На чтение 9 мин Просмотров 8к.
Максим aka WisH
Высшее образование по специальности «Информационные системы». Опыт работы системным администратором — 5 лет.
Задать вопрос
При покупке передающих устройств, вроде маршрутизаторов, ретрансляторов или чего-то подобного, большое внимание уделяется характеристикам. Не все из них понятны для тех людей, которые не сталкиваются с подобным оборудованием постоянно. Сегодня расскажем о том, что такое dBi, на каких устройствах встречается и стоит ли обращать внимание на эту характеристику при покупке.
Содержание
- Что такое dBi
- Формула
- На простом примере
- Разница между dBi и dBm
- Как усилить дБи для антенны в домашних условиях
- Заключение
Что такое dBi
Для начала стоит сказать, что такое децибел. Эта величина часто используется в электросвязи, акустике, радиотехнике, в теории систем автоматического управления. Это относительная величина, которая рассчитывается по формуле, так что в разных научных направлениях децибелы могут иметь разные значения. В общем случае они показывают во сколько раз какой-то сигнал сильнее или слабее другого.
dBi (русское дБи) — изотропный децибел (децибел относительно изотропного излучателя). Он показывает коэффициент усиления мощности сигнала относительно идеальной изотропной антенны. Изотропная антенная излучает идеально во всем радиус действия сигнала. То есть, она имеет идеально круглую сферу распространения сигнала, когда во все стороны сигнал идет с одинаковой силой.
Эталонная антенна, так называемый изотропный излучатель — идеальная антенна, диаграмма направленности которой представляет сферу, коэффициент усиления которой равен единице и КПД которой равен 100%. Это виртуальный объект, к параметрам которого стоит стремится, чтобы достичь наибольшей эффективности.
В реальной жизни таких антенн не бывает. У каждого устройства есть определенная направленность антенны, так что в одну из сторон сигнал идет активнее, а в других направлениях он слабее, чем у изотропной антенны. Вот в характеристиках и указывается это усиление относительно идеальной антенный в формате дБи.
Формула
Есть формула для расчета самого показателя дБи, но для пользователя любых устройств, вроде Wi-Fi роутера,3G или 4G модемов или других передающих девайсов она сама по себе не имеет смысла. За вас уже все посчитано, а в характеристиках указано dBi gain, дБи или еще что-то подобное. Зато можно использовать формулу, чтобы посчитать, на сколько антенная усилит исходный сигнал.
Формула выглядит так: G(dBi) = 10log(G), где:
- G(dBi) – коэффициент усиления изотропной антенны, выраженный в децибелах;
- (G) – сколько раз сильнее антенна принимает (передает) от изотропной антенны ( в линейном масштабе).
На картинке приведена формула, которая поможет вам понять гораздо лучше то, как работает сам этот параметр. В следующем разделе приведем пример расчета, в котором по этой формуле переведем непонятные дБи в понятные «разы». Если не хотите заниматься самостоятельным счетом, то в интернете есть онлайн калькуляторы перевода одного параметра в другой.
На простом примере
Когда смотрите в характеристики роутера или в описание сигнала модема, то часто встречаете параметры 3 – 5 dBi, редко попадаются значения больше пятерки. Посчитаем во сколько раз усилит сигнал антенна с указанным параметром 5 дБи, для чего немного преобразуем ранее указанную формулу:
В итоге получается, что такая антенна увеличит мощность сигнала в 3 с небольшим раза. При 10 дБи усиление будет уже в 10 раз, а при 3 дБи усиление будет всего в два раза. Если вам попадется какое-то нестандартное значение параметра, то сможете посчитать значение усиления по формуле или найдете итоговой ответ в интернете.
При таком подходе вам сразу будет понятнее, какое устройство стоит брать. Например, что лучше, роутер с передатчиком 11 дБм и антенной в 8 дБи или же мощностью 20 с антенной в 5 дБи? Если просто так читать характеристики, то тут ничего непонятно. Если же конвертировать в разы и перемножить, то у первого получится мощность передатчика 69,41, а у второго 63,2. То есть второй оказался слабее, сначала покажется, что не намного, но это не так.
Сам по себе параметр dBi мало на что влияет, вам нужно соотносить его с мощностью передатчика, чтобы понять итоговую выходную мощность устройства.
Также при выборе устройства вам нужно будет учитывать и направленность антенны. Всенаправленных антенн не бывает, все равно в какую-то из сторон сигнал передается лучше, чем в другую. Это стоит учитывать при выборе места для устройства. Если в типовой квартире при достаточной мощности передатчика ловить будет все равно везде, то вот при настройке вай фай моста направление антенны важно.
При передаче сигнала на большие расстояние антенну направляют точно на приемник. Чем больше точность, тем лучше проходит сигнал между устройствами. Чем чище и мощнее сигнал, тем меньше потерь при передаче, меньше приходится повторно отправлять данные, а значит, скорость обмена информацией увеличивается.
Подобный эффект можно наблюдать и дома, если направите «рожки» своего роутера в правильную сторону. Обычно у них направление усиления сигнала такое же, как показано на картинке, но в отдельных случаях имеются и отличия.
Если вы поставите свои антенны так, чтобы усиленный сигнал шел в те комнаты, в которых он обычно слабый, то сможете наблюдать увеличение силы сигнала и некоторое повышение скорости из-за уменьшения потерь при передаче.
Разница между dBi и dBm
Также при выборе роутера или другого устройства вы можете увидеть параметр dBm. Он обозначает вообще другой параметр и относится к передатчику, а не к антенне или усилителю сигнала. В нем тоже не все так просто, как кажется незнакомому с темой человеку.
dBm (дБм) – создан для удобства обозначения характеристик. Этот параметр было решено принять за эталон (нулевой уровень) и относительно ее измерять уровень уже в децибелах. Так, если принять за нулевой уровень — 1мВт и относительно его измерять, то появляется такая единица измерения как дБм (1мВт = 0 дБм).
дБм | мВт | дБм | мВт |
-18,0 | 0,0158 | 7 | 5,01 |
-17,0 | 0,0200 | 8 | 6,31 |
-16,0 | 0,0251 | 9 | 7,94 |
-15,0 | 0,0316 | 10 | 10,0 |
-14,0 | 0,0398 | 11 | 12,6 |
-13,0 | 0,0501 | 12 | 15,8 |
-12,0 | 0,0631 | 13 | 20,0 |
-11,0 | 0,0794 | 14 | 25,1 |
-10,0 | 0,100 | 15 | 31,6 |
-9,0 | 0,126 | 16 | 38,8 |
-8,0 | 0,158 | 17 | 50,1 |
-7,0 | 0,200 | 18 | 63,1 |
-6,0 | 0,251 | 19 | 79,4 |
-5,0 | 0,316 | 20 | 100 |
-4,0 | 0,398 | 21 | 126 |
-3,0 | 0,501 | 22 | 158 |
-2,0 | 0,631 | 23 | 200 |
-1,0 | 0,794 | 24 | 251 |
0 | 1,00 | 25 | 316 |
1 | 1,26 | 26 | 398 |
2 | 1,58 | 27 | 501 |
3 | 2,00 | 28 | 631 |
4 | 2,51 | 29 | 794 |
5 | 3,16 | 30 | 1000 |
6 | 3,98 | 31 | 1300 |
Как можете видеть из таблички, зависимость одного параметра от другого сложно запомнить. В итоге покупатель часто путается в цифрах и берет не то оборудование, которое нужно, а то, которое лучше себя подает. Вот смотришь на характеристики: у одного мощность передатчика 11, а у другого 14 дБм, ведь смешная разница же получается! А на самом деле у второго устройства передатчик в два раза мощнее.
Из-за таких неочевидных средств измерения мощности передатчика, к которым плюсом идут коэффициенты усиления антенны, считающиеся тоже неочевидным образом, люди плохо понимают какое устройство и насколько мощнее передает сигнал. В итоге может быть куплен девайс с «чуть-чуть» меньшими характеристиками, но с несколькими дополнительными и не такими уж нужными функциями.
Как усилить дБи для антенны в домашних условиях
Практических способов усиления именно дБи своими силами почти нет. Если у антенны есть какие-то параметры, то такими они и останутся. Если у вашего роутера съемные антенны, то можно купить более мощные передатчики для своего девайса – это будет наиболее эффективным способом.
Обычно же под усилением дБи понимают усиление сигнала. В этом случае может помочь несколько способов:
- Смена места маршрутизатора. Не ставьте свой роутер в угол из бетонных стен или рядом с другими устройствами, которые также могут излучать радио-сигналы. Найдите относительно открытое место, расположенное примерно по центру квартиры или дома. Также установите устройство повыше, чтобы было меньше помех для прохождения сигнала.
- Сориентируйте антенны. Обычно они установлены как попало. Попробуйте поставить их строго вертикально, если сигнал должен распространяется по горизонтали. Поиграйте с углом наклона антенн, чтобы добиться лучшего сигнала в той точке, в которой его сейчас не хватает.
- Используйте сеть 5 GHz, если ваше устройство поддерживает её. На 2.4 GHz работает большинство бытовых устройств, так что помех для сигнала, особенно в многоквартирных домах, может быть очень много.
- Зайдите в настройки роутера и проверьте, что мощность сигнала там выставлена на 100 процентов.
Заключение
Теперь должно быть понятно, что именно производители подразумевают под параметрами дБм и дБи. Большинство людей на них мало обращает внимания при покупке, сосредотачиваясь на других характеристиках маршрутизатора. Такой поход сработает, если вы покупаете устройство в одно или двухкомнатную квартиру, в который межкомнатные стены не сделаны из чистого бетона. Если нужно обеспечить качественный сигнал на большой территории, то на передатчик и антенну смотрите в первую очередь.
Пользуйтесь таблицами для перевода дБм в мВт и сразу же умножайте на то количество раз, в которое антенная может усилить сигнал. Только придя к конечным числам вы сможете понять какое устройство насколько мощнее. Если же не уверены в том, какая антенная подойдет вам, то возьмите такой роутер, в который можно устанавливать сменные антенны. Тогда, в случае проблем, сможете купить такую, что подойдет для вашего сигнала, примерно прикинув во сколько раз нужно усилить передатчик.
Этот пост является дополнением к другой моей статье о dBm. Я объясню здесь ещё одну спецификацию, относящуюся к покрытию Wi-Fi – dBi – высокие значения которого обычно указывают на, так называемых, антеннах Wi-Fi с высоким коэффициентом усиления.
Как оказалось, сам по себе dBi обычно мало что значит для Wi-Fi. Это то, на что вы не должны обращать много внимания, или вообще игнорировать.
Вот почему большинство поставщиков оборудования не указывают это значение на домашних устройствах, а те, которые это делают, делают это исключительно в маркетинговых целях.
Суть в следующем: не используйте dBi как фактор при выборе домашнего роутера или точки доступа.
Вы можете сохранить эти знания и двигаться дальше или продолжить – этот пост может быть забавным чтением в спокойный день.
Что такое dBi
Чтобы понять dBi, нам сначала нужно понять dB или децибел. Опять же, я подробно описал это в посте о dBm и мощности сигнала Wi-Fi, но вот суть:
- dB является логарифмическим измерением. Он увеличивается и уменьшается не последовательно, а по экспоненте.
- Помимо уровня звука, dB – это логарифмический способ передать другие свойства материала.
- dBm (десятичная милливатта) является примером, где dB используется для измерения уровня мощности или чувствительности сигнала.
При этом dBi – это изотропных децибел. Это логарифмический способ передать физические свойства объекта, измеренные в разных направлениях. В частности, 0 dBi означает, что объект излучает радиоволны одинаково во всех направлениях. Это похоже на сферу с излучателем прямо в центре.
Поскольку мы не можем видеть радиоволны, вы можете представить 0 dBi как свет, излучаемый одним источником, например, солнцем или лампочкой. Он выходит одинаково во всех направлениях или всенаправленно.
Теоретически, в тот момент, когда вы увеличиваете dBi выше нуля, сфера сигнала начинает менять свою форму – она больше не является идеальной сферой. На самом деле, это зависит от обстоятельств.
Это потому, что в нашем случае объект – это антенна Wi-Fi, а свойство – это радиосигналы, которые она излучает. И всё это очень сложно.
Вся правда об антеннах с высоким коэффициентом усиления
Стоит отметить, что антенны используются не только в Wi-Fi. Все приложения на основе радиоволнах требуют, чтобы эти маленькие столбы передавали и принимали сигналы.
В телекоммуникациях мы часто хотим поговорить со стороной в определенном направлении. Например, если вы едете в трейлере по бездорожью, первая машина обычно хочет разговаривать по радио с теми, кто позади неё, а последняя машина хочет разговаривать только с теми, кто впереди неё.
И в этом случае есть смысл сфокусировать антенны в двух конкретных направлениях, сзади и спереди соответственно. Так что, скорее всего, автомобили будут использовать направленные антенны.
С этим типом антенны сигналы идут дальше в одном направлении (усиление) за счёт других (часто противоположных) направлений (потери).
Чем выше значение dBi, тем более сфокусированы сигналы в направлении усиления – тем дальше он может идти – и тем больше область, где сигнала нет вообще.
Как правило, направленные антенны используют значение 9 dBi или выше, вплоть до 24 dBi. Но число варьируется в зависимости от конкретного устройства или приложения.
Вы можете думать о направленных антеннах как о фонарике. Чем больше вы фокусируете свет, тем уже луч и чем дальше он уходит, но тем менее освещённой будет область за пределами луча. А когда вы используете фонарик, за вами вообще нет света. Тем не менее, фонарик имеет такой же световой поток, как если бы вы вынули отражатель и позволили лампе светить во всех направлениях.
Суть этого в том, что в сигналах нет «усиления». Вы только берете их с одного направления, чтобы сконцентрироваться в другом. Суммарный выходной сигнал остаётся прежним. Почти.
На самом деле, использование сфокусированных сигналов всегда приводит к некоторой потере общего результата из-за накладных расходов. (Рефлектор фонарика не отражает на 100% количество падающего на него света – он поглощает часть света и преобразует его в тепло.)
Но при покрытии большой площади направленные антенны (также известные как антенны с высоким коэффициентом усиления) практичны для конкретных приложений, таких как FM-радио или сотовые сигналы – в зависимости от того, где вы размещаете антенны, есть вероятность, что вам нужно покрыть больше в одном направлении, чем в других.
И это возвращает нас к Wi-Fi и его антеннам.
Все домашние Wi-Fi-вещатели – роутеры и точки доступа – являются всенаправленными (без усиления) по уважительным причинам.
Во-первых, это связано с тем, что сигналы Wi-Fi имеют короткий радиус действия из-за высоких частот – здесь мы говорим о частоте 2,4 ГГц, 5 ГГц и 6 ГГц. Всенаправленность позволяет оборудованию работать максимально эффективно.
А, во-вторых, всенаправленная антенна – самая лучшая и безопасная конструкция, поскольку она подходит для всех домов.
Если вы приобретаете направленный вещатель, вам нужен профессионал, чтобы выяснить, где и как его установить в конкретном месте. Идея непрактична для продавцов, даже рискованна с точки зрения удовлетворенности клиентов.
Тем не менее, все производители сетевых устройств обычно стараются сделать так, чтобы их домашний Wi-Fi-вещатель излучал сигналы в виде сферы. Но, это непростая задача – получить 0 dBi для Wi-Fi практически невозможно.
Антенны Wi-Fi и dBi – всё зависит от FEM
Значение dBi обычно применяется только к антеннам и не работает одинаково у всех поставщиков. Это связано с тем, что то, как сигналы выходят из роутера (или точки доступа), зависит от внешнего модуля устройства (FEM).
Обычно FEM включает в себя несколько мощных и малошумящих усилителей и несколько других аппаратных компонентов. Но я не хочу вдаваться в подробности.
Вы можете понимать FEM как чип Wi-Fi, который работает с прошивкой роутера, чтобы определить, как сигналы Wi-Fi выходят из аппаратных антенн.
Цель домашнего вещателя Wi-Fi всегда состоит в том, чтобы иметь наилучшее сочетание трёх элементов: самое широкое покрытие Wi-Fi, самый высокий уровень сигнала Wi-Fi и наилучшая совместимость. Все одинаково важны.
Кстати, не забывайте, что для Wi-Fi требуется два устройства – нам также нужны поддерживаемые клиенты.
И то, как FEM работает с конкретной конструкцией антенны при ограничении уровня мощности dBm для достижения этой цели, является хорошо охраняемым секретом каждого поставщика. Это то, что делает один сетевой бренд или конкретный роутер лучше или хуже других.
Размер роутера имеет значение
Обычная вещь среди роутеров Wi-Fi: использование прошивки для управления FEM и антеннами требует большой вычислительной мощности. Вот где в игру вступают процессор маршрутизатора и системная память (ОЗУ).
Именно поэтому, если вам нужен мощный роутер с обширным покрытием, вы должны выбрать маршрутизатор определенного (большого) физического размера. У некоторых даже есть внутренние вентиляторы – например, Asus RT-AX89X, Netgear RAX120 или Ubiquiti UDM.
Антенны являются лишь частью уравнения. Но все домашние Wi-Fi вещатели поставляются со своим набором антенн, специально разработанным для конкретного FEM.
Общие значения dBi домашних роутеров: это бессмысленно
Как правило, ни один из домашних Wi-Fi роутеров не транслирует сигналы идеальной сферой – это невозможно. В большинстве случаев выходные сигналы имеют форму яйца или искаженного шара.
Что касается значения dBi, то оно варьируется от 2 dBi до 6 dBi – почти не бывает ситуаций, когда у вас идеальный нулевой dBi. И затем FEM устройства работают в пределах этого значения, чтобы определить форму выходного сигнала, как – опять же, является секретом.
Тем не менее, раскрытие значения dBi в домашнем Wi-Fi-роутере предназначено исключительно для маркетинговых целей. Чтобы число имело смысл, поставщик также должен раскрыть, как работает его FEM – никто этого не делает.
И именно по этой причине вам не стоит обращать внимание на dBi, когда дело доходит до выбора домашнего вещателя Wi-Fi.
Поставщики оборудования, которые сосредоточены на мощности вещания, следовательно, dBi, как правило, не преуспевают в бизнесе – они часто не могут обеспечить реальную производительность, соответствующую фиктивному «усилению» антенны. Например, Amped Wireless – несколько лет назад компания произвела фурор, рекламируя покрытие в несколько тысяч квадратных метров в своих роутерах Wi-Fi 5. С тех пор дела пошли плохо, что неудивительно.
Общие вопросы, касающиеся антенн Wi-Fi
Всё это подводит нас к нескольким часто задаваемым вопросам о самих антеннах Wi-Fi.
Означает ли большее количество антенн лучшую скорость Wi-Fi?
Не обязательно. Как правило, роутеру требуется одна антенна для каждого диапазона, поэтому двухдиапазонный роутер будет иметь две антенны. Дополнительные антенны предназначены для дополнительных функций, таких как MU-MIMO, Beamforming и т.д.
Но даже в этом случае большее количество антенн не обязательно означает больше возможностей. Кроме того, количество антенн не влияет на радиус действия роутера.
Они меняют тип покрытия, но не охват. Таким образом, большее количество антенн может означать более высокие скорости, но не всегда.
Это потому, что, в конечном счете, важно то, как FEM и прошивка маршрутизатора управляют антеннами.
Не нужно слишком зацикливаться на количестве антенн, торчащих из коробки Wi-Fi.
Мой дом разросся, могут ли помочь дополнительные или направленные антенны?
Общий ответ – нет. Это связано с тем, что большинство поставщиков не производят направленные антенны для своих вещателей, а сторонние обычно не работают так, как вы могли бы надеяться, если вообще работают.
С другой стороны, вы можете использовать стандартные антенны на приёмном конце – это просто пассивные куски металла. Например, если у вас есть адаптер Wi-Fi TP-Link, вы можете использовать на нём антенны Asus – как правило, они совместимы.
Существуют направленные антенны Wi-Fi, но большинство из них предназначены для наружного применения. Если у вас есть конкретный вещатель, который включает в себя специально разработанные направленные антенны, вы можете попробовать.
Имейте в виду, что в этом случае вы можете вообще не получать сигнал от устройства в некоторых направлениях, даже находясь рядом с ним.
Как наклонить антенны для лучшей производительности?
Вертикально.
Роутеры с внешними антеннами обычно имеют в руководстве пользователя раздёл о том, как с ними обращаться. Но, как правило, они должны оставаться вертикальными, чтобы обеспечить предполагаемое покрытие и производительность.
Конечно, вы можете изменить их положение (когда это возможно), чтобы немного изменить форму упомянутой выше сферы покрытия. Тем не менее, результат непредсказуем и варьируется от одного роутера к другому.
Кроме того, эффект будет иметь место только у границ зоны покрытия, где сигнал уже слишком слаб – небольшие колебания внутри не приведут к значимому изменению работы Wi-Fi.
По этой причине многие роутеры с внешними антеннами, такие как TP-Link Archer GX90, вообще не позволяют поворачивать их. Это не говоря уже о том, что роутеров с внутренними антеннами больше.
Когда дело доходит до антенн, не снимайте и не складывайте их – держите их поднятыми. Вы можете размещать их под любыми углами, которые вам нравятся. Но, если вы сомневаетесь, оставьте их все вертикально.
Что более важно, так это разместить передатчик Wi-Fi на возвышении, на открытом месте.
Вывод – может ли антенна усилить Wi-Fi
Нет необходимости слишком зацикливаться на dBi при покупке нового домашнего вещателя Wi-Fi. В большинстве, если не во всех случаях, изменения незначительны.
Антенны с высоким коэффициентом усиления (направленные) больше подходят для радиоприложений, отличных от Wi-Fi.
Если вы хотите использовать направленные антенны с Wi-Fi, то dBi необходимы, но в этом случае вам нужно нанять профессионала и использовать специализированное оборудование.
В Wi-Fi размер имеет большее значение. Вы не сможете упаковать множество алгоритмов в маленькую коробку, не вызвав проблем с перегревом. Поэтому нереально ожидать, что роутер Wi-Fi будет компактным, красивым, но при этом обеспечит максимальную скорость Wi-Fi и широкое покрытие. Это вопрос физики (и стоимости).
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.
Содержание
- Чувствительность приёмника
- Ширина канала
- Коэффициент усиления антенны
- Задать вопрос автору статьи
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.
Сколько вы готовы заплатить за роутер? Разброс цен может доходить до нескольких тысяч рублей. На фоне этого появляется вопрос: от чего зависит цена на маршрутизатор и стоит ли гнаться за дорогостоящими моделями? Мы расскажем подробнее, чем отличается дорогой роутер от дешевого.
Скорость подключения
Это один из главных параметров, на который обращают внимание покупатели. У каждого роутера есть две скорости соединения — для проводного и беспроводного подключений. Чем они выше, тем логично дороже роутер. Например, модель с портами на 1 Гбит/с обойдется дороже аналогичного роутера с портами на 100 Мбит/с. Самые дорогие устройства способны обеспечить подключение на скорости 2,5-5 Гбит/с. Однако здесь стоит обращать внимание на максимальную скорость, которую способен предоставить ваш провайдер.
Если говорить про беспроводное соединение, то недорогие маршрутизаторы работают на скоростях 150-300 Мбит/с. Более дорогие устройства могут предложить 733-1167 Мбит/с. Однако учитывайте, что это лишь теоретический показатель, причем для всех пространственных потоков. На практике все зависит от внешних преград и даже подключаемых устройств (смартфон, ноутбук и так далее), поэтому разница в скорости подключения между W-Fi роутерами на 300 и 700 Мбит/с иногда может быть попросту не ощутима.
Количество антенн и потоков
Количество антенн и потоков определяют, со сколькими устройствами одновременно может взаимодействовать маршрутизатор. Также большее число антенн обеспечивают лучшее покрытие, например, если вам необходимо раздать Wi-Fi не только в горизонтальной, но и вертикальной плоскости.
Дорогие модели также поддерживают многопользовательскую передачу данных — MU-MIMO. Однопользовательский MIMO способен в каждый момент времени передавать данные только на одно устройство. Если к роутеру подключено большое количество гаджетов, то все остальные вынуждены становится в очередь.
Технология MU-MIMO позволяет роутеру взаимодействовать одновременно с несколькими устройствами. Со сколькими — определяет тип MU-MIMO: 2х2, 3х3, 4х4, 8х8. Например, схема 2х2 говорит о том, что у роутера две передающих и две принимающих антенны. Чем больше потоков поддерживает маршрутизатор, тем выше его ценник.
Не стоит экономить на количестве антенн и многопотоковой передаче данных, если к роутеру постоянно подключены разные гаджеты, особенно, телевизоры с IPTV или игровые консоли, требующие постоянного соединения с интернетом.
Мощность и коэффициент усиления антенн
На законодательном уровне мощность передатчика Wi-Fi роутеров ограничена 24 dBM, поэтому самые дорогие устройства обычно имеют антенны на 20-24 dbm. А вот в дешевых роутерах уже могут стоять более слабые антенны на 13-19dBM.
На стоимости также сказывается коэффициент усиления антенны. В бюджетных роутерах стоят всенаправленные с усилением 2-3 dbi. Они раздают сигнал на 360 градусов, но имеют небольшой радиус. Направленные антенны на 5-9 dbi добивают дальше за счет формирования луча и стоят обычно дороже.
Количество LAN-портов
Здесь все очень просто: чем больше портов вы хотите, тем дороже вам обойдется маршрутизатор. Большая часть роутеров имеют четыре LAN, и для домашней сети этого вполне хватает. Модели на 5-8 LAN стоят дороже, ценник может доходить до 20 000рублей.
Поддерживаемые стандарты Wi-Fi
Чем новее стандарт Wi-Fi, тем выше теоретическая пропускная способность у роутера. Бюджетные модели имеют поддержку только стандарта Wi-Fi 4, более дорогие уже поддерживают Wi-Fi 5. Новейшие топовые роутеры способны работать с сетями Wi-Fi 6.
Название |
Рабочие частоты, ГГц |
Максимальная скорость |
Поддержка MU-MIMO |
802.11b |
2,4 |
11 Мбит/с |
Нет |
802.11a |
5 |
54 Мбит/с |
|
802.11g |
2,4 |
54 Мбит/с |
|
802.11n (Wi-Fi 4) |
2,4/5 |
600 Мбит/с |
|
802.11ac (Wi-Fi 5) |
5 |
6,8 Гбит |
до 4х4 |
802.11ax (Wi-Fi 6) |
2,4/5 |
10 Гбит/с |
до 8х8 |
Как видите, стандарт Wi-Fi напрямую определяет практически все вышеописанные характеристики, поэтому ощутимо влияет на стоимость роутера.
Поддержка частоты 5 ГГц
Если говорить о стандартах 802.11n (Wi-Fi 4) и 802.11ax (Wi-Fi 6), то в них реализована поддержка частоты 5 ГГц. Обычно это увеличивает стоимость роутера, поскольку эта частотапредлагает большие скорости по сравнению с 2,4 ГГц. К тому же сети 5 ГГц еще не так распространены, поэтому роутер будет менее уязвим к помехам от соседских маршрутизаторов.
При этом не забывайте, что сигнал на пяти гигагерцах более чувствителен к помехам. Если у вас дома или в квартире много мебели, толстые стены, то вышеописанные преимущества могут быть нивелированы этими препятствиями.
Двухдиапазонный режим работы
Как мы выяснили ранее, маршрутизаторы могут иметь поддержку сетей 2,4 и 5 ГГц, однако не каждая модель способна работать одновременно в обоих диапазонах. Недорогие устройства могут раздавать Wi-Fi только в одном диапазоне — либо на 2,4 ГГц, либо на 5 ГГц. Двухдиапазаонные модели транслируют сразу две Wi-Fi сети и обычно стоят дороже.
Такие устройства будут актуальны для тех, у кого есть гаджеты не только с поддержкой 2,4 ГГц, но и более современные устройства с приемником на 5 ГГц.
Световая индикация
Производители стараются экономить практически на всем, даже на таких банальных вещах, как светодиоды. В дешевых моделях индикация обычно ограничивается лампочками наличия питания, подключения к WAN и LAN, а также состоянием Wi-Fi. Для некоторых пользователей этого будет недостаточно.
В дорогих роутерах световая индикация более информативная, например, имеются светодиоды состояния каждого отдельного LAN-порта, режима WPS, USB-портов и не только.
Дополнительные функции
Как правило, дорогие маршрутизаторы способны предложить куда больший функционал по сравнению с бюджетными устройствами. О самых интересных функциях мы уже рассказывали ранее. Здесь же мы упомянем те функции, которые могут больше всего сказаться на цене:
- Наличие USB-портов. Позволяет подключать съемные носители, принтеры или 3G/4G модемы. Поскольку это аппаратно-программное усовершенствование, то наличие USB обычно больше всего влияет на стоимость.
- Съемные антенны. В дорогих роутерах антенны можно легко и быстро демонтировать и, например, устанавливать более мощные.
- Функции репитера, точки доступа и беспроводного моста. Существенно расширяют возможности роутера при создании локальной сети, где нужно покрыть сигналом большие площади.
- Функции торрента, IPTV и DLNA. Актуальны для продвинутых пользователей, в распоряжении которых имеются различные медиаустройства, такие как телевизоры со Smart TV, медиаприставки, DVD-проигрыватели.
Даже самые бюджетные роутеры обычно имеют избыточныйдля большинства пользователей функционал, поэтому на стоимость больше всего оказывают влияние те нововведения, которые требуют и аппаратного усовершенствования конструкции.
Содержание страницы
- Мощность передатчика
- Чувствительность приемника
- Диапазон частот
- Уровень сигнала
- Оценка качества сигнала (Signal)
- dB, dBi, dBm
Радиус действия точки доступа напрямую зависит от мощности? Мощность передатчика точки доступа определяет расстояние, на которое будет передаваться сигнал, а также скорость передачи данных. Но это не единственная величина, которая влияет на дальность работы беспроводной сети, она зависит от множества различных факторов:
- Диапазон частот
- Выходная мощность передатчика
- Чувствительность приемника
- Виды антенн, коэффициент усиления сигнала
- Ширина канала
- MIMO
- Техника модуляции
- Расстояние и преграды
- Другие факторы
Разные факторы по разному влияют на распространение сигнала. Например, чем 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 20 dBm равных 100 mW и 23 dBm = 200 mW при использовании динамического управления излучаемой мощностью сигнала. В реальном оборудовании данные показатели находятся в диапазоне от 15 до 20 dBm. 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
- Самый точный способ выразить это с помощью мBт (миливатт) (mW / 1 mW = 0 dBm)
- Signal (уровень сигнала) – показатель уровня сигнала принимаемым устройством, обычно значения находятся в промежутке от 0 до -100
- RSSI (индикатор мощности принятого сигнала) – это обычное показатель, но большинство поставщиков адаптеров Wi-Fi обрабатывают по разному, поскольку он не стандартизирован. Некоторые адаптеры используют шкалу от 0 до 60, а другие от 0 до 255
- Noise (уровень шума) – показатель допустимого уровня шума, для указанной ширины каналы
- SNR (отношение уровня сигнала к шуму) – разница между уровнем сигнала и уровнем шума
Изменения мощности сигнала не являются плавными и постепенными, dBm масштабируется логарифмически, а не линейным образом. Правило 3 и 10 подтверждает логарифмическую природу dBm:
- 3 dBm потерь = -3 dBm = уменьшает вдвое мощность сигнала
- 3 dBm усиления = +3 dBm = удваивает мощность сигнала (100 mW = 20 dBm, 200 mW = 23 dBm)
- 10 dBm потерь = -10 dBm = в 10 раз меньше мощности сигнала
- 10 dBm усиления = +10 dBm = в 10 раз больше мощности сигнала (10 mW = 10 dBm, 100 mW = 20 dBm)
Оценка качества сигнала (Signal)
Нужно помнить о значении Signal – работаем с отрицательным значением. -30 – более высокий сигнал, чем -80, потому что -80 – намного меньшее число
- -30 dBm – Максимальный уровень сигнала, вероятно, находитесь рядом с точкой доступа
- -50 dBm – Ниже этого уровня, считать отличным сигналом
- -60 dBm – Ниже этого уровня, хорошим и надежным уровень сигнала
- -67 dBm – Это минимальное значение, требующих бесперебойной и надежной передачи данных, скорость будет низкой, но стабильной
- -70 dBm – Сигнал слабый, скорость передачи крайне низкая
- -80 dBm – Уровень сигнала слишком мал, не возможно поддерживать надежное соединение
- -90 dBm – Подключение практически невозможно, или скорость передачи данных будет слишком мала
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)