていたり緩んでいたりしたわけでもなかった
- 電源アダプターの故障でもなかった
- 自動ファームウェア更新の失敗でもなかった
- 屋外にあったアンテナコネクターの腐食も原因ではなかった
- ハードウェア点検には、はしごに上り、10年間触っていなかったケーブルをたどり、家とオフィスを何度も行き来する物理的な作業が必要だった
真の原因：信号経路に入り込んだ木
- 何度も行き来するうちに、近所が大きく変わり、以前は若木だったものが大きく育っていることに気づいた
- 自宅側のWi-Fiブリッジアンテナが設置された構造物に上り、オフィス側アンテナの方向を見ると、アンテナは見えなかった
- 隣家の木の梢の枝が、2つのアンテナ間の見通し線経路を遮っていた
- その木は、信号を妨げるのにちょうど十分な高さまで育っていた
雨が降るとなぜ直ったのか
- 雨が降ると水が葉や枝にたまり、木を下へ押し下げる
- その重みで枝が垂れ下がり、Wi-Fiアンテナ間の信号経路から外れる
- 雨がやんだ後は水がゆっくり落ち、約15分かけて木が再び持ち上がり、信号経路をまた塞ぐ
- 直線経路の外にある物体でも干渉を生むことがあり、良好な信号品質のためには、アンテナ間のFresnel zoneを障害物のない状態で確保することが望ましい
- 実環境では完全なFresnel zoneの確保は難しいため、Wi-Fi機器は誤り訂正のような技術により、不完全な条件でも動作する
1件のコメント
Hacker Newsのコメント
同じ系統の古典的な話である「500マイル先へメールを送れない」を、誰が最初にリンクするのかは分からない
http://www.ibiblio.org/harris/500milemail.html
あるいは Magic/More Magicスイッチ の話もある
http://www.catb.org/jargon/html/magic-story.html
物理的な現実が、私たちの頭の中に作った機械の抽象モデルとぶつかるときは面白い
このくだりは本当に史上最高に好き:
専門家たちが自分の専門性を動員してこういう現実の問題を分析し、とんでもなく徹底した説明を出してくるときが本当に好き
最近、似たようなことがあった。ゲームセンターでピンボールをしていたら、特定のランプショットが昼間は認識されていたのに、ある時点から認識されなくなった
調べてみるとセンサーが光ビーム方式で、受光部が窓から入る直射日光をそのまま受けていた。ずっと赤外線を受けているので、ピンボールがビームを遮っても遮断されたと報告しなかったわけだ。太陽の角度が数度変わると、すぐにまた動作した
あるいは「バニラアイスクリームにアレルギーのある車」の話もある [1]
[1] https://news.ycombinator.com/item?id=37584399
500マイルメールの話は、結局私たちが根本的に物理法則に支配されていることを思い出させてくれる、お気に入りの例の一つだ。笑える話だが、ネットワークがどれほど速くても、レイテンシは結局光の速度に縛られるという事実を思い出させてくれる
500マイルの話を完全に忘れていた。一番好きな一文はこれ:
作り話かどうかは分からないが、実際にも起こり得る。2010年ごろWISPで働いていたとき、似たようなことがあった
毎晩約10分間、本社から中継塔への接続が不安定になった。当時はMikrotikの5GHzカード2枚と大きなアンテナを使っていた
コンピューターの前に座っていると、日没後数分してから監視アラートが入り始めた。1週間、同じ仕様でのハードウェア交換まで含めてあらゆることを試したが、あまりにがっかりして、日没ごろにタバコを吸いに外へ出た
そのとき建物の周囲にある巨大な照明が光センサーによって点灯し、すぐに携帯電話へSMSアラートが届いた。建物の中へ駆け戻って外部照明を消すと、即座にパケットロス0% になった
分かったのは、建物管理側が前の週に外部ランプをすべて新しいナトリウム蒸気灯に交換しており、何らかの理由で点灯後最初の5〜10分間、5GHz帯に非常に強い干渉を起こしていたということだった。ランプを交換すると解決した
オーストラリアのある携帯通信事業者で働いていたときに経験した長距離マイクロ波リンクの問題を、ほとんど同じように思い出した。その会社はマイクロ波リンクのチェーンにかなり依存しており、この特定のリンクは固定回線を確保しにくく、現地のエンジニアも周辺環境の変化をよく知らない北クイーンズランドにあった
毎週、平日と土曜日の7時から3時までリンクが断続的に切れ続け、その後と日曜日は問題なかった。原因は、その時間帯にマイクロ波経路のど真ん中で新しい住宅建物を建てているクレーンが動いていたためだった。誰かが現地へ行く機会ができるまで、何週間もあらゆる理論と時間が浪費された
驚く話だ。軍が、良好なレーダーカバレッジが重要な地域に風力タービンを望まないという事実も思い出す。たとえばフィンランド国防軍はロシア国境付近のどこに対しても敏感だ。ブレードが金属でなくても、それでもノイズやレーダーシャドウの原因になる
職場で見るデバッグの大半を思い出す。人々は理論を立て、インターフェース上で呪文のような作業をする
ログファイルやエラー説明を読めば、たいてい10秒で原因と解決策が明らかになるのに
その程度なら、ブッシュパイロットを呼んで回線に沿って飛んでもらったと思う
タイトルはFleetwood Macの語呂合わせだったのかもしれない
o/~ Wi-Fi's only working when it's rainin'
Players only stutter when they're buff'rin'
Websites, they will page load oh so slooooww
When the rain falls down, you can download
特殊なインターネット構成は、数段落後に埋めておく情報ではなく、かなり重要な情報だ。その説明が出てくると、ネットワーク機器の電源やケーブルをたどってノートPCをあちこちに挿す前に、まずアンテナを遮っているものがないか確認すべきだったように見えた
後知恵なら簡単だが、その情報が追加された瞬間に結末を当てた
同じ考えだったが、おそらくすぐにWi-Fi送信機までは思い浮かばなかったと思う
いろいろなインターネット問題を何十年もデバッグしてきたので、今ではまず「元」が動いているかを確認する。たとえばノートPCをモデムに別のケーブルで直接挿す。それで動けば「線」をたどって下り、動かない地点を探す。たいてい犯人はかなり早く見つかるし、ISP側の問題なのにルーター設定をいじることも防げる
元の状況では、オフィスのインターネットは正常で自宅のインターネットだけが問題だと気づいた瞬間、両者の間の接続が次に見るべき明白なポイントだったはず
自分も同じ感想だったけれど、投稿者を擁護するなら、その情報はたぶん頭の片隅にも埋もれていたのだと思う。こういう構成を何年も使っていると、細部のかなりの部分が自分にも見えなくなり、意識がわざわざ前面に引っ張り出さない「当然の」背景情報になる
物理構成の説明が出た瞬間、心の中で「木だ！」と叫んでいた
そう、個人的にも記事の中で深く埋もれすぎていたと思う
最初は全体の文脈がなかったので、雨が外部信号の干渉を遮って、APのチャネルが混んでいるように見えていた現象が消えたのかと思った
以前、1998年式の Volkswagen Wolfsburg Edition を持っていた。滑らかで鮮やかな赤色で、どこへ行っても目立つ車だったし、都市部で働いていたので駅に駐車してから出勤するのが便利だった
ある特に疲れた日、電車を降りて駐車場まで歩いて車を見ると、不思議なことにすべての窓がなくなっていた。最初は誰かに車を荒らされたのだと思って怖くなったが、車の周囲のどこにもガラス片がなかった。よく見ると窓はただ下がっていただけで、また上げて家へ帰り、その奇妙な出来事は忘れてしまった
数週間後の土曜の朝、裏庭のポーチでコーヒーを飲んでいると、空が暗くなり小雨が降り始めた。雨粒が屋根をたたく音の合間に、車の窓が下がる特有のウィーンという音が聞こえた
前の方へ走って行くと、Volkswagenの窓が勝手に下がり、雨が車内へ降り込んでいた。結局、窓の異常動作は電気系統の短絡が原因だと分かった
その日以来、この車は単なる格好いい赤い車ではなく、予想外の窓のいたずらで気を抜けなくする、ちょっと変わった個性を持つ車になった
2015年式の Opel Astra を持っているが、一部の国ではVauxhallとしても売られているらしい。ある日、同じように、何もしていないのにすべての窓が勝手に下がっているのを見た
最初に起きたのは音楽フェスで、キャンプ道具を車から大量に運び出した後だった。リモコンキーでロックし、鍵をポケットに入れ、最後の荷物をキャンプへ運んだ。1時間ほど後、誰かが自分の車の窓が完全に開いているが意図したものかと尋ねてきて、もちろんそうではなかった
次は買い物をして家に戻った後だった。ドアをロックし、食料品の箱を持って家に入り、荷ほどきしてから窓の外を見ると、駐車場の車の窓が全部下がっていた。ファームウェアの不具合のようなものかと思った
数日後、同じことがまた起きた。買い物をし、荷物を持って入り、窓の外を見ると、車が自分で窓を完全に下げていた。数日の間に同じ状況で同じ不具合が2回？ どれほどの確率だろうと思った
すると突然気づいた
ポケットにはかなり多くの物を入れて持ち歩いていて、リモコンボタン付きの車の鍵もその一つだった。重い物や箱を持つときに、「ロック解除」ボタンを短くではなく数秒間誤って押し続ける可能性がかなりあったのだ。そこでリモコンを持って車の前に立ち、ボタンを長押ししてみると、5秒ほど後にすべての窓が少し下がり、さらに数秒待つと完全に下がった
それ以来、自分の車には夏の換気用にリモートで窓を下げるという興味深い機能があることを知った
もう一つの古典:
座っているとログインできるが、立っているとログインできない
参考リンクを探してみる
追記: ここに一つのバージョンがある:
https://www.reddit.com/r/talesfromtechsupport/comments/3v52p...
その派生で、ある端末に 「print screen」ボタン があり、立っていると動くが座ると動かない、という話を読んだ記憶がある。あるいは逆だったかもしれない
結局、print screenボタンが2つあり、そのうち片方だけが動作し、片方は立っているときか座っているときのどちらかでより見えやすかった、という問題だった
こういう話は、まったく筋が通らない、あるいは不可能に見えるときに、一歩引いて自分が何を間違って仮定しているのか考えろと教えてくれる古典的なデバッグ寓話だ
タイトルだけ見て、どうにかして「オフィスチェアがモニターを消す」話に関係しているのだと思った。実際には違ったが、あれも良い話だ
https://news.ycombinator.com/item?id=21978004
[追記: この話もすでにスレッドで何度か言及されているのを見た]
Mr. Beanのエピソードに、テレビの横に座っているときだけテレビが動作する場面がある。もちろん、その位置からはテレビを見られない。最終的には服でテレビの横に自分の分身のようなものを作って置き、本人はテレビの前に裸で座って見る、という形で解決していたと思う
数年前、家族のために自宅からガレージ棟までポイントツーポイントWi-Fiリンクを設置した。小型でPoE給電、かなり遠距離にも対応するUbiquity Nanostationのペアを指定した
家側の機器は英国式の標準的な瓦屋根の内側にあった。瓦は密な3/4インチ厚で、下地材まで考えると1インチを超える厚くて高密度な素材だった
反対側は20m離れた見通し距離だったが、外部取り付けは禁止されていた。ガレージ棟には箔張りのKingspan系断熱材があり、そちらの機器を天窓の近くにどうにか設置して、なんとか動くようにした。その後、そこにアクセスポイントをデイジーチェーン接続した
すべて順調だったが、天窓が金属コーティングされたものに交換されて問題が起きた。雨が降る前までは信号がぎりぎり動いていたが、雨が降ると十分に壊れた
問題が十分に厄介になったとき、家族と作戦を立て、誰かが週末に不在の隙に訪ねて行き、ガレージ側の機器を外へ移した。今では巣箱のように見える。反対側には本物の巣箱も取り付けてある。偽物の巣箱は日差しで熱くなるが、本物の巣箱は常に日陰にある
最近経験した奇妙なインターネット問題の一つは、50Mbitのインターネットを 100Mbit にアップグレードしたのに、ノートPCは100Mbitにほとんど届かず、ホームラボは速度テストで簡単に100Mbitが出たことだった
違いは、ホームラボは物理的に接続されていて、ノートPCはWi-Fiを使っている点だと気づくのに時間がかかった
ノートPCのWi-FiはAPに約1.2Gbitで接続されていて、ほかの機器でも同じ問題がありました。内部ネットワークの速度を確認してみると、Wi-Fi機器からホームラボへファイルを送受信する場合も約90Mbitで頭打ちになっていました。
そこでAPとルーター間の接続を見ることにし、Wi-Fi APがルーターに1Gbitではなく100Mbitで接続されていることに気づきました。既存のケーブルより見た目がよかったので適当に使っていた安物のCAT7ケーブルが、実際にはCAT7ではなく100Mbitしか出なかったのです。ケーブルを替えると解決しました。気持ち悪いので、イーサネットケーブルを全部それなりの品質のものに交換することにしました。
その「偽物」ケーブルがどこから来たのかも覚えていません。おそらく、いつかAliExpressで買った雑多な機器に付属していたものだったのでしょう。積んでいたUSBケーブルでも似たようなことがあり、どこから来たものか忘れていたのですが、あとになってようやく最低限の機能しか果たさないレベルだと分かりました。
ビデオケーブルも同じです。1440p/4Kや高リフレッシュレート、可変ビットレートになると、HDMI 2.1やDP 1.4の認証が実際に重要になり始めます。
もっと悪いのは、ハードウェアが規格未満のケーブルでも何とか動かそうと頑張ってしまう点です。その結果、画面がランダムに黒く点滅したり、ノートPCを接続したあとに何度も勝手に再接続されたりする現象が起きます。
残りの内容を見ると、最初の文を読むときに混乱します。ホームラボとノートPCが入れ替わるべきではないでしょうか？
ここまで読んで：
「オフィスと私たちのアパートは数ブロック離れていた……」
これは間違いなく見通し線通信だと思いました。
1993年の夏に働いていた会社が、250m離れた2つのオフィス間に赤外線だったような伝送装置を設置したときにも経験しました。夏の太陽が北西あたりで送信機の背後を通ると、毎晩約1時間Wi-Fiが切れていました。