Основы радиочастотного планирования применительно к Wi-Fi Cisco
Данная статья сфокусирована на описании основных величинах и понятиях, которые требуется знать при проектировании радиосети и настройке беспроводного оборудования Wi-Fi. Настройка оборудования и рекомендации приведены на примере точек доступа серии 1600, 2600, 3600, а так же контроллера 2504.
Частоты и каналы
Для беспроводных сетей Wi-Fi определено 2 диапазона:
Каждый диапазон имеет свои характеристики. Так, диапазон 5 ГГц имеет меньшую площадь покрытия, но при этом большую пропускную способность по сравнению с 2.4 ГГц. В разных странах есть свои ограничения на использования частотного спектра и мощность передатчика. Так появились разные регуляторные домены. Вот основные из них:
| Домен | Страны | Диапазон 2.4 ГГц |
| FCC | Америка, Австралия, Новая Зеландия, части Азии и пр.). | 11 каналов |
| ETSI (EMEA) | Россия, Европа, Восток, Африка, части Азии и пр.) | 13 каналов (их них 3 не перекрывающихся канала: 1,6,11) |
| MKK | Япония | 14 каналов |
У производителя есть обязанность производить продукцию, подходящую под законодательство разных стран, то есть сертификацию в определенных регуляторных доменах.
В диапазоне 5 ГГц есть три поддиапазона:
1.Полоса 5150-5250 МГц имеет следующие каналы:
2. Полоса 5250-5350 МГц имеет следующие каналы:
3. Полоса 5650-5825 МГц имеет следующие каналы:
Основные термины и величины
дБ (dB). Децибел – это логарифмическое отношение сигнала к условной единице. Например, в таблице ниже происходит сравнение с 1 Вт
На вкладке WIRELESS, меню 802.11b/g/n, пункт TCP можно задать минимальную, максимальную мощность передатчика в случае если установлена автоматическая настройка мощности. А так же можно изменить параметр Power Threshold, который участвует в расчетах мощности передачи точки доступа. Параметр Power Threshold задает максимальный уровень мощности, при котором точки доступа могут слушать друг друга на пересекающихся каналах от трех точек доступа. Соответственно, мощность точки доступа будет увеличиваться до тех пор, пока не услышит соседа с мощностью, которая задана в параметре Power Threshold. Это сделано из соображений построения максимально большой зоны покрытия при оптимальном соотношения сигнал/шум.
На вкладке WIRELWSS, меню 802.11b/g/n, пункт DCA можно управлять автоматическим назначением каналов. При аккуратном планировании и не больших размерах сети можно назначить каналы вручную, на точках доступа. При больших размерах сети гораздо удобнее возложить эту задачу на контроллер. На рисунке ниже показано что авто выбор каналов происходит каждые 10 минут, а список доступных каналов: 1, 6 и 11. Не стоит забывать включать технологию CleanAir, которая будет автоматически перестраивать каналы на аппаратном уровне в случае интерференций с посторонними устройствами.
Для диапазона 5 ГГц это будет выглядеть следующим образом. Здесь так же есть возможность выбора разрешенных для использования каналов. Например, это будет актуально для OUTDOOR решений, где есть ограничения на используемые каналы. Здесть рекомендуется обратиться к законодательной базе РФ для уточнения разрешений на используемые диапазоны и каналы.
Заключение
- Увеличение мощности передатчика не всегда приведет к увеличению зоны покрытия по причине ограниченной мощности передатчика у клиента. Клиент будет видеть сеть, но не будет способен отправить пакеты точке доступа
- Установка антенны с большим коэффициентом усиления увеличит зону покрытия
- Увеличение зоны покрытия, а так же числа клиентов в ней приводит к уменьшению емкости беспроводной сети
- Увеличение емкости беспроводной сети достигается уменьшением мощности и увеличением количества точек доступа (уменьшение размеров микро сот)
- Радиус покрытия в диапазоне 5 ГГц примерно в 2 раза меньше
- Ограничение дальности соты достигается при помощи запрета использования минимальных скоростей
- Увеличение количества SSID ведет к сильному уменьшению емкости сети. Например, 8 SSID будут занимать 50% емкости сети, в то время как 2 SSID – менее 10% емкости сети. Причина в том, что вещание SSID ведется на минимальных скоростях. В связи с этим не рекомендуется создавать большое количество SSID
Как определить значение параметра Signal-to-Noise Ratio (SNR) для беспроводной сети?
Для того, чтобы определить качество соединения с информационным ресурсом по беспроводному каналу связи Wi-Fi, вам необходимо использовать специальное оборудование, способное измерить соотношение сигнала к шуму (signal-to-noise ratio). Это необходимо для того, чтобы оценить силу первичного полезного сигнала на фоне других фоновых излучений в радиоканале. Для того, чтобы иметь возможность определения качества беспроводной связи вам необходимо использовать тестовый генератор сигналов, который производит помехи в широком спектре частот. Таким образом вы можете сравнить уровень полезного сигнала сетевых устройств в сравнении с посторонними электромагнитными помехами и шумами.
— беспроводная точка доступа или роутер,
— беспроводный генератор шума.
1. Протестируйте беспроводное сетевое оборудование без других включенных интерфейсов. Найдите то место в помещении, где отсутствует воздействие Wi-Fi сигнала – это и будет то место, в котором можно протестировать ваш беспроводный адаптер и соотношение сигнал-шум (SNR) на тестовом приборе. Такое место должно гарантировано иметь чистый эфир, свободный от радиоизлучения. Если вам не удается найти чистое от излучений место, то вам придется создать его самостоятельно, обгородив помещение алюминиевой фольгой или использовав специальное помещение с электромагнитным экранированием. Таким образом вы защитите внутреннее пространство помещения от посторонних излучений, предоставив доступ только для испытуемого сигнала Wi-Fi.
2. Активируйте Wi-Fi сигнал с помощью точки доступа или беспроводного роутера. Проверьте показания измерителя соотношения сигнал/шум SNR, отойдя на расстояние 10 футов от Wi-Fi роутера. Любой качественный прибор при этом покажет очень высокое соотношение SNR. Любое его показание, превышающее 40 децибел, свидетельствует о высоком качестве сигнала. Измерительный прибор будет показывать уровень SNR, соответствующий соотношению уровня принимаемого сигнала в дБ/микровольтах к уровню сигнала шума в тех же единицах. Обратите внимание, что чем выше значение SNR, тем сильнее полезный сигнал, но при таких показаниях уровня сигнала и шума, измеряемых в дБ/мВ, SNR будет принимать отрицательные значения. Нулевые значения уровня шума при этом соответствуют показаниям SNR в -100 дБ (dB).
3. Включите генератор шума и настройте его на частоту Wi-Fi сигнала. Устройства производства компаний DBM Corp и Noisecom способны создавать предустановленные значения силы сигнала, по вашему желанию. Напротив, модель AirHORN, способна создавать шум с фиксированным соотношением SNR 17 дБ/мВ (dBm), которое в итоговом расчете может обеспечить отрицательные значения соотношения SNR (при максимальных уровнях полезного сигнала Wi-Fi).
4. Теперь вы можете проверить соотношение сигнал/шум при одновременном включении Wi-Fi роутера и генераторе шума. Вы сможете оценить реальное значение SNR, если будете использовать генератор DBM Corp или Noisecom. Если же вы включите генератор AirHORN, то вам придется всегда отнимать 17 дБ/мВ (dBm) от измеренной силы сигнала роутера (это чистое значение уровня сигнала прибора, измеренное в предыдущем тесте без интерференции). Таким образом, если сила сигнала роутера составляет -45 dBm, то общее соотношение сигнал/шум SNR будет составлять -62 dB для испытуемого устройства.
Замечания и предупреждения
Роутеры и адаптеры беспроводной связи с поддержкой нескольких антенн способны скомпенсировать недостатки связи при плохом (низком) соотношении сигнал/шум (SNR).