Antene i zračenje energije

Električna energija koju mrežna kartica „oblikuje“ i usmjeri na antenski izlaz
se preko antene pretvara u elektromagnetsko zračenje i odašilje u prostor oko
antene. Karakteristike tog zračenja snažno ovise o osobinama antene koja može
uvelike utjecati na prostornu distribuciju energije. Drugim riječima jedan te
isti izlaz radio uređaja se može promjenom antene toliko izmijeniti da se prijam
i odašiljanje signala drastično promijeni na bolje ili na gore. U upotrebi razlikujemo
dva glavna tipa antena, usmjerene i neusmjerene antene, također znane i kao
omni-direkcionalne. Usmjerene antene zračenje usmjeravaju na takav način da
je on snažniji u određenom smjeru u odnosu na ostale ali određena količina energije
se svejedno odašilje i u ostalim smjerovima. Neusmjerene antene oblikuju signal
na takav način da se on ravnomjerno prostire u svim horizontalnim smjerovima
dok je prostor iznad i ispod antene slabo ili uopće nije pokriven.

Različita prostorna distribucija elektromagnetnog zračenja.
S lijeve strane je neusmjerena antena dok je desno usmjerena panel antena (gledano
sa strane).

Uz neke opće karakteristike antene poput načina izvedbe najvažniji podaci
o anteni su njezino „pojačanje“ signala u decibelima i širina pokrivenog kuta
u stupnjevima. Antena postiže pojačanje signala tako da mijenja oblik ravnomjerno
raspoređenog snopa zračenja u oblik koji se jače prostire u određenom smjeru.
Što znači da se ukupna količina energije koja se zraci ne mijenja već se mijenja
samo njezina prostorna koncentracija. Ukoliko je za neku antenu navedeno pojačanje
od na primjer 3 dBi to znači da ona u odnosu na izotropnu antenu (antenu koja
zrači jednako u svim smjerovima) postiže 3 dB snažniji signal u smjeru zračenja.
Iskazano pojačanje signala se odnosi fokusiranje odaslanog i primljenog signala.
Među različitim izvedbama usmjerenih antena česte su izvedbe koje koriste neku
vrstu reflektora koji energiju obične antene odbijaju i fokusiraju u određenom
smjeru. Takve antene su popularne kod kućnih korisnika jer nude snažno fokusiranje
signala a moguće ih je napraviti u kućnoj radinosti prema lako dostupnim instrukcijama
s interneta.

Različita prostorna distribucija signala različitih
frekvencija na istoj anteni.

 

MIMO i oblikovanje signala

Tehnologija višestrukih ulaza i višestrukih izlaza (Multiple Input Multiple
Output) koristi više antena za odašiljanje signala i više antena za primanje
signala kako bi poboljšala kvalitetu komunikacije. Ova tehnologija je vrlo zanimljiva
jer omogućava povećanje količine prenesenih podataka i ostvarivi domet bez povećanja
širine kanala ili snage odašiljača. Povećanje količine prenesenih podataka postiže
se tehnologijom prostornog multipleksiranja u kojoj se jedan niz podataka podijeli
na više manjih nizova pa se pošalje istovremeno preko nekoliko različitih antena
na istom kanalu.

Primatelj prima više različitih prostornih nizova koji
svaki nosi poseban niz podataka.

Ako je primatelj signala sposoban razlučiti prostorni „potpis“ (zapravo prostorne
karakteristike signala pojedine antene) tada može razlučiti i pojedine nizove
jedne od drugih. Kod upotrebe prostornog multipleksiranja limitirajući faktor
je broj antena bilo kod odašiljača/prijamnika pa je broj različitih prostornih
signala ograničen na najmanji broj antena koje posjeduje jedan ili drugi (ili
manje, ovisno o opremi). Bitan faktor na koji se mora obratiti pozornost kod
kupnje novih uređaja je koliko koriste antena za slanje i primanje podataka.
Mnogi uređaji koriste različiti broj antena za slanje i primanje a broj fizički
prisutnih antena ne garantira da se sve koriste u svim slučajevima već to ovisi
od uređaja do uređaja. Za očekivati je da će uređaji koji koriste više antena
bolje iskoristiti veći broj prostornih nizova. Kod uređaja sa samo jednom antenom
signal koji zbog reflektiranja od okoline putuje različitim putovima kako bi
došao do prijamnika izgleda kao zakašnjela kopija signala i predstavlja neželjenu
smetnju. Kod sustava sa više antena moguće je razlikovati ove kopije signala
i iskoristiti ih kako bi se poslalo više podataka na istom kanalu. Kod opreme
na n standardu također će se koristiti komplicirana tehnologija višeslojnog
prostornog formiranja signala u kojem se putem odašiljanja signala preko više
odašiljača u različitim intervalima, fazama ili amplitudama, postiže bolje oblikovanje
signala i bolja recepcija kod prijamnika (ova tehnika nije uključena u draft
2.0) .

Manipuliranjem amplitudom i vremenom odašiljanja postiže
se bolje formiranje signala na odredištu, ova opcija zahtjeva dobru koordinaciju
odašiljača i prijemnika i nije uključena u 802.11n draft 2.0

U slučajevima kada je potrebno poslati više paketa za redom na isto odredište
većina njihovih zaglavlja se ne razlikuje pa uređaj može spojiti nekoliko paketa
i poslati ih jedan za drugim sa zajedničkim zaglavljem. Ova metoda zove se packet
aggregation i povećava udio korisnih podataka u ukupnoj količini poslanih podataka.
Pošto se većina ovih tehnologija oslanja na napredne tehnike formiranja signala
uređaji mogu ispravno raditi samo ako se uspiju prilagoditi okruženju u kojem
su postavljeni. Kako bi osigurala optimalan prijem oprema se mora prilagođavati
paket po paket i stalno iznova ispitivati najbolji način komunikacije sa pojedinim
uređajem.

Daje mogućnost spajanja nekoliko paketa za redom unutar
zajedničkog zaglavlja i slanje blok potvrde za sve primljene terete.

 

 

Zaključak

Oprema rađena po 802.11n Draft 2.0 standardu nudi mnoga poboljšanja i ispravlja
slabe točke prijašnjih tehnologija. Ona postiže zamjetan napredak na dva polja
koja su najzanimljivija korisnicima a to su pouzdanost i brzina veze. Od poboljšanja
će najviše profitirati korisnici kojima su prijašnje generacije uredaja imale
premalu propusnost ili koji su opremu koristili na mjestima sa mnogo prepreka
jer nova oprema radi vrlo dobro u uvjetima koji su do sada smatrani nepovoljnim
po bežične lokalne mreže. Pošto će kvaliteta veze uvelike ovisiti o tome koliko
će se dobro algoritmi u određenom chipsetu prilagoditi okolini u kojoj
rade može se očekivati da će se oprema dosta razlikovati od proizvođača do proizvođača
iako je rađena prema istom standardu. Kompatibilnost sa starijim uređajima je
ugrađena u standard ali je za očekivati da će se stara i nova oprema ponekad
nadmetati za isti kanal što bi moglo rezultirati slabijom kvalitetom komunikacije.
Pošto su sigurnosne procedure preuzete sa prijašnjih standarda za očekivati
je da će uređaji zadržati jednaku razinu sigurnosti, razinu koja će sve više
biti stavljana na test jer se povećava domet i propusnost a time i broj potencijalnih
korisnika određenog uređaja. Nova oprema napraviti će najviše razlike kod kućnih
korisnika koji će dobiti mnogo više funkcionalnosti iz svojih routera
i od sada će moći puno lakše dijeliti multimedijalne sadržaje preko bežične
mreže. Korisnici kojima su kanali na 2,4 GHz prepuni smetnji od sada mogu puno
jeftinije dobiti opremu koja radi na 5 GHz i na taj način si osigurati mirnije
korištenje bežične mreže. Sa novom tehnologijom koja podržava dva različita
spektra frekvencija je puno lakše odijeliti spore uređaje poput printera od
uređaja koji trebaju više propusnosti makar oni bili u istoj prostoriji. Mnogi
proizvođači također nude uređaje koji rade na obje frekvencije istovremeno pa
se može isplanirati bežicna mreža koja nudi prednost čišćeg spektra frekvencija
sa više dostupnih kanala uz istovremeno podržavanje starijih uredaja. Medusobna
kompatibilnost uređaja rađenih prema standardu 802.11n Draft 2.0, koji posjeduju
certifikat Wifi Alliance-a trebala bi biti vrlo dobra pa nema razloga za zabrinutost.

Uzevši u obzir sve dobre strane nove tehnologije možemo zaključiti da se radi
o zanimljivom skupu poboljšanja ciljanih prvenstveno na povećanje pouzdanosti,
propusnosti i dometa baznih stanica. Veliki broj različitih opcija poput biranja
širine kanala i frekvencije rada osigurati će bolju prilagodljivost opreme prema
našim potrebama. Najvažniji ispit koji ova oprema tek mora proći je koliko je
od obećane brzine veze ostvarivo u realnom okruženju koje je daleko od idealnih
laboratorijskih uvjeta. U sadašnjoj situaciji u kojoj je većina kućnih mreža
složeno pomoću brzog ethernet-a na 100 Mbit/s ili 802.11g WLAN opreme na 54
Mbit/s, bežičnih 130 – 300 Mbit/s može predstavljati pravu stvar u pravo vrijeme.
Promatraču sa strane se guranje nacrta n standarda može učiniti kao pokušaj
zarade na brzinu proizvođača mrežne opreme ali nova oprema definitivno ima potencijala
zamijeniti staru opremu u okruženjima u kojima su gigabitne mreže previše, brzi
ethernet premalo a bakrene žice nepoželjan višak.