Wi-Fi антени: підвищуємо дальність дії бездротової мережі, Комплектуючі, огляди

Введення

У наших статтях “Перший крок до бездротових мереж Wi-Fi” і “Будуємо бездротову мережу на швидкості 108 Мбіт / с” і “Налаштовуємо безпеку бездротової мережі Wi-Fi” ми вже створили швидку захищену від хакерів бездротову мережу. Настав час збільшувати дальність її дії.

Бездротові мережі стандартів IEEE-802.11 отримують все більше поширення. Однак, багато користувачів і системні адміністратори стикаються з проблемами покриття свого офісу чи дому впевненою зв’язком. Чим гірше якість прийому сигналу на комп’ютері клієнта, тим на меншій швидкості буде встановлено з’єднання. А це означає, що ви абсолютно безкоштовно втрачаєте швидкість, яка могла б бути і вище. Інша проблема – забезпечення стійкої зв’язком користувачів на великій відстані від точки доступу. І в тому і в іншому випадку перед системним адміністратором або домашнім користувачем з’явиться цілком конкретне завдання: треба зробити так, щоб сигнал приймався впевненіше і з максимально можливим рівнем. Здавалося б, для цього достатньо лише знайти мережевий адаптер або точку доступу зі збільшеною потужністю – І проблема буде вирішена. Але у випадку з бездротовими мережами ми маємо справу з радіо ефіром, використання якого суворо регламентується законодавством відповідних країн. У нас, в Росії, для бездротових мереж визначений діапазон частот 2400 – 2483.5 МГц, в якому можуть працювати передавачі потужністю не більше 100 мВт. Якщо перевищити потужність, можна познайомитися з доброзичливими інспекторами з “Госсвязьнадзора”. Підозрюю, що знайомитися з ними ви не захочете, а захочете збільшити дальність дії своєї бездротової мережі іншими способами. Таких способів два. Перший – встановлювати ретранслятори, які будуть повторювати ваш сигнал через якусь відстань, створюючи коридор для вашої бездротової мережі. Як ретранслятора може працювати і точка доступу в режимі “Repeater”. Це не завжди зручно, тому що часто немає можливості підвести живлення до ретранслятору, та й дорогувато. Інший спосіб простіше в реалізації – вам буде потрібно лише спеціальна Wi-Fi антена. Про те, які бувають Wi-Fi антени і яка вам потрібна, ми зараз і поговоримо.

Як посилює антена

Помилково вважати, що передавальна антена може посилювати сигнал. Звичайна пасивна антена при передачі сигналу лише направляє спектр в певному напрямку і за рахунок своєї площі забезпечує більш впевнений прийом. Антена працює подібно світловому відбивача в ліхтарях. Вона спрямовує спектр в заданому напрямку. Наприклад, вам треба охопити впевненим сигналом велике приміщення. Простим рішенням буде розмістити точку доступу в центрі приміщення, але на жаль це може бути пов’язано з технічними труднощами. Набагато простіше встановити точку доступу в одному з кутів кімнати і направити сигнал в протилежний кут. Для цього вам буде потрібно спрямована антена, яка не буде посилати сигнал в стінку за собою, де він нікому не буде потрібно, зате розподілить спектр по площі з більшою ефективністю.

Тим не менш, одна з основних характеристик антени – її коефіцієнт посилення, виражений в децибелах. Коефіцієнт посилення такої антени – це відношення потужності сигналу випроміненого в певному напрямку до потужності сигналу, випромінюваного ідеальної ненаправленої антеною. Необхідно відзначити, що коефіцієнт посилення характеризує спрямованість сигналу, а не збільшення вихідної потужності по відношенню до вхідних (Як це може здатися з назви), тому даний параметр часто ще називають коефіцієнтом спрямованої дії. Цей параметр безпосередньо пов’язаний з діаграмою спрямованості антени.

З будь-якої штирькової ненаправленої антени можна зробити спрямовану, для чого достатньо встановити відображає екран. Для цього піде як лист фольги, так і проста жерстяна банка. Але це неетично, неестетично і не ідеально. Промисловістю сьогодні випускаються досить антен для різного застосування в бездротових мережах. Розглянемо різні типи антен на прикладі обладнання німецької компанії Level One.

Отже, прийшов час підвищити дальність дії бездротової мережі. Для установки бездротових мереж ми використовували обладнання німецького виробника, компанії Level One. Це обладнання відрізняється тим, що в комплекті з ним поставляються зручні утиліти, що дозволяють користувачеві легко налаштувати всі параметри WLAN. На переправі коней не міняють, а значить антени будемо вибирати з асортименту компанії Level One. Ну що ж, нагадаємо нашу тестову конфігурацію.

Персональний комп’ютер.Щоб уникнути можливих проблем, ми використовували комп’ютер, зібраний на базі barebone платформи Shuttle SB75G2, стабільної платформи, зарекомендувала себе з кращого боку в плані відсутності перешкод.

Конфігурація тестового комп’ютера:

У цьому комп’ютері було встановлено 1024 Мб пам’яті DDR400 виробництва компанії OCZ.

Пам’ять OCZ DDR400 серії PC3200 Titanium має таймінги CL 2-3-2-5 і забезпечує нам максимальну продуктивність (читайте статтю про залежність швидкості комп’ютера від затримок пам’яті).

Ноутбук IRu Novia 3331W Combo. Огляд цього ноутбука ви можете прочитати тут. Цей мобільний комп’ютер, побудований на платформі Centrino, вже має вбудований контроллер Wi-Fi IEEE 802.11g.

Антени для внутрішнього і зовнішнього використання

Вам можуть знадобитися антени для установки на вулиці або в приміщенні. Все залежить від ваших вимог. Звичайно, якщо є необхідність здійснити покриття вашого двору або площі перед офісом, вам потрібно антена для зовнішньої установки. Такі антени мають міцний водонепроникний корпус, захищений від негоди, поривів вітру і температурних перепадів. Такі антени мають потужні скоби для кріплення на щогли або кронштейни та міцні закриті контакти.

Внутрішні антени не захищені від води, чаю та кави. Вони компактно встановлюються поруч з вашим монітором, на тумбочці або на системному блоці. Такі антени вкрай зручні, якщо ваш системний блок стоїть під столом, де істотна частина сигналу від антени вбудованого мережного контролера буде гаситися. Щоб підвищити швидкість бездротової мережі, втрачену через погану якість сигналу, таку антену треба встановлювати як мінімум на робочому столі або кріпити на стіну.

Спрямовані антени (Directional antenna)

Мабуть, це найпоширеніший тип Wi-Fi антен. Такі антени, як ми вже сказали, відмінно підходять для організації мережі за типом точка-точка. Якщо ваш комп’ютер повинен з’єднуватися тільки з точкою доступу або з іншим комп’ютером, використовуйте спрямовану антену. В офісі чи вдома ви можете такий антеною “пробити” непробивні стіни, направити сигнал від принтера на комп’ютер або розширити Wi-Fi на сад вашої дачної ділянки.

Для зовнішньої установки компанія Level One пропонує антену WAN-2118 типу Yagi. Ця антена циліндричної форми діаметром 89 мм і довжиною 1000 мм направляється своєї поздовжньої віссю подібно вказівним пальцем. Коефіцієнт посилення Level One WAN-2118 становить 18 дБ.

Виробник обіцяє впевнений прийом на швидкості 1 Мбіт / с на відстані до 5 Км, а на швидкості 54 Мбіт / с – до 1.5 Км. Звичайно ж, в офісі такі відстань не потрібні, та й про таку метрову антену високі співробітники будуть постійно битися головою. Антени типу Yagi зазвичай дуже спрямовані і підходять тільки для з’єднання двох станцій або для збільшення радіусу дії двох з’єднаних між собою станцій. І не сподівайтеся, що за допомогою цієї антени вам вдасться підключити весь сусідній будинок.

Для використання в приміщенні більш практичним буде використання антени панельного типу. Простіше кажучи, це плоский випромінює в одному напрямку радіохвилі прямокутник. Спрямована антена Level One WAN-1060 має коефіцієнт посилення 6 дБ і розміри 115x76x76 мм.

Такий коефіцієнт посилення дозволить працювати з мережею на швидкості 1 Мбіт / с на відстані до 60 метрів, а на максимальній швидкості 54 Мбіт / с – на відстані 25 метрів.

Якщо ви не можете визначитися, де ж встановити антену, зовні будівлі або всередині, то сміливо купуйте антену Level One WAN-2085. Це універсальна спрямована антена, призначена як для внутрішньої, так і для зовнішньої установки. Її розміри, 120x120x43 мм, дозволяють встановлювати її як у невеликий переговорної, так і на балконі будинку. А коефіцієнт посилення у неї вельми непоганий – 8.5 дБ.

З ним ви можете розраховувати на впевнені 1 Мбіт / с на відстані 1200 м, і на 54 Мбіт / с, якщо не будете віддалятися далі 350 метрів.

Спрямовані антени – ідеальний варіант для зв’язку двох точок по бездротовій мережі Wi-Fi. Наприклад, ви і ваш друг живете в сусідніх будинках, вікна яких дивляться один на одного. Щоб з’єднатися з бездротовою мережі, вам буде потрібно дві спрямованих антени, “смотрящих” суворо один на одного.

Відстань, на яке може передаватися сигнал, залежить лише від коефіцієнта посилення вашої антени. Деякі ентузіасти могли передати сигнал на кілька десятків кілометрів, так що для двох будинків, знаходяться в межах видимості, з’єднатися по Wi-Fi буде набагато простіше.

Всеспрямовані антени (Omni-directional)

Всеспрямовані антени – це основний тип антен, який використовується в обладнанні для бездротових мереж. Всеспрямовані антени рівномірно покривають територію в усьому радіусі дії. Якщо у вашому офісі встановлений Wi-Fi принтер, до якого ви збираєтеся дати доступ всім гостям з ноутбуками, які можуть перебувати в переговорній, у приймальні, в їдальні або де-небудь ще, на принтері має бути встановлена всенаправлена ​​антена. У той же час, якщо ви хочете встановити на даху будинку Wi-Fi передавач, щоб дати доступ до мережі сусіднім будинкам, гаражів і річним альтанок, вам потрібна саме така антена.

Як правило, всеспрямовані антени є штир, встановлений вертикально. Цей штир поширює сигнал в площині, перпендикулярній своєї осі. Так звані, вертикальні всеспрямовані антени. У порівнянні з спрямованими, вони мають значно менший коефіцієнт підсилення. Живий приклад тому – Level One OAN-2080.

Коефіцієнт посилення цієї антени – 8 дБ, діаметр – 19 мм, довжина – 520 мм. Таку антену зручно розташовувати на щоглі на даху будинку чи автомобіля. З її допомогою ви зможете працювати з бездротовою мережею на швидкості 1 Мбіт або 54 Мбіт на відстані до 1800 метрів або до 600 метрів відповідно. Для внутрішнього ж застосування Level One пропонує більш компактну антену такого ж типу.

Настільна антена OAN-1040 виконана у вигляді такого собі обеліска з прозорою підставкою. Ця антена має коефіцієнт посилення 4 дБ і практично ідеальну горизонтальну поляризацію.

Як бачите на діаграмі, сигнал рівномірно розподіляється навколо антени в горизонтальній площині. Відносно великі розміри антени (145x22x12 мм) обіцяють роботу з мережею на швидкості 1 Мбіт / с на відстані до 170 метрів, а на швидкості 54 Мбіт / с – до 55 метрів.

Ще один тип всеспрямованих антен – стельові. Це внутрішні антени, підвішують під стелю для кращого охоплення всього приміщення. Їх зручно розміщувати у великих залах в центрі приміщення. Такі антени повинні поширювати сигнал у двох площинах – в горизонтальній і вертикальній. З горизонтальної все зрозуміло – спектр тут є практично ідеальну окружність. А от з вертикальної ситуація трохи інша. Антена розрахована на те, щоб віщати зверху вниз, тому найбільш високий рівень сигналу буде досягатися в напрямку 45 градусів від горизонтальної площини антени. Отже, коефіцієнт посилення у такої антени вказується не одним числом, а мінімальним і максимальним значеннями.

Антена Level One OAN-1030 має коефіцієнт посилення від 2.5 до 3.7 дБ. Нижче наведена досить нудна малюнок цієї антени, схожою на світильник і цікава діаграма вертикальної поляризації.

Як бачите, вертикально, строго під цією антеною краще не ставати, мертва зона прямо під нею може бути великою. Ну а якщо ви зможете розташуватися під кутом 45 градусів до цієї антени на відстані 120 метрів, то зможете працювати на швидкості до 1 Мбіт / с. А на відстані 40 метрів – до 54 Мбіт / с. Врахуйте, що це відстань прямої видимості, не забудьте порахувати висоту підвісу і відстань, на яку ви віддаліться від антени по землі. Діаметр цієї антени – 132 мм, висота – 42 мм.

Яку антену вибрати?

Цілком очевидно, що вибирати антену слід виходячи зі своїх умов і завдань, які ви покладаєте на бездротову мережу. У невеликому офісі або в квартирі, вам буде досить і звичайної вбудованої антени бездротових адаптерів і точок доступу. Але якщо вам захочеться більшого радіусу дії і роботи на високих швидкостях на великій відстані, доведеться встановлювати антену.

Для того, щоб забезпечити демонстраційний зал упевненим прийомом аж до задніх рядів, доцільно буде встановити всеспрямовані антени (omni-directional), які можна розмістити під стелею або на трибуні. Антени з коефіцієнтом посилення навіть 4 Дб цілком вистачить для аудиторії на 400-500 чоловік. Для великого ангара зручно буде підвісити під стелею підвісну всеспрямовану антену, яка охопить більшу площу навіть з коефіцієнтом підсилення від 2.5 до 3.7 дБ. Якщо вам потрібно, щоб всі сусіди на дачах могли працювати з вашою бездротовою мережею або якщо ви хочете віддалитися від свого дачного ділянки на природу і там з допомогою КПК вийти в мережу, вам буде потрібно всенаправлена ​​антена, встановлена ​​на щоглу на даху будинку.

Ну а якщо вам потрібно “пробити” стіну від лазерного принтера до сервера, вам підійде спрямована кімнатна антена. Нею так само можна з’єднувати два сервери в різних крилах будівлі. Брати спрямовану потужну антену внутрішнього використання можна так само якщо ви збираєтеся з’єднувати між собою несуміжні кімнати і треба сконцентрувати сигнал в одному напрямку. Або ж якщо ви хочете встановити мережу між двома будинками, вікна яких виходять один на одного: досить поставити такі антени на підвіконня і направити один на одного.

Зовнішня спрямована антена згодиться для того, щоб з’єднати два будинки на різних кінцях дачного селища бездротовою мережею. Або для того, щоб провести бездротову мережу в віддалений об’єкт.

При виборі антени постарайтеся дізнатися діаграму її вертикальної і горизонтальної поляризації. Вона покаже, як антена поширює сигнал у вертикальній і горизонтальній площині і ви зможете розрахувати мертві зони і зони невпевненого прийому виходячи з положення антени в офісі або будинку.

Ну і наостанок – не забувайте заземлювати антени. Для цього в комплекті з антеною повинен поставлятися спеціальний роз’єм, що підключається в розріз між антенним кабелем та мережевим обладнанням. Грозовий розряд у безпосередній близькості з антеною може вивести з ладу мережеве обладнання. Особливо це актуально для зовнішніх антен. Підключіть поставляється в комплекті роз’єм і заземлите спеціальний його контакт – і забудьте про проблеми. Рівного вам мережевого покриття!

Ми дякуємо компанії “SVEGA Computer”, офіційного дистриб’ютора Level One в Росії за надане мережеве обладнання.

LIKE OFF

21/07.2005

Схожі статті:


Сподобалася стаття? Ви можете залишити відгук або підписатися на RSS , щоб автоматично отримувати інформацію про нові статтях.

Коментарів поки що немає.

Ваш отзыв

Поділ на параграфи відбувається автоматично, адреса електронної пошти ніколи не буде опублікований, допустимий HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*

*