Какую wifi антенну выбрать для роутера

Зачем нужна антенна Wi-Fi?

Затем, чтобы усилить слабый сигнал. Это может потребоваться, когда:

• поблизости есть точка доступа Wi-Fi, но недостаточно близко и мощности сигнала не хватает для выхода в сеть;
• мощности передатчика роутера не хватает, чтобы обеспечить уверенный прием во всех точках квартиры, дома или участка;
• требуется «прокинуть» интернет от роутера к удаленной до 7 км от роутера клиентской точке;
• требуется соединить в сеть компьютеры, находящиеся на большом расстоянии друг от друга.

Как антенна усиливает сигнал?

Антенна – пассивный усилитель, т.е. для усиления сигнала посторонняя энергия не используется (в отличие от репитеров). За счет чего же происходит усиление сигнала? За счет перераспределения распространения радиоволн в пространстве. Так, обычная антенна-штырь излучает круговой сигнал примерно одинаковой мощности во всех направлениях. Падение уровня сигнала при этом пропорционально квадрату расстояния от передатчика. Неудивительно, что сигнал от такой антенны «добивает» недалеко. К счастью, можно перераспределить излучение антенны, усилив сигнал в нужном направлении за счет ослабления других.

Картина, изображающая, каким образом антенна распределяет в пространстве мощность сигнала, называется диаграммой направленности.

Различают круговые и направленные антенны. У круговой антенны горизонтальная диаграмма направленности будет представлять собой круг. У направленной она обычно выглядит, как вытянутый лепесток.

Как выглядит вертикальная диаграмма направленности – имеет значение в том случае, когда важно распространение радиоволн не только в плоскости (например, когда надо, чтобы сигнал уверенно ловился и на этажах ниже передатчика и на этажах выше). Если же приемник и передатчик расположены на одной плоскости, то чем уже лепестки вертикальной диаграммы направленности антенны, тем она эффективнее.

Чем отличаются различные антенны?

В первую очередь, устройством. Дешевые круговые антенны имеют простую конструкцию, дорогие направленные – намного более сложную. Придумано много различных конструкций для сужения диаграмм направленности, но почти все их объединяет то, что для эффективной работы элементы антенны должны быть изготовлены с очень точным соблюдением размеров. Кроме того, на цену влияет материал, из которого изготовлена антенна – если в дешевых моделях антенны сделаны из меди или алюминия, дорогие антенны могут содержать детали, покрытые серебром – это снижает потери сигнала в антенне.

Характеристики антенн

Вид соответствует направленности антенны. Круговые антенны имеют горизонтальную диаграмму направленности в виде круга и по плоскости излучают сигнал равномерно во все стороны. Такие антенны хороши для раздачи сигнала нескольким абонентам в различных направлениях. Направленные антенны, наоборот, максимум излучения дают в одном направлении – такие антенны используются для связи вида точка-точка и способны обеспечить прием-передачу на значительно больших расстояниях, чем круговые. Если же нужно раздавать сигнал нескольким абонентам в определенном секторе (например, все клиенты находятся с одной стороны от стены, на которой висит антенна) лучше всего использовать секторную антенну. У них горизонтальная диаграмма направленности представляет собой широкий лепесток.

Диаграмма направленности подробно раскрывает распределение мощности сигнала в пространстве, но пользоваться ей не всегда удобно из-за её исключительно графического представления. Поэтому часто используют наиболее важные параметры диаграмм направленности – углы распространения волн (HPBW) по вертикали и по горизонтали.

Существуют также антенны-насадки, строго говоря, антеннами не являющиеся. Такие насадки крепятся на штатной круговой антенне, превращая её в секторную и увеличивая, таким образом, мощность полезного сигнала. Такая насадка может быть оптимальным решением, когда требуется немного усилить сигнал роутера в определенном направлении.

Размещение. Различают антенны для внутреннего и наружного размещения. Не влияя на конструкцию самой антенны, эти варианты накладывают определенные требования на материал антенн, способ их крепления, прочность конструкции, герметичность и пр. При передаче сигнала за пределы помещения лучше использовать антенну наружного размещения. Хоть они и дороже внутренних, но внутренняя при передаче сигнала «на улицу» сразу окажется в проигрышном положении – даже простое окно снижает дальность распространения сигнала на треть, что уж говорить о железобетонных стенах. Примерное влияние препятствий на расстояние связи приведено в таблице:

При использовании антенны наружного размещения стоит задуматься о грозозащите подключаемого к антенне оборудования. Некоторые наружные антенны уже оснащены грозозащитой, но, если её нет, имеет смысл приобрести её отдельно. При отсутствии такой защиты, токи в антенне, наведенные близкой грозой, могут привести к выходу из строя подключенного оборудования.

Перед приобретением наружной антенны обратите внимание на допустимые условия эксплуатации. Рабочая температура и влажность должны соответствовать климату места, где предполагается установка антенны. Если местность в районе установки антенны открытая (и, тем более, если это вершина холма или горы) нелишне будет выяснить также, насколько антенна устойчива к сильным ветрам.

Совместимые стандарты. Поскольку разные стандарты Wi-Fi используют разную длину волны, то и размеры элементов антенн для разных стандартов отличаются. Какого стандарта антенну выбрать? Ту, которую использует ваше оборудование. Лучше посмотреть его в документации на оборудование (роутер, ноутбук, сетевую карту и т.п.). В большинстве случаев на сегодняшний день будет достаточно поддержки 802.11n. Этот стандарт имеет обратную совместимость со стандартами 802.11a/b/g, поэтому, если одна антенна имеет поддержку 802.11n, а другая – поддержку 802.11n, 802.11a, 802.11b и 802.11g, то их возможности абсолютно одинаковы.

Уровень усиления. Поскольку фактически усиления сигнала антенна не производит, величина эта – относительная. Она показывает, насколько сигнал антенны в направлении максимума диаграммы направленности мощнее сигнала, создаваемого эталонной круговой антенной. Практически, чем выше значение уровня усиления, тем выше «дальнобойность антенны» в заданном направлении.

Поляризация. Поляризация – это направленность вектора электрической составляющей электромагнитной волны в пространстве. Проще понять это, взглянув на рисунок.

Обычно применяются только горизонтальная и вертикальная поляризации, необходимость в использовании круговой возникает крайне редко.

Строго говоря, поляризация не является характеристикой антенны – её всегда можно сменить с горизонтальной на вертикальную и наоборот, просто повернув антенну на 90 градусов. Какую же поляризацию предпочесть? Во-первых, поляризация приемника должна совпадать с поляризацией передатчика. Во-вторых, большинство размещенных в городах точек доступа используют вертикальную поляризацию – вертикально поляризованные волны лучше отражаются от препятствий и для охвата максимально большой площади подходят лучше. В то же время горизонтально поляризованные волны меньше подвержены воздействию помех и для связи на большие расстояния между двумя абонентами такой вид поляризации будет предпочтителен. Некоторые производители выпускают антенны с двойной поляризацией (не совсем корректно называемой иногда кросс-поляризацией). Такие антенны обладают преимуществами обоих видов и, кроме того, позволяют пользователю не задумываться о том, в каком же положении поставить антенну. Минус таких антенн – они значительно дороже.

Не забудьте убедиться, что разъем антенны совпадает с разъемом вашего оборудования. В случае несовпадения можно воспользоваться переходником, но любой переходник снижает мощность сигнала.

Варианты выбора.

Если вам нужно немного изменить диаграмму направленности вашего роутера, чтобы в одном направлении сигнал быть чуть сильнее, а в противоположном – чуть слабее, вам подойдут антенны-насадки. Цена их минимальна – от 200 до 500 рублей.

Если вам нужна антенна для раздачи Wi-Fi нескольким клиентам в пределах одного помещения небольшой площади, выбирайте среди недорогих круговых антенн в диапазоне 250-1000 рублей.

Если нужна круговая антенна для уверенной связи в нескольких комнатах в пределах одного этажа, ищите круговую антенну с высоким коэффициентом усиления. Такие будут стоить от 400 рублей. Но имейте в виду, что усиление сигнала в пределах этажа произойдет за счет снижения мощности сигнала на верхних и нижних этажах.

Если нужно, наоборот, раздавать интернет в передах нескольких этажей, лучше выбирать антенны с небольшим коэффициентом усиления – они обеспечат более равномерное распределение сигнала.

Для покрытия как можно большей площади вне помещения, нужно использовать наружную круговую антенну с высоким коэффициентом усиления. Такие будут стоить 3000-7000 рублей.

И, наконец, при необходимости установки связи между двумя далеко расположенными точками, покупайте наружную направленную антенну с высоким коэффициентом усиления. Она обойдется вам в 3000-17000 рублей.

Если при покупке наружней антенны в комплекте не было грозозащиты, её необходимо приобрести отдельно по цене от 1000 до 3200 рублей.

Используя роутер в домашних условиях или на работе, вы можете столкнуться с тем, что его сигнал не достаёт до определённых мест или ослабевает в них настолько, что пользоваться им некомфортно. В этом случае необходимо усилить раздаваемый сигнал при помощи внешней антенны.

За что отвечает антенна роутера

В большинстве роутеров изначально установлена одна антенна. Она создаёт возле себя сеть из радиоволн, а также принимает сигналы, исходящие от устройств, подключённых к Wi-Fi. Передавая сигнал, антенна позволяет устройствам скачивать что-либо из интернета, принимая его — загружать информацию на сайты и другие ресурсы.

Если на роутере установлена одна антенна, она распределяет свою мощность между передачей и приёмом информации. Если используется две антенны, то одна работает только на приём, а вторая — на передачу. Если три — две на передачу, одна на приём (так как мы намного больше скачиваем на устройство, чем загружаем что-то с него в интернет). Максимально к роутеру может быть подключено 6 антенн.

Увеличивая количество антенн, вы увеличите скорость передачи данных. Конечно, если у вашего роутера и интернета есть запас мощности.

Тип антенны указывает на то, как в пространстве будет распределён сигнал: равномерно или в определённую сторону. Этот фактор зависит от формы выбранной антенны.

Какие бывают антенны

Существует два основных типа антенн, используемых для раздачи Wi-Fi-сети:

• круговые (ненаправленные). Распределяют сигнал вокруг роутера практически равномерно. Сеть можно представить в виде сферы. Конечно, уровень сигнала будет неравномерным: чем дальше от роутера будет находиться устройство, тем ниже будет сигнал. Качество падает пропорционально квадрату расстояния;

  

  Круговая антенна распространяет сигнал во все стороны, уровень сигнала уменьшается по мере удаления от передатчика

• направленные. Сужают зону распределения сигнала, посылая его только в одном направлении. Их диаграмма направленности похожа на дирижабль или лепесток. Чем уже коридор раздаваемого сигнала, тем дальше будет его действие.

  

  В отличие от круговой антенны направленная передаёт сигнал только в одну сторону

Антенны-насадки

Отдельно можно выделить такой тип, как антенны-насадки. Они надеваются на уже установленную круговую антенну, превращая её в направленную. Конечно, полностью направленную антенну они не заменяют, но немного усилить сигнал в определённом направлении могут.

Видео: виды антенн для роутера

Какую антенну выбрать

Круговые антенны распределяют сигнал равномерно. Если вам нужно иметь доступ к сети со всех направлений, стоит приобретать именно такую антенну. Она подходит в большинстве случаев. Например, её удобно использовать в доме или офисе, когда и сверху, и снизу, и справа, и слева от роутера есть люди, которым понадобится Wi-Fi.

Если устройства, которые будут подключаться к сети, расположены по одну сторону от роутера, лучше выбрать направленную антенну. Сигнал будет передаваться только туда, но зато он будет куда сильнее. При выборе антенны необходимо иметь в виду, что любые преграды на пути распространения сигнала снижают его качество. В расположенной ниже таблице приведены значения степени ослабления радиосигнала в зависимости от материала перегородки.

Таблица: влияние преград на уровень сигнала

Основные характеристики антенн

Выбирая антенну, нужно знать, на какие параметры стоит обратить внимание. От них будет зависеть, насколько качественным будет раздаваемый сигнал, будет ли использовать антенна все мощности интернета и сможет ли она работать с имеющимся оборудованием.

Цена

Круговые антенны дешевле направленных, так как их конструкция проще. Изготовление направленных антенн требует особой точности, иначе сигнал будет рассеиваться, а без чёткой фокусировки смысл направленной антенны пропадает.

Цена антенны будет зависит от:

• качества используемых материалов;
• качества сборки и применяемых технологий;
• предназначения (уличная или домашняя);
• мощности и коэффициента усиления.

В зависимости от этих параметров бытовая Wi-Fi-антенна может стоить от двухсот до нескольких тысяч рублей.

Предназначение

Если антенна нужна для роутера, который стоит в помещении и раздаёт сигнал только в его пределах, то можно использовать обычную антенну. Но если встаёт задача по установке наружной антенны, следует обратить внимание на материалы, из которых она изготовлена, а также показатели герметичности и диапазон рабочих температур. Немаловажной частью будет наличие громоотвода (если его нет в комплекте, придётся покупать отдельно).

Наружную антенну стоит использовать в том случае, если Wi-Fi должен быть как в помещении, так и вне его. Это необходимо потому, что любые препятствия ухудшают качество сигнала, вследствие чего снижается скорость интернета и зона покрытия сети.

Поддерживаемые стандарты

Стандарт — это набор правил, по которым общается роутер, модем и антенна. Если одно из устройств не поддерживает стандарт, по которому работают остальные, оно не сможет работать в связке с ними. Поэтому нужно выбирать антенну, поддерживающую тот стандарт, который использует ваш роутер.

На данный момент самый универсальный и часто используемый стандарт — 802.11n. Существуют разные модификации (например, 802.11a/b/с), названия которых отличаются стоящей в конце буквой. Но стандарт с буквой n на конце имеет обратную совместимость со всеми остальными. То есть если вы приобретёте антенну с поддержкой 802.11n, то сможете использовать её с практически любым устройством.

Чтобы узнать, какие стандарты поддерживает ваш роутер, прочитайте документацию к нему. Её можно найти на официальном сайте производителя.

Разъём

Во время выбора антенны стоит обратить внимание на разъём, которым она будет прикручиваться к роутеру. Конечно, если разъёмы не совпадут (антенна не будет вставляться в роутер), можно будет приобрести переходник. Но любой лишний посредник может негативно сказаться на качестве сигнала.

Коэффициент усиления

Коэффициент усиления показывает, насколько сильно будет усилен сигнал антенной. Усиление влияет на дальность распространения сигнала. Поскольку антенна сама не вырабатывает энергию, а берёт её от роутера, то усилить сигнал она может только при помощи концентрации энергии, то есть изменения диапазона действия. Например, не отсылать сигнал вверх, распределив освободившуюся мощность по горизонтали.

Параметр рассчитывается по формуле: 10* log (P_вых / P_вх), где P_вх — мощность на входе, а P_вых — на выходе, и измеряется в децибелах (дБ). Например, при усилении энергии в определённом направлении в два раза коэффициент будет равен 3 дБ.

Иногда можно встретить единицу дБи. Она рассчитывается по-другому и не является достоверным показателем. Обычно её используют, чтобы визуально увеличить цифры в характеристике антенны.

Поляризация

Существует три вида поляризации: вертикальная, горизонтальная и круговая. Антенна распространяет волны, а они могут колебаться как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости. Круговые антенны закручивают волны по спирали.

Эту характеристику антенны нужно знать для того, чтобы правильно её расположить. Антенны принимающего и передающего устройств должны иметь одну поляризацию, иначе скорость сигнала упадёт. В большинстве домашних роутеров используется вертикальная поляризация, поэтому антенну нужно располагать вертикально.

В большинстве случаев используются антенны с вертикальной или горизонтальной поляризацией, так как они проще в изготовлении и, соответственно, дешевле круговых.

Производитель

При выборе антенны вы столкнётесь с больши́м количеством производителей этого товара. Какого из них выбрать, зависит от того, какие характеристики вам нужны и какую цену вы готовы заплатить. Лучше выбирать антенну в интернет-магазинах, так как выбор там больше, а цены ниже (главное, не забывать проверять условия доставки).

Самые дешёвые — круговые антенны с малым коэффициентов усиления или антенны-насадки. Они стоят в районе 200 рублей. Чуть дороже, от 400 рублей, обойдутся направленные антенны. Самые дорогие — наружные направленные устройства, цены на них начинаются от 2 500 рублей.

Чтобы упростить себе задачу, лучше во время поиска указывать модель роутера, для которого покупается антенна. Тогда вы сразу сможете убрать варианты, не работающие с вашим роутером. Хотя не все магазины предоставляют полный список поддерживаемых устройств. Но можно покупать антенну той же фирмы, что и роутер, тогда точно не возникнет конфликтов.

Можно ли сделать антенну самостоятельно

Сделать антенну самостоятельно можно, но для этого понадобится некоторое умение, понимание того, как они устроены и какого типа антенна вам нужна. Существует огромное количество типов антенн, предназначенных для разных ситуаций.

Для изготовления подойдут подручные средства (например, обычная проволока и DVD-диск), но от их качества будет зависеть мощность антенны. Самое важное — соблюсти размеры конструкции и правильно заменить старую антенну, в большинстве случаев её придётся выпаивать, а затем припаивать новую.

В интернете можно найти много примеров того, как люди самостоятельно собирают антенны. Изучите их перед тем, как браться за это дело. Например, так собирается биквадратная антенна Харченко:

1. Из диска и проволоки собирается антенна. Проволока сворачивается в два квадрата, расстояния между средними точками которых должно быть равным 31 мм.

   

   Антенну можно сделать из подручных средств

2. От роутера отпаивается стандартная антенна и припаивается новая. От длины и материала кабеля также зависит качество сигнала.

   

   Припаиваем новую антенну к плате

Видео: антенна для роутера своими руками

Подключение внешней антенны

В большинстве роутеров можно использовать несколько антенн одновременно. Благодаря этому внешнюю антенну можно подключить и настроить, например, только на передачу данных, а внутренние, которые находятся на плате самого роутера, поставить в режим приёма. За счёт увеличения количества антенн скорость вырастет, а внешняя антенна позволит увеличить радиус действия сигнала.

Для подключения внешней антенны и её настройки необходимо выполнить следующие шаги:

1. Если к роутеру уже подсоединена антенна, откручиваем её. Разъём MMCX должен быть свободным.

   

   Штатную антенну необходимо отсоединить, освободив разъём для подключения внешней антенны

2. Вкрутить новую антенну в паз и повернуть её в соответствии с полярностью.

   

   Подключаем внешнюю антенну к освободившемуся разъёму

3. На компьютере, подключённом к роутеру по LAN-кабелю или Wi-Fi сети, скачайте и установите приложение WinBox. Оно позволит нам настроить сеть.
4. Открыв программу, перейдите ко вкладке Wireless. В блоке Interface выберите ваше подключение (по умолчанию оно названо wlan 1).
5. Развернётся окошко, в котором надо выбрать раздел HT. В строке Antenna mode выберите режим antenna b. После сохранения настроек и перезагрузки роутера все антенны начнут работать одновременно. Если вы хотите, чтобы работала только внешняя антенна, а внутренние бездействовали, то снимите галочку с пункта chain0.

   

   Устанавливаем вариант работы antenna b

Тестирование

После того как антенна будет подключена и настроена, можно переходить к тестированию.

Тестировать можно вручную, проверяя каждый раз скорость интернета и его стабильность. Но лучше воспользоваться специальными программами, собирающими всю информацию автоматически. Например, можно использовать простое приложение Homedale. Запустив его и дождавшись результата, вы увидите следующие данные:

• Mac-адрес устройства;
• название роутера;
• dBm (единица уровня сигнала, хорошим показателем считается значение около 60–65 dBm);
• используемую частоту;
• битрейт — количество байт в единицу времени. Чем выше, тем лучше.

  

  Приложение Homedale показывает все параметры сети

После установки программы выполните следующие действия:

1. Подключитесь к роутеру.
2. В процессе настройки нужно выяснить, в каком положении антенна работает лучше всего. Изменяйте угол наклона антенны и месторасположение роутера, каждый раз проверяя качество сигнала. В результате проделанной работы вы найдёте их наилучшее расположение.

От антенны зависит, как будет распространяться сигнал в сети. Существует два вида антенн — направленные и ненаправленные. Вместо полноценной замены антенны можно подключить насадку. Внешнюю антенну нужно правильно расположить и настроить. После смены антенны рекомендуется провести тестирование, чтобы проверить качество сигнала.

У многих совместимых адаптеров антенна является съемной. Соответственно, вы можете выбрать что-то более подходящее, если нужно увеличить диапазон и повысить производительность. Мы рассмотрим три типа антенн: ненаправленную с высоким коэффициентом усиления, панельную антенну и параболическую решетку и сравним мощности принимаемых сигналов в каждом случае.

Антенны расширяют возможности сетевых адаптеров

Беспроводные сетевые адаптеры часто идут с прикрепленной небольшой ненаправленной антенной, которую можно заменить. Ненаправленные антенны могут ловить сигнал примерно одинаково во всех направлениях и хорошо работают в офисе или дома, когда нет необходимости выяснять, где находится источник сигнала. В ситуациях, когда сигнал недостаточно сильный, мы можем пожертвовать возможностью получать сильный сигнал со всех сторон, чтобы получить более мощный и направленный сигнал.

В некоторых случаях направленные антенны позволяют работать на сверхбольшом диапазоне и способны определять источник сигнала на основе принимаемой мощности. С одной стороны, при помощи ненаправленных антенн поиск источника сигнала весьма затруднителен, с другой — направленные антенны будут фиксировать всплеск мощности, если будут направлены в сторону источника передачи Wi-Fi.

Вы также можете найти различные типа направленных антенн, соединяющих линии Wi-Fi дальнего действия, которые в случае прямой видимости могут охватывать диапазон в радиусе более полутора километров. Эти антенны, как правило, используются на судах, удаленных станциях с сенсорными датчиками и стройках с удаленными камерами системы безопасности.

Ненаправленные антенны

Стандартная антенна, которая скорее всего будет в комплекте с роутером или сетевым адаптером, — Rubber Ducky, выглядящая как небольшая палочка. Эти антенны просты, дешевы и удовлетворяют нужды большинства пользователей.

Рисунок 1: Сетевой адаптер Alfa AWUS036NEH с антенной Rubber Ducky

У этого типа антенн диаграмма направленности плоская и круглая в виде пончика.

Рисунок 2: Диаграмма направленности ненаправленной антенны

Эта диаграмма идеальна для подключения к беспроводной точке доступа, находящейся на том же этаже, но не подходит для подключения к любой сети вне диапазона или находящейся на другом уровне.

Панельные направленные антенны

У направленных панельных антенн диаграмма направленности выглядит более импульсно по сравнению с бубликом у ненаправленной антенны. Эта диаграмма намного слабее, чем ненаправленная антенна, практически во всех направлениях, но очень сильная спереди и сзади антенны.

Рисунок 3: Сетевой адаптер Alfa AWUS036NEH с подключенной панельной антенной Alfa RP-SMA 7

Главный лепесток этой диаграммы, в случае наведения на источник сети Wi-Fi, может работать в экстремальном диапазоне, которые недоступен для обычной антенны. С другой стороны, если антенна смещается даже на небольшое расстояние, сила сигнала может упасть значительно.

Рисунок 4: Диаграмма направленности направленной антенны

В общем, панельная антенна подходит, когда местоположение фиксировано, но не подходит, когда вы не знаете направление Wi-Fi сигнала.

Антенны в виде параболической решетки

Если диаграмма направленности панельной антенны похожа на вспышку, то диаграмма направленности параболической антенны больше напоминает лазерный луч. Этот тип антенн может работать в еще более экстремальных диапазонах и предназначен для удаленных фиксированных локаций, находящихся за много миль в области прямой видимости.

Рисунок 5: Антенна в виде параболической решетки SimpleWiFi G2424

Хотя параболические решетки громоздки, но умеют работать с самыми большими диапазонами по сравнению с другими типами Wi-Fi антенн. Благодаря высокому коэффициенту усиления и направленности, эти антенны при правильном позиционировании могут перехватывать информацию на расстоянии многих километров по сравнению с приложениями навроде Kismet.

Рисунок 6: Диаграмма направленности параболической антенны

Как и в случае с панельными антеннами, при изменении угла наклона сила сигнала может быстро уменьшиться. Как выяснится позже, даже поднятие Wi-Fi устройства, которое мы отслеживаем, может стать причиной значительного скачка сигнала.

Что понадобится

Чтобы следовать данному руководству вам понадобится сетевой Wi-Fi адаптер, совместимый с Kali Linux, как, например, Alfa AWUS036NEH со съемной антенной.

В качестве ненаправленной антенной рекомендуется посмотреть в сторону антенн с высоким коэффициентом усиления навроде модели Alfa ARS-N19 Wireless 9 dBi. В случае с панельными антеннами существует множество вариантов для установки внутри и вне помещения. Я использую модель Alfa RP-SMA 7 dBi. Параболические решетки – самые дорогие, но позволяют работать на самых больших расстояниях. Если портативность и размеры не очень важны, наилучший диапазон давала модель SimpleWiFi G2424 из всех опробованных нами вариантов.

Шаг 1. Подключение адаптера и включение режима мониторинга (Monitor mode)

Вначале нужно подсоединить сетевой адаптер. После подключения введите команду ip a, после чего должно появиться имя навроде wlan1 (в случае если у вашей внутренней карты имя wlan0).

~# ip a
 
1:  lo:  tu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
     link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
     inet 127.0.0.1/8 scope host lo
        valid_lft forever preferred_lft forever
     inet6 ::1/128 scope host
        valid_lft forever preferred_lft forever
2:  eth0:  mtu 1500 qdisc pfifo_fast state DOWN group default qlen 1000
     link/ether ##:##:##:##:##:## brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
3:  wlan0:  mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
     link/ether ##:##:##:##:##:## brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
     inet 192.168.0.24/24 brd 129.168.0.255 scope global dynamic noprefixroute wlan0
        valid_lft 2335sec preferred_lft 2335sec
     inet6 ####:####:####:####:####:####:####:####/64 scope global dynamic noprefixroute
        valid_lft 3599sec preferred_lft 3599sec
     inet6 ####::####:####:####:####/64 scope link noprefixroute
        valid_lft forever preferred_lft forever
6:  wlan1mon:  mtu 1500 qdisc mq state UNKNOWN group default qlen 1000
     link/ieee802.11/radiotap ##:##:##:##:##:## brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

Затем в терминале введите команду ifconfig, чтобы включить адаптер, и команду airmon-ng для активации режима мониторинга. Если имя вашей карты не wlan1, нужно поменять имя, используемое в командах ниже. После перевода карты в режим мониторинга и повторного запуска команды ifconfig к имени карты должен добавиться постфикс mon (то есть теперь карта будет называться wlan1mon).

	 ~# ifconfig wlan1 up
	 ~# airmon-ng start wlan1
	 ~# ifconfiq

После того как наша карта окажется в режиме мониторинга, можно переходить к выбору сети для отслеживания в качестве точки начала отсчета. Мы будем использовать мощность сигнала этой сети для тестирования наших антенн и посмотрим, какую мощность дает каждая из антенн.

Вначале смотрим список целевых сетей при помощи команды airodump—ng wlan1mon, после запуска которой адаптер начнет сканировать Wi-Fi каналы. При появлении нескольких сетей нажмите Ctrl-C для остановки сканирования.

~# airodump-ng wlan1mon
 
 CH 11 ][ Elapsed: 0 s ][ 2020-04-30 04:36
 
 BSSID              PWR  Beacons    #Data,  #/s  CH  MB   ENC  CIPHER   AUTH ESSID
 
 ##:##:##:##:##:##  -80        2        0     0  11  130  WPA2 CCMP     PSK  belkin.4d6
 ##:##:##:##:##:##  -83        2        0     0  11  130  OPN                DAGOBAH SYSTEM-guest
 ##:##:##:##:##:##  -81        2        0     0  11  130  WPA2 CCMP     PSK  DAGOBAH SYSTEM
 ##:##:##:##:##:##  -65        2        0     0  11  130  WPA2 CCMP     PSK  Sky.NET
 ##:##:##:##:##:##  -76        2        0     0   5  130  WPA2 CCMP     PSK  MySpectrumWiFi1b-2G
 ##:##:##:##:##:##  -68        5        1     0  11  130  WPA2 CCMP     PSK  Carmen Merendez
 ##:##:##:##:##:##  -82        3        0     0   1  130  WPA2 CCMP     PSK  MySpectrumWiFi58-2G
 
 BSSID              STATION             PWR Rate    Lost    Frames  Probe
 
 ##:##:##:##:##:##   ##:##:##:##:##:##  -54  0 - 6      0        3

Теперь нужно найти канал, где находится сеть с сильным сигналом. Повторно запускаем команду airodump—ng с флагом –с для сканирования только в том канале, где транслирует наша целевая сеть. Если, к примеру, мы хотим просканировать канал 1, наша команда будет выглядеть так:

~# airodump-ng wlan1mon -c 1
 CH  1 ][ Elapsed: 6 s ][ 2020-04-30 04:36
  BSSID              PWR  RXQ  Beacons    #Data,  #/s  CH  MB   ENC  CIPHER   AUTH ESSID
 ##:##:##:##:##:##  -78   68       48        3     0   1  195  WPA2 CCMP     PSK  MySpectrumWiFi58-2G
 ##:##:##:##:##:##  -82    0        6        3     0   1  195  WPA2 CCMP     PSK  TC8715D49
 ##:##:##:##:##:##  -83    5        3        0     0   1   65  WPA2 CCMP     PSK  LG Aristo 6082
 BSSID              STATION             PWR Rate    Lost    Frames  Probe

Оставьте команду запущенной в терминал. Далее мы будем использовать Wireshark с целью отображения данных в виде графика.

Шаг 2. Запуск Wireshark и выбор цели

Откройте Wireshark, выберите сетевой адаптер в качестве источника и кликните на иконку акульего плавника, чтобы начать перехват, после чего вы увидите множество пакетов от различных сетей, находящихся рядом. Выберите и кликните на широковещательном пакете из той сети, которую вы хотите отслеживать.

В разделе IEEE 802.11 Beacon Frame выберите параметр Transmitter address и кликните правой кнопкой мыши. В меню выберите «Apply as Filter», а затем «Selected» для создания экранного фильтра с целью выделения пакетов, передаваемых только от конкретного Wi-Fi устройства.

Рисунок 7: Настройка экранного фильтра

Теперь вы должны видеть только пакеты, исходящие от отслеживаемого устройства. Кроме того, на панели фильтров в Wireshark у вас должен появиться новый фильтр.

wlan.ta == 3a:53:9c:b4:39:ef

Этот фильтр будет отображать только пакеты с адресом передачи, совпадающим с устройством, которое вы отслеживаете. Схожим образом вы можете отслеживать любое другое постоянно транслирующее устройство, но возможно придется иметь дело с другими пакетами, поскольку, например, смартфоны не отсылают сигнальные кадры (beacon frame).

Шаг 3. Мониторинг мощности сигнала и тестирование ненаправленной антенны

Теперь нужно подключить ненаправленную антенну. Вначале появится скачок, но впоследствии уровень сигнал сильно меняться не должен вне зависимости от угла поворота и наклона адаптера.

Рисунок 8: Мощность сигнала ненаправленной антенны

Этот постоянный сигнал достаточно хорош для приема и устойчив к изменениям во время перемещения адаптера. Единственная неудачная позиция – когда конец адаптера направлен прямо на источник Wi-Fi сигнала.

Шаг 4. Тестирование направленной панельной антенны

Теперь прикрутите направленную панельную антенну. После смены ненаправленной антенны и падения силы сигнала начинаем наблюдать образование нового паттерна. Направленная антенна может получать стабильно более высокий уровень в случае направления прямо на источник вещания, но, если направление меняется, мощность сигнала заметно падает.

Рисунок 9: Форма сигнала при тестировании направленной панельной антенны

Мы можем использовать направленность для достижения более высокой мощности сигнала при указании на любую цель с фиксированным местоположением. Однако перемещение цели спровоцирует падения сигнала в случае выхода за рамки главного лепестка диаграммы направленности.

Шаг 5. Тестирование антенны в виде параболической решетки

В последнем эксперименте прикрепляем параболическую решетку и после очередного падения сигнала при отключении панельной антенны начинаем принимать сигнал с наивысшей мощностью. Во время перемещения антенны я могу не только точно сказать, где находится источник, но и получать пики мощности сигнала, намного превышающие пики, наблюдаемые в случае с ненаправленной и панельной антенн.

На графике ниже ненаправленная и панельная антенна находятся слева от пика мощности сигнала, находящегося в середине, а параболическая сетка – справа. Как только мы навели параболическую антенну на цель, то получили намного более мощный и более чувствительный сигнал.

Рисунок 10: Сила сигнала при использовании параболической решетки

Ближе к концу перехвата я переместил отслеживаемое Wi-Fi устройство в другое помещение, наблюдая скачек мощности сигнала. Соответственно, при помощи узконаправленной антенны мы также можем отслеживать физическое перемещение устройства.

Заключение

Хотя сетевой адаптер с направленной антенной может значительно увеличить силу принимаемого сигнала при правильном наведении, мощность приема значительно падает, когда сигналы отражаются от стен или других препятствий. Там, где много разных препятствий, самую сильную мощность при помощи направленной антенны можно получить под определенным углом, а не простым наведением прямо на источник.

Кроме того, важно отметить, что большая ненаправленная антенна не всегда позволяет принимать более сильный сигнал. Если источник Wi-Fi находится поблизости более крупная антенна может расширить самую сильную часть диаграммы направленности за пределы того места, где находится цель.

Надеюсь, это руководство, посвященное тестированию специализированных антенн, вам понравилось.

Время на прочтение
9 мин

Количество просмотров 141K

Все мы время от времени сталкиваемся с проблемой недостаточного уровня сигнала роутера. Сигнал нестабилен в некоторых точках, часто пропадает или его нет вовсе. Это ощутимо в помещениях с большой площадью: на даче, в частном доме, на базе отдыха, в квартире, в которой больше одной комнаты. В этой статье мы опишем варианты решения этой проблемы.

Рисунок 1. Зона покрытия WiFi сетью роутера в типовой квартире (роутер рядом с входной дверью).

Мы производим пассивные и активные антенны, в том числе для сетей передачи данных, WiFi. В данной статье нас интересуют не столько проблемы беспроводного доступа, сколько способы увеличения зоны действия WiFi. Отметим, что мы не рассматриваем специфические варианты создания специальных «мощных» точек доступа. Все только в рамках стандартов и норм, принятых в РФ.

По нашему опыту, роутер обычно размещают: рядом с входной дверью, в коридоре за шкафом, либо в распределительном щитке. В таких случаях площадь квартиры покрыта WiFi сетью неравномерно. В зависимости от планировки квартиры, дальние комнаты, кухня, лоджия оказываются вне зоны устойчивого покрытия. (Пример на рисунке 1)

Эта же ситуация справедлива и для частного дома. Площадь дома обычно больше, и интернет нужен не только внутри помещения, а еще и вне — у барбекю-зоны, бассейна, на игровой площадке. Тут проблема выражена серьёзнее.

Рисунок 2. Зона покрытия WiFi сетью роутера в загородном доме

На рисунках 1 и 2 показаны примеры покрытия WiFi, зеленым цветом выделены зоны с хорошим уровнем сети, красным — с низким уровнем, который зачастую не позволяет нормально работать в сети Интернет. Обратим внимание, что WiFi сигнал, являясь радиоволной, лучше распространяется в свободном пространстве, поэтому стены и прочие перегородки в помещении будут его ослаблять и, как следствие, снижать уровень сигнала, прошедшего через них.

Проблема определена — недостаточное покрытие WiFi сети в помещении. Разберемся, почему это происходит. Штатная антенна роутера имеет круговую диаграмму направленности — излучает WiFi во все стороны. В том числе и в направлении ваших соседей, что обычно бессмысленно и не нужно. При этом собственное усиление антенны относительно мало, в результате чего, подобная антенна обладает недостаточной эффективностью. Как итог, площадь покрытия сигналом WiFi невелика.

Рисунок 3. Диаграмма направленности штатной антенны роутера (f=2.45 GHz)

На рисунке 3 представлена диаграмма направленности внешней антенны стандартного роутера, рассчитанная в физическом моделировщике. В качестве антенны используется диполь.

Как улучшить зону покрытия WiFi

Первое, что приходит в голову — заменить роутер на другой. Купить устройство с более мощной внешней антенной или же с несколькими антеннами. Если у вас устаревшая модель роутера, то стоит попробовать. Будьте готовы, что это потребует дополнительных затрат, а положительный результат вовсе не гарантирован. Скорее всего картина улучшится, но проблема устранена не будет (рис. 4-5).

Рисунок 4. Роутер с двумя внешними антеннами.

Рисунок 5. Роутер с тремя внешними антеннами.

Следующий способ — использование активного WiFi повторителя, его ещё называют WiFi репитером. Это устройство как раз предназначено для увеличения радиуса действия WiFi сети. Отличный способ, зачастую позволяющий решить проблему на корню. Но у него есть и минусы:

— цены от полутора тысяч рублей и выше;
— необходимость настройки;
— ограниченная зона использования.

И это не всё: репитер опять будет принимать сигнал со всех сторон и излучать вокруг. То есть, если у нас «неохваченный» угол квартиры далеко, то потребуется два, а то и три репитера. Было бы здорово сконцентрировать сигнал в заданном направлении, но не получится — встроенные антенны репитеров имеют круговую диаграмму. Репитеров с гнездом для внешней антенны мы не встречали.

Стоит упомянуть еще одну особенность WiFi репитера — наличие сетевого питания 220В. Не все люди готовы оставлять включенным в сеть какие-то устройства, выходя из дома. А включать-выключать каждый раз — занятие на любителя. К тому же, для дома или дачи решение осложняется тем, что между домом и, скажем, зоной барбекю, чаще всего нет электросети, да и репитеры часто не предназначены для эксплуатации вне помещения.

Рисунок 6. Принцип работы WiFi репитера

Следующее решение — использование внешней направленной антенны. Самое простое — открутить штатную антенну от роутера и подключить направленную, которая сфокусирует весь сигнал в нужном направлении. Антенн подобного рода масса, но мы остановимся на разработках нашего предприятия.

Первое решение — антенна WiFi Extender (рисунок 7):

Рисунок 7. Антенна WiFi Extender

Это комнатная антенна типа «волновой канал» в радиопрозрачном пластиковом корпусе. Усиление антенны 10 dBi.

Второй вариант более сложный и эффективный — панельная антенна. В нашем случае — BAS-2301 WiFi (рисунки 8-9). Внутри радиопрозрачного герметичного корпуса — патч-антенна. Усиление не менее 12,5 dBi.

Рисунок 8. Антенна BAS 2301 WiFi

Рисунок 9. Диаграмма направленности антенны BAS 2301 WiFi (f=2.45 GHz)

Третий вариант — антенна типа «волновой канал» на диапазон WiFi (2400-2500 MHz). В исполнении РЭМО это антенна BERKUT WiFi (рисунок 10). Тут уже 19 элементов (6 из них размещены в коробочке, на печатной плате), максимальное усиление по направлению — 15 dBi.

Рисунок 10. Антенна Беркут WiFi

Все упомянутые выше способы, чаще всего, позволят решить проблему. В нужном месте WiFi появится, причем с отличным уровнем сигнала. Но здесь есть некоторые нюансы:

— Цена вопроса. Эти антенны дешевле репитера, но их цена выше 1000 рублей.
— Монтаж. Все подобные антенны требуют установки. Надо монтировать кронштейн. Если вы живёте на съёмной квартире, то получить разрешение хозяина, чтобы закрепить эту конструкцию. Также, это может повлечь за собой некоторые неудобства, если у вас нет возможности самостоятельно смонтировать кронштейн на стене. Думаю, читатель понимает, что не всегда есть возможность закрепить кронштейн в виду разных причин, даже несмотря на всю простоту этой процедуры.
— Размещение. Если в варианте дома или дачи можно установить антенну вне помещения, протянув вовнутрь лишь кабель, то для квартиры это неприменимый вариант.

Ещё одно ограничение по использованию таких антенн — далеко не все роутеры имеют антенный разъем для подключения наружных антенн. Средний и бюджетный сегмент — это зачастую не отсоединяемые антенны и, как следствие, для таких роутеров вышеупомянутые решения не годятся по определению.

Поэтому, выносные антенны — это хорошее решение, но применимое далеко не во всех случаях. Какие еще можно увеличить покрытие WiFi сети?
Мы задавались этим вопросом давно. Что бы такое придумать, чтобы применимо было практически во всех случаях, было эффективно, недорого и просто?

Возможно, читатель знаком с нашим популярным изделием для модемов Connect 2.0 или его старшими версиями.
Принцип работы прост — использование собственной внутренней антенны устройства (модема) в качестве активного элемента антенной системы. Так упрощенно можно представить себе всю серию «усилителей интернет сигнала».

Мы подумали — возможно ли применить этот же принцип в условиях WiFi роутера с внешней антенной?

Рисунок 11. Антенна Connect 2.0

Разработка антенны-насадки для роутера (WiFi Ladder)

Итак, у нас есть роутер с внешней антенной (важно: роутеры с встроенной антенной мы не рассматриваем). Возникает вопрос: как использовать эту собственную антенну в качестве активного элемента (вибратора) антенной системы? Наша цель — придать направленные свойства внешней антенне роутера, что повлечет за собой увеличение дальности передачи и приема WiFi сигнала в заданном направлении. Первое, что приходит на ум — антенна типа «волновой канал», также известная как «УДА-ЯГИ» (по именам ее изобретателей из Японии). Это простая и в то же время эффективная конструкция антенны, зарекомендовавшая себя во всем мире.

Так появилась идея и её надо было воплотить в конструкцию. Перед разработчиками стояла задача — рассчитать многоэлементный волновой канал на диапазон 2.4-2.5 ГГц, в который можно будет «внедрить» штатную антенну роутера. В ходе моделирования было решено, что оптимальным вариантом будет 7-элементный «волновой канал». При вполне компактных размерах конструкции мы получили антенную систему, усиление которой позволяет решить поставленные задачи. Размеры директоров и расстояния между ними были оптимизированы в физической модели, мы считаем их лучшими для решения поставленной задачи (рис. 12).

Рисунок 12. «Начинка» антенны BAS-2002 WiFi Ladder

Следующим этапом стала разработка конструкции крепления антенны. После проведения мониторинга рынка роутеров, нами было решено размещать «волновой канал» на внешней антенне роутера, используя её в качестве несущего элемента (рис. 13). Мы столкнулись с тем, что роутеры имеют разные по диаметру антенны, а иногда их форма далека от цилиндрической или конусоидальной. Например, весьма популярна «приплюснутая» внешняя антенна. По этой причине конструктора разработали универсальный зажим, который позволяет крепить изделие практически на любой внешней антенне роутера. В ряде случаев это будет не самое жесткое крепление, но хотим заметить, что антенна обычно устанавливается в помещении и всего один раз, поэтому сторонние физические воздействия на нее будут минимальными.

Рисунок 13. Антенна BAS-2002 WiFi Ladder, закрепленная на внешней антенне роутера

Был проведён ряд тестов, в ходе которых «затененные» участки помещения становились охвачены WiFi, причем с приличным уровнем (рис. 14). Зеленым цветом на рисунке подсвечена область с хорошим уровнем WiFi сигнала.

Рисунок 14. Зона покрытия WiFi сетью роутера с антенной-насадкой
BAS-2002 WiFi Ladder в типовой квартире

Ниже представлена диаграмма направленности разработанной антенны, которая закреплена на внешней антенне типового роутера (рис.15).

Рисунок 15. Диаграмма направленности внешней антенны роутера с антенной-насадкой BAS-2002 WiFi Ladder

Антенна роутера приобрела направленные свойства и, как следствие, усиление по направлению, в результате чего повысилась дальность передачи WiFi сигнала в заданном направлении. Красным цветом на рис. 15 показан максимум излучения антенны — направление в котором увеличится зона покрытия WiFi сети.

В ходе разработки, к антенне прочно прицепилось рабочее название — «лесенка», поэтому, недолго думая, мы так и решили назвать это изделие, переведя лишь на английский, учтя нашу экспортную практику: «BAS-2002 WiFi Ladder».

Нельзя обойти стороной еще один вопрос: в каком месте на внешней антенне следует закреплять изделие?

Изучив конструкции внешних антенн разных роутеров, мы пришли к выводу, что внутри пластикового корпуса антенны располагаются не всегда так, как мы ожидаем (рисунок 16).

Рисунок 16. «Внутренность» одной из внешних антенн роутера.

Как видно из рисунка 16, антенна расположена не по всей длине пластикового корпуса, а лишь в нижней его части.

Чаще всего, структура антенны располагается в нижней или средней части пластикового корпуса. Именно поэтому пользователю надо найти оптимальное место по высоте для крепления на внешней антенне (рис. 17). Бывает, пользователь забывает или игнорирует этот важный пункт настройки и не получает ожидаемого результата, поэтому еще раз напомним — настройка по высоте важна и обязательна!

Рисунок 17. Настройка антенны BAS-2002 WiFi Ladder по высоте

Антенна работает в сетях стандарта IEEE802.11 b/g/n, использующих частоты 2.4..2.5 ГГц.

Как мы говорили ранее, существуют роутеры с несколькими внешними антеннами. В этом случае можно использовать антенну-насадку на все антенны или только на одну или две. Зависит от задач. Вы можете создать максимальное усиление в одном направлении, тогда все антенны будут «нацелены в одну сторону» и их усиление сложится (рис. 18).

Рисунок 18

Можно усилить WiFi в разных направлениях, т.е. расширить зону действия:

Рисунок 19

Стоит упомянуть о программах, которые помогут настраивать по направлению такие антенны (не только WFi LADDER).

Для Windows:
» WirelessNetView
» NetSpot
» Free Wi-Fi Scanner

Для Linux:
» LinSSID (sourceforge.net/projects/linssid/)
» iwScanner

Для OS X:
» NetSpot

Будем рады узнать, какие программы использует читатель для схожих целей. Обратите внимание, что некоторый софт может быть представлен в демо-версиях и иметь условно-бесплатное распространение.

Отзыв об использовании антенны: remo-zavod.ru/news/otzyv-ob-antenne-wifi-direct

Резюме

Используйте антенну BAS-2002 WiFi Ladder в случае, если ваш роутер с внешней антенной не в состоянии обеспечить покрытие WiFi сетью в удаленных участках квартиры или дома.