Wi-Fi. Беспроводная сеть - Джон Росс

Спецификация 802.11b включает функцию роуминга, которая автоматически передает сетевую связь от одной точки доступа к другой, когда качество связи через новую точку становится лучше, чем исходное подключение. Связываясь с точкой доступа, клиент автоматически опрашивает все остальные радиоканалы для определения наиболее сильного или чистого сигнала. Когда клиент обнаруживает канал, который может обеспечить более быструю связь, он разрывает старую и незамедлительно связывается с источником лучшего сигнала.

Поэтому точки доступа с перекрывающимися зонами действия должны быть настроены на разные каналы. Для наименьшего количества помех от одной точки доступа к другой номера каналов любой пары соседних точек должны быть разделены по крайней мере пятью каналами.

В большинстве случаев сетевой клиент не связан с другой точкой доступа до тех пор, пока не перейдет в иное место при активной сетевой связи или пока не возрастет объем трафика в текущем канале. Другими словами, передача может возникнуть, когда пользователь переносит портативный компьютер или PDA с одного места на другое или когда сети будет необходимо сбалансировать нагрузку между всеми имеющимися точками доступа.

Как показано на рис. 2.10, все точки доступа должны быть соединены вместе через обычную проводную сеть, которая может также включать дополнительные компьютеры и серверы, не требующие беспроводного подключения.

Рис. 2.10

В большинстве случаев множественные точки доступа должны размещаться для обеспечения зоны покрытия с перекрыванием примерно 30 % от одной точки доступа к другой. Тем не менее, если ваша беспроводная сеть должна поддерживать большое количество одновременно работающих пользователей, наилучшим способом балансирования нагрузки может стать установка двух или более точек доступа, настроенных на разные каналы, исключающие взаимные помехи, в одном и том же месте.

Роуминг предусмотрен стандартом 802.11b, поэтому должно быть возможным использование точек доступа различных производителей в одной и той же сети. Предполагается, что все они работают совместно. Тем не менее каждая точка доступа содержит собственную конфигурационную утилиту и может иметь отличную от других конструкцию, поэтому сеть на основе точек доступа только одной марки практически всегда будет проще в конфигурировании и использовании, чем смешанная сеть. Создание беспроводной сети достаточно сложная задача. Всегда лучше устранить возможный источник проблем, чем искать виновного.

Если вы можете осуществить надежную высокоскоростную передачу данных в любую точку в зоне покрытия сети с антеннами, встроенными в сетевые адаптеры, и антеннами, прикрепленными к вашим точкам доступа, нет абсолютно никакой причины тратить время, деньги или усилия на приобретение внешних антенн. Как только вы достигнете максимально возможной скорости, более дорогая антенна не сможет передавать данные еще быстрее.

Однако, если вы хотите передать радиосигнал на максимально возможное расстояние в условиях приема, далеких от идеальных, отдельная антенна может справиться с помехами, увеличить скорость передачи данных, расширить зону покрытия сети и реализовать надежную связь в местах, где все это было невозможным с простыми внутренними антеннами.

На первый взгляд, наиболее простым способом повышения качества радиосигнала является увеличение мощности, излучаемой передатчиком. Как хотелось бы обычные 30 мВт, выдаваемые большинством беспроводных адаптеров (это 0,030 Вт), превратить в 10–20 Вт или более? Разве это не сделает сигнал гораздо более сильным?

Разумеется, да, но FCC и другие агентства по всему миру, регулирующие работу радиослужб, не позволят вам сделать это. Более мощная радиоаппаратура будет излучать сигналы, которые создадут серьезные помехи на более широкой территории. Это означает, что меньшее количество пользователей сможет использовать один и тот же участок радиоспектра.

Телевизионная станция, использующая канал № 4 в Нью-Йорке, вещает с уровнем выходной мощности 100 000 Вт, но ближайшая станция, использующая тот же канал, находится в Бостоне, в паре сотен миль оттуда. Радиоаппаратура в беспроводной сети использует мощность менее ватта, поэтому сигнал практически пропадает на расстоянии нескольких сотен метров.

Так как вы не можете увеличить мощность, излучаемую радиопередатчиками, наилучшим способом повышения качества сигнала становится оптимизация характеристик антенны.

Выпускаются радиоантенны двух типов: всенаправленные, передающие и принимающие во всех направлениях с равной мощностью, и направленные, фокусирующие свою энергию и чувствительность в заданном направлении.

В беспроводной сети точка доступа с всенаправленной антенной наиболее полезна, если вы хотите охватить большую площадь. Сетевой адаптер с всенаправленной антенной может одинаково хорошо осуществлять связь с любой близлежащей точкой доступа. Если рабочая зона беспроводной сети лежит за пределами области, которую вы можете достичь с помощью внутренних всенаправленных антенн, с помощью внешней антенны можно увеличить площадь примерно на 15 %.

Другими словами, если качество сигнала вашей связи начинает падать на расстоянии дальше 100 м от ближайшей точки доступа, вы можете увеличить зону действия полезного сигнала примерно до 115 м, используя внешнюю всенаправленную антенну либо для точки доступа, либо для сетевого адаптера. Если вы используете внешние антенны на обеих сторонах, можно охватить примерно 132 м. Разумеется, это значение является лишь легким для вычисления примером. Реальная зона действия пары внутренних антенн может быть очень разной, в зависимости от препятствий между обоими устройствами и помех от других радиосигналов. Однако данный 15-процентный показатель улучшения для каждой антенны будет оставаться примерно одинаковым.

Форма зоны покрытия направленной антенны и значение коэффициента усиления (мощность сигнала передатчика и чувствительность приемника) зависят от конкретной конструкции каждой антенны. Некоторые направленные антенны могут обеспечивать лишь умеренное значение коэффициента усиления при широком лепестке (как прожектор), тогда как другие — в три-четыре (или более) раза больший коэффициент усиления при гораздо более узком лепестке (как фара-искатель).

Направленные антенны могут обеспечить значительное улучшение качества сигнала в узкой зоне покрытия. Кроме того, они способны уменьшить помехи от «боковых» зон за пределами данного лепестка. Таким образом, направленные антенны в беспроводной сети могут выполнять несколько функций:

— позволяют пользователю за пределами «нормальной» зоны покрытия подключиться к сети;

— увеличивают эффективную зону покрытия, обслуживаемую точкой доступа, через ограничение зоны покрытия одним направлением;

— снижают или устраняют эффект перекрестных помех от других радиосигналов;

— снижают количество помех, создаваемых беспроводной сетью для другой радиоаппаратуры;

— помогают реализовывать удаленные стационарные соединения точка-точка между зданиями.

Характеристики антенн

В настоящее время выпускаются внешние антенны различных размеров и форм.

При выборе антенны вы должны учитывать несколько параметров, включая зону покрытия, коэффициент усиления, форм-фактор и герметизацию.

Диаграмма направленности

Спецификация для каждой антенны содержит диаграмму, показывающую границы зоны покрытия антенны. Вообще диаграмма может быть либо всенаправленной (антенна, которая излучает или принимает одинаково хорошо во всех направлениях), либо направленной (с наибольшим излучением или чувствительностью в одном направлении), либо в виде восьмерки (с сильным излучением впереди и сзади и слабым — по бокам антенны).

Каталоги и спецификации по направленным антеннам также обычно содержат угол апертуры, ширину луча или зону захвата, выраженные в градусах. Апертурный угол представляет собой сектор круга, в котором располагается зона максимального излучения или чувствительности антенны. Например, если антенна имеет апертурный угол 45°, максимальное излучение или чувствительность расширяется по направлению вперед от антенны с идентичным углом.

Направленные антенны излучают во всех направлениях, поэтому большинство производителей информирует вас о ширине луча более чем в одной плоскости. Эта информация может быть важна, когда вы планируете разместить антенну точки доступа на стене, крыше или мачте и осуществлять обмен данными с наземными сетевыми узлами.

Коэффициент усиления