Ловим чужой WiFi на расстоянии 1 км
В прошлой статье мы рассмотрели варианты увеличения зоны покрытия WiFi для роутеров с внешними штыревыми антеннами. Но рассмотрим ситуацию «с другой стороны», в которой встроенный сетевой адаптер ноутбука или ПК плохо видит сеть, в результате чего сигнал WiFi принимается с низким уровнем, а в некоторых случаях, нужная WiFi сеть не видна вовсе. Конечно следует понимать, что встроенный WiFi адаптер не имеет направленной антенны и задачи у него совсем иные, нежели «дальний прием».
Перечислим несколько ситуаций, когда можно столкнуться с подобной проблемой.
— На турбазе, в хостеле, санатории где WiFi есть на ресепшене, а в вашем номере в лучшем случае вылавливается 1-2 деления сети;
— На лавочке на улице, где через дорогу есть кафе с бесплатным WiFi, до которого вроде и рукой подать, но уровня не хватает;
— Живете с родственниками или друзьями в соседних домах, у вас есть WiFi, а у них по какой-то причине нет и было бы здорово его передать им без проводов.
И множество подобных ситуаций, в которых мы оказываемся регулярно.
Итак, какие варианты решения этой задачи? Первым приходит в голову вариант использования внешней антенны для увеличения дальности действия адаптера, но к сожалению, адаптер встроенный и внешнего антенного входа для подключения антенн у него нет.
Можно использовать USB WiFi адаптер с наружной штыревой антенной для лучшего эффекта (рисунок 1). Однако, это не даст ощутимого увеличения радиуса действия. Дело в том, что такая штыревая антенна будет ненаправленной, а коэффициент усиления при её габаритах будет невысоким, в результате чего увеличить зону действия адаптера в разы не получится.
Рисунок 1. USB WiFi адаптер с наружной штыревой антенной
Можно использовать USB WiFi адаптер с антенным разъемом и подключить к нему направленную антенну, однако данная конструкция будет достаточно громоздкой и сложной. Все же это не массовый вариант, ведь не каждый захочет городить такую конструкцию. Да и не дешево это выйдет.
В конце концов, можно использовать обычный WiFi роутер и подключить его по витой паре к ноутбуку, однако, опять же, это не очень удобный и не самый дешевый способ на наш взгляд. Это решение имеет право на жизнь, но о мобильности и компактности подобной системы можно забыть.
Итак, в нашем распоряжении лишь ноутбук или ПК со встроенным WiFi адаптером, имеющим малый радиус действия. Задача: принять сигнал удаленной WiFi сети с хорошим уровнем. Проанализировав ситуацию, мы придумали решение «WiFi Agent» и хотим рассказать вам о нем.
Рисунок 2. Рендер устройства WiFi Agent
Это устройство — мобильный USB WiFi адаптер с мощной направленной антенной, которая позволяет видеть удаленные беспроводные сети с хорошим уровнем сигнала и подключаться к ним на большом расстоянии.
За основу была взята патч-антенна с коэффициентом усиления до 15 дБи, имеющая ярко выраженную диаграмму направленности в диапазоне частот 2.4-2.5 ГГц. В корпусе из радиопрозрачного пластика расположена антенна и плата WiFi адаптера на базе чипсета RTL8188, соединенные между собой коаксиальным кабелем длиной около 10 см, что сводит потери ВЧ сигнала в такой линии передачи к минимуму.
Для подключения антенны к компьютеру, на торцевой части корпуса выведен USB type B разъем, через который устройство подсоединяется к ноутбуку или ПК посредством идущего в комплекте USB (type A-type B) кабеля. Пользователь может использовать свой кабель произвольной длины, но в этом случае следует помнить, что слишком длинный кабель будет иметь высокие омические потери по шинам питания, и это может привести к тому, что устройство не будет определяться компьютером, или периодически «отваливаться».
Чтобы не быть голословными в оценках дальности работы нашего устройства, ниже приведем результаты испытаний в различных реальных условиях.
В первом эксперименте перед инженерами стояла задача проверить возможности «WiFi Agent» в условиях плотной городской застройки. Мы знаем, что для радиоволн на частотах 2.4ГГц помехами могут служить стены зданий и даже деревья. Для удобства мы решили удалять не приемник (нашу антенну), а передатчик сигнала: WiFi-роутер. Приемник расположен стационарно у окна офиса на 2-м этаже производственного здания и направлен на дорогу, по которой будет удаляться от приемника наш инженер с передатчиком.
В качестве передатчика WiFi сигнала использовался портативный роутер с автономным питанием (рисунок 3). Роутер подключен к 4G сети и раздает WiFi сеть — MF90PLUS_A5B14F.
Рисунок 3. Портативный роутер с автономным питанием
Рисунок 4. USB WiFi адаптер с ненаправленной антенной
Тестируем «WiFi Agent» в промзоне
Итак, измерения проводились в городских условиях, в промзоне — достаточно плотная застройка 2-3 этажными корпусами производственных зданий, приемник располагался на высоте 2 этажа производственного здания, что также усложняло прием сигнала. Измерения проходили на расстоянии в 163 метра между приемником (WiFi адаптером) и передатчиком (роутером).
Для начала в качестве приемника используем обычный USB WiFi адаптер (см. рисунок 4), на базе чипсета RTL8192 со встроенной ненаправленной антенной. Подключим его к ноутбуку и запустим утилиту InSSider Home (или любую другую, удобную вам) для мониторинга уровня WiFi сети (см. рисунок 6).
На рисунке 5 показан профиль местности, где проводились испытания.
Рисунок 5. Профиль местности, где проводился первый эксперимент
Рисунок 6. WiFi сети, видимые через обычный USB WiFi адаптер на базе RTL8192
Как видим, уровень сети очень слаб (-87dBm), мы едва смогли подключиться. К сожалению, время ожидания ответа страницы сайта измерителя скорости истекло и данные даже не были загружены.
Возьмём в качестве приемника USB WiFi антенну направленного действия «WiFi Agent». (см. рис. 7-8), подключаем ее к тому же USB порту ноутбука вместо обычного USB WiFi адаптера.
Рисунок 7. Антенна направленного действия «WiFi Agent».
Рисунок 8. WiFi сети, видимые через WiFi Agent
Уровень сигнала сети вырос на 15 dB до −72 dBm. Также, удалось найти еще 2 новых сети.
Проведем замер скорости (см. рисунок 9).
Рисунок 9. Измерение скорости соединения во время использования WiFi Agent
При дальнейшем удалении передатчика прямая видимость теряется из-за деревьев и зданий, находящихся на радиотрассе, поэтому эксперимент был завершен.
Результаты первого эксперимента
В результате первого эксперимента, в условиях сложного приема СВЧ сигнала, был достигнут стабильный прием WiFi сети (уровень −72 dBm) на расстоянии 163 метра по прямой. Может показаться, что это сравнительное малое расстояние, но надо понимать, что в качестве источника сигнала (передатчика) использовался портативный автономный роутер с встроенной антенной, который по уровню усиления антенны и излучаемой мощности уступает обычным комнатным роутерам с выносной штыревой антенной.
Дальность приема «Wi-Fi Agent» будет зависеть не только от нашей антенны (приемника), но и от передатчика (роутера), к которому вы хотите подключиться. Мы заявляем об этом с уверенностью, поскольку нами было проведено множество тестов устройства с разными передатчиками.
Тестируем «WiFi Agent» в жилом доме
Во втором эксперименте была поставлена цель оценить возможности антенны на большом удалении от передатчика при прямой видимости в открытом пространстве, причем между приемником и передатчиком на радиотрассе не должно быть каких-либо серьезных препятствий для прохождения СВЧ сигнала. Для соблюдения всех этих условий измерения проводились на 7 этаже девятиэтажного жилого дома. В качестве приемников использовался USB WiFi адаптер на базе чипсета RTL 8188 с ненаправленной антенной и наше устройство.
Как и в первом эксперименте, сначала проведем измерения с обычным USB WiFi адаптером. Подключаем адаптер к ноутбуку, запускаем утилиту для мониторинга WiFi сетей. На рисунке 10 показан список сетей, которые видит адаптер. В их числе есть сеть с адресом дома «Antonova d_.kv._» с низким уровнем сигнала −88 dBm, за ней и будем следить. Обратите внимание на уровень сигнала остальных сетей, представленный на этом же рисунке на диаграмме ниже, он достаточно невысокий.
Рисунок 10. Список сетей, видимых через обычный USB WiFi адаптер на базе RTL 8188
Подключим наше изделие и снимем показания (рисунок 11). Уровень измеряемой сети поднялся до −79 dBm, и в целом уровень сигнала прочих сетей также вырос. Оценим расстояние до передатчика.
Для этого построим профиль трассы, учитывая, что знаем дом, в котором расположен источник исследуемой нами сети (рисунок 12). В результате измерений мы получили дальность приема 1.02 км, при этом разница в усилении сигнала относительно WiFi адаптера с ненаправленной антенной составила 9 dB в пользу нашей антенны.
Рисунок 11. Список сетей, видимых через WiFi Agent
Рисунок 12. Профиль местности второго эксперимента
Заключение
Стоит упомянуть о программах, которые могут помочь вам при работе с каким-либо WiFi адаптером для мониторинга уровня WiFi сетей*
Обратите внимание, что некоторый софт может быть представлен в виде демоверсий и иметь условно-бесплатное распространение.
Напоследок сделаем отступление. Один из наших покупателей, ознакомившись с нашим устройством был сильно удивлен его возможным применением и написал нам — вы сделали оборудование для воровства WiFi!
Конечно, злоумышленник может использовать «WiFi Agent» для противоправных целей. Но, с таким же успехом можно обвинить продавцов топоров в том, что новый «Раскольников» купит топор и нападет на старуху-процентщицу. А уж продавцы посуды — это вообще пособники преступников. Тут и ножи, и скалки, и страшное орудие — чугунная сковорода.
В свете последних принимаемых законов, необходимо отметить, что наше устройство не содержит в себе каких-либо криптографических шифровальных средств и не является WiFi роутером. USB WiFi адаптер с направленной антенной «WiFi Agent» не использует какие-либо средства для взлома чужих сетей и не делает процесс «воровства» ни на йоту проще, нежели штатный WiFi адаптер ноутбука.
Мы считаем, что вопрос использования каких-либо устройств в рамках закона это прямая обязанность потребителя. Поэтому, конечно же, совершая любое действие, всегда необходимо помнить о правовой стороне вопроса.
Мы рекомендуем использовать «WiFi Agent» в ситуациях, когда штатный WiFi адаптер вашего ноутбука или ПК принимает сигнал WiFi сети с низким уровнем, а также в случаях, когда вам необходимо пользоваться своей WiFi сетью, находясь на большом удалении от роутера.