Частоты Wi-Fi: 2

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.

У волны как вы, наверное, помните из физики есть три характеристики: частота, амплитуда или высота, а также длина. Именно первая и определяет канал передачи, а также скорость передачи для отдельных более высоких частот.

В частности, изначально с 2000 до 2009 года использовался только один стандарт с частотой 2.4 ГГц. На данный момент он является самым распространенным, так как имеет высокую скорость передачи данных и больший диапазон распространения.

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 длину в 20 Мгц. Давайте взглянем на диаграмму ниже.

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 длину 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.

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 0.1 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.

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.

Затухание сигнала

Напрямую зависит от препятствия. Чем больше ширина препятствия, тем сильнее затухание. Также нужно учитывать и материал. Вот таблица примерного затухания.

МатериалШирина (см)Потери сигнала в dB(П) Процент потери в диапазоне (%)

Улица без препятствий
Железобетон	5	25	90
Стекло	0.5	3	26
Дерево	2	9	45
Бетон	15	20	75
Бетон	31	23	82

Расчёт по этой формуле:

W*(100% – П%) =D

• W – это полный радиус дейсвтия волны без препятсвтий.
• П – это процент потери диапазона.
• D – это окончательный диапазон волны после расчёта.

Приведём пример: если длина волны W ровна 150 метров на открытой местности. Мы поставим на пути волны стекло в 1 см. Тогда 150*(100% – 26%*2) = 78 метров. Как вы, наверное, увидели, самым серьезным препятствием – является метал. При правильном использовании его можно использовать как отражатель волны.

Также к более плохой связи можно отнести способность огибать препятствие. И эта характеристика также зависит от длины волны. Так как 2.4 ГГц имеет меньший размер волны, то она способна почти без потерь обогнуть более широкое препятствие чем волна 5 ГГц. То есть чем больше длина, тем ниже скорость передачи, но меньше затухание от препятствий.

К затуханию можно приписать, так же естественную потерю мощности сигнала, которая уменьшается со временем пучка волны. От преград волна также, как и света может отражаться. Чем больше отражается волна, тем слабее становится сигнал. Именно поэтому нельзя точно сказать, насколько далеко будет бить тот или иной роутер.

Почему вай фай роутер все же может быть опасным

Роутер работает путем выбора наилучшего пути передачи данных от провайдера непосредственно к устройству. Частотный диапазон вышеупомянутого прибора составляет примерно 2,4 ГГц, мощность часто может доходить до 100 мкВт. При воздействии такого излучения на человеческое тело происходит сближение молекул в клетках вследствие постоянного трения, что приводит к повышению местной температуры. Постоянное воздействие такого характера условно может привести к развитию в организме неконтролируемых и непоследовательных митозов. Имеется ввиду патологическое деление клеток местного характера, которое чаще всего потенциально обозначает развитие злокачественного новообразования в органах.
Вред Wi-Fi излучения пропорционален радиусу действия роутера, месту нахождения пользователя относительно прибора и скорости передачи данных самой сети. Чем сильнее и интенсивнее действие конкретного устройства, тем больше электромагнитного излучения генерирует такой роутер за единицу времени. И соответственно, тем хуже будет его прямое влияние на здоровье человека. Большую роль также играет расстояние до устройства при пользовании сетью. Чем ближе при этом находится человек, тем больше уровень его облучения электромагнитным полем роутера.

Человек почти круглосуточно находиться под воздействием излучения от роутеров. Жители многоквартирных панельных домов, которые тесно граничат со своими соседями, подвергаются действию нескольких устройств одновременно. Стены из кирпича, металлические конструкции и другие строительные средства частично перекрывают излучения беспроводной сети интернет. 

Закажите бесплатную консультацию эколога

Оставьте свой телефон и наши специалисты проконсультируют вас
по измерению электромагнитного излучения

Заказать

Вред Wi-Fi устройств также осуществляется впоследствии влияния роутеров, которые находятся в различных кафе и других общественных местах. Поэтому в результате современного урбанистического влияния и интенсивного роста различного рода инфраструктур, человек, который сам не пользуется Wi-Fi роутером, тем или иным образом все равно подвергается воздействию данного негативного фактора.
При этом многие пользователи не считают нужным выключать прибор даже ночью, когда организм должен восстановиться и набраться сил для следующего дня. Некоторые исследователи утверждают, что ночной отдых при включенном роутере дает гораздо меньший релаксирующий эффект, сон гораздо хуже, иммунная система при таких обстоятельствах не имеет возможности полноценно восстановиться, чтобы защищать организм от воздействия чужеродных агентов.

Уменьшаем вред от Wi-Fi излучения

Минимизировать вред от Wi-Fi излучения можно только не используя устройство вообще. Сетевой кабель – решение проблемы, подключите и используйте интернет без пагубного воздействия беспроводных сетей. Следовать такому принципу во всех сферах жизни не получится: придется полностью отказаться от радио, ТВ, сотовой связи. Как уменьшить облучение, если волны вредны для окружающих?

Устройства, используемые в быту, не отличаются большой мощностью – их частота достигает до 5 ГГц, а сила – не выше 100 mW. Для крупных предприятий или передачи данных на серьезные метражи используются более сильные роутеры, которые не обязательны в многоэтажках и частных секторах. Если приобрести стандартный механизм – вай фай излучение будет небольшим. Где правильно монтировать маршрутизатор, чтобы избежать нанесению ущерба здоровью? Подходящий вариант: удаленно от спального места и рабочей зоны.

  Как раздавать сигнал Wi-Fi с телефона ‒ пошаговая инструкция

Идеальный вариант: помещение, в котором вы практически не находитесь. К примеру, чердак или коридор, нежилая комната, где никто не спит. Чем меньше расстояние – тем меньше Wi-Fi излучение. Если при этом вам не подходит качество покрытия, ищите удобное для членов семьи компромиссное решение. Официальное доказательство того, что роутер представляет опасность и негативно сказывается на здоровье – сила выделяемых волн. Самое пагубное действие оказывается на неокрепший детский организм.

Переключитесь на проводной интернет, если вам нужно работать дома или монтируйте один мощный прибор в помещениях, где нет нахождения большого количества людей каждый день. В условиях домашнего пользования выключите механизм на ночь, и верните в рабочее состояние утром. Женщинам на сносях и маленьким детям лучше не проводить много времени за девайсами или находится в зоне действия сети. Старайтесь меньше передавать информацию через вай фай, не засиживайтесь за компьютером без надобности. Выбирая роутер, отдайте предпочтение устройству с небольшой мощностью.

Как человек реагирует на радиоволны исходящие от роутера

Ученные проводившие эксперименты направленные на выявление степени влияния роутеров на людей в первую очередь рассматривали сосуды головного мозга. Проверка проводилась датскими учёными над школьниками. Каждому из детей дали установку, положить гаджет с активированным вай фай роутером.

Когда наступило утро были выполнены необходимые замеры. Результаты показали, что у большинства из них было отмечены спазмы сосудов, также это рассеянность.

Справка. Нельзя считать на 100% достоверным это исследование, ведь в роли испытующих выступали только детки. Также излучение могло быть получено и от самого гаджета.

Как детки реагируют на столь удобное устройство в доме

Как уже было отмечено, у деток черепная коробка ещё не до конца сформирована, поэтому они больше подвержены негативному воздействию от маршрутизатора. Было официальное заявление от ВОЗ о том, что излучения от данного устройства действительно вредны для деток. Но здесь не стоит отметить, что нет подтверждённых аргументов, которые указывали бы на вред, поэтому эту степень вреда можно относить к категории необоснованного риска.

Мужская репродуктивная функция

В этой области ученные также проводили исследования. Итак, было взято 2 образца спермы и в каждом из них был замерен уровень активных сперматозоидов. Один образец разместили около роутера, а второй в помещение, где данного устройства не было.

В результате были полученные данные:

• В том образце, который находился далеко от роутера активность сперматозоидов уменьшилась на 14%.
• В образце, который располагался рядом с вай фай передатчиком, этот процент составил 25.Также было проведено дополнительное исследование, в котором уже был изучен обычный метод передачи данных. Изменений в данном случае не было отмечено.

С метаболизмом всё иначе

Ещё один эксперимент был проведён на российских студентах и его результаты весьма интересны. Итак, как в большинстве экспериментов было взято две отдельные группы. На одной проводили эксперимент, вторая была контрольной. Контрольная группа — это студенты, которые проводили работу с бумажными носителями, а находились они в комнате, в которой была исключена вероятность проникновения радиоволн. Вторая группа студентов работала с интернет при этом совершалось подключение посредством Wi-Fi.

Что было отмечено в результате данного эксперимента? Вторая группа студентов в разы больше пила воду в сравнении с первой, контрольной группой. Это указывает на то, что при работающем вай — фай в организме ускоряется метаболизм. Можно говорить даже о том, что работа маршрутизатора в доме может быть даже полезной и не только из-за удобства доступа в интернет с любого устройства.

Ширина полосы (Channel Sizes)

В WiFi для передачи данных используется разделение всей частоты на каналы. Это позволяет упорядочить распределение радиочастотного эфира между разными устройствами – каждое оборудование может выбрать для работы менее зашумленный канал.

Упрощенно такое разделение можно сравнить с шоссе. Представьте, что было бы, если вся дорога была одной сплошной полосой (пусть даже односторонней) с потоком машин. А вот 3-4 полосы уже вносят  определенный порядок  в движение.

 Складываем и делим. Стандартная ширина канала в WiFi – 20 МГц. Начиная с 802.11n была предложена и регламентирована возможность объединения каналов. Берем 2 канала по 20 МГц и получаем 1 на 40 МГц. Для чего? Для увеличения скорости и пропускной способности. Шире полоса – больше данных можно передать.

Недостаток широких каналов: больше помех и меньшее расстояние передачи данных.

Существует также обратная модификация каналов производителями: уменьшение их ширины: 5, 10 МГц. Узкие каналы дают большую дальность передачи, но меньшую скорость.

Модифицированная ширина канала (уменьшенная или увеличенная) и есть ширина полосы. 

На что влияет: на пропускную способность и “дальнобойность” сигнала, наличие нескольких полос – на возможность тонкой подстройки этих характеристик.

Влияние вай-фай на сосуды головного мозга

Датские ученые провели ряд испытаний, в которых попросили несколько школьников перед сном класть под подушку свой мобильный телефон со включенной Wi-Fi-сетью. Утром были проведены все необходимые исследования, и врачи диагностировали у большего количества испытуемых спазмы сосудов и ухудшение концентрации внимания. Вместе с тем данный эксперимент нельзя считать проведенным чисто, ведь он проводился на школьниках, а не на взрослых людях, а у детей черепная коробка намного тоньше, впрочем, вред WiFi для детского организма – это тема для отдельного обсуждения.

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.

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.

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.

Облучения от маршрутизатора и прочих устройств: сравнение

Маршрутизатор пугает и заставляет сомневаться в безопасности, так как появился не так давно. Он на отечественном рынке меньше 10 лет. Однако иные электроприборы, которые уже много лет применяются дома, оказывают более серьезное воздействие. Чтобы до конца понять, опасен ли прибор, может ли критично облучать, сравнили облучения от СВЧ печек, смартфонов и рассеивателей.

СВЧ оказалась наиболее вредной в квартирном помещении. Ее волны при продолжительном действии могут менять структуру внутренних органов. Из-за этого продукты, которые лежат на двухметровом расстоянии от печки, быстро испортятся или станут словно вареные. Потреблять их нельзя. Если на месте продуктов будут люди, то после продолжительного присутствия рядом с электроприбором некоторые испытают кружение головы и усталость.

Мобильные гаджеты (планшетные ПК, смартфоны) показали, что способны меньше излучать радиацию. Они вредят организму исключительно, если человек все время носит гаджет с собой, вблизи к телу. Нельзя держать мобильники в карманах рядом с пахом. Однако при умеренном применении техника не опасна.

Наиболее безопасным оказался передающий волны прибор, чья мощность наиболее маленькая. Никаких изменений в видимом самочувствии, органах либо строении клеток обследуемых не обнаружено.

Интересно! Замечено только минимум влияния на ЦНС людей, которое просто можно избежать, отойдя от вай-фай электроприбора на 2-3 метра. Устройства почти безопасны.

Как работает данная технология?

Чтобы понять, вреден ли Вай Фай роутер для здоровья, для начала необходимо разобраться в принципе его работы. Название технологии расшифровывается как Wireless Fidelity. Этого говорит о том, что информация передается от устройства к устройству посредством радиоканалов. Исходя из этого факта, специалисты исследовали вред от самого роутера беспроводного интернета. Измерения показали, что отрицательный эффект волн от любого источника Wi-FI в 600 раз меньше показателя, который наносит минимальный вред здоровью человека.

В ходе многочисленных опытов и экспериментов часть ученых пришла к выводу, что минимальную опасность представляет только больше скопление устройств с Wi-FI, например, в школах или офисных зданиях. Однако этот уровень излучения не на много выше, чем от мобильных телефонов.

Итак, теперь у нас появился ответ на вопрос: «Чем вреден беспроводной интернет для здоровья человека?». Как Вы уже поняли, опасности для жизни эта технология передачи данных не представляет никакой. Ее излучение сравнимо со всеми мобильными девайсами или компьютерами, а часть бытовой и кухонной техники даже обгоняет WiFi по уровню вредных волн. Хорошим примером может служить микроволновая печь. Но если Вы всё еще переживаете и хотите минимизировать отрицательное воздействие от беспроводной сети, то воспользуйтесь нашими советами.

Западные научные исследования

Облучение от маршрутизатора, проводящего в комнаты волны вай-фай, присутствует почти в каждом доме. Даже если роутер отсутствует, волны могут просачиваться из соседских квартирных помещений. Многих волнует вопрос, насколько излучение от роутера Wi-Fi негативно влияет на тело? Будет ли вредить маршрутизатор?

Со времен создания этих приборов выполнено много экспериментов на предмет действия волн Wi-Fi на людей. И после получения данных, некоторые ученые высказались относительно того, насколько серьезен вред вай-фая.

В Америке и Британии почти с создания прибора начали ставить эксперименты с Wi-Fi. Велось изучение влияния магнитных волн на малышей и взрослых. Говорить, что вай-фай вреден, пока несвоевременно. С момента его зарождения прошло немного лет. Однако уже сегодня педиатры, специалисты по радиоволнам делятся данными на счет сотовых радиоустройств и передачи в интернет. И большинство думают, что волны наносят вред.

Интересно! Британцами проводилось около 10 исследований разных устройств, среди которых присутствовал и маршрутизатор.

В итоге установлено, что воздействие волн Wi-Fi не сильно сказывается на человеческом здоровье, независимо от того, сколько будет стоить оборудование. По словам лондонских ученых, вред волн серьезно переоценен.

Тесты антенны

Испытания показали, что идеальный биквадрат дает усиление около 11–12 дБи, а это до 4 км направленного сигнала.

Антенна из CDдиска дает 8 дБи, поскольку получается поймать WiFiсигнал на расстоянии 2 км.

Двойной биквадрат предоставляет 14 дБи— немного больше 6км.

Угол раскрытия антенн с квадратным излучателем составляет около 60 градусов, чего вполне достаточно для двора частного дома.

Чувствительность приемника (Sensitivity, Rx Power)

Чувствительность приемника WiFi – это минимальный уровень входящего сигнала, который способно принять устройство. От этой величины зависит, насколько слабые сигналы приемник сможет расшифровать (демодулировать).

Соответственно этому можно подобрать оборудование для условий, в которых вы хотите поднять беспроводное соединение.

“Слабый” в данном случае не обязательно – “недостаточно мощный”. Слабым сигнал может быть как в результате естественного затухания при передаче на дальнее расстояние (чем дальше от источника – тем слабее уровень сигнала), поглощения преградами, так и в результате плохого (низкого) соотношения сигнал/шум. Последнее важно, так как высокий уровень шума заглушает, искажает основной сигнал, вплоть до того, что принимающее устройство не сможет его “выделить” из общего потока и расшифровать.

Чувствительность (RX Power) – это второй важный фактор, влияющий на дальность связи и скорость передачи. Чем абсолютное значение чувствительности больше, тем лучше (например, чувствительность в -60 dbm хуже, чем -90 dBm).

Почему чувствительность отображается со знаком минус? Чувствительность определяется подобно мощности в dBm, но со знаком минус. Причина этого – в определении dBm как единицы измерения. Это относительная величина, и отправной точкой для нее служит 1 мВт. 0 дБм = 1 мВт. Причем соотношения и шкала этих величин устроены своеобразным образом: при увеличении мощности в мВт в несколько раз, мощность в дБм растет на несколько единиц (аналогично мощности).

• Мощность радиопередатчиков больше, чем 1 мВт, поэтому выражается в положительных величинах.
• Чувствительность радиопередатчиков, или точнее – уровень входящего сигнала, всегда намного меньше 1 мВт, поэтому ее принято выражать в отрицательных величинах.

Представлять чувствительность в в мВт просто-напросто неудобно, так как там будут фигурировать такие цифры, как 0.00000005 мВт, к примеру. А при выражении чувствительности в dBm мы видим более понятные -73 dbm, -60dBm.

Чувствительность – неоднозначный параметр в характеристиках точек доступа, роутеров, и т. п. (впрочем, как и мощность, на самом деле). В реальности он зависит от скорости передачи сигнала и в характеристиках оборудования обычно указан не одной цифрой, а целой таблицей:

На скриншоте из спецификации Nanobeam M5-300 перечислены различные параметры передачи сигнала WiFi (MCS0, MCS1 и т. д.) и то, какую мощность и чувствительность сигнала показывает устройство с ними.

Здесь мы упираемся в еще один вопрос – что означают все эти аббревиатуры (MCS0, MCS1, 64-QAM и т. д.) в спецификациях, и как нам все-таки с их помощью определить чувствительность точки?

Что такое MCS (Modulation and Coding Scheme)?

MCS в переводе с английского расшифровывается как “модуляции и схемы кодирования”. В обиходе его иногда называют просто “модуляции”, хотя в отношении MCS это не совсем верно.

Что такое модуляция? Для согласования пространственных потоков между различными устройствами и повышения эффективности передачи в радиотехнике уже довольно давно используются модуляции сигнала. Модуляция – это когда на несущую частоту накладывается сигнал с информацией, видоизмененный определенным образом (шифрование, изменение амплитуды, фазы и т. д.).

В результате получается модулированный сигнал. Со временем изобретаются все новые, более эффективные методы модуляции.

Но MCS-индекс, который устанавливается стандартами IEEE, означает не просто модуляцию сигнала, а совокупность параметров его передачи:

• тип модуляции,
• скорость кодирования информации,
• количество использованных при передаче пространственных потоков (антенн),
• ширину канала при передаче,
• длительность защитного интервала.

Результатом является определенная канальная скорость, получаемая при передаче сигнала с учетом каждой из таких совокупностей.
В этой таблице можно посмотреть, какая скорость (а также мощность, чувствительность и другие параметры) какому индексу MCS соответствует, согласно утвержденных стандартов 802.11n и 802.11ac.

Например, если мы выберем из вышеприведенной спецификации лучшее сочетание мощности (26 dBm) и чувствительности (-96 dBm) – это MCS0.

Заглянем в таблицу соответствия, и посмотрим, что за параметры передачи у MCS0. Прямо скажем, грустные параметры:

• 1 антенна (1 пространственный поток)
• Скорость передачи от 6,5 Мбит/сек на канале 20 МГц до 15 Мбит/сек на канале 40 МГц. 

То есть вышеуказанную мощность и чувствительность сигнала точка дает только на таких низких скоростях.

При определении чувствительности точек доступа Wi-Fi (да и мощности) нам лучше ориентироваться на индексы MCS в спецификации (datasheet) с более эффективными, стандартными параметрами передачи.

Например, в той же спецификации на Nanobeam возьмем MCS15: мощность 23 dBm, чувствительность -75 dBm. В таблице этому индексу соответствует 2 пространственных потока (2 антенны) и скорость от 130 Мбит/сек на канале 20 МГц до 300 Мбит/сек на 40 МГц.

Собственно, именно на этих параметрах (2 антенны, 20 МГц, 130/144.4 Мбит/сек) в большинстве случаев и работает Nanobeam (MCS15 в поле Max Tx Rate в AirOS обычно выставлено по умолчанию).

Таким образом, стандартная, то есть используемая чаще всего, чувствительность Nanobeam M5-300: -75 dBm.

Однако следует учесть то, что иногда нужнее как раз не высокая скорость, а стабильность линка, или дальность, в этих случаях в настройках можно изменить модуляцию на MCS0 и другие низкие канальные скорости.

Таблицу MCS-индексов (или таблицу скоростей, как ее иногда называют) также используют для обратного поиска: просчитывают, какой скорости можно добиться на определенной мощности и чувствительности Wi-Fi оборудования. 

Усиление антенны (Gain)

Это еще один важный параметр, который влияет на дальность сигнала и пропускную способность.

Под усилением антенны WiFi не следует понимать то, что она добавит вашему сигналу мощности. Антенна – пассивное устройство, не потребляющее электроэнергию, и не может “добавлять мощность” хотя бы по закону сохранения энергии.

Коэффициент усиления (КУ) – это относительная величина, которая измеряется в изотропных децибелах (dBi). За отправную точку для расчета этого коэффициента (тех самых цифр, которые мы видим в графе “Усиление антенны” в технических характеристиках) берется виртуальная (несуществующая) эталонная изотропная антенна.

Каким же образом антенна может усиливать сигнал?

Возьмем для примера фонарик с возможностью изменения фокусировки луча.

 Широкий луч будет освещать большую площадь, но недалеко.

 Узкий луч будет освещать меньшую площадь, но “достанет” дальше.

Примерно так же работает и усиление антенны. 

Посмотрим на примере диаграммы направленности. 

Диаграмма направленности (ДН) – графическое отображение распространения мощности сигнала WiFi от источника. По радиусу диаграммы откладывается значение усиления антенны. Поскольку луч распространяется в пространстве и горизонтально, и вертикально, то и диаграммы направленности делаются в двух плоскостях: горизонтальной и вертикальной.

ДН эталонной (несуществующей) изотропной антенны:

Как видите, здесь излучение идет во все стороны, и в горизонтальной плоскости, и в вертикальной. В трехмерном виде это выглядит примерно так:

В реальных же антеннах – направленных, секторных и даже всенаправленных – антенна перераспределяет сигнал, “фокусирует” его.

Диаграмма всенаправленной антенны.

На рисунке – ДН антенны Omni (поляризация антенны двойная, поэтому представлены “срезы” горизонтальной и вертикальной плоскостей обеих поляризаций).

В вертикальной плоскости (Elevation) диаграмма всенаправленной антенны “сжалась”, сузилась. Перераспределенная энергия пошла на усиление сигнала в горизонтальной плоскости, антенна “добавила” мощности в одном направлении, “забрав” его у другого.

Именно поэтому всенаправленные антенны чаще всего имеют самое маленькое усиление, а направленные – самое большое (больше потенциала для перераспределения сигнала).

Конечно, усиление антенны неравномерно на всей площади покрытия. Если в параметрах направленной антенны указано, например, 20 dBi, то это усиление относится только к главному лепестку антенны, не к боковым. Существуют формулы расчета усиления, и, соответственно, мощности в любой точке диаграммы направленности, но мы не будем здесь на них останавливаться. 

 Так на сколько увеличилась мощность благодаря усилению антенны? Несмотря на то, что мощность и усиление антенны выражаются, казалось бы, разными величинами (dBm и dBi), на самом деле и то, и то – децибелы, просто отсчет ведется от разных опорных точек. Децибелы можно спокойно складывать и вычитать между собой, собственно, в этом их прелесть.

Поэтому, зная мощность передатчика (в dBm) и коэффициент усиления антенны (в dBi), можно рассчитать какой стала мощность после усиления (по главному лепестку диаграммы направленности). Складываем мощность (например 23 dBm) и усиление (например, 30 dBi) и получаем 53 dBm.

Переведя dBm в мВт, видим, что мощность возросла с 200 мВт (23 дБм) почти до 200 Вт! 

Размещение маршрутизатора в квартирном помещении: вред

Многие подумывают о том, чтобы отказаться от применения ТВ, микроволновки, смартфона и других электроприборов. Каждый из них облучает и оказывает действие на организм. Но опасность такая слабая, что привести к каким-то патологиям не может. Важно только соблюдать определенные рекомендации, которые сократят действие электромагнитных волн.

Интересно! Точно доказано, что активность мозга не изменяется в зависимости от продолжительности присутствия рядом с электроустройством. То есть, на ЦНС оказывает совсем слабое действие.

Рак никак не связан с вай-фаем. Раковые клетки растут из-за сильного электромагнитного облучения, но роутеры дают низкий фон. Волны безвредны для крови. Поэтому можно не опасаться онкологии крови и прочих патологий кровеносных сосудов.

Единственное, на что влияет облучение, — это человеческое зрение. Однако здесь связь незначительная. Вай-фай заставляет человека чаще быть в глобальной паутине, из-за чего снижается зрение. Но это связь относится и к другой технике:

• телевизор;
• телефон;
• ПК.

Важно! Особенной опасности вреда от маршрутизатора нет. Главное, не располагать устройство близко, безопасное расстояние — 2-3 метра.

Подключение к роутеру

У кого есть опыт, тот с легкостью припаяется к контактным площадкам на монтажной плате внутри роутера.

Иначе, будьте осторожны, тонкие дорожки могут оторваться от печатной платы при долговременном прогреве паяльником.

Можно к уже припаянномукусочку кабеляродной антенны подключиться через разъем SMA. С приобретением любого другого радиочастотного соединителя N-типа в ближайшей точке торговли электроникой не должно возникнуть проблем.

Может ли Wi-Fi наносить вред?

Вай-фай вреден, если располагать его в непосредственной близости от зон отдыха, приема пищи и спального места, поскольку при подключении устройства к сети, а также при передаче больших объемов информации излучение достигает цифры в 20 дБм. Это почти такой же показатель, как и у мобильного телефона. Мощность последнего составляет 27 дБм.

Поэтому, вреден ли вай-фай роутер, зависит от того, насколько далеко он расположен от человека, а также имеет значение загруженность соединения.

Вред от wi-fi , по сравнению с 3G, совершенно мизерный. Сила электромагнитного излучения от сотовых равна 1W на частоте 0,9 ГГц. В то же время предельная мощность вай-фай маршрутизатора — не выше 100 mW на частоте 2,4 ГГц. Стационарный радиотелефон на этом же частотном диапазоне выделяет 0,5-0,9 W.

Выходит, что влияние вай-фай несоизмеримо мало по сравнению с 3G. Безусловно, беспроводная передача данных оказывает не слишком полезное воздействие на организм, но степень деструктивности этих процессов не доказана. Между тем привычная техника приносит гораздо больший вред.

Около тридцати ученых поставили свои подписи под международной резолюцией, взывающей к созданию независимого и полного обозрения научных изысканий, доказывающих вредоносное воздействие всемирного техногенного ЭМП. В некоторых странах такие предложения возникают на местном уровне — так, природозащитная ассоциация медиков Ирландии с теми же идеями обратилась к представителям власти.

В некоторых учебных заведениях Великобритании, в связи с требованиями родителей, были изъяты все wi-fi роутеры; австрийский департамент, занимающийся вопросами здоровья, советует не применять WLAN роутеры, а также сотовые телефоны в школах и дошкольных учреждениях; один из руководителей университета Lakehead в Канаде связывает излучение вай-фай с отклонениями в поведении и здоровье студентов.

Исследования, подтверждающие отсутствие опасности использования сотовых, применимы в отношении разового облучения, но человек, тем более ребенок, непрерывно находящийся под воздействием слабых электромагнитных волн, безусловно, меняется. Образцом могут выступить исследования ученых из Латвии, выявивших у 1000 детей, находившихся под воздействием WLAN-маршрутизаторов, снижение моторных функций, внимания и памяти.

Медицина и вай фай роутер

Многочисленные медицинские исследования доказывают тот факт, что вред Wi-Fi для здоровья намного меньше, сравнивая его с действием аналогичного излучения при использовании мобильных телефонов. Но все же негативное влияние есть. Особенно сильно оно проявляется по отношению к беременным женщинам и детям.
Это объясняется тем, что в организме и первой и второй групп происходят активные процессы роста и развития всех систем и органов. Электромагнитное излучение даже относительно небольшой частоты имеет вредный эффект на вышеуказанные процессы. В определенных случаях интенсивного использования оно может выступать в роли тератогенного фактора для здоровья будущего ребенка. Поэтому врачи рекомендуют ограничить влияние таких приборов на беременных. Нежелательным также является установление роутеров в детских садах, школах и других местах массового скопления детей младшего возраста.
Исследование вреда Wi-Fi излучения довели его негативное влияние на сосуды головного мозга и качество кровотока в них. При длительном использовании роутера может наблюдаться общая слабость, головные боли, симптоматичные признаки нарушения мозгового кровообращения. При этом рекомендуется не только ограничить свое пользование Wi-Fi сетью, но и обратиться в лечебное учреждение для прохождения профилактического осмотра.
Вред Wi-Fi может также выражаться отрицательными последствиями для мужской половой системы. При постоянном пользовании данным видом подключения к интернету и непосредственным его влиянием на гонады могут возникать изменения сперматограммы, что затрудняет возможность оплодотворения. Далее есть большая вероятность возникновения импотенции. Такие изменения мужского организма наблюдаются при постоянном и длительном воздействии роутера на половую систему, поэтому нужно ограничивать влияние прибора на органы данной группы.

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.

Что выявлено россиянами

На территории России масштабных изучений не проводилось. Поэтому отечественные ученые ссылаются на иностранные данные при формировании своих выводов, которые не противоречат западным. Вред Wi-Fi считается незначительным или полностью исключенным, частота ухудшений здоровья при круглосуточном радиосигнале не увеличивается.

Большая часть отечественных ученых высказалось за нейтральное отношение к облучению волнами. Они считают, что его рекомендовано сократить, выключая электроустройство на ночное время, но не стоит абсолютно исключать какой-либо вред Wi-Fi для здоровья. Если он выявляется (а подтвержденного вреда от постоянного действия излучения нет), то несущественный.

Интересно! Пока все мнения на счет вреда волн — это миф.

Эксперт Надежда Колоскова, доктор высшей категории, высказалась о вреде волн от роутера. Врач получала данные экспериментов, осматривала пациентов, которые регулярно применяют прибор. Она считает следующее:

• Для абсолютного изучения воздействия волн необходимы десятилетия.
• Требуется сократить присутствие детей рядом с техникой, но не совершенно запрещать.
• Меньшая опасность будет, если применять технологии реже.

Врач-педиатр считает, что влияние волн на здоровье несерьезное, но все-таки есть. Международная ассоциация онкологов, изучая изыскания докторов разных уголков планеты, не обнаружила прямой связи электромагнитного воздействия от устройств и зарождения злокачественных новообразований.

Один из ученых Д. Бакштейн закрепил данное мнение сведениями из МЭЖ. В материале, рассматриваемом ученым, приведено около 10 исследований. Прямой связи с онкологией нет, однако соответствующие исследования на данный момент не заканчиваются.

Важно! Проводились обследования о действии техники на человеческий мозг, ЦНС и тело человека. Прямого онкоэффекта нет.

Свойства WiFi сигнала

  Поглощение.

Главное условие для создания беспроводного линка  на расстояние большее, чем сотня метров – прямая видимость между точками установки оборудования. Проще говоря, если мы стоим рядом с одной точкой доступа WiFi, то наш взгляд, направленный в сторону второй точки, не должен упираться в стену, лес, многоэтажный дом, холм и т. д. (Это еще не все, нужно также учитывать помехи в Зоне Френеля, но об этом в другой статье.)

Такие объекты просто-напросто отражают и поглощают сигнал WiFi, если не весь, то львиную его часть.

То же самое происходит и в помещении, где сигнал от WiFi роутера или точки доступа проходит через стены в другие комнаты/на другие этажи. Каждая стена или перекрытие “отбирает” у сигнала некоторое количество эффективности.

На небольшом расстоянии, например, от комнатного роутера до ноута, у радиосигнала еще есть шансы, преодолев стену, все-таки добраться до цели. А вот на длинной дистанции в несколько километров любое такое ослабление существенно сказывается на качестве и дальности WiFi связи.

Процент ухудшения сигнала вай-фай при прохождении через препятствия зависит от нескольких факторов:

• Длины волны. В теории, чем больше длина волны (и ниже частота вай-фай), тем больше проникающая способность сигнала. Соответственно, WiFi в диапазоне 2,4 ГГц имеет большую проникающую способность, чем в диапазоне 5 ГГц. В реальных условиях выполнение этого правила очень тесно зависит от того, через препятствие какой структуры и состава проходит сигнал.
• Материала препятствия, точнее, его диэлектрических свойств.

Преграда	Дополнительные потери при прохождении (dB)	Процент эффективного расстояния*, %
Открытое пространство	0	100
Нетонированное окно (отсутствует металлизированное покрытие)	3	70
Окно с металлизированным покрытием (тонировкой)	5-8	50
Деревянная стена	10	30
Стена 15,2 см (межкомнатная)	15-20	15
Стена 30,5 см (несущая)	20-25	10
Бетонный пол или потолок	15-25	10-15
Цельное железобетонное перекрытие	20-25	10

* Процент эффективного расстояния – эта величина означает, какой процент от первоначально рассчитанной дальности (на открытой местности) сможет пройти сигнал после преодоления препятствия.

Например, если на открытой местности дальность сигнала Wi-Fi  – до 200 метров, то после прохождения через нетонированное окно она уменьшится до 140 метров (200 * 70% = 140). Если следующим препятствием для этого же сигнала станет бетонная стена, то после нее дальность составит уже максимум 21 метр (140*15%).

Отметим, что вода и металл – самые эффективные поглотители WiFi, т. к. являются электрическими проводниками и “забирают” на себя большое количество энергии сигнала. Например, если дома на пути вай-фай от роутера до вашего ноута стоит аквариум, то практически наверняка соединения не будет.

Именно поэтому во время дождя и других “влажных” атмосферных осадков наблюдается небольшое снижение качества беспроводного соединения, поскольку капли воды в атмосфере поглощают сигнал.  

Частично этот фактор влияет и на затухание WiFi передачи в листве деревьев, т. к. они содержат большой процент воды.

• Угла падения луча на препятствие. Помимо материала преграды, через которую проходит сигнал вай-фай, важен также угол падения луча. Так, если сигнал проходит через препятствие под прямым углом, это обеспечит меньшие потери, чем если бы он падал на него под углом 45 градусов. Еще хуже, если сигнал проходит через преграду под очень острым углом. В этом случае, грубо говоря, можно смело умножать толщину стены на 10 и рассчитывать потери WiFi передачи согласно этой величине.

Огибание препятствий.

По-научному это поведение луча WiFi называется дифракцией, хотя на самом деле понятие дифракции гораздо сложнее, чем простое “огибание препятствий”.

 В общем можно вывести правило – чем короче длина волны (выше частота), тем хуже она огибает препятствия.

Основывается это правило на известном физическом свойстве волны: если размер препятствия меньше, чем длина волны, то она его огибает. В целом отсюда логично проистекает, что чем короче длина волны, тем меньшее остается вариантов препятствий, которые она может в принципе обойти, и поэтому принимается, что ее огибающая способность хуже.

Огибание на практике означает меньшее рассеивание волны как луча энергии вокруг препятствия, меньшее количество потерь сигнала.

Возьмем популярные частоты 2,4 ГГц (длина волны 12,5 см) и 5 ГГц (длина волны 6 см). Мы видим подтверждение правила на примере прохождения лесного массива. Стандартные размеры листьев, стволов, веток деревьев, в среднем будут меньше, чем 12,5 см, но больше, чем 6 см. Поэтому сигнал WiFi 5 ГГц диапазона при прохождении через густую листву “потеряется” практически полностью, в то время как 2,4 ГГц справится лучше.

Поэтому WiFi оборудование, работающее в диапазоне 900 МГц, используется в условиях отсутствия прямой видимости сигнала – его длина волны составляет 33,3 см, что позволяет огибать большее количество преград. Однако надо учитывать размеры предполагаемых препятствий и понимать, что сигнал 900 МГц не сможет “обойти” бетонную стену, расположенную перепендикулярно направлению сигнала. Здесь уже сыграют роль проникающие способности волны, которые, как мы уже говорили у сигналов с низкой частотой довольно неплохие.

Также именно поэтому для нормальной работы беспроводного оборудования, использующего частоту 24ГГц (длина волны 1,25 см) необходима абсолютно чистая видимость, потому что все препятствия больше сантиметра будут отражать и поглощать сигнал.

Как мы уже упоминали, в отношении прохождении сигнала через лесной массив играет роль также содержание воды в листьях, а также длина волны.

Естественное затухание.

Как далеко мог бы передаваться сигнал WiFi, если создать ему идеальные условия прямой видимости? В любом случае не бесконечно, потому что чем больше дальность беспроводного “пролета”, тем больше сигнал затухает сам по себе. Происходит это по 2 причинам:

• Земная поверхность поглощает часть энергии сигнала. Чем выше частота WiFi, тем интенсивнее идет поглощение.

• Сигнал WiFi даже из самой узконаправленной антенны распространяется не прямой линией, а лучом. Соответственно, чем дальше расстояние, тем шире становится луч, тем меньшая мощность сигнала приходится на единицу площади, и тем меньше энергии сигнала попадает в принимающую антенну.

Отражения сигнала.

Сигнал WiFi, как любая радиоволна, как свет, отражается от поверхностей и ведет себя при этом аналогично. Но тут есть нюансы – какие-то поверхности будут поглощать сигнал (полностью или частично), а какие-то – отражать (полностью или частично). Это зависит от материала поверхности, его структуры, наличия неровностей на поверхности и частоты WiFi.

Неконтролируемые отражения сигнала ухудшают его качество. Частично – из-за потери общей энергии сигнала (до принимающей антенны, упрощенно говоря, “долетает не всё” или долетает после переотражений, с задержками). Частично – из-за интерференции с негативным влиянием, когда волны накладываются в противофазе и ослабляют друг друга.

Интерференция может иметь и положительное влияние, если волны WiFi накладываются друг на друга в одинаковых фазах. Это часто используется для усиления мощности сигнала.

Плотность данных.

Частота WiFi влияет также на еще один важный параметр – объем передаваемых данных. Здесь существует прямая связь – чем выше частота, тем больше данных в единицу времени можно передать. Возможно, именно поэтому первая высокопроизводительная РРЛ от Ubiquiti  – AirFiber 24, а также ее более мощная модификация – Airfiber 24HD были выпущены на частоте 24 ГГц.

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

Физические свойства и поведение радиоволны в окружающем мире довольно сложны. Нельзя взять какой-то один параметр и по нему рассчитать дальность беспроводного сигнала. В каждом конкретном случае на дальность будут оказывать влияние различные факторы окружающей среды:

• Поглощение сигнала препятствиями, земной корой, поверхностью водоемов.
• Дифракция и рассеивание сигнала из-за преград на пути.
• Отражения сигнала от препятствий, земли, воды и возникающие в результате этого интерференции волны.
• На больших расстояниях – радиогоризонт, т. е. искривление земной коры.

• Зона Френеля и, соответственно – высота расположения оборудования над поверхностью земли.

Именно поэтому реальная дальность оборудования, как, впрочем, и пропускная способность, может очень сильно отличаться в различных условиях.