Чем больше мощность передатчика тем больше достижимая скорость передачи информации

Wi-Fi: неочевидные нюансы (на примере домашнего Wi-Fi) [часть 1]

Сейчас многие покупают точки доступа 802.11n, но хороших скоростей достичь удается не всем. В этом посте поговорим о не очень очевидных мелких нюансах, которые могут ощутимо улучшить (или ухудшить) работу Wi-Fi. Всё описанное ниже применимо как к домашним Wi-Fi-роутерам со стандартными и продвинутыми (DD-WRT & Co.) прошивками, так и к корпоративным железкам и сетям. Поэтому, в качестве примера возьмем «домашнюю» тему, как более родную и близкую к телу. Ибо даже самые администые из админов и инженеристые из инженеров живут в многоквартирных домах (или поселках с достаточной плотностью соседей), и всем хочется быстрого и надежного Wi-Fi.
[Внимание!]: после замечаний касательно публикации статья выложена в полном виде здесь. Эта статья оставлена для примера того, как публиковать не надо. Извините за беспорядок 🙂

1. Как жить хорошо самому и не мешать соседям.

[1.1] Казалось бы – чего уж там? Выкрутил точку на полную мощность, получил максимально возможное покрытие – и радуйся. А теперь давайте подумаем: не только сигнал точки доступа должен достичь клиента, но и сигнал клиента должен достичь точки. Мощность передатчика ТД обычно до 100 мВт (20 dBm). А теперь загляните в datasheet к своему ноутбуку/телефону/планшету и найдите там мощность его Wi-Fi передатчика. Нашли? Вам очень повезло! Часто её вообще не указывают (можно поискать по FCC ID). Тем не менее, можно уверенно заявлять, что мощность типичных мобильных клиентов находится в диапазоне 30-50 мВт. Таким образом, если ТД вещает на 100мВт, а клиент – только на 50мВт, в зоне покрытия найдутся места, где клиент будет слышать точку хорошо, а ТД клиента — плохо (или вообще слышать не будет) – асимметрия. Сигнал есть – а связи нет. Или downlink быстрый, а uplink медленный. Это актуально, если вы используете Wi-Fi для онлайн-игр или скайпа, для обычного интернет-доступа это не так и важно (только, если вы не на краю покрытия). И будем жаловаться на убогого провайдера, глючную точку, кривые драйвера, но не на неграмотное планирование сети.

Вывод: может оказаться, что для получения более стабильной связи мощность точки придется снизить. Что, согласитесь, не совсем очевидно 🙂

Таким образом, асимметрия канала не зависит от типа антенны на точке и на клиенте (опять же, зависит, если вы используете MIMO, MRC и проч, но тут рассчитать что-либо будет довольно сложно), а зависит от разности мощностей и чувствительностей приемников. При D

Источник

Всем привет! Сегодня мы пообщаемся о мощности передатчика WiFi роутера. Зачастую при выборе маршрутизатора производители могут писать два значения: mW и dBm. При чем 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 вырастит 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.

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 падать от скорости передачи данных. Чем выше скорость передачи данных, тем ниже чувствительность. 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 частотную радиоволны накладывается информационный сигнал. При этом может использоваться несколько антенн или для увеличения скорости, более широкий канал.

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 Гц. 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 также.

Выше представлены каналы 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 Гц 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 Гц, приёмник может начать ловить помехи от соседних каналов.

Посмотрите на картинку выше, где используется канал в 20 Гц. Если мы будем использовать 40 Гц, 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 не странно, КУ можно увеличить, за счет уменьшение 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 усиление антенны (dBi). В результате мы получим dBm. Например, для улучшения сигнала в дорогих роутерах используется несколько антенн. Каждая такая антенны имеет увеличенный коэффициент усиления. Но как вы уже знаете, при это падает диапазон покрытия. Именно поэтому таких антенн ставится несколько.

Разделяют несколько видов:

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

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.

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.

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:

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

4. Дальность работы по Wi-Fi

Отношение сигнал/шум в точках расположения антенн приемника и передатчика

Это отношение зависит от шумов и помех на используемых частотах, наличия других мешающих беспроводных сетей, работающих на тех же или соседних каналах, наличия помех от промышленного оборудования, наличия беспроводных аналоговых систем передачи видео (видеосендерах), работающих на тех же частотах и т.д. Без наличия соответствующих приборов (анализаторов спектра) оценить соотношение сигнал/шум на выбранном канале невозможно, можно только перевести точку доступа в режим клиента и просканировать эфир на наличие мешающих беспроводных сетей.

Обычно отношение сигнал/шум можно оценить только на практике после установления связи и при наличии большого уровня помех бывает необходимо отстроиться от них, перейдя на другие каналы или даже на другой диапазон.

Наличие препятствий на пути распространения сигнала

Если на пути распространения сигнала есть объекты, мешающий его распространению, то на расстоянии более 50 метров отсутствие связи практически гарантировано! Объекты, мешающие распространению радиосигналы, могут быть любыми, наиболее распространены здания, линии электропередач, деревья и т.д.

Очень часто недооценивают влияние деревьев. Следует учитывать, что один метр кроны ослабляет сигнал до 6 дБ!

Для устранения препятствий можно изменить место установки антенн, поднять антенны выше препятствий (с учетом зоны Френеля, о чем будет написано ниже), либо организовать передачу видео от беспроводных камер с использованием промежуточных ретрансляторов или мостов.

Наличие препятствие в зоне Френеля

Зона Френеля – это область вокруг линии прямой видимости, в которой распространяются радиоволны. Как правило, перекрывание 20% зоны Френеля не вызывает больших потерь сигнала. Но при перекрывании более 40% потери становятся уже значительными.

Расстояние между антеннами, м

Требуемый радиус первой зоны Френеля
на частоте 2.4 ГГц, м

Требуемый радиус первой зоны Френеля
на частоте 5 ГГц, м

Источник

Мощность сигнала и радиус работы

Разные факторы по разному влияют на распространение сигнала. Например, ч ем больше расстояние и чем больше поглощение сигнала, тем меньше скорость. В диапазоне частот 2.4 ГГц – длина волны составляет 12.5 см и чем больше длина волны (ниже частота), тем больше проникающая способность сигнала и выше дальность распространения сигнала при одной и той же излучаемой мощности. Соответственно радиосигнал в диапазоне 2.4 ГГц имеет большую проникающую способность, чем в диапазоне 5 ГГц.

Не каждая проблема с подключением возникает из-за слабого уровня сигнала.

Мощность передатчика

Мощность передатчика беспроводного оборудования на территории России, Украины, Белоруссии и других стран СНГ и Европы имеет региональные ограничения и не должна превышать 20dBm равных 100mW и 23dBm = 200mW при использовании динамического управления излучаемой мощностью сигнала. В реальном оборудовании данные показатели находятся в диапазоне от 15 до 20dBm. Связано это по большей части с нежеланием производителя “рисковать”, ведь устройство мощностью свыше 20 dBm просто не пройдет сертификацию.

Усиление излучаемой мощности сигнала – означает более надежное соединение, но это не решает все проблемы. Даже если клиент будет слышать точку из-за большого усиления, то точка не услышит клиента, ввиду того, что у него же вы мощность не подняли.

Чувствительность приемника

Чувствительность приемника – это минимальный уровень входящего сигнала для обеспечения приёма данных с клиентского устройства, и влияющий на дальность связи и скорость приема данных. При увеличении излучаемой мощности сигнала радиомодуля, чувствительность незначительно может улучшиться, но при чрезмерном усилении этот показатель может значительно ухудшится, так появится “перекос” в скорости приема и передачи данных, когда скорость передачи клиенту будет выше в несколько раз, чем скорость от клиента к точке доступа.

Чувствительность приемника указывается для конкретной скорости передачи, поскольку каждая схема модуляции имеет свои требования к отношению сигнал/шум (SNR). В общем случае, чем выше скорость передачи данных, тем больше должно быть отношение сигнал/шум (меньший уровень шума), и тем выше чувствительность приемника.

Диапазон частот

Диапазон 2.4 ГГц – это низкая полоса частот и наиболее распространённая, способная легче преодолевать различные преграды, что повышает радиус работы данной сети, но не обладает высокой скоростью передачи данных. Диапазоны 5 ГГц и 6 ГГц – напротив обладают более высокой частотой, достигая высоких скоростей передачи данных, менее загружены, но имеют меньше пробивною способность и меньший радиус работы.

Уровень сигнала

Изменения мощности сигнала не являются плавными и постепенными, dBm масштабируется логарифмически, а не линейным образом. Правило 3 и 10 подтверждает логарифмическую природу dBm:

Оценка качества

dB, dBi, dBm

При расчетах все эти dB, dBi, dBm по сути своей все являются децибелами, т.е. суммируются (если усиление) или вычитаются (если затухание), но dBm имеет приоритет как величина мощности сигнала. Например:

Уровень на входе приемника(dBm) = Мощность передатчика(dBm) + Усиление антенн(dBi) – Ослабление сигнала(dB)

Источник