המדע שמאחורי ה-WiFi Signal Proagation and Obstacles

WiFi הפך לחלק חיוני של חיי היומיום שלנו, המאפשר גישה לאינטרנט אלחוטי בבתים, משרדים ומרחבים ציבוריים.מאז כניסת הסטנדרטים 802.11 בסוף שנות ה-90, טכנולוגיית WiFi התפתחה לתמיכה במהירויות מהירות יותר ובקשרים אמינים יותר.עם זאת, משתמשים רבים עדיין נאבקים עם אזורי מת וביצועים לא עקביים.הבנת הפיזיקה שמאחורי ה-WiFireation- כיצד גלי רדיו, מתקשרים עם חומרים, מגיעים ביעילות לאסטרטגיות רדיו, ויפתרו את המקרר, ויפתרו ביעילות את בעיות המקרר, ומניעים של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה.

יסודות ה-WiFi Signal Proagation

אותות WiFi הם צורה של קרינה אלקטרומגנטית בטווח תדר רדיו (RF), במיוחד בלהקות ISM לא מורשה.התדרים הנפוצים ביותר הם 2.4 GHz ו 5 GHz, עם סטנדרטים חדשים יותר גם באמצעות רצועת 6 GHz (WiFi 6E). גלי רדיו אלה נוצרים על ידי האנטנה של נתב ו propagate החוצה בכל הכיוונים, למרות דפוס הקרינה הוא לעתים רחוקות לחלוטין עקב עיצוב אנטנה.

אלקטרומגנטי Spectrum ו-WiFi Frequencies

הלהקה 2.4 GHz מציעה טווח ארוך יותר וחדירה טובה יותר דרך מכשולים כי תדרים נמוכים יותר אורכי גל והם פחות מלוטשים על ידי חומרים.עם זאת, הלהקה הזו היא גם יותר מחוספסת, משותפת עם מכשירים כמו מיקרוגלים, Bluetooth, וטלפונים ללא טבורי.ה-5 GHz מספק שיעורי נתונים גבוהים יותר ופחות התערבות עקב ערוצים קצרים יותר ואורך גל קצרים יותר, אבל טווח שלה הוא קצר יותר וחסם בקלות על ידי קירות אחרים, אבל גם לעקוב אחר אותם אובייקטים אחרים.

אובדן נתיב חלל חופשי (FSPL)

גם בסביבה שאינה מבוססת על גבולות, אותות Wi-Fi נחלשים עם מרחק.התמדה זו מתוארת על ידי ה-FLT:0 ללא שינוי חלל (FSPL) משוואה 1: 1FLT:0;0, שבו FLT:2dFLT 3:2dFLT 3:2dFLT 3 הוא המרחק בקילומטרים ו-FLT:5 הוא תדירות גבוהה יותר, לדוגמה, 000 מטר, ב- 10 אינץ', הוא נמוך יותר מ- 10.

כוח אותות נמדד ב dBm (decibels יחסית ל 1 מיליוואט) נתב טיפוסי מעביר כוח הוא סביב 20-23 dBm. מקבל כוח אות במכשיר הלקוח צריך להיות מעל -67 dBm עבור קשרים אמין גבוה דרך גבוהה באמצעות -80 dBm לעתים קרובות תוצאות אובדן חפיסות וניתוק.

כיצד ניגודים משפיעים על אותות WiFi

בסביבות עולם אמת, מכשולים הם בכל מקום.וולs, רצפות, רהיטים, מכשירים ואפילו אנשים אינטראקציה עם גלי רדיו בשלוש דרכים עיקריות:0absorptionFLT:1, 2recules FLT 3:2reculeFLT 3, ו-FLT:4diffractionFLT:5.

שולחן אטמונציה

בטבלה הבאה ממחישה אובדן אות טיפוסי (ב-DB) לחומרים נפוצים ב-2.4 GHz ו-5 GHz.ערכים אלה הם משוערים ומשתנים עם עובי וקומפוזיציה מדויקת.

  • (ב) ⁇ :0) ⁇ (ב) (ב) (ב)): ⁇ 1–4 dB בשעה 2.4 GHz; 4-6 dB בשעה 5 GHz
  • (ב) ⁇ (ב"ג): ⁇ ⁇ :2–3 dB בשעה 2.4 GHz; 3–5 dB בשעה 5 GHz
  • (ב) ⁇ :0 (ב) ⁇ (ב) ⁇ : 4-5 dB בשעה 2.4 GHz; 5-7 dB בשעה 5 GHz
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ (ב) (ב)): ⁇ 1:1 ; 10-15 dB בשעה 2.4 GHz; 15-25 dB ב 5 GHz
  • (ב) ⁇ :0) (בריק (ב) (ב)): 1FLT:1 8-12 dB בשעה 2.4 GHz; 12-18 dB בשעה 5 GHz
  • (בשורה התחתונה:0) ⁇ (הת'ר): "ה'" (בעמוד יד) 20-30 dB בשני התדרים; יכול לחסום לחלוטין את כל החסימה.
  • (ב) ויקרא יא"ד: "בְּהָיִנְּקְבְתָּבְתָּבְתָּב" (ב-ד')

קונקט, לבנה ומתכת הם הבעייתיים ביותר.קיר בטון יחיד יכול להפחית את עוצמת האות על ידי 15 dB, אשר מספיק כדי להוריד אות חזק לרמה שולית.מספר קירות ליצור במהירות אזורי מת.

השפעה של אנשים וריהוט

גוף האדם הוא כ- 60% מים, מה שהופך אותם לקליטים יעילים של גלי רדיו.כאשר אדם עומד בין נתב ללקוח, האות יכול לרדת ב- 10-20 dB באופן דומה, אובייקטים מתכת גדולים כמו הגשת, מקררים, או מראות משקפים ומתפזרים אותות, יצירת התערבות רב-פתטית וצמצום איכות האות הכוללת.

הבנת ההשפעות האלה מאפשר לך לתכנן מיקום נתב בצורה חכמה יותר.לדוגמה, הצבת נתב על מדף גבוה הרחק מאובייקטי מתכת ולהימנע ממיקומים שבהם אנשים לעתים קרובות הולכים בין נתב למכשירים ראשוניים יכולים לשפר מאוד את הביצועים.

שיטות תעמולה בפירוט

(ב) "הגלי רדיו" עוברים דרך מספר דרכים, שלושת המנגנונים הבסיסיים הם [ה]: [ה] ⁇ [ה]: [ה] [ה]], [ה], [ה]], [ה], [ה], [ה], [ה]], [ה], [ה]]], [ה'], [ה'], ו'[ה'[ה']']']']']'[ה']'[ה'[ה']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה']']']']'[ה']']'[ה']']']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה']']']']']']']'[ה']']']'[ה']'[ה'[ה']'[ה'[ה']']'[ה'[ה']'[ה']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[

  • (ב) ⁇ :0) ⁇ -of-Sight: ⁇ 1 (הנתיב הישיר והבלתי מובנים בין אנאנטנות.זה מספק את האות החזק ביותר כי יש לו את האובדן הקטן ביותר בפועל, מעט מאוד קישורים מקורה יש LOS מושלם עקב מכשולים.
  • (FLT:0) השתקפות: ⁇ 1 (כאשר גלים פגעו על פני השטח כי הם גדולים בהשוואה אורכי הגל (למשל, קירות, רצפות, תקרה), הם קופצים.
  • (ב) לדוגמה, אות יכול להתבלט סביב מסגרת דלת או פינה של בניין, מתן כיסוי בחדרים סמוכים.
  • (ב) כאשר גלים נתקלים על פני השטח הגסים או חפצים קטנים בהשוואה לאורכי הגל, הם מתפזרים בכיוונים רבים.

אזורי Fresnel וחשיבותו

בכל קישור רדיו, ה-FLT הראשון:0 [Fresnel Zone] λ1 הוא אזור אליפסואיד בין משדר לבין מקלט שבו מכשולים יכולים לגרום לאובדן משמעותי.עבור ביצועים אופטימליים, לפחות 60% של אזור זה צריך להיות ברור של מכשולים (למשל, חסימת עץ) לתוך אזור ה-D2Factort1, כאשר הם גורמים להפחתה נוספת אם יש קו 2 מ"ר:

Multipath Interference

כאשר אותות מגיעים למקלט ממגוון דרכים, הם משלבים את האותות המתבטאים הם מחוץ לשלב עם האות הישיר, הם מבטלים אחד את השני (התערבות הרסנית), גרימת דוהמות עמוקות.אם הם בשלב, הם מוסיפים (התערבות קונסטרוקטיבית) תקני WiFi מודרניים משתמשים ב-FLT:0OFDM (Orthogonal Frequency Divisionxing) מרבים 1 לצמצום נתונים ו-F2Terfpathic (מפוטים) על ידי מספר רב-F2T.

להבנה עמוקה יותר של השפעות ההתפשטות, מתייחסת ל-FLT:0 (ITU-R P.1238 המלצה על הפצת נתונים לסביבות פנימיות FLT:1).

טכנולוגיות Wi-Fi מתקדמות

כדי להתגבר על האתגרים של ההתפשטות והמכשולים, נתבי ה-WiFi המודרניים משלבים מספר טכנולוגיות מתקדמות:

MIMO ו- Beamforming

MIMO משתמש באנטנות מרובות הן בתוואי והן בלקוח.על ידי העברת זרמים מרובים בו זמנית, MIMO עולה דרךput.FLT:0BeamformingFLT:1 היא טכניקה שבה נתב משנה את שלב האותות מכל אנטנה כדי להתמקד באנרגיה הרדיו כלפי המכשיר, ולא לקרינה עקיפה באופן מיידי.

DMA ו MU-MIMO

Wi-Fi 6 (802.11ax) הציגה את חטיבת התדירות של Orthogonal Frequency Division Multiple Access (FLT:0OFDMAFLT:1), המחלקת ערוץ לערוצי משנה קטנים יותר, ומאפשרת מכשירים מרובים לשדר בו-זמנית. Multi-User MIMO (Fillo:2MU-MOFLT 3) מאפשר את המסלול לשרת מספר לקוחות במקביל לטכנולוגיות אלה, כגון יעילות רבה של משרדים גמישים, כגון אלה.

רשתות Mesh

במקום להסתמך על נתב יחיד, מערכות Mesh משתמשות במספר נקודות גישה שמתקשרות זו עם זו אלחוטית.כל אחד מהם פועל כממסר, מרחיב כיסוי ויצירת רשת חלקה.פרוטוקול Mesh מטפל באזיקים ובחירת נתיב באופן דינמי, לעתים קרובות באמצעות רדיוי גב ייעודיים כדי להימנע מקידודים.

לשם השוואה מעמיקה של טכנולוגיות WiFi, ראה את המדריך ל-WiFi 603FLT:1.

אופטימיזציה של ביצועי WiFi

החלת מדע ה-Proagation מובילה לשיפורים מעשיים.כאן פעולות מפורטות שניתן לנקוט כדי למקסם את הכיסוי והאמינות של ה-WiFi.

המונחים: pathr Placement Best Practices

  • מיקום:0 (Central Location: FLT:1 Place theתוואי ליד מרכז הבית או המשרד שלך, הרחק מקירות חיצוניים.גלי רדיו קורנים החוצה, כך שמיקום מרכזי מקטין את מספר הקירות שהאות חייב לחדור.
  • (FLT:0) מעלים את התוואי: FLT:1 מיקום גבוה יותר (על המדף או רכוב על הקיר) נמנעים ממכשולים וריהוט ברמה הרצפה.רוב האנטנה יש דפוס קרינה חזק ביותר מבחינה אופקית, כך לשים את נתב על הרצפה שולח חצי אנרגיה לתוך הקרקע.
  • (ב) ⁇ :0) ,0 (Alf מתכת ומים: FLT:1ir) שמור את התוואי הרחק מאובייקטי מתכת, אקווריומים, ומכשירים גדולים.
  • (FLT:0) Antennaאוריינטציה: 1FLT אם נתב שלך יש אנאנטנות חיצוניות, זוהה אותם 45 מעלות או יותר כדי לשפר כיסוי על פני מטוסים אופקיים אנכיים מסוימים תומכים בגיוון האנטנה, אשר באופן אוטומטי בוחר את נתיב האות הטוב ביותר.

ערוץ ובחירת תדירות

נתבים פועלים על ערוצים ספציפיים בתוך כל להקה.ערוצי Overlapping גורמים להפרעה.עבור 2.4 GHz, להשתמש בערוצי 1, 6, או 11 כי הם לא חופפים. עבור 5 GHz, רוב הערוצים הם לא מעצימה, אבל זיהוי מכ"ם (DFS) יכול לכפות את נתב להחליף ערוצים. השתמש באפליקציית ניתוח Wi-Fi כדי למצוא את הערוץ הקטן ביותר באזור שלך.

התמודדות עם קו-צ'נל וערוץ Adjacent

באזורים עירוניים צפופים, רשתות Wi-Fi מרובות חולקות את אותם הערוצים.ההפרעה של ערוץ משותף זו מדגימה את הביצועים מכיוון שתחנות צריכות לחכות שהערוץ יהיה ברור.התערבות ערוץ אד'צ'נט מתרחשת כאשר רשתות שכנות משתמשות בערוצי חפיפה חלקית, מה שגורם ל- cross-talk. Solutions כולל שימוש ב-5 GHz (יותר ערוצים), המאפשרות ללהקה לדחוף לקוחות ללהקות הפחות צפופות, ולצמצם את התוואיים של התוואיים שלך מעט יותר מדי אם אתה יכול לעזור רק אם אתה לא רק לרשתות אחרות.

עבור סביבות ארגוניות, באמצעות בקר מרכזי המתאם משימות ערוץ ורמות כוח על פני נקודות גישה מומלץ.

מתי להשתמש ב-WiFi Extenders או Mesh

אם נתב יחיד אינו יכול לכסות את המרחב כולו, לשקול מרחיב WiFi ( ⁇ er) או מערכת mesh. Extenders לקבל את אות נתב ו rebroadcast אותו, אבל הם לחתוך על ידי חצי כי הם חייבים לעבור על אותו ערוץ. Mesh מערכות להשתמש ב- backhaul ייעודי (לעתים קרובות רדיו שני או חיבור חוט) כדי למנוע עונש זה עבור התוצאות הטובות ביותר, ללא גישה אלחוטית מלאה.

מסקנה

הפצת אותות Wi-Fi נשלטת על ידי אותם עקרונות אלקטרומגנטיים החלים על כל גלי הרדיו.על ידי הבנה של אובדן נתיב חופשי, התעלות חומרית, אפקטים רב-אופטיים, ואת אזור Fresnel, אתה יכול לאבחן בעיות ביצועים ועיצוב רשתות טובות יותר. מודרני שיפורים כמו MIMO, beamforming, ומערכות mesh לעזור להפחית מכשולים, אבל יסודות להישאר מכריע יותר.

לקריאה נוספת, ה-UFLT:0Wi-Fi Alliance Specifications pageFLT:1 מספק מסמכים טכניים רשמיים, ו-FLT:2IEEE כנסים על תקשורת אלחוטיתFLT 3: מציעים מחקר מעמית על פרופיל ואופטימיזציה ברשת.