Что такое beamforming в роутере
Перейти к содержимому

Что такое beamforming в роутере

  • автор:

Что такое Beamforming

Формирование луча одно из тех понятий, которое кажется настолько простым, что удивляешься, почему раньше никто про это не думал. Вместо того, чтобы транслировать сигнал во все стороны в надежде, что он достигнет пункта назначения, почему бы не сфокусировать этот сигнал, и не направить его прямо в цель?

Иногда самые простые понятия являются наиболее сложными для реализации, особенно в начальном ценовом диапазоне (SOHO сегмент). Начиная с пятого поколения Wi-Fi (802.11ac) эта функция, наконец, появилась в домашних маршрутизаторах.

История развития Beamforming

Немного предыстории: формирование луча было на самом деле дополнительной функцией более старого стандарта 802.11n, но IEEE (международный орган, который устанавливает эти стандарты) не разъяснил, как именно это должно было быть реализовано. И могло получиться так, что вы купили роутер, и он использует одну реализацию, а Wi-Fi адаптер в вашем ноутбуке использует другую, в этом случае формирование луча не заработает.

Некоторые производители разрабатывали свои комплекты 802.11n, но они, как правило, были дорогими и не пользовались широким спросом на рынке.

роутер с формированием луча и без формирования

Формирование луча фокусирует сигналы, которыми обмениваются Wi-Fi маршрутизатор и клиенты, с которыми он связан.

IEEE не допустил той же ошибки со стандартом 802.11ac. Компании, производящие оборудование с поддержкой 802.11ac, не обязаны реализовывать формирование луча, но если они это делают, то только согласно установленной спецификации. Это гарантирует, что оборудование каждой компании будет совместимо. Если одно устройство (например, точка доступа) поддерживает формирование луча, а другое (например, Wi-Fi адаптер в ноутбуке) — нет, они все равно будут работать вместе. Только не будет использоваться технология Beamforming.

Формирование луча способствует более эффективному использованию полосы пропускания беспроводной сети и увеличивает радиус ее действия. Это, в свою очередь улучшает потоковую передачу видео, качество голоса и работу других приложений, чувствительных к пропускной способности, задержке и джиттеру.

Beamforming стал возможным благодаря передатчикам и приемникам, которые используют технологию MIMO (множественный вход, множественный выход): данные отправляются и принимаются с использованием нескольких антенн для увеличения пропускной способности и дальности. MIMO был впервые представлен стандартом 802.11n, и он остается важной функцией стандарта 802.11ac и 802.11ax. MIMO может работать по схеме 1×1, 2×2 и 3×3, последний означает поддержку 3-х пространственных потоков для передачи и приема.

схема работы MIMO 1x1, 2x2 и 3x3

Как работает формирование луча

Беспроводные маршрутизаторы (или точки доступа) и беспроводные адаптеры, которые не поддерживают формирование луча, ведут широковещательную передачу данных во всех направлениях. Представьте лампу без абажура в качестве беспроводного маршрутизатора: лампа (передатчик) излучает свет (данные) во всех направлениях.

Устройства, поддерживающие формирование луча, фокусируют свои сигналы на каждом клиенте, ведя передачу данных таким образом, чтобы больше данных достигало целевого устройства, а не излучалось в пространство. Теперь установим на лампу (беспроводной маршрутизатор) абажур, чтобы уменьшить количество света (данных), излучаемых во всех направлениях. Сделаем отверстия в абажуре, чтобы концентрированные лучи света перемещались в определенные места (ваши клиенты Wi-Fi) в комнате.

Если Wi-Fi клиент также поддерживает формирование луча, маршрутизатор и клиент могут обмениваться информацией об их соответствующих местоположениях, чтобы определить оптимальный путь прохождения сигнала. Устройство, которое формирует луч и его сигналы, называется beamformer, а любое устройство, которое принимает сформированные лучом сигналы, называется beamformee.

Сигналы, исходящие с антенн роутера откалиброваны с необходимым смещением фаз и амплитудой, и они испытывают конструктивную (усиливающую) интерференцию непосредственно в области приемной антенны абонентского оборудования, а в других направлениях проявляется деструктивная (гасящая) интерференция.

конструктивная (усиливающая) и деструктивная (гасящая) интерференция

Роутер отправляет со всех своих антенн зондирующий сигнал клиенту. Клиент отвечает роутеру то, что он увидел и отправляет набор комплексной матрицы с параметрами местоположения, фазовым сдвигом и амплитудой сигнала.

комплексная матрица с параметрами сигнала клиента

Роутер вычисляет местоположение клиента, делает, если нужно поправки в сигнале и формирует узконаправленный главный лепесток в направлении от точки доступа к клиенту. А чем выше соотношение сигнал/шум на клиенте, тем выше модуляция и тем большей скорости можно достигнуть.

В чем разница между неявным и явным формированием луча?

Формирование луча может значительно повысить уровень сигнала устройств, которые фактически не поддерживают формирование луча, хотя и не так сильно, как это происходит на поддерживаемом устройстве.

Явное формирование диаграммы направленности означает, что луч формируется, только если устройство на другом конце поддерживает формирование луча (explicit Beamforming – eBF). В этом случае используются специальные калибровочные кадры от клиента. Поддержку eBF реализована в стандартах 802.11ac и ax.

Неявное формирование луча (implicit Beamforming, iBF) будет пытаться сформировать луч, даже если конечное устройство его не поддерживает. Это упрощенный вариант алгоритма eBF. Роутер оценивает канал связи на основании принятых данных от клиента. Точка доступа объявляет, на каких скоростях она может работать. Клиент в зависимости от параметров принятого сигнала отвечает, что он будет работать на такой-то скорости. Путем итераций точка доступа меняет скорость и фазовый сдвиг на антеннах, и смотрит, что ответит клиент. Если клиент повысил скорость, принимается решение что все хорошо. Так продолжается до тех пор, пока не будет установлена максимальная скорость со стороны клиента.

Технология Beamforming это еще один метод для улучшения скорости беспроводной сети, и используя ее совместно с MIMO можно получить очень хорошие результаты.

Что значит функция «beamforming» в беспроводных устройствах?

концентрирование излучения

Во многих новых роутерах появилась такая функция как beamforming (обычно переводится как «формирование луча» или «концентрирование излучения»). Иногда ее называют «spatial filtering» (пространственное фильтрование). Расскажем, что это такое.

Сама по себе идея не нова, но она недавно нашла себе место в беспроводных устройствах. Это технология обработки и формирования сигнала, которая позволяет поддерживать достаточно высокую скорость передачи в местах, где распространение сигнала затруднено. То есть – толстые стены, перекрытия, или множество интерферирующих устройств. Эта технология позволяет устройству «почувствовать» в каком направлении возникают потери сигнала, и скорректировать работу передающей части соответствующим образом.

В стандарте 802.11n оба устройства, например роутер и компьютер, должны использовать один и тот же тип этой технологии (как правило это достигается использованием продуктов одного и того же производителя – роутера и 802.11n-брелка в ноутбуке), иначе не будет эффекта.

Если облака для вас
не просто теория
Широкий спектр услуг
по выделенным северам
и мультиклауд-решениям
Конфигурация VPS и бесплатный тест уже через 2 минуты
Организация вашей IT-инфраструктуры на основе мультиклауд-решения

В стандарте 802.11ас эта технология стала частью стандарта, поэтому эффект от нее будет заметным даже на 802.11ac-устройствах разных производителей, но и здесь не стоит ожидать от нее чудес. Она действительно помогает, но это всего лишь некоторое значительное улучшение скорости передачи, речь идет не об изменениях в разы.

Технология эта бывает в «явной» и «скрытой» реализации (explicit и implicit в англоязычных источниках). В «явном варианте» оба источника обмениваются информацией друг с другом о радиоканалах, и их местоположении друг относительно друга. В «скрытом» варианте, роутер пытается это сделать самостоятельно – не получая дополнительной информации от подключенного другого устройства. Очевидно, что первый вариант дает больший выигрыш, поскольку более эффективен.

Популярные услуги
Аренда дискового пространства в облаке

Аренда дискового пространство в облаке с доступом по FTP. Облачное хранилище поможет защитить данные от потери, освободить место на стационарных компьютерах предприятия.

Частное облако для банка

Одна из инновационных услуг Xelent.Разрабатывая облачные решения для финансового сектора, мы учитываем высокие требования к безопасности корпоративных данных и соответствие предоставляемых инфраструктур требованиям ФЗ №152 от 27.07.2006 г.

Облачный архив для 1C

Автоматизация обязательного архивирования – первый шаг к упрощенному управлению ИТ-структурой предприятия. Аренда облачного архива для 1С в Xelent поможет справиться с этой задачей. Все данные размещаются на защищенном от сбоев оборудовании в ЦОДах Москвы и Санкт-Петербурга.

Что такое Tx beamforming на роутере?

Tx beamforming — это технология, которая позволяет роутеру улучшить качество и стабильность беспроводного сигнала. Суть ее заключается в том, что роутер может отправлять беспроводные сигналы в определенном направлении, вместо того, чтобы равномерно распространять их по всему пространству.

В простых словах, Tx beamforming позволяет роутеру «наводить» свой сигнал более точно на конкретное устройство, улучшая тем самым его приемник. Это особенно полезно в условиях сильных помех или при работе с отдаленными устройствами.

Работа Tx beamforming основана на использовании нескольких антенн у роутера. Благодаря этому, роутер может создавать различные сигналы, которые складываются между собой в таком образом, чтобы они усиливались в определенных направлениях и ослаблялись в других.

Таким образом, роутер улучшает сигнал, который отправляется на конкретное устройство, делая его более стабильным и надежным.

Важно отметить, что для работы Tx beamforming необходимо, чтобы и устройство, и роутер поддерживали данную технологию. В противном случае, эффективность будет снижена.

Принцип работы Tx beamforming на роутере

Роутеры с функцией Tx beamforming используют специальную технологию передачи сигнала, которая позволяет улучшить производительность и качество беспроводной сети.

Принцип работы Tx beamforming основан на отправке сигнала от роутера в определенном направлении, с использованием антенн с расширенным охватом. Когда устройство находится в зоне покрытия, роутер автоматически анализирует направление сигнала и корректирует его для оптимальной передачи данных.

В результате, данная технология позволяет повысить скорость передачи данных и улучшить стабильность подключения. Особенно она полезна в условиях сильных помех или когда устройство находится на большом расстоянии от роутера.

Tx beamforming является одной из ключевых функций современных роутеров, которая помогает обеспечить более надежную и быструю беспроводную связь.

Преимущества Tx beamforming на роутере

Увеличение скорости передачи данных С помощью Tx Beamforming роутер может направлять сигналы Wi-Fi непосредственно к подключенным устройствам, оптимизируя передачу данных. Это позволяет значительно увеличить скорость передачи данных и повысить производительность сети.
Улучшение дальности и надежности сигнала Tx Beamforming позволяет роутеру фокусировать сигналы Wi-Fi на конкретные устройства, расположенные на большом расстоянии. Это помогает увеличить дальность сигнала и обеспечить стабильное подключение даже в отдаленных уголках дома или офиса.
Снижение помех и интерференции Благодаря использованию Tx Beamforming роутер может обнаруживать помехи и интерференцию в сети Wi-Fi, а затем корректировать направление передаваемых сигналов. Это позволяет минимизировать влияние помех на качество связи и обеспечить более стабильное подключение.
Лучшая производительность для подключенных устройств Использование Tx Beamforming позволяет роутеру более точно направлять сигналы Wi-Fi к подключенным устройствам, улучшая скорость передачи данных и стабильность подключения. Это особенно полезно для устройств, которые требуют большой пропускной способности, таких как стриминговые устройства, игровые консоли или мобильные устройства.

Использование технологии Tx Beamforming позволяет значительно улучшить производительность и надежность беспроводной сети Wi-Fi на роутерах. Данная технология активно используется в современных роутерах для обеспечения более стабильного и эффективного беспроводного подключения к сети.

Как реализуется Tx beamforming на роутере

Для реализации Tx beamforming роутер должен обладать несколькими антеннами, которые работают в комбинации. Внутренние алгоритмы роутера анализируют условия работы и окружение, чтобы определить, в каком направлении передавать сигнал.

Технология Tx beamforming улучшает качество сигнала и расширяет покрытие Wi-Fi сети. Роутер настраивает амплитуду и фазу сигнала для каждой антенны, чтобы создать фокусированный и сильный сигнал в определенном направлении.

Преимущества использования Tx beamforming на роутере:

  • Увеличение дальности передачи сигнала и покрытия Wi-Fi сети;
  • Улучшение скорости и стабильности подключения для устройств, находящихся на значительном расстоянии от роутера;
  • Снижение интерференции сигнала и помех от других устройств.

Важно отметить, что для работы Tx beamforming необходимо, чтобы все устройства в сети поддерживали данную технологию. Если ваше устройство не поддерживает Tx beamforming, оно будет использовать стандартные методы передачи данных, и преимущества этой технологии не будут доступны.

Как настроить Tx beamforming на роутере

Настройка Tx beamforming на роутере может помочь улучшить качество и надежность беспроводного сигнала вашей домашней сети. Вот несколько шагов, которые помогут вам настроить Tx beamforming на вашем роутере:

1. Войдите в настройки роутера. Для доступа к настройкам роутера откройте веб-браузер и введите IP-адрес роутера в адресной строке. Обычно адрес роутера указывается на задней панели роутера или в документации.

2. Войдите в меню настройки беспроводной сети. Найдите меню, связанное с беспроводной сетью или Wi-Fi. Обычно оно называется «Настройка Wi-Fi» или что-то подобное.

3. Найдите настройки Tx beamforming. В меню настройки беспроводной сети найдите опцию, связанную с Tx beamforming. Обычно она называется «Tx beamforming» или «Усиление сигнала» и может находиться в секции «Расширенные настройки» или «Дополнительно».

4. Включите Tx beamforming. Выберите опцию «Включить» или «Авто» рядом с Tx beamforming, чтобы включить эту функцию. Если вы видите опцию «Стандартный» и «Улучшенный», выберите «Улучшенный», чтобы получить максимальную производительность.

5. Сохраните изменения. Не забудьте сохранить внесенные изменения, нажав на кнопку «Сохранить» или «Применить».

6. Перезагрузите роутер. Чтобы изменения вступили в силу, перезагрузите роутер. Это можно сделать, выбрав соответствующую опцию в меню настроек.

Обратите внимание, что наличие опции Tx beamforming и способ настройки может зависеть от модели вашего роутера и прошивки.

После настройки Tx beamforming роутер будет использовать технологию для активного усиления сигнала и создания более стабильного и сильного Wi-Fi соединения. Это может помочь улучшить скорость и дальность беспроводной связи в вашей домашней сети.

Простыми словами: Как beamforming работает в Wi-Fi роутерах?

Большинство продаваемых Wi-Fi роутеров оснащено технологией – beamforming. Такие роутеры легко отличить по количеству антенн, которых четыре и более. Коротко производители объясняют, что луч от антенн как бы следует за устройствами, подключёнными к беспроводной сети. Но как он может изменять направление излучения, если антенны и само устройство не поворачиваются?

Wi-Fi роутер с beamforming

Действительно, роутеры не оснащены какими-то моторчиками, сервоприводами или внутренними поворотными механизмами, но луч действительно подстраивается под местоположение устройств в Wi-Fi сети. Объясню принцип работы простыми словами.

Главное, чем действительно должны быть оснащены Wi-Fi роутеры с beamforming – это несколькими антеннами. Чем их больше – тем лучше, но и четырёх вполне достаточно.

Все антенны на роутере принимают сигнал от устройства, подключённого к нему, допустим – это смартфон. Причём каждая из антенн примет сигнал с небольшими задержками друг относительно друга. Это будут очень маленькие задержки, какие-то доли микросекунд. Такие задержки не способны замедлить скорость передачи данных, но очень важно их точно измерить.

Сигнал от смартфон достигает роутер разными путями и с разными задержками

Фокус заключается в том, что если сигнал передать от роутера с точно такими же задержками, с какими сигнал был получен от этого устройства, максимум энергии придётся как раз на местоположение того самого устройства. По сути, роутер создаст луч, который будет направлен строго к смартфону.

Такой сигнал можно будет принять и в других точках. Но если задержки измерены максимально точно и роутер смог передать сигнал точно повторив эти задержки, сигнал в местоположении смартфона будет максимальным. В других точках пространства сигнал будет не таким мощным.

Понятно, что любое устройство в Wi-Fi сети может переместиться в пространстве. Поэтому величина задержек от конкретного устройства постоянно измеряется, много раз в секунду. Роутер непрерывно подстраивает свою работу и луч фактически следует за устройством.

Если передать сигнал с такими же задержками как он был принят - его мощность будет максимальной в местоположении смартфона

Что самое интересное: роутер знает местоположение устройства очень точно, но лишь в размерах задержек. А вот географические координаты, то есть широта и долгота всех работающих устройств, в том числе и самого роутера для него не известны.

То есть роутер создаёт вокруг себя новую систему координат, в которой нет высоты, ширины, долготы, но есть задержки передачи между каждой антенной и устройством. И чем больше будет таких антенн – тем больше измерений будет в таком новом пространстве. Четыре антенны – значит 4D, а 6 антенн – 6D, вместо нашего скромного 3D мира ��

К слову, beamforming в сотовых сетях работает по точно такому же принципу. Просто отдельные антенны на сотовых станциях скрыты в едином корпусе. Причём число таких антенн может достигать 64 или даже 128. Они могут разбиваться на группы и обслуживать разные кластеры вокруг себя одновременно.

Антенна сотовой связи с beamforming

Вот таким хитрым образом проблему, то есть задержки передачи сигнала, учёные обратили в пользу. Благодаря формированию лучей удаётся существенно повысить скорость передачи данных, ёмкость сети и, что очень важно, дальность связи.

Даже в высоrих частотных диапазонах, таких как 5 ГГц, Wi-Fi роутеры могут работать через стены. Хотя без этой технологии покрытие было бы доступно лишь в одном помещении, где установлен сам роутер.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *