Дальность действия WI-Fi роутера: максимальное расстояние
Привет, дорогой друг! Сегодня мы рассмотрим вопрос – на какое расстояние действует WiFi роутер. На самом деле точного ответа вам не даст никто, но я постараюсь раскрыть эту проблему как можно шире. На сегодняшний момент почти все роутеры в РФ имеют максимальную мощность в 100 мВт. На дешевых роутерах при установке 2 всенаправленных антенн, аппарат будет бить примерно на 80-100 метров. И тут сразу же многие скажут – что это просто «брехня».
На самом деле так и есть, но бить на такое большое расстояние сможет только маршрутизатор, который стоит в чистом поле, а вокруг нет ни одной живой души. То есть радиоволна бьет максимально далеко. В наших реалиях, вокруг нас обычно очень много стен, людей, домов, который сильно глушат сигнал. Также радиосигнал может отражаться и мешать самому себе. Или соседские роутеры ухудшают связь, проникая своими коварными волнами внутрь квартиры.
ПОМОЩЬ! Если в процессе статьи или после прочтения у вас, дорогие читатели, возникнут вопросы – то смело без отлагательств пишем их в комментариях.
Стандарты, протоколы и частоты
Давайте коротко расскажу, про стандарты и частоты. На данный момент в вай-фай используются две частоты передачи данных: 2.4 и 5 ГГц. И они также влияют на дальность действия. 5 ГГц — это частота, которая пришла к нам недавно. Имеет большую скорость передачи данных, но вот затухает быстрее. Вот 2.4 ГГц на данный момент самая распространенная частота.
А теперь давайте, отталкиваясь от частот, кратко посмотрим на самые популярные стандарты.
- 802.11а – передача информации внутри сети до 8 Мбит в секунду. Старый стандарт, но пока ещё используется.
- 802.11b – тоже старенький стандарт, но на нем пока ещё работают некоторые ноутбуки. Скорость выше 20 Мбит в секунду.
- 802.11g – 50 Мбит в секунду.
- 802.11n – 150 Мбит в секунду. Может также работать и с 5 ГГц частотой.
Как я уже и говорил, пока самым распространенным стандартом является 802.11n, и он используется почти везде. Скорость достаточно высокая и бьет далеко в отличии от того же 802.11ac. Более подробно вы можете почитать про стандарты в этой статье.
Параметры волны
Помимо частоты, мы уже говорили про затухание от препятствий. При чем препятствием будет почти все. Например, если на улице идёт дождь, то мобильная связь, которая использует примерно те же частоты – будет хуже. Также и с вай-фай. У волны есть и параметр естественного затухания. Металлические конструкции, зеркала, а также толстый бетон – почти полностью глушат слабый сигнал.
Радиус действия также будет зависеть от коэффициента усиления антенны. И чем он больше, тем дальше бьет радиоволна. Но тут есть и обратная сторона монеты. Дело в том, что с увеличением параметра усиления пучок волн становится тоньше и вытягивается в сторону.
Посмотрите на картинку выше – с увеличением dB волна конечно же бьет дальше, но вот поймать её становится тяжелее. Такие антенны называют узконаправленные. Другие же антенны с КУ от 3 до 7 dB называют широконаправленные и чаще устанавливаются на дешевые модели. У меня например дома стоит обычный маршрутизатор с двумя такими и бьет не так далеко.
На дорогих моделях, обычно ставят до 8 и более антенн, которые имеют узкое направление антенны, но больший КУ. За счет этого охват идёт такой же, но радиоволна бьет дальше. Такие аппараты при использовании стандарта «n» могут максимально ловить сигнал уже свыше 150 метров на открытой местности. Советую почитать статью про мощность сигнала тут. Там понятным языком объясняются все тонкости дальности передачи с помощью радиоволн. И после этого вы сами сможете ответить на вопрос – на каком расстоянии радиус действия WiFi будет настолько хорош, чтобы ловить его без помех и потерь.
Увеличить или уменьшить радиус действия WiFi
Для увеличения радиуса действия есть очень много способов. Поэтому поводу писал мой коллега в этой статье. Там понятно объясняется – как в домашних условиях улучшить сигнал и сделать его шире. Но иногда в маленькой квартире связь может быть хуже из-за слишком мощного аппарата. Поэтому мощность надо снижать. Почему это нужно делать – вы узнаете в этой статье.
«Математический расчет дальности Wi-fi сигнала»
Для того чтобы рассчитать дальность беспроводного канала связи нужно ввести некоторые понятия:
Без вывода приведем формулу расчета дальности. Она берется из инженерной формулы расчета потерь в свободном пространстве:
FSL (Free Space Loss) — потери в свободном пространстве (дБ); F- центральная частота канала, на котором работает система связи (МГц); D — расстояние между двумя точками (км).
FSL определяется суммарным усилением системы. Оно считается следующим образом:
где 
— мощность передатчика; 
— коэффициент усиления передающей антенны; 
— коэффициент усиления приемной антенны; 
— чувствительность приемника на данной скорости; 
— потери сигнала в коаксиальном кабеле и разъемах передающего тракта; 
— потери сигнала в коаксиальном кабеле и разъемах приемного тракта.
Предполагается, что антенны приемника и передатчика находятся в зоне оптической прямой видимости. В противном случае необходимо
оценить дальность прямой видимости
Расчет не учитывает дифракцию и рассеяние радиоволн на препятствиях, находящихся поблизости от пути распространения сигнала. Определить, какое пространство должно быть свободным вокруг воображаемой оси между антеннами можно при помощи расчёта зоны Френеля
Радиоволна в процессе распространения в пространстве занимает объем в виде эллипсоида вращения с максимальным радиусом в середине пролета, который называют зоной Френеля. Естественные (земля, холмы, деревья) и искусственные (здания, столбы) преграды, попадающие в это пространство, ослабляют сигнал.
Радиус первой зоны Френеля над предполагаемой преградой может быть рассчитан с помощью формулы:
, где R — радиус зоны Френеля (м); S, D — расстояние от антенн до самой высшей точки предполагаемого препятствия (км); f — частота (ГГц).
Обычно блокирование 20% зоны Френеля вносит незначительное затухание в канал. При блокировании свыше 40% затухание сигнала будет уже значительным, следует избегать попадания препятствий на пути распространения.
Этот расчет сделан в предположении, что земля плоская. Он не учитывает кривизну земной поверхности.
Мощность передатчика можно найти в технических характеристиках оборудования. Если указана в mW, то используйте таблицу перевода mW в dBm
Потери в фидере зависят от его длины и частоты передаваемого сигнала. Можно рассчитать в профильных программах или онлайн-калькуляторах
Потери в ВЧ разъемах обычно составляют не более 0.5 — 1dB коннектор
Для устойчивой работы лучше установить хорошие антенны, а не повышать мощность передатчика
Зависимость чувствительности от скорости передачи данных
Для каждой скорости приемник имеет определенную чувствительность. Для небольших скоростей (например, 1-2 Мегабита) чувствительность наименьшая: от -90 дБмВт до -94 дБмВт. Для высоких скоростей чувствительность намного выше. В качестве примера в таблице выше приведены несколько характеристик обычных точек доступа 802.11a,b,g.
FSL вычисляется по формуле:
где SOM(System Operating Margin) — запас в энергетике радиосвязи (дБ). Учитывает возможные факторы, отрицательно влияющие на дальность связи, такие как:
— температурный дрейф чувствительности приемника и выходной мощности передатчика;
— всевозможные атмосферные явления: туман, снег, дождь;
— рассогласование антенны, приемника, передатчика с антенно-фидерным трактом.
Параметр SOM обычно берется равным 10 дБ. Считается, что 10-децибельный запас по усилению достаточен для инженерного расчета.
Центральная частота канала F берется из таблицы ниже:
Вычисление центральной частоты