Rozciągamy zasięg

Antena znajdująca się w komplecie z kartą sieci bezprzewodowej lub punktem dostępowym nie zawsze spełnia oczekiwania użytkownika. Można zastosować silniejszą antenę, jeżeli urządzenie wyposażone jest w gniazdo do niej, i uzyskać większy zasięg sieci lub lepszy transfer.

Antena znajdująca się w komplecie z kartą sieci bezprzewodowej lub punktem dostępowym nie zawsze spełnia oczekiwania użytkownika. Można zastosować silniejszą antenę, jeżeli urządzenie wyposażone jest w gniazdo do niej, i uzyskać większy zasięg sieci lub lepszy transfer.

Oferta rynkowa anten sieci bezprzewodowych pracujących w paśmie 2,4GHz (802.11b/g) jest bardzo szeroka i zgodnie z deklaracjami producentów, każdy produkt jest najlepszy i najwydajniejszy. W związku z tym warto poznać znaczenie liczb podawanych na metkach produktów. Zanim przyjrzymy się konkretnym parametrom, poznajmy podstawowe typy anten oraz ich charakterystyki promieniowania:

  • anteny dookólne - wypromieniowana fala rozchodzi się równomiernie we wszystkich kierunkach na płaszczyźnie poziomej

  • anteny kierunkowe (sektorowe) - wypromieniowana fala skupiona jest w konkretnym kierunku, określanym za pomocą kąta poziomego i pionowego.

    Antena DWL-M60AT firmy D-Link.

    Antena DWL-M60AT firmy D-Link.

    Anteny dookólne znajdują zastosowanie w lokalnych sieciach bezprzewodowych, zapewniając równomierny zasięg, natomiast anteny kierunkowe stosowane są głównie do bezprzewodowych łączy typu punkt-punkt oraz punkt-wielopunkt, przy czym urządzenia wyposażone w anteny kierunkowe nie mogą być przenoszone - każda zmiana położenia anteny powoduje zerwanie łącza.

    Szczególnym przykładem anten kierunkowych są anteny paraboliczne, zapewniające największy zysk energetyczny i umożliwiające zestawienie łącza na dystansie setek kilometrów.

    Przyjrzyjmy się teraz dwóm produktom firmy D-Link: ANT24-0500 oraz DWL-M60AT, które zostaną przetestowane, współpracując ze wspomnianym routerem bezprzewodowym DI-524.

    Model ANT24-0500 to dookólna antena wewnętrzna o zysku energetycznym 5dBi.

    Do anteny podłączony jest na stałe 20-centymetrowy odcinek kabla koncentrycznego zakończony wtykiem N-female. W zestawie znajduje się 3-metrowy kabel koncentryczny, zakończony z jednej strony wtykiem N-male, z drugiej wtykiem SMA - tłumienie kabla wynosi 0,83 dB/m. Wraz z anteną otrzymujemy również zestaw do jej zamocowania.

    Drugi z modeli - DWL-M60AT - jest anteną kierunkową o zysku energetycznym 6 dBi.

    Na transfer w sieci Wi-Fi mają wpływ m.in. moc i czułość odbiornika, zysk anten oraz odległość między nimi.

    Na transfer w sieci Wi-Fi mają wpływ m.in. moc i czułość odbiornika, zysk anten oraz odległość między nimi.

    Sektor anteny ograniczony jest do 80 stopni w pionie i w poziomie. Podobnie jak poprzedni model, także DWL-M60AT ma zamontowany na stałe kabel o długości 1,5 metra zakończony złączem SMA.

    Anteny testowane były w standardowym mieszkaniu, w bloku wykonanym w modnej swego czasu technice "wielkiej płyty", która dzięki stalowemu zbrojeniu bardzo dobrze tłumi fale radiowe.

    Mapę obrazującą lokalizacje pomiarowe przedstawia rysunek na sąsiedniej stronie, a wyniki pomiarów zestawione są w tabeli.

    Z przedstawionych wyników płyną trzy główne wnioski:

  • Wszystkie urządzenia elektryczne powodują zakłócenia w sieciach bezprzewodowych, dlatego wyniki z lokalizacji 1. są gorsze od wyników z lokalizacji 2., mimo krótszego dystansu, gdyż lokalizacja 1. znajdowała się w bezpośrednim sąsiedztwie lodówki elektrycznej.

  • Jeszcze raz potwierdziło się w praktyce, że wielka płyta jest doskonałym tłumikiem fal radiowych, stąd duża różnica między wynikami uzyskanymi w lokalizacji 2. i 3., mimo niecałego metra różnicy odległości.

  • Fale radiowe to "inteligentne istoty", o czym świadczyć mogą wyniki pomiarów z lokalizacji 6. - nie przebijały się przez silnie tłumiącą ścianę, lecz weszły przez drzwi, dlatego wyniki z lokalizacji 6. są zdecydowanie lepsze niż ze znajdującej się bliżej lokalizacji 5.

    Natężenie odbieranego sygnału w zależności od anteny*

    Natężenie odbieranego sygnału w zależności od anteny*

    Podobnie ciekawie przedstawiają się wyniki pomiarów dokonanych w terenie otwartym, podczas których swoją słabą stronę zaprezentowała antena znajdująca się w komplecie, tracąc zasięg już w odległości 100 metrów. Anteny DWL-M60AT oraz ANT24-0500 pozwalają na utworzenie łącza radiowego na dystansie do 300 metrów. Niestety, przy tak dużych odległościach wystarczy przejazd samochodu, aby łącze padło. Jest to efekt zakłóceń spowodowanych przez układy zapłonowe. Dodatkową zaletą modelu ANT24-0500 jest dołączona do niego przejściówka N-male - SMA z kablem o długości 3 m, pozwalająca na zamocowanie anteny na odpowiedniej wysokości. Zalety pokazał również model DWL-M60AT, który dzięki skupionej wiązce fali oraz 6dBi zysku energetycznego pozwala na zbudowanie łącza radiowego na najdłuższym dystansie.

    Nie rozumiem, o co chodzi!

    Masz problemy z "decybelami", "zyskami anteny" i "polaryzacjami", o których właśnie przeczytałeś? Spróbujmy opowiedzieć o tym w prostszy sposób. Załóżmy, że masz mieszkanie lub dom jednorodzinny i jeden punkt dostępowy. Czy musisz dokupić anteny? Niekoniecznie.

    Moc sygnału większości punktów dostępowych została tak skalkulowana, żeby pokryć zasięgiem całe mieszkanie lub domek jednorodzinny. Zanim wydasz pieniądze na antenę, upewnij się, że naprawdę jej potrzebujesz.

    Wyobraź sobie, że do wspomnianego już routera DI-524 (pracującego z maksymalną dopuszczalną mocą) podłączasz kupioną antenę o zysku 8 dBi. Na co możesz liczyć? Otóż taki zestaw - połączony dziesięciometrowym przewodem - powinien dać łącze o maksymalnej przepustowości 54 Mb/s na dystansie 400 metrów.

    Spróbujemy teraz obniżyć moc nadajnika o połowę, ale w zamian zestawić go z anteną o zysku 11 dBi - w idealnych warunkach przepływność osiągnie 54 Mb/s, nawet jeśli oddalisz się od nadajnika o 700 metrów.

    Eksperymentujemy dalej. Załóżmy, że zmniejszasz moc nadajnika do 1/8 pierwotnej wartości, a podłączasz do niego antenę o zysku 17 dBi - w ten sposób uzyskasz maksymalną przepustowość na odległość nawet 1100 metrów!

    Choć powyższe rozważania dotyczą warunków idealnych, można na ich podstawie wysnuć pewien ogólny wniosek: im więcej dBi ma antena, tym większa moc sygnału i wyższy transfer.

    Pamiętaj o jednym: decydując się na "zbyt dobrą" antenę, możesz zakłócić działanie sieci Wi-Fi sąsiada albo wręcz udostępnić mu swoje połączenie z Internetem...

    Rekordziści

    Nasze setki metrów wyglądają zabawnie w porównaniu z osiągami najlepszych. Są na świecie grupy zapaleńców dążących do uzyskania stabilnego połączenia Wi-Fi na odległość dziesiątków i setek kilometrów. Przez długi czas rekord wydajności należał do Polaków, którym udało się połączyć dwa komputery - jeden był we Wrocławiu, a drugi - bagatela - w Karkonoszach!

    Amerykanie jednak dość szybko odebrali im pierwszeństwo. Obecnie rekord zasięgu bezprzewodowej komunikacji należy do amerykańskiej firmy Microserv Computer Technologies, dostawcy usług internetowych. W sierpniu bieżącego roku jej pracownikom udało się nawiązać bezprzewodową łączność na odległość ok. 220 kilometrów. Bicie rekordu odbyło się w Idaho - do nawiązania połączenia wykorzystano sprzęt firmy Trango Broad- band Wireless, który rozstawiono na szczytach dwóch odległych od siebie wzgórz. Dodatkowo użyto zewnętrznych anten PacWireless. Komunikacja odbyła się w paśmie 2,4-5,8 GHz, typowym dla technologii Wi-Fi, jednak skorzystano nie ze standardu 802.11, ale z drogi radiowej. Dane przesłano, korzystając z protokołu FTP, a prędkość transferu wyniosła 2,3 Mb/s.

    Poprzedni rekord także należał do Amerykanów, a został ustanowiony zaledwie miesiąc wcześniej. W lipcu br. grupa studentów utworzyła na pustyni w Nevadzie sieć złożoną z dwóch komputerów, domowej roboty anteny Wi-Fi i klasycznych anten satelitarnych. Bicie rekordu odbyło się w ramach konkursu Defcon Wifi Shootout Contest, a przesłano dane bezprzewodowo na odległość 201 kilometrów.Tym razem skorzystano ze standardu 802.11b, umożliwiającego transfer danych z szybkością 11 Mb/s.

    Podstawowe parametry anten

    Pasmo przenoszenia (frequency range) jest to zakres częstotliwości fali elektromagnetycznej, do którego została zaprojektowana i wykonana antena, a konkretnie - z którymi wchodzi w rezonans elektromagnetyczny. Nie ma sensu używanie anten przeznaczonych do standardu 802.11a (pasmo 5 GHz, długość fali 6cm) w systemach pracujących na częstotliwości 2,4 GHz (długość fali 12,5 cm) - ponieważ fala jest dwa razy krótsza, antena nie wejdzie w pełny rezonans.

    Zysk anteny (gain) to stosunek wypromieniowanej przez nią energii do energii, którą wypromieniowałaby antena wzorcowa - a więc im większy, tym lepiej. Zysk energetyczny w odniesieniu do anteny izotropowej podawany jest w dBi, natomiast zysk w odniesieniu do dipola półfalowego - w dBd. Oba zyski nie są sobie równe, dlatego do obliczeń przyjmuje się przelicznik dBi= dBd + 2,15dB. Producenci często wykorzystują to jako chwyt reklamowy i podają zysk w stosunku do anteny izotropowej, który jest po prostu liczbą większą.

    Polaryzacja anteny (polarization) informuje użytkownika o zmianie położenia końca wektora natężenia pola elektrycznego. Możliwa jest polaryzacja kołowa prawo- albo lewoskrętna i liniowa pionowa albo pozioma. Anteny o polaryzacji prawoskrętnej i lewoskrętnej oraz pionowej i poziomej są parami ortogonalnymi i nie będą ze sobą współpracowały.

    Współczynnik fali stojącej VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) jest miarą spełnienia warunku dopasowania. Należy wybierać anteny z VSWR bliskim jedności. Charakterystyka kierunkowości mocy anteny HPBW (Half Power Beam Width) określa kąt pionowy i poziomy, w jakim antena potrafi nadawać oraz odbierać fale.


  • Zobacz również