Антенны для wifi роутера dbi

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.

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).

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.

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.

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).

Для начала немного теории: все домашние роутеры изначально ограничены мощностью передатчика 100 мВт или 20 dBm.
В соответствии с п.2 ст.22 Федерального закона от 07.07.2003 №126-ФЗ «О связи» оборудование радио доступа диапазона 2400-2483,5 МГц подлежит регистрации. Исключение составляют:

1) Действительно ли более мощная Вай Фай антенна увеличит радиус действия беспроводной сети;

2) Если антенна увеличит уровень сигнала Wi-Fi то на сколько;

3) Есть ли разница между Wi-Fi антеннами и на что сделать упор в случае покупки.
Для тестов будет использоваться Wi-Fi роутер TP-LINK TL-MR3220, все тесты проходят в двухкомнатной квартире, роутер находится в одной комнате, а я с помощью планшета и установленной на него программы Network Signal Info перемещаюсь в другую комнату (через две стены от роутера) и измеряю уровень сигнала беспроводной сети.

Тестирование Wi-Fi роутера без антенны.

Для того, что бы показать значимость Вай Фай антенны в роутере (не путайте с моделями роутеров где используется встроенная Wi-Fi антенна) я выкрутил ее и произвел замеры.
Ниже график и значение показателей уровня сигнала Wi-Fi.
Как вы можете увидеть вначале уровень сигнала был выше, это связанно с тем, что начал замеры я находясь в непосредственной близости от роутера, затем удалялся от него и уровень сигнала уменьшался, в результате остановился около значения -80 dBm. Это очень низкое значение, на грани обрыва. Хороший уровень Wi-Fi сигнала порядка -50 — 60 dBm и выше (т.е. ближе к нулю -40, -35 и т.д.).

Тестирование Вай фай роутера с штатной антенной.

Теперь прикрутим к Wi-Fi роутеру штатную антенну, нужно сказать, что используется одна из самых сильных антенн идущих в комплекте с роутерами 5dBi.
Ниже замеры уровня Wi-Fi сигнала.
Как вы можете заметить, уровень сигнала укладывается в рамки хорошего сигнала и при таком значении проблем с работой беспроводной сети возникнуть не должно.

Тест внешней Wi-Fi антенны N1.

Что ж пора приступить к тестированию более мощных антенн, пробуем одну из них.
Вот какие результаты получились в программе Network Signal Info.
Как вы видите значение уровня сигнала увеличилось и колеблется возле значения -45 dBm, т.е. с помощью этой антенны удалось добиться более лучших результатов, чем от штатной. Нельзя сказать, что эта антенна глобально повлияет на радиус Wi-Fi сети, но увеличит его на 10-15 % .

Тест внешней Wi-Fi антенны N2.

Переходим к тесту следующей антенны (чем то напоминает Останкинскую башню).
Ниже результат.
Как оказалось результат не слишком отличается от стандартной антенны 5dBi.

Тест внешней Wi-Fi антенны N3.

Идем дальше и пробуем последнюю из тестируемых антенн.
Вот что выдала программа.
Как вы видите результаты еще хуже, чем роутер без антенны. Это может показаться странным, но присмотревшись внимательно к антенне, я понял, почему такие результаты. Мне попался брак, кабель который находится в антенне, поврежден и из-за этого такие отвратительные показатели.
Вывод: как вы могли заметить, чудес при использовании Wi-Fi антенны с усилением 10 dBi не произошло и максимум чего удалось добиться увеличение 10-15 %, а некоторые антенны вообще не показали отличия от штатной антенны или оказались браком. Если вам нужно добиться уверенного приема Wi-Fi только в тех местах, где он не стабильный (но все таки есть), тогда качественная антенна вам поможет, если вам нужно увеличить радиус беспроводной сети в местах где Wi-Fi роутер не «добивает» вообще, то этот способ вам не подойдет.

Сравнение всенаправленных Wi-Fi антенн.