Увеличение зоны покрытия и эффективности работы беспроводных сетей Wi-Fi (Wireless Fidelity)

Потребность в решении задачи по увеличению зоны покрытия и эффективности работы беспроводной сети встает довольно часто, как перед владельцами небольших квартир при организации домашней сети, так и перед обладателями определенной территории, на всей площади которой необходимо обеспечить качественную работу устройств по Wi-Fi сети. Под безлицензионное использование Wi-Fi сетей в России выделены следующие диапазоны: 2.4 ГГц, 5.2 ГГц и 5.7 ГГц. Ввиду меньшего затухания радиоволн диапазона 2.4 ГГц и, соответственно, большей дальности их распространения, данный диапазон получил более широкое применение. Соответственно, в этой статье мы остановим выбор на устройствах, работающих в диапазоне 2.4 ГГц. В то же время, в связи с меньшей распространенностью среди пользователей и меньшим радиусом действия сети, загруженность диапазонов 5 ГГц намного ниже, что позволяет более эффективно использовать их в пределах небольших помещений, или в условиях наличия прямой видимости между устройствами.

Варианты увеличения зоны покрытия беспроводной сети.

В первую очередь для увеличения зоны покрытия беспроводной сети следует выбрать для вашего роутера наименее загруженный канал в сетке каналов Wi-fi. Некоторые роутеры автоматически выбирают самый незагруженный канал, однако имеет смысл самостоятельно ознакомиться с загруженностью Wi-fi диапазона в вашей локации и выбрать канал, на котором работает минимальное число посторонних Wi-fi сетей. Сделать это можно посредством множества утилит, например «Wifi analyzer». Данный шаг хоть и незначительно, но способен улучшить ситуацию.

Одним из вариантов увеличения зоны покрытия беспроводной сети можно рассматривать использование Wi-fi роутера повышенной мощности, но есть ряд условий, которые необходимо учесть:

Во-первых, увеличение мощности передачи со стороны роутера увеличит только дальность передачи сигналов на абонентские устройства. При этом сигналы от абонентских устройств изначальной меньшей (стандартной) мощности до роутера могут не доходить.

Во-вторых, регламентированная мощность роутера для безлицензионного использования не должна превышать 100 мВт. Для использования более мощных роутеров необходимо получать разрешение в радиочастотном центре.

Более действенным вариантом будет использование Wi-Fi репитера (повторителя, ретранслятора). На рынке подобные устройства представлены в изобилии, в большинстве встречаются довольно компактные и простые в настройке устройства, например такие: [рис.] Есть устройства и посложнее, визуально похожие на роутеры. [рис.] Для достижения наилучшего результата при использовании подобных девайсов необходимо экспериментально подобрать место установки репитера таким образом, чтобы в точке установки был устойчивый прием основной сети, и при этом репитер покрывал бы необходимые участки, не покрытые основной сетью. Простота данного решения является неоспоримым плюсом, но при его использовании мы однозначно сталкиваемся с падением скорости соединения по следующим причинам:

  • Роутер и репитер работают в одном канале, тем самым снижая общую скорость соединения.
  • В месте установки репитера уровень сигнала от роутера в большинстве случаев не будет превышать 50-60%, в связи с чем не удастся получить от роутера его максимальную скорость отдачи.
  • Если роутер работает в MIMO режиме, используя несколько антенн, а репитер имеет только одну (в большинстве случаев), то скорость интернет соединения устройств подключенных к репитеру может быть существенно ниже, чем при подключении к роутеру напрямую.

В совокупности эти факторы могут значительно снизить скорость интернет соединения устройств, подключенных к репитеру. Для достижения наилучшего результата следует использовать репитеры с числом антенн, эквивалентным числу антенн на роутере и использующие те же режимы работы что и роутер.

Следующим возможным решением увеличения зоны покрытия сети является подключение к роутеру антенн(ы) с повышенным усилением. В таком случае сигнал от роутера будет передан на абонентские устройства с большей мощностью, а роутер лучше примет сигналы абонентских устройств.

Подключение к репитеру антенн(ы) с повышенным усилением также даст прирост как зоны покрытия, так и качества взаимодействия с роутером.

Для достижения максимальной дальности связи абонентского устройства с роутером возможно произвести подключение более мощной антенны и к сетевой карте абонентского устройства, например к внешней сетевой карте компьютера или ноутбука, имеющей разъем для подключения внешней антенны. За счет этого увеличивается расстояние и качество взаимодействия Wi-fi роутера с абонентским устройством.

Важно отметить, что существенный фактор, влияющий на дальность связи устройств беспроводной сети – одинаковая поляризация используемых антенн. Из-за несовпадения поляризаций антенн дальность связи может значительно снизиться. Антенны многих абонентских устройств, например большинство антенн, встроенных в ноутбуки, планшеты и телефоны, имеют горизонтальную поляризацию. Добавим, что горизонтально поляризованные волны во многих случаях изначально распространяются стабильнее. Исходя из вышесказанного можно сделать вывод, что антенны горизонтальной поляризации предпочтительнее для достижения наилучшего покрытия Wi-fi сети.

Выбор оптимальных антенн для организации беспроводной сети

Большинство роутеров, представленных на рынке имеют встроенные или несъемные антенны. Улучшить излучающие параметры подобных роутеров  невозможно без хирургического вмешательства. В таких случаях максимально оптимизировать работу вашей сети может только правильная настройка роутера, поиск его оптимального расположения, а также использование репитеров.

Картинка с роутером и бубном

Далее мы рассмотрим случаи наличия у роутера съемной антенны или дополнительного разъема для подключения внешней антенны.

Сразу отметим, что при подключении внешней антенны к роутеру нужно добиться минимальной длины кабеля от антенны до роутера во избежание серьезных потерь высокочастотных сигналов.

Исходя из требуемой зоны покрытия Wi-fi сети и расположения  роутера, необходимо выбрать подходящую антенну. В первую очередь нас интересуют направленные свойства антенн.

Случаи всенаправленных антенн

Всенаправленные антенны лучше всего подойдут для ситуаций, если роутер расположен в центре требуемой зоны покрытия и необходимо равномерное излучение во всех направлениях.

Большинство всенаправленных антенн, представленных на рынке на сегодняшний день, являются штыревыми коллинеарными антеннами и способны излучать только с вертикальной поляризацией, сохраняя всенаправленные свойства. Поворот данных антенн в горизонтальное положение изменит поляризацию излучения на горизонтальную, но излучение перестанет быть всенаправленным, превратившись в двунаправленное с довольно узким углом раскрыва. Манипуляции с подобными антеннами позволяют выбрать либо горизонтальную поляризацию, либо всенаправленное излучение, в то время как для достижения наилучшего результата в рассматриваемом случае желательно сохранить и то и другое.

[Рассмотрим антенну [Ди-всенапр], имеющую горизонтальную поляризацию, всенаправленное излучение и немалое усиление, аналогов которой на рынке не представлено. Антенна имеет довольно большие габаритные размеры, но показывает значительные результаты по сравнению со всеми штыревыми антеннами, представленными на рынке.

Значимые парметры:::]

Случаи двунаправленных антенн

Если роутер находится в центре требуемой зоны покрытия и данная зона заметно растянута, то концентрировать излучение необходимо в основном в двух направлениях, используя двунаправленную антенну. Обратим внимание на двунаправленную антенну Ди-2500-Ст-1, которая имеет достаточно широкий угол раскрыва и горизонтальную поляризацию, более подходящую для наилучшего результата. При своих относительно небольших габаритах и направленных свойствах антенна имеет достойное усиление, может использоваться как внутри, так и вне помещений. Подобных антенн на рынке также замечено не было. Если данную антенну сравнивать с типовыми коллинеарными антеннами, представленными на рынке, то нужно отметить, что при горизонтальном расположении коллинеарных антенн с аналогичным усилением их раскрыв диаграммы направленности будет существенно меньше (примерно на 100-115 градусов).

Случаи направленных антенн

Роутер

В случае, если Вам необходимо сконцентрировать основное излучение в одну сторону, например когда роутер находится ближе к краю требуемой зоны покрытия, следует использовать направленные антенны. На рынке представлено множество направленных антенн. В основном представлены панельные (патч) антенны, антенны типа «волновой канал», также можно встретить логопериодические антенны. Для организации беспроводной сети с учетом текущей задачи, наиболее подойдут антенны с широким углом излучения, такие как Ди-2500-Опт-2, [Гиранд-2400-суперпатч-1х4] или [Гиранд-2400-суперпатч-1х8]. Указанные антенны в большинстве случаев способны обеспечить зону покрытия достаточной ширины, имея высокое усиление.

Также в некоторых случаях возникает необходимость создать подключение «точка-точка», используя Wi-fi. Для данных случаев следует рассматривать антенны приведенные ниже, используемые в том числе для сетевых карт.

Сетевая карта

Для подключения к сетевым картам мы рекомендуем использовать антенны с максимальным усилением и острой направленностью. За счет малого раскрыва диаграммы направленности ненужные нам Wi-fi сети не попадут в раскрыв антенны и не помешают приему нужной сети, а большое усиление позволит добиться максимальной дальности связи. Для этого лучше всего подойдут антенны [Гиранд-2400-суперпатч-4х4] или [Гиранд-2400-суперпатч-4х4мимо]. Антенну [Гиранд-2400-суперпатч-4х4] следует использовать с сетевыми картами, имеющими один антенный выход, а для сетевых карт с двумя выходами можно использовать антенну [Гиранд-2400-суперпатч-4х4мимо] или две одиночных остронаправленных антенны.

Помимо направленности немаловажным фактором, определяющим нашу зону покрытия, является, собственно, усиление используемых антенн. Тут нужно лишь отметить, что большинство штатных антенн роутеров имеют усиление 2 Дби, в некоторых случаях 5 Дби. Увеличение усиления на 3 децибела эквивалентно увеличению мощности сигнала в 2 раза. Указать же, насколько возрастет зона покрытия при увеличении мощности сигнала довольно проблематично из-за множества факторов, таких как особенности местности, загруженность используемого канала, вариант установки антенны и так далее..

Эффективность

Теперь давайте перейдем к эффективности работы нашей сети. В первую очередь необходимо обеспечить стабильную зону покрытия нашей сети. Как это сделать мы обсуждали выше. Немаловажную роль играет и стандарт Wi-fi, поддерживаемый роутером. Наиболее современным стандартом диапазона 2.4 Ггц на сегодняшний день является 802.11n, и для большей эффективности следует использовать роутеры поддерживающие данный стандарт. Стандарт 802.11g, и в особенности 802.11b являются устаревшими стандартами, обладающими существенно меньшей пропускной способностью.

В большинстве моделей роутеров имеется возможность ограничить максимальную пропускную способность для каждого клиента. Во избежание сильной загрузки канала одним клиентским устройством следует установить данное ограничение на необходимом Вам уровне. Подобные настройки позволят обеспечить равномерное использование канала всеми подключенными к сети клиентами. Нужно отметить, что далеко не все роутеры способны адекватно справляться с множеством клиентов, одновременно использующих wi-fi сеть. Недорогие домашние роутеры, например, не смогут одновременно обслуживать более десятка клиентских устройств. Для одновременного обслуживания множества клиентских устройств служат роутеры промышленного назначения, находящиеся уже в совсем иной ценовой категории нежели домашние.

Обратим ваше внимание на то, что близкое расположение различных роутеров друг к другу негативно влияет на каждый из них, даже если они работают на разных каналах!

Многие, наверное, могли заметить, что существуют роутеры с разным количеством антенн, от одной вплоть до десятка, чаще всего от двух до четырех. Несколько антенн используются роутером для разделения входящего и исходящего трафика, а также для его лучшего распределения между устройствами, подключенными к сети. Подобные роутеры используют технологию MIMO (Multiple Input Multiple Output). В технических характеристиках роутера может быть указано, например, MIMO 1×2. Это означает, что одна антенна роутера работает на передачу и две на прием. Однако в некоторых случаях антенны могут работать в комбинированном режиме. Например, в режиме MIMO 2×2 могут быть задействованы как четыре антенны, так и три: одна антенна на передачу, вторая на прием, а третья автоматически переключается между передачей и приемом. Для бытового использования в основном достаточно роутера с двумя антеннами. Нужно понимать, что увеличение числа антенн не эквивалентно увеличению скорости соединения. А во многих случаях скорость интернета просто ограничена провайдером, и роутеры с большим количеством антенн не имеют никакого смысла, если к ним не подключены десятки устройств одновременно. Также нужно учесть, что не всегда увеличение числа антенн дает лучший результат: несколько слабых антенн будут давать худший результат против одной мощной. При использовании роутера с несколькими внешними антеннами для достижения лучшего результата антенны необходимо разнести дальше друг от друга во избежание их негативного взаимовлияния друг на друга, не забыв о соблюдении минимальной длины коаксиальных кабелей. Расстояния в несколько десятков сантиметров вполне достаточно.

Добавим, что некоторые модели роутеров позволяют заменить штатную прошивку на «OpenWRT». Данная прошивка имеет множество настроек, позволяющих максимально гибко настроить роутер под конкретную задачу. Устанавливать данную прошивку следует только в случае твердой уверенности в ваших действиях и предварительном изучении вопроса.

Напоследок отметим, что лишь небольшая часть роутеров и сетевых карт имеют разъемы под внешние антенны. Мы готовы предложить вам как различные роутеры и антенны, так и готовые решения, успешно справляющиеся с основными задачами. Наши специалисты с радостью помогут Вам определиться с выбором необходимого оборудования для решения Ваших задач и ответят на все вопросы, касающиеся антенн и сопутствующего оборудования.

В данной статье мы рассмотрели лишь основные на наш взгляд моменты, помогающие построить простую и эффективную wi-fi сеть, поскольку рассмотреть абсолютно все нюансы в рамках одной статьи просто невозможно. Очень надеемся что данные советы помогут вам достичь желаемого результата! tionType}}»>{{like.text}} {{/like}} More {{#spam}} {{spam.text}} {{/spam}} {{#trash}} {{trash.text}} {{/trash}} {{#approve}} {{approve.text}} {{/approve}}