無線網絡：探究無線網絡中的性能問題

2019-11-05 02:28:04

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供稿：網友

　　現在，低預算的Wi-Fi網絡已經是非常地流行了，但是他們并不是現在僅有的一種無線網絡類型。實際上，假如從價格方面考慮的話，從不到100美元到幾百萬美元的無線網絡有幾十種。為了能在無線網絡中達到最佳性能，有必要了解一些在Wi-Fi和非Wi-Fi無線網絡中都普遍存在的一些問題。
　　
　　設備太多
　　對于無線網絡來說，最常見的一個問題就是在一個非常小的范圍內通常會有非常多的無線設備。在安裝無線裝備之前，通過一個專業的站點調查就可以很輕易的避免這個問題。不幸的是，似乎大多數網絡工程師都這樣認為：假如他們能夠安裝一個Wi-Fi網絡，那么其規則對于其他無線網絡來說是一樣的。所以他們就會試圖自己來安裝這些設備。
　　
　　問題是在一個區域內可以放置多少個設備？這對于特定類型的無線設備來說是非常講究的。DS-11，直接擴頻網絡（Direct SPRead Spectrum network）就是一個很好的例子。DS-11網絡一共有11個可用的信道。因此，一個顯而易見的道理就是只要各個網絡不在同一個信道上，在這樣的一個區域內你就可以使用11個不同的網絡而不會相互產生干擾。但是實際情況卻不是這樣。
　　
　　在擴頻網絡概念的背后，使用多個信道實際上是要盡可能的增加可用的帶寬，并且要增加其安全性。在一個DS-11網絡中，因為每個DS-11設備都是使用多個信道，所以為了避免在這些頻率相互干擾，只能形成三個無線網絡。
　　
　　但是，DS-11并不是唯一的受到這種限制的技術。也許你聽說過這種叫做FHSS（跳頻擴頻――Frequency hopping spread spectrum）的無線網絡技術。FHSS是一種和DS-11非常相似的擴頻技術，它的運行頻率范圍為2.4到2.483GHz 。在這個范圍內，總共有79個信道和78個不同的跳頻序列可以使用。即使是有這么多可以使用的信道，這種類型的網絡仍然限制為只有15個。
　　
　　在這里得到的教訓是，在安裝任何無線網絡硬件之前，進行一次專業的站點調查是非常重要的。這個專業的站點調查將告訴你：在這個區域內是否有其他的設備，這些設備是否會對你預備安裝的設備產生干擾。
　　
　　可視距離的網絡
　　其中一種比較常見的無線網絡是可視距離的網絡（Line-of-sight networks ）?？梢暰嚯x的網絡既可以使用無線電信號也可以使用激光在兩點之間傳輸數據。顧名思義，可視距離的技術要求在發送者和接受者之間必須沒有障礙，能夠相互看得見。
　　
　　在使用可視距離的網絡時還會出現各種不同的問題。對于初學者來說，可視距離的網絡的天線難以調整是非常出名的。當然，通過專業人士來安裝這個網絡或通過購買具有自矯正機制的硬件，你可以很輕易的解決這個問題。
　　
　　對于我個人來說，我比較喜歡具有自矯正機制的硬件，其原因不僅僅是因為它比較輕易安裝。可視距離的網絡經常用于在兩個建筑之間發射信號。這種網絡的問題是：在有風的天氣中，高層建筑上的天線有可能會有點擺動。雖然在每個方向上的擺動可能只有幾英寸，但是這種移動足以中斷無線網絡的信號。但即使是建筑發生了移動，自矯正的硬件也能夠保證天線能夠自動對準。
　　
　　記住，建筑能夠移動這是眾人皆知的，發射塔也能夠移動。大約在九年或者十年前，我進行了一個衛星因特網接入試驗。我在其他州購買了一個碟型天線。通過長時間的調試之后，我熟悉到無法與衛星實現清楚的無障礙的可視距離通信。為了補救此事，一個朋友從外地趕來并幫助我構建了一個大約有20英尺高的鋁制發射塔。
　　
　　在一開始的幾天中，信號工作的很正常，但是，很快就刮起了大風。雖然肉眼感覺不到天線有太多的擺動，但是隨著發射塔在風中往返的擺動，信號也隨著減弱。
　　
　　在可視距離的網絡中，維護天線之間的矯正工作是一件很重要的事情，但這只是這場戰爭中的一部分?？紤]菲涅耳區（fresnel zone）也是一件很重要的事情。
　　
　　想象一下，假如你站在一片原野的一端，試圖使用一個很大的手電筒來照亮在原野另一端的一個目標的情形。在原野另一端的光束將比手電筒寬廣得多。這個例子說明了光的散射原理，也就是說光隨著它的傳播在不斷的擴散。
　　
　　但是激光就不會象手電筒中的光那樣有很高的散射率，但是它仍然存在這種現象。無線電信號也遵守這種規律，將隨著它的傳播而不斷擴散。
　　
　　對于可視距離的網絡而言，問題是大多數人都沒有考慮到這種散射現象。我曾看見許多人看著窗外，假如他們能夠看到目標就認為他們有一個非常清楚的可視距離的網絡。然而，隨著信號的擴散，信號的力度在減弱。假如想要接收全部信號，很重要的一點就是接收天線要有一個清楚的可視距離的網絡來接收全部的進站信號，而不只是部分信號。包含信號的區域就叫做菲涅耳區（fresnel zone）。
　　
　　菲涅耳區識別組成信號的區域。假如在這個區域內，有一個物體在一定程度上造成了信號的模糊，那么將會由于這個物體在中間而導致部分信號力度丟失。大多數可視距離的網絡信號缺少穿透這些物體的力度。這也證實了進行站點調查的重要性。
　　
　　不恰當的裝備
　　另一個導致無線網絡問題的原因在于使用了不恰當的裝備。在此之前，我曾經說過目前有幾十種不同的無線網絡。有這么多不同類型的網絡的一個原因在于不同的安裝有不同的要求。例如象期望的帶寬、氣候、距離以及障礙物等這些東西在裝備的要求中都會起作用。假如你選擇了錯誤的預備，你的網絡將不能充分地運行。
　　
　　在所有裝備中，最需要你考慮的一個主要部件是天線。即使你購買了恰當的無線電發射裝置，并且你有一個很好的網絡規劃，選擇很差的天線將會破壞你的所有努力。雖然本文不預備成為一個全面的指導如何選擇天線的文章，但是我想在此花一點時間來稍稍討論一下比較常見的天線類型，這只是想讓你知道為什么天線的選擇非常重要。
　　
　　天線中最常見的一種類型是拋物柱面反射器天線（parabolic dish）。這種天線看起來象一個圓盤式衛星電視天線（satellite dish），經常應用于可視距離的無線網絡。在大多數情況下，使用這種天線的網絡信號力度雖然不能穿透障礙物，但是卻可以進行長距離通信。這種天線的一種變異是柵格拋物面天線（parabolic grid）。柵格拋物面天線的工作原理類似于拋物柱面反射器天線，但是這種天線更適合于多風的環境。
　　
　　另一種類型的天線是板狀天線（panel）或者扇形天線（sector antenna）。這種天線的功能和拋物柱面反射器天線的功能很相似，但是看起來更象一個比薩餅的盒子。這些類型的天線接收信號的范圍可以從60度變化到180度，適合于廣域范圍的廣播。
　　
　　當然另外還有一種常見的天線是全向天線（omni）。全向天線看起來象一個CB天線或者象一個在小船上使用的無線電天線。全向天線可以360度覆蓋整個區域，但是所覆蓋的范圍只能是一個平面。這意味著信號可以從不同的方向傳播過來，但是卻不能上下傳播。
　　
　　對于全向天線這種類型來說，可供選擇的天線還有平板天線（patch antenna）。平板天線是一種小的環形天線，也能夠從360度進行覆蓋。但是和全向天線不同的是，平板天線并沒有實現完全的平面范圍內的覆蓋。平板天線主要用于室內網絡。
　　
　　天線連接問題
　　但是另一個常見的問題是天線的連接問題。在離開接收器之前無線信號的力度是最強的。然而，在天線電纜和接收器之間有一個圓柱形連接器（barrel connectors），并且在天線和天線電纜之間有另外一個圓柱形連接器。這種圓柱形連接器將大大減弱信號的力度，當然天線電纜甚至是天線本身都會減弱信號的力度。
　　
　　你的安裝目標應該是減少信號的損失。為了達到這個目的，不在絕對需要的時候不要使用圓柱形連接器，天線電纜的長度也要盡可能最短。在此，我還需要指出的是：通常說來，使用放大器是一種非常不好的想法。因為放大器不僅放大了信號，同時也放大了噪聲。更重要的一點是，通常情況下，與直接連接天線相比較而言，使用放大器的方法會要求你使用更多的圓柱形連接器和更長的的電纜，因而這樣也將逐漸減小信號的質量。即使信號失真不是問題，一個放大的信號也經常會超出FCC（聯邦通信委員會）所能夠治理的信號力度的范圍。
　　
　　最近，一個朋友告訴我，他曾經碰到這樣一個網絡，其信號質量很差。整個網絡的連接如下：無線電發射裝置連接了一個放大器，在放大器的另一端連接著一個分離器和兩個天線電纜，它們將信號反饋到兩個很大的天線。由于這三根天線電纜、六個圓柱形連接器、兩個天線以及分離器的電阻的存在，實質上這個網絡并沒有產生信號。在這種情況下，我的朋友只是簡單的將無線電發射裝置通過一根電纜和兩個圓柱形連接器直接連接到天線上。這樣一來，無線電發射裝置的工作情況與最初設計要求的性能相同。
　　
　　Wi-Fi的性能問題
　　因為Wi-Fi網絡現在非常普及，在這里我想花一點時間來討論一下Wi-Fi網絡中普遍存在的性能問題。雖然現在有一些長距離的Wi-Fi網絡實現，但是Wi-Fi網絡最初是為室內網絡解決方案而設計的。因此，在這里將強調室內環境中的網絡性能問題。
　　
　　信號質量很差是那些巨大的、費用昂貴的室外網絡中最經常碰到的能問題，與這些網絡相似，Wi-Fi網絡也受到這種網絡信號質量差的問題的困擾。接入點的類型和位置非常重要。通常情況下，簡單實現的Wi-Fi網絡往往比在其四周有眾多的障礙物的Wi-Fi 網絡工作得要好。
　　
　　例如，幾年前，我買了一個802.11B的無線接入點。在安裝了這個接入點之后，我能夠在整個房子里以及在院子中都能夠接收到信號，雖然這讓我感到很便利，但是這種網絡的低速度讓我感到沮喪。
　　
　　當802.11A可以使用的時候，我又在我家里安裝了一個802.11A的網絡。這種網絡的工作頻率是5.8GHz，與工作在2.4GHz 上的802.11B相對應。這也就意味著它的數據傳輸速率會快很

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