Роутер коэффициент усиления dbi

В большинстве квартир и домов есть Wi-Fi роутеры, но работа беспроводной сети устраивает далеко не всех, у некоторых Wi-Fi не покрывает весь дом/ квартиру или покрывает, но сигнал слабый и не стабильный. Существует несколько способов увеличить радиус покрытия Wi-Fi сети, более подробно в статье Как увеличить сигнал Wi-Fi сети. В этой статье я более подробно хотел остановиться на одном из способов- использование более «сильной» Wi-Fi антенны.

Для начала немного теории: все домашние роутеры изначально ограничены мощностью передатчика 100 мВт или 20 dBm.
В соответствии с п.2 ст.22 Федерального закона от 07.07.2003 №126-ФЗ «О связи» оборудование радио доступа диапазона 2400-2483,5 МГц подлежит регистрации. Исключение составляют:

Пользовательское (оконечное) оборудование передающее, включающее в себя приемное устройство, малого радиуса действия стандартов IEEE 802.11, IEEE 802.11.b, IEEE 802.11.g, IEEE 802.11.n (Wi-Fi), работающее в полосе радиочастот 2400 — 2483,5 МГц, с допустимой мощностью излучения передатчика не более 100 мВт, в том числе встроенное либо входящее в состав других устройств.
Пользовательское (оконечное) оборудование передающее, включающее в себя приемное устройство, малого радиуса действия стандартов IEEE 802.11а, IEEE 802.11.n (Wi-Fi), работающее в полосах радиочастот 5150 — 5350 МГц и 5650 — 6425 МГц, с допустимой мощностью излучения передатчика не более 100 мВт, в том числе встроенное либо входящее в состав других устройств.
Пользовательское (оконечное) оборудование передающее, включающее в себя приемное устройство, работающее в полосах радиочастот 2300 — 2400 МГц, 2500 — 2690 МГц, 3400 — 3450 МГц и 3500 — 3550 МГц, с допустимой мощностью излучения передатчика не более 1 Вт, в том числе встроенное либо входящее в состав других устройств.

Поскольку нельзя увеличить мощность передатчика, можно пойти другим путем и использовать более мощную антенну с высоким коэффициентом усиления. В большинстве Wi-Fi роутеров используется антенна с коэффициентом 2-3, реже 5 dBi, но можно приобрести более мощные антенны с коэффициентом 10 dBi и более. В данном примере я приобрел три различные всенаправленные антенны с одинаковыми коэффициентами усиления 9-10 dBi (слева штатная Вай Фай антенна).
В этой статье я буду тестировать все эти антенны для того, что бы ответить себе и вам на несколько вопросов:

1) Действительно ли более мощная Вай Фай антенна увеличит радиус действия беспроводной сети;

2) Если антенна увеличит уровень сигнала Wi-Fi то на сколько;

3) Есть ли разница между Wi-Fi антеннами и на что сделать упор в случае покупки.
Для тестов будет использоваться Wi-Fi роутер TP-LINK TL-MR3220, все тесты проходят в двухкомнатной квартире, роутер находится в одной комнате, а я с помощью планшета и установленной на него программы Network Signal Info перемещаюсь в другую комнату (через две стены от роутера) и измеряю уровень сигнала беспроводной сети.

Тестирование Wi-Fi роутера без антенны.

Для того, что бы показать значимость Вай Фай антенны в роутере (не путайте с моделями роутеров где используется встроенная Wi-Fi антенна) я выкрутил ее и произвел замеры.
Ниже график и значение показателей уровня сигнала Wi-Fi.
Как вы можете увидеть вначале уровень сигнала был выше, это связанно с тем, что начал замеры я находясь в непосредственной близости от роутера, затем удалялся от него и уровень сигнала уменьшался, в результате остановился около значения -80 dBm. Это очень низкое значение, на грани обрыва. Хороший уровень Wi-Fi сигнала порядка -50 — 60 dBm и выше (т.е. ближе к нулю -40, -35 и т.д.).

Тестирование Вай фай роутера с штатной антенной.

Теперь прикрутим к Wi-Fi роутеру штатную антенну, нужно сказать, что используется одна из самых сильных антенн идущих в комплекте с роутерами 5dBi.
Ниже замеры уровня Wi-Fi сигнала.
Как вы можете заметить, уровень сигнала укладывается в рамки хорошего сигнала и при таком значении проблем с работой беспроводной сети возникнуть не должно.

Тест внешней Wi-Fi антенны N1.

Что ж пора приступить к тестированию более мощных антенн, пробуем одну из них.
Вот какие результаты получились в программе Network Signal Info.
Как вы видите значение уровня сигнала увеличилось и колеблется возле значения -45 dBm, т.е. с помощью этой антенны удалось добиться более лучших результатов, чем от штатной. Нельзя сказать, что эта антенна глобально повлияет на радиус Wi-Fi сети, но увеличит его на 10-15 % .

Тест внешней Wi-Fi антенны N2.

Переходим к тесту следующей антенны (чем то напоминает Останкинскую башню).
Ниже результат.
Как оказалось результат не слишком отличается от стандартной антенны 5dBi.

Тест внешней Wi-Fi антенны N3.

Идем дальше и пробуем последнюю из тестируемых антенн.
Вот что выдала программа.
Как вы видите результаты еще хуже, чем роутер без антенны. Это может показаться странным, но присмотревшись внимательно к антенне, я понял, почему такие результаты. Мне попался брак, кабель который находится в антенне, поврежден и из-за этого такие отвратительные показатели.
Вывод: как вы могли заметить, чудес при использовании Wi-Fi антенны с усилением 10 dBi не произошло и максимум чего удалось добиться увеличение 10-15 %, а некоторые антенны вообще не показали отличия от штатной антенны или оказались браком. Если вам нужно добиться уверенного приема Wi-Fi только в тех местах, где он не стабильный (но все таки есть), тогда качественная антенна вам поможет, если вам нужно увеличить радиус беспроводной сети в местах где Wi-Fi роутер не «добивает» вообще, то этот способ вам не подойдет.

Сравнение всенаправленных Wi-Fi антенн.

Источник

Мощность передатчика Wi-Fi роутера: что такое dBm, mW, -dBm и dBi?

WiFiGid

Всем привет! Сегодня мы пообщаемся о мощности передатчика WiFi роутера. Зачастую при выборе маршрутизатора производители могут писать два значения: mW и dBm. Причем разные производители пишут по-разному. Перевести одно значение в другое достаточно просто, и в интернете есть много калькуляторов. Можно просмотреть зависимость этих двух величин в таблице ниже.

Как видите, чем больше мощность в dBm, тем больше прирост в мВт. Например, если мы увеличим мощность всего на десять dBm, то и мВт вырастет в 10 раз. Но если показатель первого значения будет 20, то прирост второго уже будет 100.

Тут сразу встает вопрос: а если увеличить этот показатель в роутере, он будет бить дальше и лучше? И да, и нет. Дело в том, что расстояние, на которое будет бить луч радиоволны, действительно будет лететь дальше, но это только на открытом пространстве без массивных препятствий.

Именно поэтому если выкрутить на максимальную мощность, можно навредить своей же сети. Сигнал будет настолько сильный, что начнет частично отражаться от препятствий и создавать себе помехи. Также он будет создавать помехи соседским роутерам. Если разность мощности приёмника и передатчика будут слишком велики, то это может повлиять на чистоту передачи данных.

Чувствительность приёмника

Этот показатель напрямую влияет на качество связи, как и мощность. Чувствительность, если говорить простым языком — это показатель, при котором приёмник может расшифровать слабый сигнал. Если чувствительность низкая, то приемник относительно слабый сигнал с шумами просто не сможет прочитать.

В результате роутеру придётся отправлять сигнал повторно. Тут нужно также брать во внимание шумы, естественное затухание, а также затухание от препятствий. К ним относятся стены, металлические конструкции и зеркала, которые могут полностью тушить сигнал. Чувствительность обычно имеет обозначение в -dBm и в программах пишется по-английски – RX Power. Там нужно смотреть на значение, и чем оно меньше (с учетом знака минуса), тем хуже связь (так как весь смысл этой истории в том, насколько слабым может быть сигнал на приемнике). Например, -30 dBm в несколько раз лучше чем -85 dBm.

Некоторые зададутся вопросом, а почему здесь стоит знак минус. Дело в том, что данная величина измеряется относительно мощности, но в отрицательном значении. Например, если мы увеличим мощность, то значение чувствительности увеличится, но в отрицательную сторону – как на картинке ниже.

Но если вы когда-нибудь встретитесь с таблицами чувствительности и мощности маршрутизаторов, то вы можете заметить, что чувствительность будет расти со скоростью передачи данных. Чем выше чувствительность (учитывая знак минус), тем лучше связь и больше скорость. Давайте взглянем на пример таблицы снизу.

Также вы можете заметить три буквы MCS, которые при расшифровке обозначают «Modulation and Coding Scheme». Если перевести дословно, то получится: «Кодированный схема с использованием модуляции». В общем, это один из вариантов увеличить скорости передачи данных, когда на частоту радиоволны накладывается информационный сигнал. При этом может использоваться несколько антенн или для увеличения скорости более широкий канал.

Например, большинство роутеров работают с MCS 15 на стандарте 802.11n. При этом чувствительность -75 dBm, а мощность 23 dBm. Скорость передачи данных может варьироваться от ширины канала. Если ширина будет 20 МГц, то скорость будет 150 Мбит в секунду. При задействовании ширины канала в 40 МГц скорость пропорционально вырастает в два раза.

Ширина канала

И тут к нам приходит новое понятие – ширина канала. Если вы когда-нибудь настраивали роутер, то могли заметить в разделе «Wi-Fi» такое понятие. Чаще всего на частоте 2.4 ГГц ширина одного канала равняется 20-40 МГц. Многие маршрутизаторы могут сразу работать с двумя полосами, автоматически их меняя.

Если говорить просто – то ширина канала даёт возможность передавать за раз определенное количество информации. Это как дорога – на однополосной дороге при постоянном движении может проехать не так много машин. Но если добавить ещё несколько полос, то поток машин будет увеличен. И тут так же.

Выше представлены варианты ширины канала для частоты 5 ГГц: 20, 40, 80, 160 Mhz. Скорость передачи, как вы уже поняли, сильно вырастает, но при этом вырастает и шумность полосы. То есть приёмник будет ловить все шумы на всех каналах, что может сказаться на скорости.

Например, если у вас очень много соседей, которые сидят на 2.4 ГГц, то при использовании 40 МГц канала, можно ловить сигналы и от них. Проблемой 2.4 ГГц является распространенность этого стандарта, так как на нём сидят почти все, а также маленькое количество каналов: всего 11. А при использовании ширины канала в 40 МГц, приёмник может начать ловить помехи от соседних каналов.

Посмотрите на картинку выше, где используется ширина канала в 20 МГц. Если мы будем использовать 40 МГц, то дуга будет покрывать почти 6 каналов. А если на этих каналах сидят соседи, то связь будет хуже, будут лаги, прерывания, потери пакетов и в результате – падение скорости.

Коэффициент усиления антенны

КУА не измеряется в мощности, так как не может потреблять электроэнергию, но в качестве параметра используется dBi. Но при этом, как ни странно, КУ можно увеличить, за счет уменьшения радиуса покрытия одного луча. Расскажу на примере лампочки. Если мы включим лампочку, то она будет рассеивать свет во все стороны.

Теперь мы берём лампочку и вкручиваем в фонарик, который начинает за счет стенок отражать пучок в одну сторону. Если мы сузим выходное отверстие, то луч будет бить дальше, но радиус окружности самого освещения будет меньше. А если отверстие сделать ещё меньше, то получится лазер, который сможет бить ещё дальше.

Сила всего передатчика, в нашем случае роутера, будет складываться от мощности (dBm) и усиления антенны (dBi). В результате мы получим dBm. Например, для улучшения сигнала в дорогих роутерах используется несколько антенн. Каждая такая антенна имеет увеличенный коэффициент усиления. Но как вы уже знаете, при это падает диапазон покрытия. Именно поэтому таких антенн ставится несколько.

Разделяют несколько видов:

Всенаправленные антенны – устанавливаются на все дешёвые роутеры и имеют полный радиус действия на все 360 градусов;
Секторные – такие антенны имеют пучок радиоволны с углом от 60 до 120 градусов;
Узконаправленные – угол от 3 до 8 градусов.

Чаще всего узконаправленные используют для построения вай-фай моста на несколько километров. В таком случае на пути не должно быть почти никаких препятствий, а две антенны должны быть четко направлены друг на друга.

Источник