KOSARAM
Kosaram üres

WLAN, LAN

Egy kis elmélet

WLAN telepítők és szolgáltatók kézikönyve
Bevezetés
Sok embernek az igényét szeretnék kielégíteni, akik a WLAN hálózatok iránt érdeklődnek, ezért úgy döntöttünk, hogy összesűrítünk egy cikkben egy kevés elméletet és gyakorlati információt a vezeték nélküli adatátviteli hálózat gyors és hatékony megvalósítására, miközben megnézzük hogyan is működik ez a 2.4 és 5 GHz sávban, (802.11).
A WLAN (Wireless Local Area Network) egy olyan vezeték nélküli adatátviteli technológia, amely kielégítő paraméterek mellett és viszonylag alacsony költségekkel alkalmas nagyobb távolságokat áthidaló hálózatok létrehozására. A technológia külön előnye a gyors összeépíthetőség.


WLAN hálózatok felhasználási lehetőségei
  • vezeték nélküli hozzáférés az otthonban lévő helyi hálózathoz, iroda, üzlet , stb .
  • vezeték nélküli hozzáférés a nyilvános térben lévő Nethez, repülőtereken, állomásokon, kávéházakban, stb. (hot spot)
  • vezeték nélküli helyközi kapcsolatok (csatlakozó LAN hálózatok, telemetria, távirányító, távoli ellenőrzés)
  • vezeték nélküli hozzáférés az Internethez (mindkettő városokban és az országban)
  • vészhelyzeti kommunikációs kapcsolat (a kábeles hálózat másolása)
    WLAN standardok
    A későbbiekben példákkal illusztráljuk az alábbi standardok egy-egy gyakorlati megvalósítását:
    • 802.11a - 5 GHz-es sávra: 5.150 - 5.350 GHz és 5.470 - 5.725 GHz, átviteli sebesség 54 Mbps -ig;
    • 802.11b - 2.4 GHz-es sávra: 2.4 - 2.483 GHz, átviteli sebesség 11 Mbps-ig;
    • 802.11g - 2.4 GHz-es sávra: 2.4 - 2.483 GHz, átviteli sebesség 54 Mbps-ig;
    Ezen túlmenően még az alábbi standardok használatosak:

    • 802.11f - IAPP - Inter Access Point Protocol - elérési pontok együttműködésére;
    • 802.11i - a vezeték nélküli hálózatokhoz új biztonsági megoldásokat kínáló standard ;
    • 802.11n - WiMAX - standard nagy sávszélességű hálózatokhoz, 108 Mbps fölött, MIMO technika alkalmazásával;
    • 802.11e - standard QoS használatával - a szolgáltatás minőségét garantálja.
    • 802.16 - WiMax standard a magas kapacitású gerinc hálózatért
    Vezetéknélküli hálózatok hatótávolsága


    Tisztában kell lennünk azzal, hogy a vezeték nélküli hálózatok hatótávolságát igen sok tényező befolyásolja. Némelyet ezek közül ismerünk, és befolyásolhatunk, a többi azonban kiszámíthatatlan, nem befolyásolható. A vezeték nélküli hálózat hatótávolsága a következő tényezőktől függ:


    1. A felhasznált eszközök:


    • kimenő teljesítmény (a gyártó által meghatározott paraméter),
    • kábel csillapítás (függ a kábel minőségétől és hosszától),
    • antennák nyeresége (a gyártó által meghatározott paraméter),
    • eszközök érzékenysége (a gyártó által meghatározott paraméter).
    2. Egyéb tényezők:


    • csillapítás az antennák között (becsülhető az FSL modell alapján);
    • egyéb eszközökkel fellépő interferenciák (nem jósolható - némi biztonsági "ráhagyás" szükséges ezen interferenciák kompenzálására),
    • fizikai akadályok hatása (falak, mennyezetek, fák stb.)
    Tehát, ha tudni szeretnénk a hálózatunk hatótávolságát, a fenti információkat összegyűjtve néhány egyszerű számítást kell elvégeznünk. A cikk további részében ezeket az egyszerű számításokat és a mögöttük álló elveket ismertetjük.
    A rádió hullámok terjedése
    Fresnel zónák
    A rádió hullámok, mint a WLAN adatfolyamot közvetítő hullámok is, elektromágneses hullámok. Ezek terjedését két antenna között nagyon leegyszerűsítve egy ellipszoid, az ú.n. Fresnel ellipszoid, vagy első Fresnel zóna szemlélteti (lásd az ábrát lentebb). Ezen a kijelölt területen belül történik az elektromágneses hullám majdnem teljes energia átvitele, tehát optimális esetben ezen zónán belül nincsenek fizikai akadályok amelyek a hullám terjedését befolyásolják (elnyelés, visszaverődés, interferencia). Egy rendszer tervezésekor mindenek előtt ki kell számítanunk ezt az első Fresnel zónát. A zónát magát egy kör keresztmetszetű, a két antenna között ellipszis alakú területnek képzeljük el, a kör sugara természetesen a két antenna között félúton maximális.


    A Fresnel zóna alakja. R1 R1 az első zóna sugara.
    [m];
    ahol:
    • dkm = d1km+d2km, az árbocok közti távolság km-ben
    • d1km - az első antennától való távolság km-ben
    • d2km - a második antennától való távolság km-ben
    Helytelen telepítés. A telepítő nem biztosította a kölcsönös rálátást az antennák között. A jeltovábbítás nem valósul meg.
    Másik példa a helytelen telepítésre.. Az első Fresnel zónába benyúló fizikai akadályok miatt a jeltovábbítás gyenge, az átvitel nem működik helyesen.
    Helyes installáció. Az antennák között kölcsönös rálátás van, az első Fresnel zónában nincs fizikai akadály. A kapcsolat stabilan létrehozható.
    A gyakorlatban már az is elegendő, ha az első Fresnel zóna 60%-a mentes a fizikai akadályoktól. Így minimális teljesítményveszteséggel számolnunk kell ugyan, de az átvitel stabilan létrehozható.

    Összefüggés az első Fresnel zóna sugara és a rádióhullámokkal áthidalt távolság között 2.4GHz-es és 5GHz-es rendszerek esetén.


    .

    Átlőtt távolság hossza [km]

    I. Fresnel zóna sugarának 60%-a (0.6R1[m])

    2.4 GHz

    5 GHz

    0.1

    1.1

    0.7

    0.2

    1.5

    1.0

    0.5

    2.4

    1.6

    1

    3.4

    2.3

    2

    4.7

    3.3

    3

    5.8

    4.0

    4

    6.7

    4.6

    5

    7.5

    5.2

    6

    8.2

    5.7

    7

    8.9

    6.1

    8

    9.5

    6.6

    9

    10.1

    7.0

    10

    10.6

    7.3

    A Föld görbülete
    Néhány km-es, vagy e feletti jeltovábbítási távolság esetén már figyelembe kell vennünk a Föld görbületét is. Példaképpen 5km-es távolságon, a félúton lévő fizikai akadályok magasságát 1m-rel nagyobbnak kell vennünk (nevezzük ezt a mennyiséget görbületi faktornak), míg 10km-nél már 4m-rel. Ezt is figyelembe véve, a helyes antennamagasság legalább:
    Antennák magassága = a legmagasabb fizikai akadály magassága a két antenna között + 0.6 R1 + görbületi faktor
    Hosszabb távolságokon már precíz számításokra van szükség, amelyek figyelembe veszik az érintett terület apró emelkedései, mélyedéseit, illetva a hullámok egyszeres és többszörös visszaverődéseit.


    Gázok, illetve az eső csillapítása
    A rádió hullámokkal való jelátvitelt általánosságban zavarják, azonban a WLAN rendszerek által használt 2.4 GHz-en és 5 GHz-en jóformán semmilyen hatásuk nincs.
    A szabad tér csillapítása és az FSL modell
    Az alap kérdés, hogy mekkora a csillapítás az adó- és a vevőantenna között. Kültéri kapcsolat tervezésekor az úgynevezett FSL (Free Space Loss) modellt szokás használni. Ez egy szabad térre vonatkozó hullámterjedési modell, amely az alábbiakat feltételezi:


    • az adó és vevő között nincs fizikai akadály,
    • a visszavert hullámok nem befolyásolják a vevőt,
    • az első Fresnel zónában nincs kitakarás,
    • külső interferencia és elnyelés nincs figyelembe véve
    A szabad tér csillapítását szemléletesen úgy értelmezzük, hogy a rádióhullámok egy pontból indulnak ki és onnan gömbszerűen terjednek. Minél messzebb vagyunk a pontszerű jelforrástól, annál kisebb a jelerősség. Ez a jelveszteség a gömbszerű terjedésből, és magából a jel elektromágneses hullám jellegéből adódik.


    Az FSL 2.4 GHz-en az alábbi összefüggéssel állapítható meg:
    Lp [dB] = 100 + 20log10 D, ahol D - távolság
    Az FSL 5 GHz-en az alábbi összefüggéssel állapítható meg:


    Lp [dB] = 106 + 20log10 D, ahol D - távolság
    A szabad tér csillapítása és a 6dB-es szabály
    A rádió jel a térben való terjedése közben, ahogy az adó antennától távolodik, gyengül. Ennek a rádió hullám csillapítási szintnek a meghatározása a következő feladat egy hálózat tervezésekor.


    Távolság    [km]

    Csillapítás[dB]

    2.4 GHz

    5 GHz

    0.1

    80.4

    86.4

    0.2

    86.4

    92.4

    0.5

    94.4

    100.4

    1

    100.4

    106.4

    2

    106.4

    112.4

    3

    109.9

    116.0

    4

    112.4

    118.5

    5

    114.4

    120.4

    6

    116.0

    122.0

    7

    117.3

    123.3

    8

    118.5

    124.5

    9

    119.5

    125.5

    10

    120.4

    126.4

    A 6dB-es szabály szerint ha a távolságot kétszeresére növeljük, a csillapítás 6dB-el növekszik, míg ha felére csökkentjük, 6dB-el csökken. Ez a szabály egyszerű, könnyen megjegyezhető. Így elég megjegyeznünk, hogy 1km távolságon, 2.4GHz-s rendszer esetén a csillapítás 6dB.
    Ezután a 6dB-es szabályt alkalmazva könnyedén megkapjuk a csillapítást 2, 4, 8km távolságokra (rendre 106,112,118dB). 500, 250 és 125m távolságokra ugyanígy 94, 88 illetve 82dB a csillapítás. Az 5GHz-es hálózatokra szintén alkalmazható a szabály, csupán annyi különbséggel, hogy 1km-en az 5GHz-es rendszer esetén 106dB a csillapítás. Ugyanígy bármely frekvenciára is igaz a szabály, csupán az 1km-hez tartozó csillapítást kell ismernünk.

    Egyéb terjedési modellek
    Professzionális rendszerek esetén a mérnökök igen bonyolult, kiterjedtebb modelleket használnak, amelyeket sokszor kifejezetten az adott felhasználási körülményekre fejlesztenek ki:


    • terjedési modell elfedett Fresnel zónával
    • terjedési modell az épületen belüli falak csillapításának figyelembevételével.
    Amatőr, házilagos számításokban ezek a modellek nem használhatóak.
    RSL (Received Signal Level) számítások
    A hatótáv számítás alapvető egyenlőségét felhasználva juthatunk a RSL értékéhez:
    Az energiakapcsolat elemei
    • TSL[dBm] - adó jelerősség (kimenő teljesítmény)
    • RSL[dBm] - received signal level (vett jel erőssége)
    • FSL[dB] - a jel szabadtérbeli vesztesége
    • GT[dBi] - az adó antenna nyeresége
    • GR[dBi] - a vevő antenna nyeresége
    • CLT[dB] - adóoldali veszteség a kábeleken és csatlakozókon
    • CLR[dB] - vevőoldali veszteség a kábeleken és csatlakozókon
    Az adó nagyfrekvenciás jeleket küld TSL[dBm] teljesítménnyel a CLT[dB] csillapítású kábelen keresztül az adóoldali antenna bemenetére. Az antenna kisugározza ezt a jelet és ezzel egy időben fókuszálja is azt egy adott térszögre, ezáltal erősítési hatást is elérve. Ezt az erősítési hatást nevezzük az antenna nyereségének (GT[dBi]). A rádió hullám ezután a szabad levegőben terjed, és az áthidalt d távolságtól függően FSL[dB] csillapítást szenved. A vevő antenna az elektromágneses (rádió) hullámokat vett jellé alakítja, és az antenna GR[dBi] nyereségének megfelelően növeli a jelszintet. Ezután a jel az összekötő kábelen keresztül CLR[dB] veszteséggel jut el a vevőig, ahol végül a jelszint a kiszámolni kívánt RSL[dBm].


    RSL[dBm]= TSL - CLT + GT - FSL + GR - CLR
    Az átvitelben felléphetnek rövid idejű teljesítmény esések, fluktuációk (zavarok). Hogy ezek se okozzanak hibát a jelátvitelben, a számításokban még egy biztonsági tényezőt is szokás használni. Ez a biztonsági tényező az úgynevezett FM (fade margin), aminek tipikus értéke 10dB.


    FM = RSL- RSLFM
    RSLFM a vett jel minimális értéke, amikor a fading (jelgyengülés) fellép. Tehát, amennyiben az elérni kívánt jelszin RSLFM = - 80dBm, ehhez a rádióátvitel vett jelszintje RSL = - 70dBm kell, hogy legyen.


    A cél olyan antennák és egyéb eszközök összeválogatása, amelyek hosszútávon garantálják az igényelt -80dBm jelet. A WLAN eszközök nagy része ilyen jelszint mellett képes legnagyobb átviteli sebességének megfelelően működni.


    Az átviteli csatorna kiválasztása
    A 2.4GHz-es antennák nyeresége általában 7dBi és 24dBi közé esik.
    Ezen a sávon leginkább használt kábel a H-155 E1170, melynek csillapítása 49.6dB/100m, illetve a H-1000 E1192 ,melynek csillapítása 21.5dB/100m.


    Most már elérhető legújabb kábelek 6GHz-ig használhatók. Ezeket a kábeleket a fent említett kábelezések helyett új telepítéseknél ajánljuk használatra - Tri-Lan 240 E1171 és Tri-Lan 400 WLL E1173

    További információ a kábelekről, amiket használnak a WLAN berendezésekhez, a cikkben lehet találni:
    Koaxiális kábelek felhasználása WLAN hálózatokban
    Az 5GHz sávban az antennák energia nyeresége 10dBi - 32dBi. Úgyhogy a nyeresége általában kicsit magasabb a 2.4GHz-el összehasonlítva.


    Példaként 2km-es távolságot szeretnénk rádió átvitellel áthidalni úgy, hogy a kapcsolat paraméterei a lehető legjobbak legyenek. A használt eszközök kimenő teljesítménye 18dBm. A WLAN eszközök és az antennák közti kábelek összes hossza 7m (adó és vevő oldal összesen). A lentebbi táblázatra pillantva látható, hogy a felhasználandó antennák együttes nyeresége (GT+GR) nem lehet kevesebb, mint a kábelveszteség, azaz 21.65dB (H-1000 kábel). Az ezt követő antenna ajánló táblázatból pedig az is leolvasható, hogy ehhez a nyereséghez legalább ATK8 A7120 típusú antennákat szükséges használni.
    Figyelem! Néhány gyártó előszeretettel ír a valósnál nagyobb nyereséget termékeire, nyilvánvalóan marketing céllal. Ilyen antennáknál könnyen előfordulhat, hogy az átvitel minősége rossz lesz, az átviteli sebesség lecsökken. Javasoljuk, hogy laboratóriumban tesztelt és erről mérési tanúsítvánnyal rendelkező termékeket használjon. Mindemellett még a környéken működő más vezeték nélküli hálózatok is csökkenthetik a jelünket. Emiatt, ha ennek veszélye fennáll érdemes a biztonsági tényező értékét megnövelni kb. FM=20dB-re.

    Az adó teljesítménye

    [dBm]

    Kábel típusa

    Kábel

    hossza[m]

    Az átvitel távolsága [km]

    0.5

    1

    2

    3

    4

    6

    8

    10

    15

    16

    H-155

    3

    11.38

    17.38

    23.38

    26.88

    29.38

    32.98

    35.48

    37.38

    40.88

    7

    15.34

    21.34

    27.34

    30.84

    33.34

    36.94

    39.44

    41.34

    44.84

    15

    23.28

    29.28

    35.28

    38.78

    41.28

    44.88

    47.38

    49.28

    52.78

    H-1000

    3

    9.79

    15.79

    21.79

    25.29

    27.79

    31.39

    33.89

    35.79

    39.29

    7

    11.65

    17.65

    23.65

    27.15

    29.65

    33.25

    35.75

    37.65

    41.15

    15

    15.36

    21.36

    27.36

    30.86

    33.36

    36.96

    39.46

    41.36

    44.86

    18

    H-155

    3

    9.38

    15.38

    21.38

    24.88

    27.38

    30.98

    33.48

    35.38

    38.88

    7

    13.34

    19.34

    25.34

    28.84

    31.34

    34.94

    37.44

    39.34

    42.84

    15

    21.28

    27.28

    33.28

    36.78

    39.28

    42.88

    45.38

    47.28

    50.78

    H-1000

    3

    7.79

    13.79

    19.79

    23.29

    25.79

    29.39

    31.89

    33.79

    37.29

    7

    9.65

    15.65

    21.65

    25.15

    27.65

    31.25

    33.75

    35.65

    39.15

    15

    13.36

    19.36

    25.36

    28.86

    31.36

    34.96

    37.46

    39.36

    42.86

    20

    H-155

    3

    7.38

    13.38

    19.38

    22.88

    25.38

    28.98

    31.48

    33.38

    36.88

    7

    11.34

    17.34

    23.34

    26.84

    29.34

    32.94

    35.44

    37.34

    40.84

    15

    19.28

    25.28

    31.28

    34.78

    37.28

    40.88

    43.38

    45.28

    48.78

    H-1000

    3

    5.79

    11.79

    17.79

    21.29

    23.79

    27.39

    29.89

    31.79

    35.29

    7

    7.65

    13.65

    19.65

    23.15

    25.65

    29.25

    31.75

    33.65

    37.15

    15

    11.36

    17.36

    23.36

    26.86

    29.36

    32.96

    35.46

    37.36

    40.86

    A táblázat mutatja a rádiókapcsolathoz szükséges nyereségét, amikor megadják: a felhasznált kábel hosszát , típusát, adóteljesítményt és az áthidalható távolságot

    A szükséges nyereség a rádiókapcsolathoz

    Az ajánlott antenna típusa

    14

    ATK-P1

    22

    ATK8

    26

    ATK16

    28

    TetraAnt 14 dB

    33

    Grid 16N

    48

    Andrew 26T

    A fenti értékek elméletiek. A gyakorlatban 2.4GHz es sávon nem szokás 2km feletti távolságok áthidalása. Ennek az az oka, hogy a kisugárzott teljesítményt törvény limitálja, nem lépheti túl a 100 mW EIRP (20 dBm) értéket, ezen felül a 2.4GHz-es sáv túlzsúfolt, viszonylag nagy FM értékekkel érdemes dolgozni.
    Általános szabályként megjegyzendő, hogy mindig érdemes törekedni arra, hogy viszonylag kisebb adó teljesítmény mellett nagyobb érzékenységű antennákkal dolgozzunk. Ha fordítva tesszük, könnyen túlléphetjük a megengedett maximális teljesítményt.
    EIRP és az eszközök kiválasztása
    Megszeghetjük a törvényt, ha túl nagy energetikai nyereségű antennákat használunk? Hogyan lehet, hogy valaki 15dBi-s antennát használhat, más pedig törvényt sért már 10dBi-s antennákkal is? Jegyezzük meg, hogy a törvény megengedett nyereségről nem rendelkezik, csupán maximális kisugárzott teljesítményről.


    A válasz erre a kérdésre az, hogy a sugározott teljesítmény legnagyobb elfogadható értékét szabályozzák - EIRP. Sok országban az EIRP maximális értéke, amit külön engedély nélkül sugározhatnak 100 mW (20 dBm) a 2.4 GHz-es sávban, 200mW az 5.150-5.250GHz és 1 W (30 dBm) 5.47-5.725GHz-es sávban. De az EIRP ugyanazokat a szintjeit valósíthatják meg sok szempontból a képletek alapján:
    EIRP[dB]2.4G = Adóeszköz teljesítmény [dBm] - (csatlakozók vesztesége [dB] + kábelveszteségek [dB]) + antennanyereség [dBi] <= 20dBm
    EIRP[dB]5G = Adóeszköz teljesítmény [dBm] - (csatlakozók vesztesége [dB] + kábelveszteségek [dB]) + antennanyereség [dBi] <= 30dBm
    Annak érdekében, hogy ne lépjük túl a megengedett maximális EIRP értéket, alaposan át kell gondolnunk az alábbi paramétereket:
    • jelforrás (adó) kimenő teljesítménye,
    • kábelek típusa és hossza
    • antennanyereség.
    Itt ismételten felhívom a figyelmet arra, hogy sokkal előnyösebb kisebb teljesítményű adót és nagyobb érzékenységű antennákat alkalmazni, mint fordítva. Hogy miért? A rádió átvitelre felírt egyenletből kiderül, hogy több módon is elérhetjük ugyanazt a jelszintet a vevőkészüléknél, de vegyük figyelembe az adatátvitel két irányúságát, a bázisállomásunk nem csak adó, hanem vevő is! Amikor a kliens oldalról érkezik vissza jel, akkor nem számít a bázisállomásunk teljesítménye, csupán az antennák nyeresége. Összességében azt mondhatjuk, hogy az antenna nyeresége az a paraméter, amivel az adatátvitel minőségét egyszerre mindkét irányban javítani tudjuk.
    A kimenő teljesítmény szintén egy fontos probléma. Általában úgy gondolnánk, hogy a nagyobb a jobb, törekednünk kell a nagyobb adó teljesítményre. Ez azonban nem igaz! Azt mondhatjuk, hogy a kliens állomások elhelyezkedésétől függően meghatározhatunk egy optimális kimenő teljesítmény szintet. A túl nagy kimenő teljesítmény szükségtelenül a célterületünkön túl is viszi az adatainkat. Ez egyrészt nagyobb eséllyel interferál a környék más hálózataival, másrészt nagyobb a veszélye, hogy hálózatunkat illetéktelenek használják, feltörik, esetleg egyéb külső támadás éri ellenőrizhetetlen távoli helyekről. Javaslom, hogy ne hagyjunk támadási felületet, tényleg csak szükséges, optimális teljesítményű adót használjunk!


    A kliens állomások érzékenységét szintén alaposan gondoljuk át. Az a kliens, aki a bázisállomáshoz közel nagy nyereségű antennát használ, ugyan tényleg erős jelet fog, ugyanakkor nagyobb eséllyel interferál egy távolabbi adó jelével. Mindezek mellett még "látja" is ezeket a hálózatokat, ami végül is az általunk épített hálózat számára plusz zajként jelentkezik, ezzel növelve a hibásan átvitt csomagok számát, így csökkentve az átvitel sebességét. Ezért javasolt, hogy az adótól való távolságnak megfelelően optimalizáljuk a kliens állomások antennáinak nyereségét.


    Csatlakozók
    A legtöbb WLAN eszköz SMA/RP típusú csatlakozásokkal van ellátva, míg a kapcsolódó kültéri antennák túlnyomórészt N csatlakozókkal. Tehát H-155-ös kábelt használva, annak egyik végét SMA/RP csatlakozóval, pl. E845651, típusúval, másik végét az antennától függően N aljzattal, vagy dugóval kell ellátni. Amennyiben nincs kéznél crimpelő fogó, ezeknek a csatlakozóknak rendelkezésre áll a kézzel felcsavarható (twist-on) változata is. Megbízhatósági szempontból azonban inkább a crimpelhető változatokat ajánljuk.


    Antennacsatlakozó E83220 H-155 kábelre

    A kábelek előkészítésének módját megtalálhatják itt. A kábel előkészítése után a középső tüskét fel kell helyezni és az arra szolgáló lyuknál megforrasztani.
    Az átviteli csatorna kiválasztása
    A 2.4 GHz-es sáv 13 csatornára van felosztva, melyek közül csupán 3 független egymástól. Ez azt jelenti, hogy egy területen maximum 3 WLAN hálózat tud egyszerre zavartalanul működni. A hálózat kiépítőjének ajánlatos tájékozódni a rendelkezésre álló szabad csatornákról a kiépítés megkezdése előtt. Ha több szabad csatornából választhatunk,válasszuk a lehető legkisebb zajszintű csatornát!


    A csatornák kiosztása a 2.4 GHz-es sávon. A 13-ból csupán 3-mat tudunk kiválasztani, hogy ne legyen átfedés. pl. 1, 7, 13 or 1,6,1,6,12, 1,6,13

    A gyakorlati tesztek megmutatták, hogy két hálózatnak a kölcsönös hatása, amely ugyanazon a területen működik, a kiválasztott csatornáktól a csökkenésektől és növekedéstől függ a csatornák közötti hely. Amikor mindkét hálózat ugyanazt a csatornát használja, csak a fele érhető el a maximális teljesítménynek. A legrosszabb eset az, amikor szomszédos csatornákat használnak - és olyan magas szintű zaj, ami már drámaian csökkenti a hatásos átviteli teljesítményt a kapacitásuk 20 százalékára. A 4 csatornás térköz számításba veszi a 70 százalékos hatékonyságot. Sajnos elméletileg a független csatornáknak is van bizonyos kölcsönös befolyásuk egymásra.

    A polarizáció kiválasztása
    Kétféle polarizációt szokás használni: kör, illetve lineáris polarizációt. A polarizáció maga az elektromágneses tér vektoraira vonatkozó fogalom.
    Az elektromágneses teret egy-egy pontban az elektromos, illetve mágneses tér vektorával írjuk le. A hullám terjedése során ezen vektorok iránya pontról pontra változik.
    A hullám terjedése során ezen vektorok iránya pontról pontra változik. A kör (hivatalos nevén cirkuláris) polarizációt úgy képzeljük el, hogy az elektromos térerősség vektora a terjedés során egy kört ír le a térben (valójában mivel térben "előre" is mozgunk, inkább egy csavarvonalat gondoljunk el) . A körbeforgás irányát tekintve lehet a kör polarizáció jobbsodrású és balsodrású. Kör polarizációt fizikailag két egymástól negyedhullámhosszal eltolt síkhullám összegeként hozhatunk létre.

    Kör polarizációk: jobbsodrású és balsodrású
    A lineáris polarizáció esetén az elektromos tér vektora csupán egy síkon mozog. Ez a sík lehet függőleges, illetve vízszintes (vertikális, ill. horizontális polarizáció ).
    A horizontális polarizációval működő rendszerek nincsenek hatással a vertikális polarizációval működőkre, és viszont. Ennek oka, hogy az elektromos térerősség vektorai mindíg merőlegesek egymásra. Ez a tulajdonság lehetőséget ad arra, hogy megduplázzuk egy területen a WLAN hálózatok számát.


    Figyelem. Ne használjuk antennáinkat egymásra merőleges polarizációval, vagyis a kapcsolat egyik felén horizontális, másik felén vertikális polarizációval. A kapcsolat ez esetben nem fog működni. Körpolarizációs és lineáris polarizációs antennákat ugyan használhatunk vegyesen, de vegyük figyelembe, hogy ez 3dB jelszintveszteséggel jár.

    Zaj
    Gyakorlatban zajnak nevezzük a hálózatunk számára nem kívánatos jelek összességét, így pl. az interferenciákat. Túl nagy zajszint esetén előfordulhat, hogy a rádióátvitel paraméterei romlanak, vagy akár teljesen meg is szűnik az átvitel. Akár egy jól megtervezett, helyesen összeállított hálózat is működésképtelenné válhat az esetlegesen fellépő túl nagy zajszint miatt. Mivel a tervező nem igazán van befolyással a fellépő zajokra, felmerül a kérdés, hogy mégis mit tehetünk, hogyan védhetjük hálózatunkat az interferenciáktól? A legkézenfekvőbb megoldás megkeresni a legkevésbé zsúfolt csatornát, illetve ezen túl olyan polarizációt használni, hogy minél kevesebb idegen hálózatot lássunk. Érdemes a környéken használt hálózatokról még a tervezés szakaszában tájékozódni. További lehetőség a nagyobb nyereségű, egyúttal jobb jel/zaj viszonyú antennák alkalmazása.(SNR - jel-zaj viszony).
    A rádióátvitel sebessége lényegében a vett jel erősségétől és a jel/zaj viszonytól függ.(Az ábrán ezek signal strength és signal quality jelölésekkel szerepelnek ) A maximális 11Mbps sebesség eléréséhez az indikátornak a zöld mezőben kell lennie (Excellent). Ha a zajszint megnövekszik, még a magas vett jel szint sem óv meg a sávszélesség veszteségtől.

    Effektív sávszélesség
    Mivel a WLAN rendszer a CSMA/CA technikára épülve ACK megerősítésű átvitelt használ, a végfelhasználó, aki pl. egy 11Mbps-os hálózathoz kapcsolódik, ennek a sávszélességnek csak kevesebb, mint felén, vagyis 5Mbps-on tud fájl átvitelt végrehajtani. A WLAN hálózatok effektív átviteli sebessége (transfer rate) valamivel kevesebb, mint a rádióátvitel maximális megadott átviteli sebességének a fele.
    Az elérési pont által lehetővé tett működési módok
    Egy elérési pont (Access Point, röv. AP) különböző módokon működhet. Mindegyik mód jellemezhető oly módon, hogy mely eszközöket támogat és melyeket nem. Az alábbi táblázat erről ad egy áttekintést:

    AP mode

    LAN támogatás (kiszolgált számítógépek száma)

    WLAN kártyával rendelkező kliensek kiszolgálása

    AP-kel való együttműködés

    Wireless bridge

    Van

    Nincs

    Wireless Bridge

    Multiple bridge

    Van

    Nincs

    Wireless Bridge

    Transmitter

    Nincs

    Van

    Access Point

    Access Point

    Van

    Van

    Transmitter. AP Client

    AP Client

    Igen ( 63-ig)

    Nincs

    Access Point

    WLAN cellák és a szolgáltatás megtervezése
    Egy területet különböző módokon fedhetünk le WLAN jellel, a rendszert mindig a távolságokhoz és a rendszer elérendő paramétereihez tervezzük.
    Egy terület WLAN jelekkel való lefedésének módjai - szektor cellák és omni direkcionális cellák
    A fenti baloldali ábrán az adott területet 3 AP-val és 3 szektorantennával fedjük le. Minden AP különböző frekvenciát használ. A jobboldali példán egyetlen AP-t alkalmazunk egy körsugárzó antennával. Az első rendszer előnye, hogy hatszor nagyobb terület fedhető le vele, mint a körsugárzós megoldással, valamint 3-szor több előfizetőt tudunk így ellátni. Nyilvánvalóan egy előfizető bekapcsolásának a költsége mindkét esetben függ a bázisállomástól való távolságtól, hiszen a felhasználónak, aki a bázisállomáshoz közel van, elegendő beépítenünk egy kisebb nyereségű olcsóbb antennát.


    A kiépítendő cella méretének meghatározásakor vegyük figyelembe a bázisállomás lehetőségeit, a terület lakosság sűrűségét és a piac várható érdeklődését a szolgáltatás iránt.


    Praktikusan megépített rendszereknél a cellát a környező fizikai akadályok helyzetéhez és alakjához szokás igazítani (erdők, kémények, épületek, stb)
    Eszközök beépítése az antennákba
    A drótnélküli eszközök, amelyekbe aktív összetevőket építenek be, (access pointok) ezáltak az antennák további népszerűsége nőtt. Közvetlenül sodrott érpár-kábeleken keresztül jó kapcsolatok alakíthatók ki a számítógépekkel (UTP/FTP), hagyományos koaxiális kábelek helyett (drótnélküli modulok és passzív antennák között), amelyek hosszúsága korlátozott volt (az RF jel gyengülése miatt). Az UTP/FTP kábel hossza akár 30 m is lehet (ez attól függ, hogy a tápfeszültség eszközének és kapacitásának milyen az opciója, PoE). Ez a megoldás kiküszöböli a GHz-es koaxiális kábelek problémáit (alacsony rugalmasság) és a csillapításuk.
    Eszközök a 2.4 GHz sávra:
    Access Point TP-LINK TL-WA5210G (outdoor)
    Kültéri access point TL-WA5210G High Power 2.4 GHz. A drótnélküli adatátvitelt hajthatnak végre az AP, AP Router, WISP vagy WISP Client módban. Az eszköz el van látva egy magas nyereségű antennával, amelyet az elektronikus kártyával együtt egy időjárásellenálló házban helyezhető el. Az antennának köszönhetően a nyeresége 12dBi, az adó magas kimenő teljesítménye (27 dBm) és a vevőkészülék magas érzékenységéből kifolyólag az eszköz lehetővé teszi a nagy hatósugarú, stabil és hatékony vezeték nélküli összeköttetéseket.
    TP-LINK TL-WA5210G N2350
    Eszközök az 5 GHz sávra:
    Wireless Access Point: ULTIAIR 423KC
    Az ULTIAIR eszközöket a hatékony drótnélküli CCTV IP és ISP hálózatok létrehozására tervezték.Az ULTIAIR sorozatot jellemezi a rövid késedelmi idő és a magas átmenő teljesítmény. Az eszközök az engedély nélküli 5 GHz-es sávban működnek.
    Professzionális ULTIAIR eszközök
    A WLAN hálózatok gyakori problémái

    ReaA kapcsolat nem jön létre, mert...

    Megoldás

    1.

    fizikai akadály van az I. Fresnel zónában

    Használjunk magsabb árbocot, változtassunk az antennák elhelyezésén

    2.

    Rosszul számolt energetikai egyensúly, rosszul kiválasztott eszközök 

    Használjunk kisebb csillapítású kábeleket, pl. H-155 helyett ez esetben alkalmazzunk H-1000-est. Használjunk nagyobb nyereségű antennákat 

    3.

    rossz antennapolarizációk

    állítsuk antennáinkat azonos polarizációba

    4.

    Rossz antenna pozicionálás

    Használjunk jelszintmérőt az antennák felszerelésekor. Állítsuk az antennákat olyan állásba, ahogy a legnagyobb jelszintet mértük 

    5.

    Nagy zajszint, interferenciák

    Válasszuk ki a legkisebb zajú csatornát, változtassuk ellenkezőjére a polarizációt és használjunk nagyobb nyereségű antennákat. Véső esetben helyezzük át az antennákat.

    A kapcsolat helytelen működése

    Diagnózis

    Megoldás

    A.

    Kapcsolatvesztés és alacsony sávszélesség

    Alacsony jel/zaj viszony

    Lásd előző táblázat pontjait

    B.

    Alacsony transzfer sebesség a bázisállomásról, holott a rádió átvitel sebessége maximális

    Frekvencia ütközés

    Kapcsoljuk be a klienseknél az RTS/CTS-t

    Tanulmányozásra ajánljuk még a témával foglalkozó alábbi cikkünket:
    WLAN a családi házban és WLAN - telepítések épületen belül.