Внешняя антенна Wi-Fi: как выбрать для улицы, дачи и моста между зданиями

Зачем выносить антенну на улицу

Штатные антенны роутера и точки доступа всенаправленные и слабые: они рассчитаны на квартиру или офис. Как только нужно покрыть территорию, достать до соседнего здания или вывести сигнал за стену, мощности передатчика перестаёт хватать — и выигрыш даёт антенна, которая собирает энергию в нужном направлении. Внешняя антенна Wi-Fi — это всепогодная панель с усилением от 6 до 24 дБи, которая крепится на мачту или стену и подключается к уличной точке доступа кабелем.

Шаг 1. Задача: покрытие или мост

Секторная антенна — раздать сеть

Секторная антенна светит широким лучом 60–120° в горизонтальной плоскости и узким по вертикали: вся энергия уходит на территорию, а не в небо. Это антенна точки доступа на мачте для двора, парковки, склада, кемпинга или базовой станции провайдера в схеме «точка–многоточка». Три сектора по 120°, четыре по 90° или шесть по 60–65° закрывают круг вокруг мачты.

Направленная антенна — мост и абонентская точка

Направленная панель собирает энергию в луч 9–45°. Её ставят парами для беспроводного моста между зданиями или одну — на стороне абонента, которая смотрит на сектор провайдера. Чем уже луч, тем выше усиление и дальность, но тем точнее нужно наводить.

Шаг 2. Диапазон: 2,4 или 5 ГГц

Выбор диапазона определяется не «что новее», а физикой трассы. При одинаковом расстоянии потери в свободном пространстве на 5,5 ГГц примерно на 7 дБ больше, чем на 2,45 ГГц, а листва, стены и стекло ослабляют 5 ГГц сильнее. Зато на 5 ГГц больше неперекрывающихся каналов и меньше помех от соседских роутеров, а каналы шире — отсюда скорость.

Модели по диапазонам — в разделах антенны Wi-Fi 2,4 ГГц и антенны Wi-Fi 5 ГГц. Если точка доступа двухдиапазонная, одна антенна может обслуживать оба диапазона: например, направленная KADAMM APW245817 (2400–2483 / 5150–5850 МГц, 20 дБи, луч 22°) или секторная KADAMM APW2458G17 (17 дБи, 65°). Для точек доступа Wi-Fi 6E есть трёхдиапазонные секторные антенны с полосой 6000–7125 МГц: KADAMM APW24708 на 8 дБи и 115°, 4 порта.

Шаг 3. Ширина луча и усиление

Усиление и ширина луча связаны: антенна не создаёт энергию, а перераспределяет её. Сектор 120° у моделей KADAMM даёт 12–17 дБи, 90° — 11–18 дБи, 60–65° — 12–20,5 дБи. У направленных панелей 12–14 дБи соответствуют лучу около 35°, 18–20 дБи — около 20°, а 24 дБи — уже 9°.

Шаг 4. Поляризация и MIMO

Современные точки доступа работают в режиме MIMO 2×2 и больше: два потока данных идут по двум антеннам одновременно. На улице эти две антенны объединяют в одной панели с двумя поляризациями — вертикальной и горизонтальной (V+H) или наклонными ±45°. У такой антенны два порта, и она удваивает скорость по сравнению с однопортовой вертикальной.

• Одна вертикальная поляризация, 1 порт — для простых точек доступа с одним радиотрактом и для абонентов на старом оборудовании.
• V+H, 2 порта — самый распространённый вариант для MIMO 2×2 на 5 ГГц и в мостах: KADAMM APW2465VH18, KADAMM APW515890VH17, KADAMM APWD515824.
• ±45°, 2 порта — то же MIMO 2×2, чаще у секторных антенн провайдеров: KADAMM APW515865DP18, KADAMM APW2465DP18.
• 4–8 портов — двух- и трёхдиапазонные антенны, где каждый диапазон подключается к своим портам: KADAMM APWD245812BFN, KADAMM APW2471VP6.

На обоих концах моста поляризации должны совпадать: антенну с V+H нельзя ставить против антенны, повёрнутой на 45°, — потери на рассогласовании перекроют выигрыш от усиления.

Мост между зданиями: пример расчёта

Сколько километров «возьмёт» пара антенн, прикидывают энергетическим расчётом линии: мощность передатчика плюс усиление двух антенн минус потери в трассе и кабелях должно оставаться выше чувствительности приёмника с запасом. Потери в свободном пространстве считаются по формуле L = 32,45 + 20·lg(f, МГц) + 20·lg(d, км).

Пример: 5 км на 5500 МГц

L = 32,45 + 74,8 + 14,0 ≈ 121 дБ. Передатчик 20 дБм, две антенны по 24 дБи (KADAMM APWD515824), по 1 дБ потерь в коротких кабелях: 20 + 24 + 24 − 121 − 2 ≈ −55 дБм на входе приёмника. Это уровень, на котором уличное оборудование держит высокие скорости с запасом на дождь и замирания. С антеннами на 14 дБи тот же расчёт даёт около −75 дБм — линия будет работать, но на заметно меньшей скорости.

Зона Френеля

Радиоволна идёт не тонким лучом, а объёмом в форме вытянутого эллипсоида вокруг линии прямой видимости — первой зоной Френеля. Её радиус в середине трассы примерно равен 8,7·√(d, км / f, ГГц) метров: для 5 км на 5,5 ГГц это около 8 м, для 1 км на 2,4 ГГц — около 5,5 м. Если деревья, крыши или рельеф закрывают больше 40% этого радиуса, сигнал заметно падает даже при формальной прямой видимости. Поэтому антенны моста поднимают выше препятствий, а не заменяют на более мощные.

Монтаж: кабель, высота, грозозащита

• Кабель — как можно короче. На 5 ГГц потери в коаксиальном кабеле велики, поэтому уличную точку доступа ставят рядом с антенной на мачте, а в здание ведут витую пару с питанием PoE.
• Высота важнее усиления. Подъём антенны над кронами и крышами обычно даёт больше, чем замена на модель с лишними 3–4 дБи.
• Разъёмы. У большинства антенн KADAMM — розетки N, у части моделей SMA, RP-TNC или MCX для прямого подключения к точке доступа. Соединения на улице герметизируют, иначе влага в разъёме со временем поднимает КСВН.
• Наведение. Направленные антенны наводят по уровню сигнала в интерфейсе точки доступа: сначала грубо по карте, затем поворотом до максимума на обоих концах по очереди.
• Грозозащита и заземление обязательны для антенны на отдельно стоящей мачте — подробнее в статье о грозозащите антенных трактов.

Четыре ошибки

• Ставят направленную антенну для покрытия двора. Луч 20° закрывает узкую полосу, а весь остальной двор остаётся без сети. Для покрытия нужна секторная.
• Берут 2,4 ГГц для моста в городе. Эфир забит роутерами, и мост работает на доле скорости; 5 ГГц с узким лучом в той же ситуации даёт стабильную линию.
• Тянут длинный кабель от роутера в доме до антенны на крыше. Потери в кабеле съедают выигрыш антенны; радио должно стоять у антенны.
• Не проверяют зону Френеля. Прямая видимость «глазом» есть, а связь нестабильна: кромка крыши или кроны деревьев перекрывают эллипсоид вокруг линии.

Модели под типовые задачи

KADAMM APW24120VP13B

Двор, дача, склад

2400–2500 МГц, 13 дБи, сектор 120° — один сектор на площадку.

Открыть карточку

KADAMM APW2465DP18

Покрытие 2,4 ГГц, MIMO 2×2

2400–2500 МГц, 18 дБи, 65°, ±45°, 2 порта.

Открыть карточку

KADAMM APW515865DP18

Сектор провайдера 5 ГГц

5150–5850 МГц, 17,5 дБи, 65°, ±45°, 2 порта.

Открыть карточку

KADAMM APWD515813

Мост до 1–2 км

5150–5850 МГц, 13 дБи, луч 35°, V+H.

Открыть карточку

KADAMM APWD515824

Мост на несколько километров

5150–5850 МГц, 24 дБи, луч 9°, V+H.

Открыть карточку

KADAMM APW245817

Два диапазона одной антенной

2400–2483 / 5150–5850 МГц, 20 дБи, луч 22°.

Открыть карточку