Что такое WiFi? Подробно о свойствах WiFi сигнала


на картинке: графическое отображение WiFi волн в городе.

1. Что такое WiFi?

1.1. Связь частоты и длины волны.

2. Свойства WiFi сигнала.

2.1. Поглощение.

2.2. Огибание препятствий.

2.3. Естественное затухание.

2.4. Отражения сигнала.

2.5. Плотность данных.

2.6. Почему сложно дать однозначный ответ: на какое расстояние будет передавать сигнал WiFi оборудование?

3. Диапазоны и частоты WiFi

3.1. Диапазон 2,4 ГГц.

3.2. Диапазон 5 ГГц.

Что такое WiFi?

WiFi — беспроводной способ связи, основанный на всем нам знакомом электромагнитном излучении. Сигнал WiFi относят к радиоволнам, соответственно, он имеет такие же свойства, характеристики и поведение. Радиоволны, в свою очередь, подчиняются практически тем же физическим законам, что и свет: распространяются в пространстве с такой же скоростью (почти 300 000 километров в секунду), подвержены дифракции, поглощению, затуханию, рассеиванию и т. д.

Основные характеристики радиоволны, а значит и сигнала WiFi — это ее длина и частота (частотный диапазон). Последний параметр означает частоту переменного тока, необходимую для получения волны нужной длины и используется для классификации радиоволн. Другое определение частоты — это количество волн, проходящих через определенную точку пространства в секунду.

Длина и частота радиоволны (сигнала WiFi)

Существует распределение радиоволн по диапазонам, в зависимости от частоты, утвержденная Международным союзом электросвязи (МСЭ, английская аббревиатура — ITU).


Сфера применения радиоволн зависит от частотного диапазона. Это может быть  телевидение, радиосвязь, мобильная связь, радиорелейная связь и т. д. Вообще, радиочастотный эфир занят довольно плотно: использование всех диапазонов буквально расписано:

Использование электромагнитных (радио) волн в зависимости от частоты

В том числе это и беспроводная связь WiFi. Для нее используются дециметровые и сантиметровые волны ультравысокой и сверхвысокой частоты (УВЧ и СВЧ) в частотных диапазонах 2,4 ГГц, 5 ГГц и  и других редкоиспользуемых: 900 МГц, 3,6 ГГц, 10 ГГц, 24 ГГц.

Главное преимущество WiFi-связи отражено во втором ее названии — беспроводная связь. Именно отсутствие проводов вкупе со все возрастающей скоростью передачи данных является ключевым моментом при выборе этого способа соединения.

Если речь идет о домашних пользователях — беспроводная связь удобна, она позволяет не привязываться к определенному месту в квартире для входа в интернет.

Если мы говорим о корпоративной связи, о провайдерских услугах, то иногда прокладка кабеля для передачи данных — это дорого, нецелесообразно или вообще невозможно. Например, нужно раздать интернет в частном секторе, прокинуть магистральный канал через ущелье, в удаленный населенный пункт и т. д. В этом случае на выручку приходит WiFi. Проблемная территория преодолевается с помощью беспроводного канала.

Связь частоты сигнала WiFi и длины волны

Характеристики длины волны сравнительно редко используются в параметрах оборудования WiFi. Однако иногда, для понимания физических свойств и поведения сигнала беспроводной связи в различных условиях неплохо разбираться в связи частоты и длины радиоволн.

Общее правило: Чем выше частота, тем короче длина волны. И наоборот.

Формула для расчета длины волны:

Длина волны WiFi сигнала (в метрах)= Скорость света (в м/сек) / Частота сигнала (в герцах).

Скорость света в м/сек = 300 000 000.

После упрощения формулы получаем: Длина волны в метрах = 300/ Частота в МГц.

Другие Wi-Fi-устройства (точки доступа, беспроводные камеры и др.), работающие в радиусе действия вашего устройства и использующие тот же частотный диапазон

Дело в том, что Wi-Fi-устройства подвержены воздействию даже небольших помех, которые создаются другими устройствами, работающими в том же частотном диапазоне. 

В беспроводных сетях используются два частотных диапазона — 2,4 и 5 ГГц. Беспроводные сети стандарта 802.11b/g работают в диапазоне 2.4 ГГц, сети стандарта 802.11a — 5 ГГц, а сети стандарта 802.11n могут работать как в диапазоне 2.4 ГГц, так и в диапазоне 5 ГГц.

Используемый частотный диапазон и эксплуатационные ограничения в разных странах могут быть различные.

В полосе частот 2,4 ГГц для беспроводных сетей доступны 11 или 13 каналов шириной 20 МГц (802.11b/g/n) или 40 МГц (IEE 802.11n) с интервалами 5 МГц между ними. Беспроводное устройство, использующее один из частотных каналов, создает значительные помехи на соседние каналы. Например, если точка доступа использует канал 6, то она оказывает сильные помехи на каналы 5 и 7, а также, уже в меньшей степени, – на каналы 4 и 8. Для исключения взаимных помех между каналами необходимо, чтобы их несущие частоты отстояли друг от друга на 25 МГц (5 межканальных интервалов).

kanaly wifi.jpg  550x201 q85 subsampling 2

На рисунке показаны спектры 11 каналов. Цветовая кодировка обозначает группы непересекающихся каналов – [1,6,11], [2,7], [3,8], [4,9], [5,10]. Беспроводные сети, расположенные в пределах одной зоны покрытия, рекомендуется настраивать на непересекающиеся каналы, на которых будет наблюдаться меньше интерференции* и коллизий (конфликтов). Номера непересекающихся каналов – 1, 6 и 11.
* Интерференция — сигнал, передаваемый другими излучателями (они могут быть или не быть частью вашей сети Wi-Fi) на том же канале (или близком к нему), на котором вещает ваша точка доступа.
Для определения наиболее свободного канала Wi-Fi можно воспользоваться специальной утилитой InSSIDer.

Внимание! В России разрешены к использованию 13 беспроводных каналов, три из которых являются непересекающимися (это каналы 1, 6 и 11).

Если беспроводной адаптер, установленный на компьютере/ноутбуке/планшетном ПК/смартфоне, предназначен для использования в США (например, в устройствах Apple), на нем можно будет использовать только каналы с 1 по 11. Поэтому, если установить номер канала 12 или 13 (а также если один из них был выбран алгоритмом автоматического выбора канала), беспроводной клиент (iPad/iPhone) не увидит точку доступа. В этом случае необходимо вручную установить номер канала из диапазона с 1 по 11.

Самый действенный способ

Заметно повлиять на мощность сигнала и скорость интернета сможет только приобретение маршрутизатора помощнее. Изобретение разного рода усилителей своими руками из интернета на практике значимого результата не даст.

Большинство устройств на рынке поставляются с ограничением по мощности сигнала в 100 мВт. Для более серьёзных девайсов нужна лицензия, однако в продаже их найти можно.

Наиболее ходовыми среди устройств с большим радиусом действия, которое можно установить себе в квартире, являются:

  • маршрутизаторы MikroTik, например, hAP AC, с внешней антенной, мощность передающего Wi-Fi модуля ограничена 1 Вт;
  • ASUS с поддержкой технологии AiRadar, например, RT-AC3200, где качество связи достигается путем создания направленного сигнала под каждого клиента.

Если решили приобрести новый девайс, подумайте о покупке устройства с поддержкой диапазона 5 ГГц. Данный канал намного свободнее, чем 2,4 ГГц, а потому сигнал будет глушиться меньше. Особенно, если живете в многоквартирном доме, где по соседству еще пара таких стоит, и почти в каждой квартире есть беспроводная сеть.

Теперь разберемся с менее действенными, но работающими методами, позволяющими увеличить дальность Wi-Fi.

2.4 ГГц

Как уже и было сказано, пока что это основной и лидирующий стандарт передачи данных. На данной частоте работает 13 каналов. Каждый канал имеет ширину в 20 Мгц. Давайте взглянем на диаграмму ниже.

Частоты Wi-Fi: 2.4 и 5 ГГц - полный разбор WiFi диапазонов

Как видите есть ещё и 14 канал, но он не используется в современных роутерах и маршрутизаторах. Также начало волн начинается с 2.400 GHz, а заканчивается на 2.500 GHz. Один канал занимает от 20 до 40 МГц. На картинке выше канал имеет как раз ширину волны 20 МГц. Но современные маршрутизаторы могут использовать более широкий канал в 40 МГц.

Если присмотреться, то начало следующего канала начинается с 2.406 МГц, то есть один канал может перекрещиваться с ещё 5 каналами. Если на одном канале сидит очень много роутеров, то сигнал может ухудшаться, из-за потери пакетов, появляются лаги, а приёмнику нужно заново отправлять потерянные данные.

Частоты Wi-Fi: 2.4 и 5 ГГц - полный разбор WiFi диапазонов

Такое часто происходит в многоквартирных домах, когда несколько каналов занимает сразу 2 или даже 3 соседских роутера. На современных аппаратах, вся конфигурация подбора каналов происходит в автономном режиме. Когда роутер включается он ищет максимально отдалённую волну от уже занятых.

ПРИМЕЧАНИЕ! Иногда роутер не может сам выбрать канал и начинаются прерывания, лаги, падает скорость. Советую прочесть мою статью – где я рассказываю, как правильно выбрать канал и улучшить сигнал.

Также на картинке более ярко выделены частоты, которые не пересекаются — это 1, 6 и 11. В идеале, передача данных в этих каналах будет почти без потерь. Соседние же каналы могут слегка портить связь. Если же стоит настройка с шириной – 40 МГц, то канал дополнительно будет пересекаться ещё с 5, что может пагубно влиять на связь.

ВНИМАНИЕ! В Америке использование 12 и 13 частоты – запрещено законом. Поэтому если выбрать в настройках интернет-центра эти диапазоны, то могут быть проблемы с некоторыми устройствами, выпущенными в США.

Как и у любой волны у подобной есть качество затухания, которое напрямую зависит от частоты. 2.4 ГГц — это дециметровая гипервысокая частота. Длина волны примерно равняется 124.3 – 121.3 мм. При такой частоте скорость передачи данных будет выше, но при этом и радиус вещание не будет страдать.

На 2.4 ГГц работают такие стандарты как:

  1. 802.11a
  2. 802.11b
  3. 802.11g
  4. 802.11h
  5. 802.11i
  6. 802.11n

Чаще всего используется именно b, g и n. Первые два более старые и уже устаревают, но все же пока осталось, достаточно много устройств, работающих на этих стандартах. Скорость передачи у них от 11 до 54 Мбит в секунду. Последний N – более новый стандарт, изобретённый в 2009 году. Скорость передачи может достигать 600 Мбит в секунду при нескольких потоках. На одном потоке максимальная скорость – 300 Мбит в сек.

Принцип работы

Wi-Fi — это тех­но­ло­гия бес­про­вод­ной свя­зи, кото­рую исполь­зу­ют ком­пью­те­ры, теле­фо­ны, план­ше­ты и мно­гие дру­гие потре­би­тель­ские устрой­ства. Это не един­ствен­ная тех­но­ло­гия бес­про­вод­ной свя­зи — есть мно­го дру­гих, для раз­ных целей. Но вай­фай — самый поп­со­вый, и вы с ним за жизнь точ­но встре­ча­лись.

Рабо­та­ет так:

  1. Где-то сто­ит Wi-Fi-точка — по-нашему, хотс­пот или излу­ча­тель. В него встро­е­ны одна или несколь­ко антенн.
  2. На антен­ны пода­ёт­ся спе­ци­аль­ный ток. Ток излу­ча­ет­ся в виде элек­тро­маг­нит­ных волн. Полу­ча­ет­ся излу­че­ние, похо­жее на излу­че­ние мик­ро­вол­нов­ки или радио­стан­ции.
  3. Излу­че­ние раз­ле­та­ет­ся во все сто­ро­ны, про­хо­дит сквозь воз­дух, бетон и металл, частич­но пута­ет­ся в мест­ных ато­мах, частич­но глу­шит­ся, но всё-таки доле­та­ет до наших ком­пью­те­ров и смарт­фо­нов.
  4. На ком­пью­те­рах тоже сто­ят Wi-Fi-устройства. Они ловят излу­че­ние сво­и­ми антен­на­ми, вычле­ня­ют из него сиг­нал и отправ­ля­ют ответ так же, по радио.
  5. Все мест­ные Wi-Fi-устройства одно­вре­мен­но ловят все бес­про­вод­ные сиг­на­лы и вычле­ня­ют из них толь­ко те, кото­рые каса­ют­ся кон­крет­но это­го устрой­ства.

Это похо­же на раз­го­вор в шум­ном ресто­ране: ваши уши слы­шат одно­вре­мен­но все раз­го­во­ры за сосед­ни­ми сто­ли­ка­ми, но ваш мозг вычле­ня­ет толь­ко голос ваше­го собе­сед­ни­ка.

На дво­ре почти 2020 год, и сей­час почти все точ­ки досту­па так­же явля­ют­ся роу­те­ра­ми — то есть устрой­ства­ми, кото­рые пуля­ют ваши запро­сы туда-сюда по адре­сам. Если к тако­му роу­те­ру под­клю­чить кабель с интер­не­том, роу­тер уви­дит это в сво­ей таб­ли­це адре­сов и смо­жет объ­явить всем под­клю­чён­ным ребя­там: «У меня есть интер­нет! Если что-то отту­да нуж­но — ска­жи­те, я дам». И тогда все устрой­ства, под­клю­чён­ные к это­му роу­те­ру, смо­гут вый­ти в интер­нет, полу­чая дан­ные по воз­ду­ху.

Чертёж двойного самодельного биквадрата

 

Первые образцы самодельных распространителейWiFi сигнала, появились еще в 2005 году.

 

Наилучшие из них конструкции биквадрат, обеспечивающие усиление до 11–12 dBi и двойной биквадрат, имеющие несколько лучший результат в 14 dBi.

двойной биквадрат

двойной биквадрат

Согласно опыту использования, конструкция биквадрат является более подходящей в качестве многофункционального излучателя. Действительно, преимуществом этой антенны является то, что при неизбежном сжатии поля излучения, угол раскрытия сигнала остается достаточно широким, чтобы покрыть всю площадь квартиры при правильной установке.

 

Все, возможные, версии биквадратной антенны являются простыми в реализации.
двойной биквадрат

Необходимые детали

  • Металлический рефлектор—кусок фольгированноготекстолита123х123 мм, лист фольги, CD, DVD компакт диск, алюминиевая крышка с чайной банки.
  • Медная проволока сечением 2.5 мм.кв.
  • Отрезок коаксиального кабеля, лучше с волновым сопротивлением 50 Ом.
  • Пластмассовые трубочки — можно нарезать из шариковой ручки, фломастера, маркера.
  • Немного термоклея.
  • Разъем N-типа — пригодится для удобного подсоединения антенны.

 

Поворот антенны

Как работают антенны, узнаете из следующего видео:

Зона покрытия имеет форму тора – бублика, а не сферы. Волны распространяются не по всем направлениям, а по принципу концентрических кругов на воде. Для изменения плоскости распространения волн и предусмотрена функция поворота антенны. Лучше всего, если она находится в вертикальном положении горизонтальной плоскости, а устройство стоит в такой части квартиры, чтобы этот сигнал получали все потребители.

Как увеличить радиус действия Wi-Fi роутера: 8 рабочих способов

При направленности антенны вверх тороидальное поле распространяется в горизонтальной плоскости по всей квартире. Соседям выше и ниже достанется мало. Под ними, вероятнее всего, образуются мертвые пятна – области с ничтожно слабым сигналом.

Как увеличить радиус действия Wi-Fi роутера: 8 рабочих способов

Размещение роутера на высоте, на которой находится большинство клиентов, и направление антенны вверх – лучший способ повысить скорость интернета.

Направленная

Антенны на 9 dBi работают только в заданном направлении (направленного действия) — в комнате они бесполезны, их лучше применять для дальней связи, во дворе, в гараже рядом с домом. Направленную антенну при установке потребуется регулировать для передачи четкого сигнала в нужном направлении.

 Направленную антенну при установке

Теперь к вопросу о несущей частоте. Какая антенна будет лучше работать на дальнем расстоянии, в 2.4 или 5 ГГц?

 

Сейчас есть новые роутеры, работающие на удвоенной частоте в 5 ГГц. Такие маршрутизаторы все еще остаются новинкой, они хороши для скоростной передачи данных. Но сигнал 5 ГГц не очень хорош для дальних расстояний, так как затухает быстрее, чем при 2.4 ГГц.

 

Потому старые роутеры на 2.4 ГГц будут работать лучше в дальнобойном режиме, чем новые быстродействующие в 5 ГГц.

 

1. Мощность и чувствительность

Девиз раздела: не запори то, что имеешь.

Мощность передатчика, разрешенная стандартом IEEE 802.11 для беспроводного Wi-Fi-оборудования не должна превышать 20 dBm, что эквивалентно 100 милливаттам. Значения мощности реального оборудования в среднем находится в диапазоне от 15 до 18 dBm. Связано это по большей части с нежеланием производителя «рисковать», ведь устройство мощностью свыше 20 dBm просто не пройдет сертификацию.

Тут есть два момента, на которые нужно обратить внимание: во-первых, нужно понимать, какой частью и в какую сторону излучает Wi-Fi-адаптер, а вернее его антенна. Подавляющее большинство home-версий точек доступа имеют omni-антенну с круговой диаграммой направленности в форме тора (в первом приближении), рисунок 1.


Рисунок 1 – Внешний вид и диаграмма направленности Omni-антенны

Тор имеет диаграмму направленности в угломестной плоскости в форме восьмерки, а в азимутальной – в форме круга. Для обеспечения наиболее благоприятных условий приема пользователя сети нужно располагать в направлении на максимум излучения. Учитывая, что рассматриваемая антенна всенаправленная, она просто должна располагаться параллельно приемнику (антенне приемника). Это условие демонстрируется рисунком 2.


Рисунок 2 – Иллюстрация к зависимости качества приема от взаимной ориентации передатчика и приемника

Таким образом, если расположение вашего ноутбука соответствует направлению на «минимум излучения» (рисунок 2), то не стоит удивляться низкому качеству приема. Учитывая, что антенны, идущие в комплекте с роутером, имеют в основании «систему вращения», то каких только вариантов ориентации антенны не встретишь в квартирах обывателей.

Следующий вариант увеличения дальности – это использование более направленной антенны, то есть имеющей больший коэффициент усиления. Следует отметить, что антенна – устройство пассивное, поэтому вы лишь увеличите плотность потока электромагнитного излучения в нужную сторону, а мощность излучения останется на прежнем уровне (15 – 20 dBm). На рынке представлено большое количество антенн Wi-Fi-диапазона с различным коэффициентом усиления в среднем от 3 до 15 dBi, способных перекрыть расстояние в пару километров. Поэтому в том случае, если вы живете в лесной глуши, и точно знаете, где располагается источник сигнала, то можете смело использовать направленную антенну.

Отдельно можно отметить, что есть аппаратные средства увеличения мощности беспроводного адаптера, работающего из-под Linux (и некоторого ПО в Windows), с помощью которого можно аппаратно изменить излучаемую мощность передатчика, но этот и подобные решения довольно быстро могут вывести адаптер из строя.

Так как антенны – устройства двухстороннего типа, то есть любая антенна может работать как на прием, так и на передачу, то все сказанное выше, касаемо увеличения мощности передающей антенны, способно в равной степени увеличить и ее чувствительность.

Радиоволны

Передача данных происходит путём обычного кодирования, а в последствии перенаправлении кода на передатчик. Он в свою очередь переформатирует электронный сигнал в радиоволну Радиоволна также используется и в передачи информации в мобильной связи, телевидении и также в разогреве еды в микроволновой печи.

2.4 ГГц

Как уже и было сказано, пока что это основной и лидирующий стандарт передачи данных. На данной частоте работает 13 каналов. Каждый канал имеет ширину в 20 Мгц. Давайте взглянем на диаграмму ниже.

5 ГГц

Данный стандарт был введен совершенно недавно. Диапазон частот варьируется от 5, 170 ГГц до 5,905. Используется стандарты типа 802.11a, h, j, n и ac. Как вы заметили N тоже совместим с данной частотой. Поэтому две сети могу существовать и работать как одно целое. Скорость передачи данных вырастает до нескольких гигабит в секунду. Это обусловлено как раз увеличение частоты в два раза.

С увеличение частоты увеличивается и скорость передачи данных, но растёт затухание. Даже если не будет никаких препятствий, то волна затухнет куда быстрее. Именно поэтому эту частоту чаще используют в небольшом радиусе. Например, для подключения телевизора, компьютера или ноутбук в близи роутера.

Также большим минусом данной частоты является её неустойчивость к препятствиям. То есть она ещё сильнее затухает: от стен, стекла, металла, деревьев – чем волна 2.4 ГГц. Для увеличения скорости применяется ещё одна ширина канала – в 80 Мгц. На данный момент её использовать вполне реально, так как количество каналов – 180, да и роутеров с поддержкой 5ГГц не так много. Поэтому каналы у «пятёрки» свободнее.

Защиты нет: открытая сеть

К ней может под­клю­чить­ся кто угод­но, пароль не нужен. При­ме­ры таких сетей — бес­плат­ный Wi-Fi в кафе, на вок­за­лах, в гости­ни­цах и аэро­пор­тах. Весь тра­фик виден всем, его лег­ко пере­хва­тить и рас­шиф­ро­вать — защи­та нуле­вая. С тем же успе­хом мож­но встать посре­ди кафе и гром­ко, выра­зи­тель­но так про­го­во­рить: «Зай­ду, пожа­луй, на Пор­н­хаб».

Если вы под­клю­чи­тесь к откры­той сети в кафе и зай­дё­те в свою почту по логи­ну и паро­лю без шиф­ро­ва­ния, то зло­умыш­лен­ник может пере­хва­тить ваш тра­фик и полу­чить доступ к вашей почте.

Если сде­лать такую сеть дома, то интер­не­том бес­плат­но будут поль­зо­вать­ся все, вклю­чая сосе­дей и ребят на лавоч­ке во дво­ре, если до них будут доле­тать ваши радио­вол­ны.

Нако­нец, сам зло­умыш­лен­ник может рас­ка­тать посре­ди кафе откры­тый вай­фай, собрать на него соеди­не­ния ниче­го не подо­зре­ва­ю­щих посе­ти­те­лей и спо­кой­но читать их тра­фик как откры­тую кни­гу. Доста­точ­но назвать вай­фай как-то типа Free Cafe Wifi.

Как защи­тить­ся: возь­ми­те за пра­ви­ло не под­клю­чать­ся к сетям без паро­ля. Если ока­за­лись в тяжё­лой жиз­нен­ной ситу­а­ции и ниче­го кро­ме откры­тых сетей рядом не веща­ет, исполь­зуй­те VPN: это допол­ни­тель­ное шиф­ро­ва­ние ваше­го тра­фи­ка.

Изготовление излучателя

 

Для частоты 2.4 ГГц, на которой планируется использовать передатчик, идеальными размерами биквадрата будут 30.5 мм. Но все-таки мы делаем не спутниковую антенну, поэтому допустимы некоторые отклонения в размерах активного элемента —30–31 мм.

Изготовление излучателя

К вопросу о толщине проволоки также нужно отнестись внимательно. С учетом выбранной частоты 2.4 ГГц, медную жилу надобно найти толщиной точно в 1.8 мм (сечением 2.5 мм.кв.).

о толщине проволоки

От края проволоки отмеряем расстояние 29 мм до загиба.

о толщине проволоки

Делаем следующий загиб, проконтролировав наружный размер в 30–31 мм.

о толщине проволоки

Следующие загибы вовнутрь делаем на расстоянии 29 мм.

о толщине проволоки

Проверяем самый важный параметр у готового биквадрата —31 мм по средней линии.

Пропаиваем

Пропаиваем места для будущего крепления выводов коаксиального кабеля.

 

Подключение

Wi-Fi-роутер несколь­ко раз в секун­ду отправ­ля­ет в эфир сооб­ще­ние вро­де тако­го: «Ребя­та, я вот роу­тер, раз­даю дан­ные на такой-то часто­те, назва­ние сети — вот такое. Вел­ком».

Если вам не нужен вай­фай или вы уже под­клю­че­ны, ваши Wi-fi-устройства игно­ри­ру­ют эти позыв­ные. Но когда вам нуж­но под­клю­чить­ся к вай­фаю, вы откры­ва­е­те в теле­фоне спи­сок доступ­ных сетей — тогда устрой­ство начи­на­ет слу­шать эфир на пред­мет таких позыв­ных. Вы выби­ра­е­те нуж­ную сеть, и даль­ше всё зави­сит от её типа.

Вайфай — это не особо безопасно

Весь вай­фай — это сплош­ная каша из элек­тро­маг­нит­ных волн. Когда ком­пью­тер настра­и­ва­ет­ся на вол­ны нуж­ной часто­ты, вам может казать­ся, что роу­тер как буд­то отправ­ля­ет ему сиг­нал. На самом деле роу­тер отправ­ля­ет сиг­нал «в кос­мос». И вот уже ваше устрой­ство вычле­ня­ет из общей каши кон­крет­но те сиг­на­лы, кото­рые пред­на­зна­че­ны имен­но ему.

При боль­шом жела­нии мож­но поси­деть с антен­ной и послу­шать весь «сырой» тра­фик, кото­рый пере­да­ёт­ся в эфир в этой мест­но­сти — так же, как мож­но под­слу­шать поли­цей­скую рацию.

Пони­мая это, инже­не­ры вай­фая при­ду­ма­ли раз­ные спо­со­бы защи­ты сетей.

2. Количество и тип препятствий

Девиз раздела: используй логику при размещении оборудования.

Конечно, довольно сложно без специального оборудования учитывать количество препятствий и их тип на пути распространения радиосигнала, но есть несколько правил, соблюдая которые можно «сохранить» пару децибел мощности.

Длина Wi-Fi-волны в диапазоне 2.4 ГГц составляет в среднем 12.5 сантиметров и для диапазона 5 ГГц – 6 сантиметров, поэтому для крупных объектов (стены, перекрытия, шкафы, двери и т.д.) можно пользоваться принципом геометрической оптики, предполагая, что сигнал распространяется по прямой линии (частично отражаясь и преломляясь). Это, конечно, грубое допущение, но во-всяком случае это позволит «на глаз» оценить направление распространения сигнала и расчистить (по возможности) ему путь.

Первое, что нужно иметь в виду, это то, что сигнал очень плохо проходит через металлизированные поверхности и соответственно железобетонные перекрытия. Попадая на металлический объект, электромагнитная волна продолжает распространяться вдоль его поверхности, рассеиваясь. Поэтому в идеале, точку доступа нужно располагать подальше от сейф дверей, железных столов и так далее. Если необходимо обеспечить прохождение сигнала через толстую стену (тип материала не важен), то нужно постараться обеспечить условие, чтобы путь от источника до приемника через это препятствие был минимален. Это условие демонстрируется иллюстрацией на рисунке 3.


Рисунок 3 – Иллюстрация к уровню мощности сигнала после прохождения через препятствие

Рефлектор

 

Основная задача железного экрана за излучателем — отражать электромагнитные волны. Правильно отраженные волны будут накладываться своими амплитудами на колебания только что выпущенные активным элементом. Возникающая усиливающая интерференция даст возможность максимально далеко распространитьэлектромагнитныеволны от антенны.

 

Чтобы добиться полезной интерференции надо расположить излучатель на расстоянии кратном четверти длины волны от отражателя.

 

Расстояние от излучателя до рефлектора для антенн биквадрат и двойной биквадрат находим как лямбда / 10 — определяемую особенностями данной конструкции / 4.

Лямбда — длина волны, равная скорости света в м/с деленной на частоту в Гц.

Длина волны при частоте 2.4 ГГц — 0.125 м.

 

Увеличив пятикратно рассчитанное значение, получим оптимальное расстояние — 15.625 мм.

 

Размер рефлектора сказывается на коэффициенте усиления антенны в дБи. Оптимальные размеры экрана для биквадрата — 123х123 мм или больше, только в этом случае можно добиться усиления в 12 dBi.

 

Размеров CD иDVD дисков явно недостаточно для полного отражения, поэтому антенны биквадраты, построенные на них, имеют коэффициент усиления лишь в 8 dBi.

 

Ниже приведен пример использования крышки с чайной банки в качестве рефлектора. Размера такого экрана тоже недостаточно, коэффициент усиления антенны меньше, чем ожидалось.

рефлектор

Форма рефлектора должна быть только плоской. Старайтесь также найти пластинки максимально гладкие. Изгибы, царапины на экране приводят к рассеиванию высокочастотных волн, по причине нарушения отражения в заданном направлении.

 

В выше рассмотренном примере бортики на крышке явно лишние — они снижают угол раскрытия сигнала, создают рассеиваемые помехи.

 

Как только пластинка рефлектора будет готова, у вас есть два способа собрать на нем излучатель.

  1. Установить медную трубку с помощью пайки.

Установить медную трубку

Установить медную трубку

Чтобы зафиксировать двойной биквадрат понадобилось дополнительно сделать две стоечки из шариковой ручки.

 

  1. Закрепить все на пластмассовой трубке используя термоклей.

Закрепить все на пластмассовой трубке

Берем пластмассовую коробочку для дисков на 25 штук.

Отрезаем центральный штырь

Отрезаем центральный штырь, оставив по высоте на 18 мм.

Прорезаем надфилем

Прорезаем надфилем или напильником четыре шлица в пластмассовом штыре.

Прорезаем надфилем

Подравниваем шлицы одинаково по глубине

Устанавливаем самодельную рамочку

Устанавливаем самодельную рамочку на шпиндель, проверяем, дабы её края оказались на одинаковой высоте от дна коробочки — около 16 мм.

Припаиваем выводы кабеля

Припаиваем выводы кабеля к рамке излучателя.

Взяв клеевой пистолет

Взяв клеевой пистолет, закрепляем CD диск на дне пластмассой коробочки.

Взяв клеевой пистолет

Взяв клеевой пистолет

Продолжаем работать клеевым пистолетом, фиксируем на шпинделе рамку излучателя.

 фиксируем на шпинделе рамку излучателя

С обратной стороны коробочки фиксируем термоклеем кабель.

 

Настройки

Частично решить проблему и увеличить зону покрытия и производительность роутера поможет и правильная настройка маршрутизатора.

Используем стандарт 802.11n

Для частотного диапазона 2,4 ГГц предусмотрено три спецификации 802.11. Прогрессивной является 802.11n. Она гарантирует более высокие скорость и дальность передачи сигнала, b и g – устаревшие.

Как увеличить радиус действия Wi-Fi роутера: 8 рабочих способов

Роутеры с поддержкой 802.11n совместимы и с предыдущими спецификациями, однако при появлении в n-сети b/g-клиента она вся переводится в режим с низшей скоростью. Это отражается на падении пропускной способности и дальности распространения сигнала.

Если сеть будет работать в режиме 802.11n, гаджеты, которые его не поддерживают, к интернету подключиться не смогут.

Выбор канала

Как и волны на воде, сигналы одной частоты, излучаемые находящимися в зоне достижения маршрутизаторами, накладываются и гасят друг друга. Большинство роутеров поддерживает 13 диапазонов рабочих частот, начиная с 2412 МГц и заканчивая 2472 МГц с шагом 5 МГц. По умолчанию, маршрутизатор переключается между ними автоматически, выбирая наименее загруженный. Это можно сделать и самому, проанализировав соседние сети, и выяснив, какой из каналов самый свободный.

Как увеличить радиус действия Wi-Fi роутера: 8 рабочих способов

Увидеть каналы, находящиеся в пределах достижения сетей, можно через программу inSSIDer в столбце «Channel» или с помощью портативной утилиты WiFiInfoView.

Как увеличить радиус действия Wi-Fi роутера: 8 рабочих способов

Переключение канала осуществляется через веб-интерфейс в разделе, отвечающем за настройки беспроводного вещания.

Изменение мощности передатчика

В настройках многих роутеров уровень мощности сигнала выставлен на 75%, что напрямую влияет на дальность распространения радиоволн. Но здесь есть и вторая сторона – клиент должен не только «видеть» точку раздачи и принимать сигнал от неё, но и передавать ей данные. Если сигнал мощного роутера и будет обнаружен клиентом, последний не всегда к нему подключится, ведь мощность его Wi-Fi передатчика небольшая. В результате соединение не устанавливается. Да и мощный поток от маршрутизатора гасит, забивает сигнал от клиентов, поэтому качество связи падает.

Значение уровня мощности нужно увеличить. В зависимости от производителя, модели и прошивки роутера этот параметр может называться по-разному:

  • TX-мощность;
  • Мощность сигнала;
  • Управление мощностью передатчика

и регулироваться:

  • в процентах;
  • мВт;
  • уровне (низкий, слабый, сильный сигнал).

Опция находится в настройках беспроводного режима (Wi-Fi).

Пример настройки для устройств от TP-Link.
Пример настройки для устройств от TP-Link Asus
Asus

Слабый сигнал беспроводной сети в квартире чаще всего вызван двумя причинами: рядом много устройств, работающих на такой же частоте, и наличие мёртвых зон. Для частных домов проблема заключается в покрытии большой площади сигналом, чтобы обеспечить интернетом удалённые на десятки метров от роутера устройства.

В следующем видео вы узнаете про все доступные способы, которые помогут увеличить радиус действия Wi-Fi:

Мы рассказали про все способы, которые помогут не только увеличить радиус действия сети Wi-Fi, но и увеличить скорость беспроводной передачи данных. Если о чем-то забыл, пишите комментарии, и мы обязательно дополним статью!

Загрузка…

Размещение

Из физики известно, что интенсивность радиоизлучения максимальна вблизи источника волн и снижается параболически при удалении от него.

Как увеличить радиус действия Wi-Fi роутера: 8 рабочих способов

Увеличить полезную площадь покрытия можно посредством размещения маршрутизатора ближе к центру квартиры, дома или двора, где будут находиться пользователи.

Длина волны частотой 2,4 ГГц составляет чуть более 10 см. Дециметровые волны плохо огибают препятствия и принимаются при прямой видимости приемника передатчиком. Каждое препятствие (стена, мебель) гасят сигнал. Уровень помех зависит от толщины и материала среды, находящейся на пути радиоволны.

Как увеличить радиус действия Wi-Fi роутера: 8 рабочих способов

Естественно, что добиться прямой видимости маршрутизатора всеми гаджетами невозможно. Увеличить радиус действия Wi-Fi можно, проанализировав все преграды между приемником и передатчиком, и минимизировав их количество.

Ещё одно условие для увеличения зоны покрытия Wi-Fi дома – размещение передатчика вдали от источников помех: Bluetooth, микроволновая печь, иной маршрутизатор (в первую очередь), модем.

Повторители

Как выбрать репитер, смотрите в следующем ролике:

В больших зданиях, состоящих из пары корпусов, домах целесообразно использовать повторители сигнала. Они повторяют вещание маршрутизатора, если находятся в зоне его действия. С помощью ретранслятора можно добиться увеличения площади покрытия до 2 раз, однако придётся дополнительно потратиться на аппаратуру, от которой при высоком уровне сигнала пользы будет мало.

Как увеличить радиус действия Wi-Fi роутера: 8 рабочих способов

Если же в качестве повторителя использовать второй роутер, скорость дочерней сети упадёт вдвое, так как второму маршрутизатору придётся держать связь с основным роутером и со всеми клиентами.

Установка репитера с поддержкой роуминга обладает и преимуществами:

  • клиенты автоматически соединяются с сетью;
  • в момент переключения между точками раздачи связь не прерывается.

Как ещё можно защититься

Мож­но настро­ить бес­про­вод­ную сеть так, что­бы она не транс­ли­ро­ва­ла свои позыв­ные в эфир. Тогда узнать о суще­ство­ва­нии вашей сети мож­но будет, толь­ко если у вас осо­бен­ное обо­ру­до­ва­ние и вы точ­но зна­е­те, что искать. То есть спец­служ­бы вас вычис­лят, а хит­рый сосед уже нет.

Это создаст и неко­то­рые труд­но­сти: что­бы под­клю­чить­ся к такой сети, вам при­дёт­ся знать и её пароль, и её назва­ние, и тип защи­ты. Если к вам при­дут гости, уже мало будет ска­зать пароль — им при­дёт­ся лезть в настрой­ки и под­клю­чать­ся по пол­ной про­грам­ме. Или пусть с теле­фо­нов сидят.

Заключение

В заключение пару слов хотелось бы сказать о распространенных кустарных методах усиления Wi-Fi с помощью банок из-под пива, CD-дисков и прочей нечисти. Работает это только в том случае, если вы реально понимаете, что нужно делать, а место установки «модификаций» вымерено с помощью штангенциркуля. Например, устанавливая экран из разрезанной банки из-за пива, ее расстояние до антенны должно быть вымерено так, чтобы отраженные от нее волны приходили в фазе с основным излучением антенны. Если вы ставите экран «на шару», то можно добиться и вовсе противоположного результата – отраженные волны приходят в противофазе и гасят друг друга. Но это уже совсем другая история.