Wi-Fi. Беспроводная сеть - Росс Джон

Апертурный угол представляет собой угол дуги, в пределах которого антенна излучает или принимает энергию с максимальной мощностью или чувствительностью. Если, например, апертурный угол антенны составляет 20°, «пространство» максимального уровня сигнала составляет по 10° с каждой стороны от фронтальной части антенны. Уровень сигнала будет падать, когда обе антенны соединения перестают находиться в пределах взаимных апертурных углов. На рис. 10.1 показан процесс взаимного ориентирования пары направленных антенн.

Рис. 10.1

Встроенные антенны, поставляемые со многими точками доступа и большинством сетевых адаптеров, не являются направленными, поэтому они в равной степени во всех направлениях излучают и детектируют сигналы.

Спецификации для ненаправленной антенны (также называемой всенаправленной) не включают апертурный угол, но если такое случается, он должен составлять 360°. Как следует из названия, при соединении точка-точка антенны ориентируются непосредственно одна на другую, поэтому их апертурные углы могут быть очень узкими.

Коэффициент усиления антенны представляет собой ее эффективную выходную мощность или чувствительность по отношению к стандартной дипольной антенне. Поэтому при измерении уровня сигналов от двух одинаковых передатчиков или одного и того же через два приемника сигнал, проходящий через антенну с коэффициентом усиления 3 dBi, будет на 3 дБ сильнее, чем на эталонной дипольной антенне. Коэффициент усиления антенны возрастает с увеличением размеров антенны и при фокусировании сигнала в пределах узкой апертуры.

Углы и коэффициент усиления антенны удобно представлять аналогично фокусировке света. Стандартная электролампа рассеивает одинаковое количество света во всех направлениях (за исключением основания колбы). Однако, если вы поместите рефлектор с одной стороны от источника света или сфокусируете свет в заданном направлении, кажущаяся яркость света в пределах зоны фокуса возрастет, а при отдалении от целевой зоны будет падать сила света. Общее количество света, излучаемого лампой, остается тем же самым, но большая часть света концентрируется в определенных местах.

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.