Teme: Bežične mreže

Zašto neki bežični uređaji imaju dve ili tri antene (wireless antenna diversity)

Skraćena veza: https://pedja.supurovic.net/veza/1515

Obično  ljudi pomisle da bežični uređaj koji ima dve ili tri antene može da ima značajno bolje funkcije od običnih, recimo da uređaj u stvari ima dva primopredajnika te može da istovremeno radi sa dve nezavisne bežične veze, kao pristupna tačka i klijent, ili kao dve pristupne tačke, ili kao kvalitetan repetitor ili da ima veći domet i slično. To su sve zablude. Dodatne antene imaju sasvim dugu svrhu – smanjenje smetnji.

Kada radio talas napusti antenu predajnika, on se prostire u smeru zračenja antene tako što se širi od nje. Ako radio talas zamislimo kao veliki broj radio-zraka koji se protežu od antene unaokolo, onda samo jedan od njih stiže do prijemne antene. To je slučaj kada su uslovi idealni.

Međutim, ako se radio talas prostire kroz prostor koji ima prepreke, ili veće ravne površine, radio talas će se o te površine odbijati i menjati putanju. Zrak koji udari u prepreku može da se odbije, da skrene na novu putanju ili samo malo da iskrivi putanju, a može mu se promeniti i polarizacija. Ono što je sigurno, to je da će signal tako biti oslabljen.

wireless-multipath

Prelamanje radio-talasa u prostoriji. Samo plavi zrak je direktan između dve antene, a crveni do prijemne antene dolaze dužim putem, nakon prelamanja.

U zatvorenim prostorijama ovakvo prelamanje radio talasa je sasim uobičajena pojava ali ni napolju stvar nije mnogo bolja, naročito u gradskim uslovima.

Kada dođe do prelamanja radio-talasa, to onda znači da je verovatno da dva ili više zraka od predajne dođe do prijemne antene – jedan zrak dolazi najkraćom putanjom, pravo od jedne do druge antene, a prelomljeni zraci dolaze sa zakašnjenjem, jer prelaze nešto duži put, a uz to mogu biti i oslabljeni pa i promenjene polarizacije. Ova pojava se naziva prostiranje radio-talasa po više putanja (multipath radio propagation).

E to izaziva probleme. Svi radio-signali  koji dođu u istom trenutku do antene se sabiraju i antena ih vidi kao jedan signal čije su karakteristike posledica tog zbira. Ali, taj zbir može biti, i obično jeste, naopak.

Zbog različitog pređenog puta, radio talasi više nisu u fazi pa njihovo sabiranje u nekom trenutku može dati jači signal, u drugom slabiji, a u retkim slučajevima može da se dogodi da se dva signala potpuno ponište. Ako je refleksijom do antene došlo više zraka po različitim putevima njihovo sabiranje će dati sve samo ne kvalitetan rezultujući signal. Posledica je viliki broj grešaka u prenosu podataka.

Prilikom postavljanja bežičnih veza ovaj problem se izbegava korišćenjem usmerenih antena i izborom pogodnih lokacija za postavljanje čvorova. Međutim, u uslovima kada se bežična veza koristi u stanu, radnom prostru, ili nekoj drugoj prostoriji nema baš mnogo izbora, a to su prostori gde najviše dolazi do odbijanja radio talasa od nameštaj, zidove, tavanicu i druge objekte.

Zbog toga postoje uređaji koji imaju dve ili više antena (diversity antenna), koje služe tome da minimizuju koliko je moguće posledice prelamanja radio-talasa. Postoji više metoda kako se to radi ali pojednostavljeno, radi se o tome da se više antena nameste tako da se poveća verovatnoća da će, ako se i pojavi problem lošeg rasprostiranja radio-talasa neka od antena biti manje izložena lošim posledicama, pa će uređaj koristiti tu antenu.

Najčešći metod se izvodi tako što se na uređaj ugrađuju dve identične antene na rastojanju približno talasnoj dužini radio-talasa (za 2.4 GHz talasna dužina je 12.5 cm). Važno je da su antene identične i dovoljno blizu da pokrivaju otprilike isti prostor.

Radio uređaj sluša čas na jednoj, čas na drugij anteni i kada utvrdi na kojoj od njihje signal kvaliteniji, prima podatke preko nje. Opet, kada emituje koristi istu antenu preko koje je primio podatke, pretpsotavljajući d aće na taj način poslati radio-talas biti kvalitetniji na drugoj strani veze. S  obzirom da prelamanje radio-talasa nije stalna pojava, uređaj svaki čas proverava prijem i menja korišćenje antene shodno tome koja u datom trenutku pokaže bolji prijem.

Time je obezbeđeno da, ako se dogodi da na jednoj anteni smetnja bude velika, na drugoj će verovatno biti dovoljno manja da će preko nje moći da se ostvari veza.

Ima primera da ljudi koriste uređaje sa dva priključka za antene za to da ostvare linkove na dva pravca, ali je to pogrešan način, koji se po pravilu pokazuje kao neadekvatan i nefunkcionalan. Naprotiv, ako se uređaj koji ima dva priključka za antene korsiti za usmerene linkove, onda treba koristiti samo jednu antenu, a drugu isključiti (obično uređaj ima opciju da se isključi korišćenje dve antene). Neki uređaji imaju dve antene ali se jedna nalazi u samom kućištu dok se druga priključuje spolja. Ovo obično ne možete saznati dok ne rasklopite uređaj. Takvi su poznati po tome da prave probleme kada se koriste na usmerenim linkovima, jer pored usmerene antene, koja ima sasvim drugačije od male fabričke antenice koja dolazi u uređaj ostaje aktivna i unutrašnja antena što stalno zbunjuje uređaj i on ne ume da razlikuje koji je signal dobar.

U skorije vreme, na tržištu su se pojavili bežični uređaji koj rade u MIMO režimu. Lako ih je prepoznati jer imaju po tri antene. To je takođe način da se izbegnu smetnje kao posledice prelamanja, naravno napredniji, jer osim što uređaj može da primi signal na tri antene, on i emituje na sve tri i tako povećava verovatnoću da će signal ispravan stići na drugi kraj veze.

27 comments to Zašto neki bežični uređaji imaju dve ili tri antene (wireless antenna diversity)

  • Danilo Karalejic

    G-dine Peđa,

    Najsrdačnije se zahvaljujem na ovom jednostavnom, a tako lako čitljivom i razumljivom opisu.

    S dužnim poštovanjem

    Danilo Karalejic

  • Ivan

    Zanimljivo je da u kući imam router sa tri i sa jednom antenom a da pojma nisam imao o ovim stvarima. Hvala

  • Rassho

    Ne direktno vezano za temu- interesuje me kako dolazi do „krčanja“ zvučnika priključenih na računar ili zvučnika radio-aparata prilikom nailaska signala mobilne telefonije tj. da li je nekako moguća izbeći to krčanje?

    • Mobilni telefon sadrži prilično jak predajnik, dovoljno jak da izaziva smetnje u muzičkim i radio uređajima u neposrednoj blizini.

      Zašita od toga je samo da se uređaji i njihovi kablovi potpuno oklope metalnom rešetkom ili folijom, ali je to uglavnom nepraktično.

  • Zekavica

    Odlican clanak,kao i sve ostale korisne informacije koje ste objavili.Imam jedno pitanje u vezi antena na ruteru.Imam tp link ruter wr941nd sa tri antene.Radi odlicno ali me interesuje da li bi mu povecao domet zpostavljanjem jedne ili vise jacih antena.Pozdrav i hvala…

  • Zoran

    U vezi članka i u vezi prethodnog posta.
    Da li bi na WR941ND mogle da se montiraju 3 usmerene antene u 3 različita pravca kako bi se dobio malo veći domet?
    U cilju da se dobije veći domet oko kuće.
    Hvala na odgovoru Peđa.
    Usput i da te pohvalim na obilnim informacijama koje si napisao na sajtu.
    Zoran

    • Koliko znam, u praksi se pokazalo da diversiti radi dobro samo ako se koriste iste antene.

      Iptak, to sa usmerenim antenama bi moglo da ti radi ok ako imaš samo jednog klijenta. Ako imaš više klijenata istovremeno zakačenih na AP, verovatno ćeš imati problema, jer zbog usmerenih antena uređaj neće moći da proceni šta je šta.

  • Ako uređaj poseduje dve antene, da bi se napravila veća verovatnoća da prijemnik dobije kvalitetniji signal, što se polarizacije tiče, da li antene treba orjentisati različito? Na primer, jedna da stoji vertikalno, druga horizontalno ili jedna vertikalno, druga pod uglom od 45 stepeni? Ako je prijemnik/predajnik laptop, koji ima ugrađene dve antene u kućištu oko ekrana, jednu horizontalnu, drugu vertikalnu, kako optimalno postaviti antene na bežičnom ruteru?

    • E tu nema pravila. U silnim odbijanjima radio-signala zaista može doći i do promene polarizacije i to čeće nego to bi se moglo pretpostaviti.

      Možda je najbolje rešenje držati obe antene pod uglom od 45 stepeni. Tako bi slabljenje bilo najmanje kakva god da je polarizacija signala.

  • Milos

    Postovani, da li bi bilo dobro da se na strani AP-a 2.4GHz stave dve sektor antene i prikljuce na istu karticu npr 851ND i puste u 802.11 b/g/n 20mhz.Dok klijenti imaju samo jednu antenu grid.Da li je to dobra kombinacija,ili je najbolje jedna sektor antena za ap i jedna grid za klijenta i samo 802.11n.Takodje me interesuje da li ima razlike u performansama kartice kada se pusti npr 802.11b/g/n za razliku od 802.11g a vecina klijenata imaju 802.11G uredjaje,ali tezim ka tome da svima zamenim opremu i predjem na 2.4Ghz 802.11n.Hvala

    • Ne bi bilo dobro. Priključci za više antena ne služe da se sektoirskim antenama pokrivje veći prostor već da te antene pokriju isti prostor pod različitim uglovima kako bi se smanjio problem sa rasipanjem signala.

      Ne valja ni mešati konekcije različitim brzinama na pristupnoj tački.

  • Dusan

    Sjajan clanak. Hvala.
    Pozdrav

  • Damir

    Poštovani, molio bi vas za savjet. Imam router sa 2 male vanjske antenice (na kućištu) koji ima opciju da radi kao repetitor. Kupio sam vanjsku yagi antenu te ju želim spojiti na taj router jer bi želio da hvatam udaljeni WiFi signal, a onda da repetitorski dio napravi svoju WiFI mrežu na koju bi se spajao u blizini routera mobitelom, laptopom i sl. Na kučištu sam montirao sms konektor i komad kabla. U unutrašnjosti routera na štampanoj pločici svaka od originalne 2 antenice je spojena na svoje mjesto na pločici. (možda su to u biti isti vodovi koji dolaze kroz samu štampanu pločicu?). Ja sada ne znam kamo da spojim kabel od ove treće (vanjske) antene. Da spojim paralelno sa jednom od antenica, da spojim umjesto jedne od postojećih ili kako? Nisam baš siguran jesam li dobro objasnio moj problem? 

    • Damire, nisi napisao koji je to konkrektno uređaj.

      Sudeći po opisu mislim da on nije namenjen za to što ti hoćeš da postigneš, verć da upravo spada u ovu klasu koja je opisana u članku.

  • Damir

    Uređaj je TendaN301v2. Međutim pod tim nazivomGoogle izbacuje puno sličnih uređaja. Zato evo linka: http://www.tenda.cn/tendacn/product/show.aspx?productid=459

    I meni se čini da se radi o uređaju koji je opisan u članku. Ja želim taj uređaj iskoristiti jedino za repetitorski rad.
    Hvala!

  • Damir

    Imam vanjsku Wifi katricu koja sa jedne strane ima antenski ulaz (sma connector), a izlaz je mini USB. Obzirom da mi je PC od antene udaljen cca. 7 m. Zanima me kako da kombiniram kablove, a da gubici budu manji. Dakle, jel’ bolje da je od antene prvo ide antenski (50 Ohm) kabel npr. 1 m. Zatim vanjska WiFi kartica te iz nje 6 m usb kabel pa PC ili je bolji od antene da ide antenski (50 Ohm) kabel 6 m. Zatim vanjska WiFi kartica, a iz nje 1 m usb kabel. Koliko znam ima i dužih usb kabela koji imaju i svoje napajanje. Znači jesu li gubici signala manji pri upotrebi antenskog (50 Ohm) ili usb kabela?

  • jo_ja

    Pozdrav svima! Vidim ovdje da ima dosta dobrih podataka u vezi wifi uređaja i opreme, na kraju krajeva ono najbitnije je da je sve razumnjivo za nas laike 😀 ..
    Evo ovako, imam jedan problem, naime dva susjeda su dogovoreno spojena na moj internet, e sada kod jednog je u zadnje vrijeme počelo biti problema s signalom, svako malo puca.. Kod sebe u kući za svoje wi fi uređaje koristim klasični ruter koji sam dobio od davatelja usluga, uređaj je thompson782i i uređaj je više-manje zadovoljavajuć za moje potrebe. E sada, za te susjede sa kupio ap, tj. uređaj tp link TL-WA701ND (kojeg sam preko Lan kabla spojio na thompsona) i jednu antenu bacio vanka na zid kuće da bude bliže njima. e sada, razmišljao sam dali bi bilo dobro kada bih kupio double rp sma konektor kao ovaj na slici http://tinyurl.com/qyeezpv i kupio još jednu antenu i postavio ih ovako http://www.ebuyph.com/media/wysiwyg/PCparts/networking/antenna/dsc_0021.jpg
    Dakle, da li bi dobio štogod na kvaliteti i stabilnosti signala?

    Hvala unaprijed na odgovorima 😉

  • Relja

    G.Peđa ! Da li sam u pravu da elektromagnetni talasi mobilnih prolaze od uha do uha kroz mozak i kroz koliko glava.Naime,prije 7-8 g.kolega sprat više,tačno ordinacija iztnad nas prilikom razgovora(ili samo poziva,nisam siguran)radiokasetefon u našoj prostoriji pri slušanja radija(ne i kasetofona?)bi jako krčao,znači ti E-M zraci probijaju betonsku ploču između spratova!!!(to je sigurno),a kako nebi naš mozak od uha do uha kada prislonimo mobilni na uho.Bilo bi interesantno da Vi izvedete test:poredate više glava uhom na uho i prvi primi poziv na mobilni,prisloni na uho,a kod zadnjeg da bude radio(stari tip koji nema blokadu),da vidimo kroz koliko glava probijaju E-M talasi od mobilnog,koliko glava(5…10…) uhom na uho probija izazivajući krčanje na uključeni radio.Ako probije ploču između jednog sprata(nisam ispitivao da li može i više spratova)kakva je probojnostizmeđu slepočnih kostiju?Vel.pozz.

    • Radio-talasi se prostiru u svim smerovima kroz prostor, pa tako i kroz glavu korisnika telefona. energiaj radio-talasa opada sa kvadratom rastojanja, a kada je predajnik prislonjen uz glavu, kao što je slučaj sa telefonom, zračenje u glavu je najjače.

      Test koji predlažete nije adekvatan, jer pored prostiranja kroz glave kako predlažete, radio-talasi će se prostirati i okolo.

      Ovo što vi kažete nije sporno – to je osnovna fizika radio-talasa. Jedino što je bitno to je da li radio-talas koji emituje telefon ima dovoljnu snagu da izazove oštećenja tkiva. Drugim rečinma, nije bitno koji će nivo zračenja biti u desetoj glavi, nego u onoj prvoj.

  • Pera

    Zdravo, gledam na Dobricicevom sajtu gde stoje tri obelisk antene http://www.qsl.net/yu1aw/ANT_VHF/Obelisk0110.jpg verovatno da bi se pokrilo podrucje u krugu od 360°…
    Inace ja sam odradio ovu antenu i izvanredna je… ali na zalost i ona ima svojih granic pa me zanima da odradim jos neku pa da ih postavim jednu iznad druge 3 kom u jednom smeru (ne kao na onoj slici u krug)… da li bi se njihova pojacanja sabrala? Znaci da li bi bilo 16dB+16dB+16dB=48dB uz naravno neke male gubitke u kablovima kojim su spojene? Prijemnik bi bio TL-WN7200ND… Ideju su mi dale panel antene koje sto su vece i sa vise elemenata to imaju vise decibela…

    • To se zove stekiranje antena.

      Kada bi ih tako postavio njihova dobit se sabira samo ne tako kako si ti pretpoatavio nego bi dobio 3dB za svaku novu antenu u steku. U tvom primeru to bi bilo 16+3+3=21dB

      Stekiranje je pipav posao. Ne možeš samo tek tako da spojiš antene.

      Uz to, efekat bi bio kontraproduktivan – jer bi dobio izrazito usmeren sistem koji je pogodan za likovanje a ne za pristupnu tačku.

      Ako klijent ima problem sa povezivanjem na pristupnu tačku, onda treba da menjaš antenu na klijentu a ne na pristupnoj tački, mada je tvoja situacija signal da u stvari treba da namestiš još jednu pristupnu tačku, bliže klijentima.

  • Pera

    To je malo dobiti a komplikovano… znaci bolje resenje je jedna antena od 24dB… jer ne postoji mogucnost da se namesti jos jedna pristupna tacka koja bi radila u repeater modu… evo naisao sam na nesto interesantno o antenama http://www.qsl.net/yu1aw/Misc/Vaznost%20antena%20u%20Wi%20FI.pdf

  • bra_rai

    odličan članak

Leave a Reply

 

 

 

You can use these HTML tags

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

Popunite izraz tako da bude tačan: *