Wi-Fi. Беспроводная сеть - Джон Росс

Радиоантенны работают похожим образом. Ненаправленная антенна излучает равное количество энергии во всех направлениях, тогда как направленная антенна может концентрировать большую часть энергии в одном направлении.

Направленные антенны с узкими апертурными углами полезны для соединений точка-точка, но это не единственный способ извлечения преимуществ такой антенны в беспроводной сети. При наличии потенциальной возможности помех от других радиосигналов часто полезно расположить направленную антенну так, чтобы их источник был вне апертурного угла с тем, чтобы приемная антенна гораздо менее чувствовала источник помех, чем полезный сигнал.

Когда вы пытаетесь обеспечить покрытие вашей территории сетью, одновременно избегая влияния на соседей, можно разместить направленные антенны на краю охватываемой зоны и направить внутрь ее.

Антенна большого размера эффективнее, чем некрупная антенна, но весьма важен именно правильный размер. Идеальная антенна для любой радиочастоты имеет длину, в точности совпадающую с длиной волны на данной частоте или кратную ей. Поэтому совместно с вашей сетью 802.11b рекомендуется использовать антенну, специально спроектированную для работы на частоте 2,4 ГГц (2400 МГц). Антенна правильных размеров будет отправлять и принимать Wi-Fi-сигналы гораздо более эффективно, чем антенна произвольной длины.

Мощность

Максимальное значение мощности, излучаемой радиопередатчиком 802.11b, определяется конструкцией радиоустройства. При работе с сетью регулировать ее обычно невозможно или, если такая возможность предоставляется, все действия сводятся к выбору между «высокой» и «низкой» мощностью. Тем не менее выходная мощность одного из радиоустройств значительно меньше допустимого максимума, поэтому часто можно увеличить значение мощности, подаваемой на антенну, не нарушая закон.

Если вы не можете повысить мощность, излучаемую передатчиком, единственный способ увеличить мощность сигнала радиоустройства точки доступа или сетевого адаптера — между передающим устройством и антенной разместить радиочастотный усилитель. Это устройство похоже на черный ящик, на вход которого поступает сигнал малой мощности, а с выхода снимается мощный сигнал с тем же содержимым.

Некоторые РЧ-усилители предназначены для использования внутри помещений рядом с точкой доступа, маршрутизатором или сетевым адаптером.

Другие монтируются снаружи на вышках или мачтах рядом с антенной.

Комнатные усилители обычно проще устанавливать и управлять ими. К ним легче подключить источник переменного тока, но они менее эффективны, так как длинный антенный кабель поглощает часть мощности. Усилитель в герметичном корпусе рядом с антенной подает на нее больше мощности, но доступ к нему будет затруднен, когда понадобится ремонт или замена. Если вы используете внешний усилитель, выберите тот, который питается постоянным током по антенному фидеру.

HyperLink Technologies и другие производители предлагают усилители на частоту 2,4 ГГц. Многие из этих устройств усиливают как входящие, так и исходящие сигналы. Это полезная функция делает возможной установку усилителя только на одной стороне соединения и по-прежнему увеличивает уровень сигнала в обоих направлениях.

Длина антенны

Радиосигналы с частотой 2,4 ГГц распространяются в пределах прямой видимости, расстояние передачи сигнала можно увеличить, подняв выше одну или обе антенны. Поэтому размещение антенн на крышах, вершинах холмов и высоких башен — распространенная практика. Чтобы компенсировать кривизну земли, средняя высота подвеса антенн должна увеличиваться по мере увеличения расстояния, на которое передается сигнал.

Радиосвязь по принципу прямой видимости на самом деле осуществляется на большее расстояние, чем линия видимости между двумя антеннами.

Радиоволны распространяются в пределах сигарообразной зоны, называемой зоной Френеля, которая окружает прямую линию между передающей и приемной антеннами. Для максимально лучшей передачи зона Френеля должна быть свободной от холмов, деревьев, зданий и прочих препятствий.

Поэтому максимальное расстояние, на которое можно передавать беспроводной сетевой сигнал, зависит от средней высоты подвеса обеих антенн с поправкой на кривизну земли и на наличие зоны Френеля. В табл. 10.1 приведен набор минимальных высот, требуемых для различных дистанций на частоту 2,4 ГГц.

Помните, что это приблизительные оценки, поэтому на самом деле можно передавать данные несколько дальше максимальных указанных расстояний.

Таблица 10.1 Зависимость между высотой подвеса антенны и максимальной дальностью распространения сигнала

Расстояние — Средняя высота подвеса антенны

1,6 км — 4 м

4,8 км — 8 м

8 км — 10,5 м

12,8 км — 14 м

16 км — 17 м

24 км — 25 м

32 км — 35 м

Заметим, что высота двух антенн является усредненной высотой над усредненной поверхностью. Если одна антенна расположена выше усредненного значения, другая может быть размещена ближе к земле. Поэтому, если одна из сторон соединения на расстоянии 8 км расположена на вершине холма или на крыше восьмиэтажного здания, другая может располагаться ближе к уровню земли при условии отсутствия препятствий между обеими точками.

Если вы пытаетесь обеспечить покрытие Wi-Fi-сетью крупной территории, эффективнее поместить максимально высоко антенну точки доступа, а не пытаться поднять множество антенн отдельных пользователей.

Потери в кабеле

Кабель, по которому радиосигнал передается от радиопередатчика к антенне и от антенны к приемнику, не является идеальной средой для передачи.

Каждый метр кабеля поглощает малое, но измеримое количество энергии. Это означает, что с увеличением длины кабеля количество мощности, поступающей на антенну, падает.

Влияние такого затухания в коротком кабеле обычно незначительно, но может оказаться весьма заметным при большей длине. Если антенна расположена на башне или крыше или вы пытаетесь оценить коэффициент усиления антенны, необходимый для связи точка-точка на длинное расстояние, необходимо учесть потери в кабеле при вычислении уровня сигнала, поступающего на нее. Уровень потерь в конкретном кабеле зависит от его диаметра и материалов, используемых при его изготовлении. Спецификации для каждого типа кабеля включают значение затухания, часто выражаемое в дБ на 30 м на различных рабочих частотах.

Если на частоте 2500 МГц потери в кабеле составляют 6,80 дБ, можно предположить, что в кабеле длиной 6 м на частоте 2,4 ГГц будет теряться примерно 1,3 дБ. Если выходная мощность точки доступа или сетевого адаптера равна 20 dBi, по такому кабелю антенна будет получать только 18,7 дБ. Поэтому, когда вы подаете сигнал на антенну с коэффициентом усиления 6 dBi, эффективная излучаемая мощность примерно будет равна 24,7 дБ (20 — 1,3 + 6 = 24,7).

Каждый метр фидера увеличивает значение потерь в кабеле, следовательно, точки доступа и сетевые адаптеры следует располагать как можно ближе к антенне. Если антенна крепится на крыше или стене здания, попробуйте поместить радиоаппаратуру в ближайшем распределительном щите или другом месте, где есть доступ к сети переменного тока и Ethernet-кабелям. Гораздо эффективнее проложить более длинный Ethernet-кабель к точке доступа и более короткий фидер к антенне.

Прокладывая фидерный кабель, оставьте небольшой запас на каждом конце, чтобы упростить подключение и отключение кабеля от антенны и радиоустройства. Но не оставляйте лишнюю часть кабеля лежать в свернутом виде на полу только потому, что он оказался длиннее, чем необходимо. Вся эта часть будет поглощать сигнал без какой-либо пользы.

Как правило, кампусная сеть обеспечивает беспроводной доступ в Интернет или LAN пользователям, находящимся в двух или более зданиях или на открытом пространстве, окружающем эти здания. «Кампусная сеть» может существовать в кампусе колледжа или университета, но такой же вид планирования и дизайна можно применять к другим местам. Например, кампусная сеть может работать в офисном или промышленном парке, в таком общественном месте, как супермаркет с центром развлечений, даже на ферме или пристани. В нескольких крупных городах сети, похожие на кампусные, установлены в центральных деловых районах для обеспечения коллективного доступа в Интернет.

Другая форма временной кампусной сети может существовать во время особых событий, например музыкальных фестивалей, слетов скаутов или сборищ поклонников старых автомобилей.

Простейшие кампусные сети возникают спонтанно: радиосигналы от точек доступа, обеспечивающих сетевую службу внутри здания, не ограничиваются его стенами, поэтому пользователь на парковке или заднем дворе может также осуществить беспроводной доступ к сети. Более крупная и более сложная кампусная сеть может иметь дополнительные точки доступа в местах, специально выбранных для обслуживания сетевых клиентов на лужайке перед колледжем или в кофейне напротив.