IEEE 802.11 Long-Range, дальний Wi-Fi линк

О радиосвязи и технологиях, основанных на этом.

Сообщение dj57rus » 16.04.2013, 22:13

#wi-fi #long-range

Беспроводная связь WiFi может быть использована не только для создания локальной сети в пределах помещения или здания, но и для связи с объектами, удаленными на большие расстояния, которые при наличии прямой видимости составляют до 50 километров. Задача организации радиолинка (Wi-Fi моста "точка-точка") возникает часто, когда нет возможности соединения точек (зданий) кабелем, если требуется передавать большие объемы данных без использования интернета или создание интернет-канала.
Одним из возможных вариантов построения радиолинка является использование офисно-домашнего (SOHO) Wi-Fi оборудования и наружных направленных антенн. Данный вариант делает возможным построение отказоустойчивой сетевой инфраструктуры при минимальных затратах.

Возможность создания радиолинка зависит, прежде всего, от антенны и соблюдения некоторых условий ее установки. Разберем подробно следующие факторы:

Видимость. Ландшафт местности (например, деревья, леса, холмы) может влиять на качество передаваемого сигнала. Чтобы передать данные на большое расстояние – нужно обеспечить наличие прямой видимости, в противном случае работа канала будет нестабильна либо невозможна.
В городах с многоэтажной застройкой основным препятствием для радиосигнала являются здания. Наличие капитальных стен (бетон+арматура), листового металла, штукатурки на стенах, стальных каркасов и т.п. влияет на качество радиосигнала и может значительно ухудшать работу Wi-Fi-устройств.
Атмосферные помехи (дождь, гроза, снегопад) также могут являться причиной уменьшения производительности радиолинка.
Для нормальной работы требуется не только наличие прямой видимости, но и свободной зоны Френеля.

Установка оборудования. Для дальних wi-fi линков используются уличные направленные антенны. Основные типы используемых антенн:

Баночная антенна.
Подходит для беспроводных сетей (wireless) по стандарту 802.11b и, вероятно, для других приложений, работающих на этой частоте.
Изображение

http://www.cqham.ru/cantenna.htm

BiQuad / DoubleBiQuad / Зигзагообразная антенна
Зигзагообразная антенна пользуется большой популярностью благодаря простой конструкции, хорошей повторяемости и широкополосности.

BiQuad
Изображение

Простая и легко повторяемая антенна Wi-Fi диапазона. При своей простоте имеет неплохое усиление - порядка 10 dBi и может быть использована как самостоятельно, так и в качестве облучателя для параболической антенны, что даст минимум 19 дБ усиления.
Для увеличения коэффициента усиления можно увеличить количество квадратов в вибраторе, соответственно увеличив размер рефлектора.
DoubleBiQuad
Изображение


4 DoubleBiQuad

Helix (Спиральная антенна)
Максимум дальности при минимуме усилий можно получить со спиральной антенной
Изображение


http://helix.remco.tk
http://www.wifiantenna.org.ua/antennas/helix/
Стек из 4 Helix.


Yagi / Яги / Волновой канал
Антенна «волновой канал», известная также как антенна Уда-Яги, или антенна Яги (YAGI) — антенна, состоящая из расположенных вдоль линии излучения параллельно друг другу активного и нескольких пассивных вибраторов.

Изображение

Типичная антенна «волновой канал» имеет один активный элемент, длина которого равна половине длины волны на рабочей радиочастоте (примерно 6,4 см на 2,4 ГГц). Элементы четвертьволновой длины также будут работать. Дополнительные элементы, называемые рефлекторами и директорами, располагаются параллельно активному элементу через одинаковые интервалы, определяемые размером активного элемента. Рефлекторы располагаются позади активного элемента, а директоры - впереди него. «Волновой канал» всегда имеет только один рефлектор, который примерно на 5% длиннее активного элемента, и несколько директоров, примерно на 5% короче (каждый последующий директор должен быть короче предыдущего).

16-элементная Yagi и схема волнового канала с размерами
Еще одна схема 16-элементной Yagi
15-элементная Yagi с усилением 15.5 дБ / 20-элементная Yagi с усилением более 17 дБ

Параболические антенны
Если надо добиться максимального усиления, то наилучший выбор - это параболическое зеркало (сетчатое или сплошное, от спутниковой антенны, например) с биквадратом (или любой другой антенной) в фокусе.

Изображение
Wi-Fi антенна с сетчатым параболическим зеркалом

Изображение
Wi-Fi антенна со сплошным параболическим зеркалом. В фокусе - антенна BiQuad.


Антенну следует располагать так, чтобы перед ней не было никаких предметов, таких как трубы вентиляции, антенны приема телевизионных сигналов, элементы конструкций здания. Нельзя вешать устройства на стену так, что направление антенны будет идти параллельно стене. В этом случае нужно подобрать другое место для ее установки.
Самое слабое звено в оборудовании - это антенный кабель. Чем он длиннее - тем сильнее в нем затухание сигнала (~ 0.2 - 0.5 dB / м), а длиннее 10м кабель делать не рекомендуется. По этой причине есть смысл установить точку доступа непосредственно на мачте антенны: антенна на крыше, рядом точка доступа в герметичном боксе, к точке доступа подходит питание и сеть.


Настройка.
Для наилучшей эффективности направленная антенна должна быть строго ориентирована на антенну, расположенную на другом конце соединения. Поскольку антенны на обеих конечных точках являются направленными, обе они должны быть ориентированы соответствующим образом. Правильность настройки антенн проверяют, отслеживая уровень сигнала с помощью программы конфигурирования Wi-Fi. Чем выше уровень сигнала, тем лучше. Уровень сигнала крайне желательно оценивать с обеих сторон беспроводного линка.
Настройка соединения особенностей не имеет и в рамках данной темы не рассматривается. На пример конфигурирования, а также построения радиолинка протяженностью 4,7 км, используя антенны Helix/Стек из 4 Helix можно взглянуть здесь.
Другие


Примеры линков
Wi-Fi линк на 4 км. Вне прямой видимости. 18 Мбит. 2.4GHz.
Точки доступа: Ubiquiti Bullet 2 (первоначально использовались D-Link DWL-2100AP)
Антенны: D-Link ANT24-2100

Линк протяженностью 304 км (Monte Amiata (Тоскана) - Monte Limbara (Сардиния))
Линк создан: 16.07.2007
IEEE 802.11a, 5765 МГц
Оборудование: Ubiquiti XtremeRange5 (XR5) High-Power Carrier Class mini-PCI radio module
Антенны: 35 dBi параболическая, волновой канал в фокусе

Линк протяженностью 279 км (Pico del Aguila - El Baul (Венесуэла))
Линк функционирует с 2006 г.
IEEE 802.11, 2412 МГц, канал 1, полоса пропускания 22 МГц
Оборудование: Linksys WRT54G
Антенны: ~30 dBi параболические

Линк протяженностью 445 км (Cabo Pantoja - Iquitos (Перу))
Сигнал проходит через 17 ретрансляторов.
Линк функционирует с 2007 г.
IEEE 802.11g, каналы 1, 6 и 11
Оборудование: ALIX.2C0 router board
Аватара пользователя
dj57rus
Ц.И.А.Н.
Ц.И.А.Н.
 
Сообщения: 1110
Зарегистрирован: 07.11.2010, 21:49


Вернуться в Радиотехнический центр



Кто сейчас на конференции

Зарегистрированные пользователи: Google [Bot], Yandex [Bot]