Оборудование выпускается в соответствии с требованиями трех стандартов беспроводной связи:802.11а –скорость 54 Мб/с на частоте 5,0 Гц,802.11b-скорость 11Мб/с на частоте 2.4Гц,802.11g-скорость 54 Мб/с на частоте 2.4 Гц.С увеличением частоты увеличиваются потери и помехи при распространении сигнала,а значит при прочих равных условиях и дальность.Кроме того,во многих странах диапазон 5,0 Гц требует лицензирования,поэтому большинство домашних сетей используют диапазон 2,4 Гц,а в нем оборудование стандарта 802.11b,как более дешевое.И действительно,для домашних сетей большая скорость не так часто требуется,а кроме того,при необходимости всегда можно перейти на стандарт 802.11g без перестановки оборудования. Поэтому дальше будут ссылки только на оборудование стандарта 802.11b.
При определении расчетного расстояния радиосвязи в диапазоне 2,4 Гц следует различать понятия прямая видимость и открытое пространство.Прямая видимость в большинстве случаев является обязательным,но не достаточным условием связи.Например,как показано на рисунке,в условиях городской застройки часть сигнала не дойдет до точки В,а отразится или поглотится стенами домов,что позволит при благоприятных условиях получить сигнал в точках С,D,E,которые не находятся на прямой видимости с точкой А, но не получить достаточной силы сигнала в точке В.Можно приблизительно рассчитать ослабление сигнала в точке В,а ослабление сигналов в точках C,D,E зависит от многих факторов и поэтому,возможность связи в этих точках определяется опытным путем.
При отсутствии застройки,т.е. при относительно ровной земной поверхности между точками А и В,прямой сигнал будет усиливаться отраженным от поверхности земли сигналом.Поэтому,когда фирмы указывают в своих спецификациях расстояние по открытой поверхности,речь идет не о расстоянии прямой видимости,а именно о плоской открытой поверхности между устройствами или антеннами.
Карта или адаптер (PCI,USB,PCMCIA)-устройство устанавливаемое в компьютер.Поскольку беспроводные технологии предназначаются для связи на короткие расстояния в масштабах офиса,коттеджа и прилегающих к ним открытых территорий мобильных объектов со стационарными или другими мобильными объектами,поставщики в своих спецификациях часто указывают только максимальную дальность соединения,что недостаточно для расчета домашних сетей.
В большинстве случаев при установлении связи стационарных объектов (desktop) вам придется применять внешние антенны.Исключение составят:
1.Подключения через существующую домашнюю проводную сеть.
2.Установка системного блока напротив окна, из которого видна на условиях прямой видимости точка соединения.
3.Связь на паспортные расстояния 100-200 м ,не требующая применения внешних антенн.
Поэтому следует обратить внимание на возможность подключения к карте внешней антенны и узнать тип разъема.Чаще всего применяются разъемы RP-TNC,RP-MMCX,Reverse SMA,RP-SMA,dual female MMCX.Некоторые карты комплектуются маломощными антеннами с коротким кабелем 0,7-1 м
В некоторых спецификациях указывается только мощность устройства в mW или dB,что явно недостаточно для расчетов.В условиях,когда от излучаемой мощности ( на антенне) зависит безлицензионная работа на частоте 2,4 Гц (для Беларуси не более 100mW или 20 дб ),большое значение имеет чувствительность принимающих устройств.Например,дешевая (33 у.е.)карта фирмы "Микростар" MSI PC11B имеет чувствительность -82 дб на скорости 11Мб,т.е при получении сигнала с ослаблением - 82 Дб связь будет возможна.
Как определить ослабление сигнала?
Возьмем самый сложный случай,когда потребуется установка двух внешних антенн . Проследим путь сигнала.Он будет ослабляться на коннекторах, соединяющих карту с кабелем антенны,в самом кабеле,на трассе между антеннами.Усиливаться будет в антеннах.
Ослабление в одном коннекторе в зависимости от типа составит - 0,6-1,0 дб.Ослабление в кабеле при частоте 2,4 Гц : RG58- 1,4 дб/м( цена 14 у.е. за 100м), RG8X-0,76 дб/м(цена 50 у.е. за 100м).Применение еще более дорогих и качественных кабелей может снизить потери.Причем суммарное ослабление в коннекторах и кабеле должно не должно превышать мощность передатчика,иначе сигнал просто не дойдет до антенны.
В данных заметках речь идет о применении беспроводной связи в условиях большого города,а здесь прохождение сигнала зависит от многих факторов,поэтому точно расчитать потери ,а соответственно дальность и стабильность связи невозможно.
Поэтому приведенные ниже расчеты носят ориентировочный характер и в последующем должны проверяться испытаниями в конкретных полевых условиях.
В общем случае ослабление сигнала между антеннами зависит от расстояния и высоты установки антенн и определяется приблизительно по формуле 10lg h12 *h22/r 4,где h1 и h2 - высота установки антенн (над средним уровнем крыш) в м, r- расстояние между антеннами в м.Пример:если соединяются две безмачтовые антенны установленные на крышах 9-ти этажных домов( высота крыши 27 м),а между ними 5-ти этажная застройка ( высота крыш 15 м),то высота установки антенн составит 27 –15= 12 м.Формула получена преобразованием формулы Введенского для УКВ (см. Г.П.Грудинская. Распространение радиоволн.М.1975г.).Там же указывается ,что формула Введенского может применяться для условий большого города при прямой видимости между точками.Из этого не следует,что радиосигнал может распространяться только по прямой линии.В условиях города он многократно отражается от различных зданий и сооружений и ,хотя и в ослабленном виде,но может дойти до приемника,находящегося в теневой зоне.Как это делают сигналы сотовой и пейджинговой связи,хотя они работают на более благопрятных диапазонах волн.
Пример 1.Допустим,мы хотим соединить два карты РС11В мощностью 15дб и чувствительностью -82 дб на расстоянии 3000м.Внешние антенны кругового действия установлены на крышах девятиэтажных домов,имеют усиление по 2дб каждая,подключены к ПК кабелем RG8X длиной 10 м через два коннектора с ослаблением 1дб каждый.Между домами поле или любая открытая и незастроенная плоская местность.Ослабление сигнала при приеме составит +15 - 2*1 - 10*0,76 +2 - 10lg 312 * 312 /30004 +2- 10*0,76-2*1 =15 -2 -7,6 +2 -79 +2-7,6 -2 = -79,2 дб. Вышеупомянутая карта с чувствительностью -82 дб в состоянии осуществить прием сигнала на скорости 11 Мб.Точка доступа выпускаемая той же фирмой АП11В, имет максимальную чувствительность -82дб на скорости 1Мб и мощность 18дб,так что связь с АП тоже возможна.
Пример 2.Те же карты,коннекторы и антенны.Но расстояние между последними 1000м,а пространство между антеннами застроено 5-ти этажными домами,т.е. высота установки антенн составляет 12м. Ослабление сигнала при приеме составит +15 - 2*1 - 10*0,76 +2 - 10lg 122 * 122/ 10004 +2- 10*0,76-2*1 =15 -2 -7,6 +2 –77,0 +2-7,6 -2 = -77,2 дб. Вышеупомянутая карта с чувствительностью -82 дб в состоянии осуществить прием сигнала на скорости 11 Мб.
Пример 3.Те же условия,что в примере 2,но
пространство между антеннами застроено 9-ти
этажными домами.
Ослабление сигнала при приеме составит +15 - 2*1
- 10*0,76 +2 - 10lg 12 * 12 / 10004 +2- 10*0,76-2*1
=15 -2 -7,6 +2 –120 +2-7,6 -2 = -120,2 дб. Вышеупомянутая
карта с чувствительностью -82 дб в не в
состоянии осуществить прием сигнала от другой
такой же карты. Связь с
точкой доступа АП11В этой же фирмы
имеющей максимальную чувствительность - 88
дб на скорости 1Мб тоже невозможна.
Какой выход в ситуации,если уровня сигнала не хватает?
1.Уменьшить длину кабеля за счет приближения ПК к антенне.
2.Заменить карту на более мощную и чувствительную. Некоторые карты при мощности 23дб имеют чувствительность -91 дб на 11Мб и -96 на 1 Мб.Правда,стоят такие карты от 65 (NetGate) до 180(Cisco) у.е.
2.Установить более эффективные антенны направленного действия.Например,самодельная баночная антенна имеет усиление 8-12 дб.Параболическая антенна диаметром 60 см имеет усиление 21,8 дб.
3.Заменить карту точкой доступа и выставить ее как можно ближе к внешней антенне,соединив АП и ПК витой парой.
При выборе карты следует обратить внимание на наличие маркировки WiFi (Wireless Fidelity).Это означает.что данное устройство совместимо со всеми другими устройствами имеющими данный знак.Без этого знака гарантируется только совместимость оборудования выпущенного одной и той же фирмой.
Точка доступа-автономное устройство,получающее питание по электроразводке или через провода локальной сети ( PoE-power over Ethernet).
АП в самом простом исполнении позволяет соединить беспроводные точки с проводной локальной сетью и беспроводные точки между собой.Чтобы соединить точки,подключенные к разным АР,необходимо,чтобы АР могли работать в режиме моста.В этом случае они соединяются проводами между собой и с проводной сетью через коммутатор (свитч) или маршрутизатор (router).При этом под мостом подразумевается переход от беспроводной сети к проводной (gateway)..Но другое понятие мост- это удлинитель.В этом случае соединяются на достаточно большое расстояние (5-40 км) по воздуху несколько АР,работающие в режиме точка-точка или точка-многоточка и соединенные с проводными локальными устройствами через свитч или роутер.В данной конфигурации желательно применение одной ( для точка-точка) или нескольких ( по числу точек) мощных узконаправленных антенн.
С целью экономии средств в качестве АР может использоваться ПК с радиокартой,в качестве моста - ПК с двумя картами и соответствующим софтом.Однако,в этом варианте есть одно существенное неудобство- работа радиосети зависит от того,включен ПК или нет,тогда как АП работают в автономном режиме,требуя только подвода электропитания.
При выборе АР следует обратить внимание на наличие разъема для присоединения внешней антенны.Например, АР фирмы Микростар АР11В не имеет такого разъема,а некоторые АР,наоборот,имеют по несколько разъемов.
Поскольку антенны заводского изготовления могут иметь разъем несовместимый с разъемом ПК или АП,для подключения кабеля внешней антенны используется специальный переходник (pigtail),представляющий отрезок кабеля длиной 0,5 м с двумя разъемами на концах.На Западе цена переходника (25-30 у.е.) сравнима с ценой самой карты,поэтому и там иногда применяют самодельные переходники.
