WIFI Ez a munka egy kis előkészület a nyári hobbielfoglaltságomhoz is, mert szeretném kibővíteni a most üzemelő wifi rendszeremet. A jelenlegi rendszer egy router kicsi botantennája Wep tikosítással, ami nem a legjobb, mondjuk házon belül még megfelelne, mivel kertes házban lakunk, és a környék is elég wifi mentes, még. A bővítés célja hogy a első lépésben rendszerhez kapcsoljam a szemben lakó nagyszüleimet, ami a tetőről kb. 50 méter, de itt a jelet szeretném fókuszálni, és erős titkosítással védeni. A második lépés a régi házunkat ahol a szüleim jelenleg dolgoznak (irodaként üzemel) egy parabola segítségével kapcsoljam össze, itt már kb. 200, 300 méter is lehet a távolság, plusz háztetők fák, de rálátás van. A harmadik és a legnehezebben létrehozható a szomszédos városban lakó barátomat rákapcsolni kb. 3 km áthidalásával, bár itt pár fa miatt takarási problémák vannak. Ez az esszé egyben egy átfogó kutatás is lesz, hogy milyen eszközök állnak majd rendelkezésemre a Wifi rendszer kiépítéséhez. Epilógus: a vezeték nélküli hálózatok történelme Befejezésképpen egy kis történelmi összefoglaló arról, hogyan alakult ki a vezeték nélküli hálózat mai szabványa az elmúlt évtizedek alatt. 1942 A zeneszerző / zongoraművész George Antheil és a színésznő Hedy Lamarr szabadalmaztatja egy frekvencia-ugrásos rádió titkosító (később "szórt-spektrumú"-nak elnevezett) technikát, majd felajánlotta az amerikai tengerészetnek (U.S. Navy), amely befogadta, de még nem találta használhatónak a II. Világháborúban. 1958 Az amerikai tengerészet kifejleszti az első rádió kommunikációs chipet, amely ezen a technológián alapult. 1985 Az amerikai tengerészet elérhetővé teszi a civil szféra számára a technológiát.
1989 Az FCC (Federal Communications Commission - Amerikai Hírközlési Hatóság) engedélyezi a technológiát három szabad rádió sávra. 1990 Az IEEE megkezdi a vezeték nélküli kapcsolat szabványának kidolgozását az ISM (Industrial, Scientific and Medical - Ipari, Tudományos és Orvosi) spektrumban. 1997 Az IEEE ratifikálja a 802.11 "over-the-air vezeték nélküli kliensek és alap-állomások közötti interfész" -t, amely még nem garantálta a szabványok együttműködését. Az FCC engedélyezi egy negyedik frekvencia sáv használatát is. 1999 Az IEEE ratifikálja a 802.11b és 802.11a szabványt. Megalakul a WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance - vezeték nélküli Ethernet Kompatibilitás Szervezet) a 802.11 szabványban való együttműködés összehangolására, megindítva globális elterjedését. Megkezdődik a 802.11b szabványú termékek kiszállítása. 2000 A Microsoft kiadja a Windows 2000 -ret WLAN sniffer képességgel felvértezve. A WECA elindítja WiFi hitelesítő programját a 802.11b szabványt támogató termékekre. A Carlson Hotels Worldwide (a Country Inns & Suites, a Radisson Hotels és a Regent International Hotels tulajdonosa) bejelenti vezeték nélküli szolgáltatását. 2001 A Starbucks is elindítja vezeték nélküli hotspot szolgáltatását. Scott Fluhrer, Itsik Mantin, és Adi Shamir kutatók bejelentik, hogy a WEP (Wired Equivalent Privacy - Vezetékessel Egyenértékű Titkosítás), a 802.11 biztonsági megoldása bizonyítottan megbízhatatlannak minősült. A 802.11a szabványú termékek megjelennek a piacon. 2002 A Lucent Technologies bemutatja, hogyan képesek a felhasználók a nélkül váltani a WiFi és 3G hálózatok között, hogy megszakadna internet kapcsolatuk. A WECA új szervezetté alakul, WiFi Alliance (WFA, WiFi szövetség) néven, elindítja a 802.11a hitelesítő tesztjeit illetve és bejelenti a WPA (WiFi Protected Access, WiFi védett hozzáférés) biztonsági módszert a WEP leváltására. 2003 A WFA elindítja WiFi ZONE programját publikus hotspotok hitelesítésére.
Az Intel bemutatja a Centrino technológiát, amely hardveresen támogatja a vezeték nélküli kapcsolatokat. A McDonald's tíz hotspot-ot telepít Manhattan-ben és további 300-at igér az év végéig. Megjelennek az első, még nem véglegesített 802.11g szabványt támogató termékek. A WFA hitelesíti az első WPA-t támogató termékeket. Ekkor már több, mint 40 millió 802.11 szabványt támogató terméket adnak el világszerte, illetve megjelennek az első 802.11a és 802.11g szabványt egyszerre támogató termékek is. A Verzion 150 WiFi képes telefonfülkét telepít Manhattan-ben és további 1000-ret ígér az év végéig. Az IEEE ratifikálja a végleges 802.11g szabványt, hamarosan hitelesítik az első ilyen szabványú termékeket. Ekkor már 112 cég 865 terméke kapja meg a hivatalos WiFi hitelesítést 2000 óta. A WPA támogatását kötelezővé teszik a WiFi hitelesítés folyamatában. 2005 Erre az évre fél milliárd (!) 802.11 szabványt támogató, hitelesített eszköz (Access Point, mobiltelefon, asztali PC, DVD lejátszó és felvevő, MP3 lejátszó, notebook, PDA és egyéb termék) eladását becsülik. Vezeték nélküli kapcsolat létesítése - topológia Tegyünk most egy apró lépést technikai irányba és nézzük meg, hogyan "beszélgetnek" egymással a WLAN képes eszközök a valóságban. Ad-Hoc kapcsolat A WiFi világában alapvetően két módon létesíthetünk kapcsolatot. Az egyik, egyszerűbb eset az ún. Ad-Hoc vagy pont-pont topológia, amikor néhány WiFi képes eszköz közvetlenül egymással kommunikál. Ez a módszer - nevéből adódóan - alkalomszerű, azaz olyan esetben érdemes használni, amikor gyorsan, rövid időre kell összekapcsolnunk két eszközt, vagy ez a legolcsóbb módja a kommunikációnak (vezetékes kapcsolattól eltekintve), például át szeretnénk másolni néhány fájlt, vagy kedvenc játékunk többjátékos üzemmódjában szeretnénk játszani ismerősünkkel. Infrastructure mód A másik - komolyabb - lehetőség az Infrastructure (infrastrukturális) mód. Az elnevezésből azonnal kiderül, itt már egy bonyolultabb összeállításról van szó, ettől függetlenül azonban nem kell megrémülnünk, ez sem ördöngősség, a cikksorozat végére - reményeim szerint - minden olvasó rendelkezni fog a megfelelő információkkal, amely ennek a rendszernek az összeállításához szükséges.
Access Point Az Infrasctructure mód esetében vezeték nélküli eszközeink nem közvetlen egymással kapcsolódnak, hanem egy ún. Access Point (hozzáférési pont) segítségével. Ez az eszköz rendszerint vezetékes és vezeték nélküli hálózatunk között teremt kapcsolatot, mintegy hídként (Bridge) funkcionálva. Egy Access Point több eszközzel is képes egyidejűleg kommunikálni, hogy pontosan mennyivel, azt megtudhatjuk a készülék felhasználói kézikönyvéből, de általában mindegyik bőven elegendő számú kliens (kapcsolódó) eszközt tud kiszolgálni. Egy fontos szempontot azonban figyelembe kell vennünk: minél több eszköz kapcsolódik és kommunikál egyszerre egy Access Point -tal, annál keskenyebb sávszélesség jut egy-egy eszközre, azaz annál lassabbnak érzékeljük hálózatunk sebességét az egyes eszközökön. Ez természetesen elmondható minden hálózatról, vezetékesről és vezeték nélküliről egyaránt, azonban míg egy vezetékes hálózaton elegendő a sávszélesség mondjuk 100 felhasználó számára, hogy egyidejűleg digitális filmet nézzen, addig egy átlag vezeték nélküli hálózat egyetlen Access Point -jához kapcsolódó 5 felhasználó képes ugyanerre. Milyen kiegészítőre van szükségünk WLAN kapcsolat létesítéséhez? A beépített WiFi rádiót tartalmazó eszközök száma ugyan rohamosan növekszik, de sokan használnak olyan számítógépet, notebook-ot vagy PDA-t, amely még nincs felkészítve erre a technológiára. Mit tehetnek ők, hogy használhassák WLAN hálózatukat? Szerencsére ma már sok-sok kiegészítő terméket lehet kapni, amelyekkel kibővíthetjük már meglévő gépünket. Asztali gép esetében válaszhatunk USB csatlakozású vagy PCI csatoló felületű WLAN kártyákból, notebook esetén szintén szóba jöhet az USB-alapú a PCMCIA kártyák mellett, sőt vásárolhatunk Compact Flash (CF) alapú WLAN kártyát is egy PCMCIA - CF átalakítóval együtt. Ez akkor előnyös, ha PDA-nk is rendelkezik CF memória bővítési lehetőséggel, de WLAN képességgel nem, tehát egy termék megvásárlásával két legyet ütünk egy csapásra, mert a CF WLAN kártyát mindkét gépben tudjuk használni (természetesen olyat kell választanunk, amelynek mindkét eszköz számára van megfelelő meghajtó programja!). Asztali gép esetében Ha asztali gépünket szeretnénk bővíteni WLAN képességgel, akkor a választás során döntenünk kell, USB vagy PCI kártya formájában akarjuk megvalósítani a bővítést. Az USB előnye, hogy bárhol elhelyezhető kb. 3 méteres távolságban a géptől (ennyi ugyanis egy egyszerű USB hosszabbító kábel maximális hossza komolyabb jelveszteség nélkül), tehát úgy tudjuk elhelyezni az USB WLAN csatolót, hogy az a legjobb vétellel rendelkezzen, illetve egyszerűen eltávolíthatjuk a gépből és felhasználhatjuk egy másik gépben, míg a PCI kártyát sokkal körülményesebben tudjuk beilletve kiszerelni. Van azonban előnye is a körülményességnek: illetéktelen személy az USB kártyát egy mozdulattal el tudja távolítani a gépből, míg a PCI kártyára ez nem igaz, van tehát biztonsági szempont is, ne feledjük! Hozzáteszem, hogy a PCI kártyák is rendelkeznek esetenként egy néhány méteres kábellel és külső antennával, amit szintén oda helyezhetünk az íróasztalon, ahol a legjobbnak találjuk a vételt.
Notebook esetében A mai notebook-ok (még az olcsóbb kategória is) általában rendelkeznek beépített WLAN kártyával. Amennyiben mégsem, a PCMCIA felületű kártya talán jobb választásnak tűnhet az USB-vel szembern, ha azt a bővítési lehetőséget másra nem használjuk, így marad plusz egy USB bővítő helyünk. Létezik olyan megoldás is, amelyet "egyszerre" használhatunk asztali gépünkben illetve notebook-unkban is, bár ez inkább költségcsökkentő megoldás: kapható olyan csomag, amely egy PCI és egy PCMCIA kártyát is tartalmaz, a PCI kártya a PCMCIA eszközt képes fogadni, azaz PCMCIA kártyánkat egyaránt használhatjuk asztali és notebook számítógépünkben is (egyszerre persze nem). PDA esetében PDA esetében már egy ideje megjelentek az SD foglalatba helyezhető WLAN kártyák is a CF fogalalattal rendelkezők mellett, ha tehát gépünk csak SD bővítőhellyel rendelkezik (ahogy manapság a legtöbb kézigép), akkor is van megoldás. A mai PDA-k esetében ez már alapvető képesség, de a régiek esetében még kérdéses lehet, hogy az SD foglalat I/O eszközök fogadására legyen képes. Ezért WLAN SD kártya vásárlása előtt győződjünk meg arról, hogy PDA-nk SD foglalata SDIO képes-e! Hamarosan kapható lesz mini- és microsd WLAN kártya is a gyártók ígéretei szerint, tehát a jövőben majd bővíthetjük ilyen csatlakozó felülettel rendelkező telefonos PDA-nkat vagy okostelefonunkat is. A memóra bővítés elvesztéséért sem kell feltétlen aggódnunk, mert már vannak olyan WLAN bővítőkártyák, amelyek egyben szabadon felhasználható flash memóriát is tartalmaznak, mint ahogy ezt a CF GPS vevők esetén is tapasztaltuk korábban. Wireless szabványok: A legelterjedtebb, és bárki által használható, (hazánkban maximum csak 100mW teljesítményig) szabvány 802.11, más néven Wifi az utóbbi években kapott csak igazán szárnyra, most, hogy az ilyen képességekkel rendelkező, készülékek ára, (főleg a laptopok, PDA-ák, és a ROUTER-ek) lecsökkent, és ma már akár 15000 forintból házértés nélkül kiépíthetjük az otthoni instant vezetékes hálózatunkat. Sajnos az árcsökkenés sokszor a biztonság és a minőség kárára megy, és így igen szép számmal elterjedtek az illegális felhasználóktól nem védett wireless hálózatok. A nagyvárosok egyes részein, olyan szinten elszaporodtak, a nem megfelelően, védett, és beállított, vagy direkt nyílt wifi rendszerek, hogy az embernek sokszor elég egy PDA, vagy egy laptop, melyek rendelkeznek a 802.11 szabványaival, kompatibilis eszközökkel, és az ember bárhol hozzáférhet egy wireless ponthoz, de sajnos ezzel akár a pont tulajdonosának, a teljes számítógépes hálózatához, és parkjához. Erre kialakult egy szokás melyet angolul Wardriving-nak neveznek, ahol egy erős antennákkal felszerelt járművel, legtöbbször kisbusszal járják a várost, és feltérképezik a szabad hozzáférésű helyeket, és ingyen használják azok internet elérését. Ezen cselekedet legalitása megkérdőjelezhető, és jelenleg is vita tárgya, például Angliában ezt illegálisnak, minősítik, ha a pont tulajdonosa nem járul hozzá, hogy csatlakozhassanak rá.
802.11-nek mára már több szabványa is létezik, különböző technikai megvalósítással, és eltérő tulajdonságokkal. A következőket, ezeket fogom bemutatni. 802.11 infravörös Ez a változat diffúz (közvetlen rálátást nem igénylő) átvitelt alkalmaz, 0,85 vagy 0,95 mikronos hullámhosszal, 1 vagy 1 Mb/s sebességgel. Az 1Mb/s-os megoldás az úgynevezett Gray kódot használja, melyben 4 bites csoportokat kódolnak 16 bites kódszavakba, melyekben 15 darab nulla, és 1 db 1-es lesz. A 2Mb/s-es ehhez hasonlót, csak itt 2 bitből állít elő 4 bites kódszavakat. Az infravörös hálózat működési távolsága kb. 10 méter lehet, de irányítva, akár több kilométer is. A negatívuma amiatt nem terjedt el az, hogy a napfény elnyomja az infravörös sugarakat, és a homályos anyagok is csökkentik a teljesítményüket. Az ártényező miatt jelenleg az infravörös (infrared - IR) technológiájú adatátvitelt korlátozottabb mértékben használják, mint a rádiós átvitelt. Az IR technológiára épülő LAN általánosságban kétszer drágább, mint egy hasonló átviteli jellemezőkkel rendelkező rádiós LAN. 802.11a Az első nagysebességű vezeték nélküli LAN szabvány (bár nem ezt fogadják el elsőnek és nem ezt dobják elsőként piacra, és nem is ez terjed el a legjobban). Ez a szabvány az OFDM (Orthogonal Frequency Division Multimplexing ortogonális frekvenciaosztásos nyalábolás) használja, mellyel akár 54Mb/s-os adatátviteli sebességet is elérheti az 5 Ghz-es sávban. 52 különböző frekvenciát használnak 48-at az adatok számára, és 4-et pedig a szinkron beállításához. Annak hogy több keskeny sávot használnak, számos előnye van, az egyetlen széles sáv használatával szemben. Például, jobb interferenciatűrés, a nem-folytonos sávok használatának lehetősége. Ennél a megoldásnál egy rendkívül bonyolult kódolási rendszert használnak. Amely 18 Mb/s-ig fázisbillentyűzésen, innentől felfele a QAM modulációs eljáráson alapszik, ahol az információt részben a vivőhullám amplitúdójának változtatásával, részben annak fázisváltoztatásával ( kvadratúra ) kódoljuk. Maximális sebességen 216 adatbitet kódolnak 288 bites szimbólumokba. Ezt a rendszert bit/hz-ben kifejezve jó spektrumhatékonyság jellemzi, és jól ellenáll a többutas csillapításnak is. Bár működési sebességét tekintve, gyors és hatékony, az 5 Ghz-es eszközök drágábbak, mint a 2,4 Ghz-re tervezett eszközök. 802.11b Ez a szabvány a 2,4 GHz -es nyílt frekvenciatartományt használja, ahogy mikrohullámú sütőnk, vezeték nélkül telefonunk és egyéb hétköznapi vezeték nélküli eszközeink is. Ennek megfelelően a különböző eszközök rádióhullámai interferálhatnak, magyarul zavarhatják egymást. Sávszélességét tekintve 11Mbit/másodperc (megabit: Mbit) elméleti maximum adatátviteli sebességre képes, ami a gyakorlatban 4-6Mbit -et jelent. Ez jóval gyorsabb, mint például DSL kapcsolatunk sebessége, azaz bőven elegendő több kliens egyidejű internet kiszolgálására, komolyabb adatforgalom esetén (zenehallgatás, filmnézés, fájl másolás stb.) azonban már kevés lehet. Előnye viszont, hogy manapság már nagyon elterjedt és nagyon olcsó, ezért találkozunk vele a legtöbb elektronikai eszközben (telefonokban, PDA-kban stb). Hatótávolsága 30-50 méter épületben, 1 km épületen kívül az Access Point-ra történő tiszta rálátás esetén. Ez a változat az úgynevezett HR-DSSS (High Rate Direct Sequence Spread
Spectrum- nagysebességű közvetlen sorozatú szórt spektrum) eljárást alkalmazza, kompatibilis a régebbi DSSS verzióval, ami csak 1-2 Mb/s sebességre volt képes. Az abban alkalmazott séműban minden bitet 11 chip formájában visznek át (Barker-Sorozat), a módszer 1Mbaud-os fázismodulációt használ, baudonként 1, vagy 2 bitet visz át a működési sebességtől függően. A HR-DSSS ennek egy újabb változata, amely 11 millió chip/s sebességgel éri el a 11 Mb/s-ot. Ez a rendszer négy átviteli sebességet támogat, 1, 2 5,5, 11 Mb/s-ot. A két kisebb 1 Mbaudon működik 1 vagy 2 bittel, és fázisbillentyűzést használ, csak hogy kompatibilis legyen a DSSS-el, a nagyobb sebességek 1,375 Mbaud-on működnek, 4 vagy 8 bittel baudonként Walsh/Hadamard kódolással. A 802.11b lehetővé tesz az átviteli sebesség változtatását, hogy a vételi körülményeknek megfelelő optimális teljesítményt nyújtson. 802.11g A 802.11b továbbfejlesztett változata, mely az OFDM modulációs eljárását használja, de ezt a szűkebb 2,4 Ghz-es tartományt használja, ellentétben 802.11a-val. Az eljárás segítségével akár 54 Mb/s-os sebességet is elérheti. Működési elvében megegyezik a 802.11a-nál szemléltetett, OFDM-mel. Az 54 Mb/s-os elméleti sebesség valójában, jó vételi viszonyok esetén, 25-30 Mb/s között ingadozik, biztonsági kódolástól függően, a tényleges adatátvitel, körülbelül 15-22 Mb/s körül ingadozhat, mely már nem csak az internet megosztásra, hanem kisebb méretű fájlok adatok mozgatására, nyomtatók kiszolgálására, képek, filmek adatátvitelére is alkalmassá teszi a rendszert. 802.11n Ez a szabvány még nem készült el teljesen, számos kérdés még eldöntetlen, de lényegében a következők már nagyabból tisztázottak vele kapcsolatban. Az még ugyan kérdés hogy 2,4 vagy 5 Ghz-en fog-e működni, de az már biztos hogy az új rendszer elméleti maximuma 540 Mb/s-lesz. Ez körülbelül 200 Mb/s-et fog jelenteni mínusz a titkosítás, de ezzel a sebességgel máris átvette a vezető szerepet a sima ethernet, utp-kábelével szemben (persze abban a kategóriában meg ott a gigabitlan). Ez a sebesség ugyanakkor bőven elegendő egy-két gigabájtos adatok mozgatására, videózásra, játékra, stb. A szabványt úgy alakítják ki hogy kompatibilis legyen az előzőkkel (a,b,g), de egy másik hasonlóval összekapcsolva akár 12-szer gyorsabb legyen a g-nél. A szabvány OFDM-et használ ahol a 10, 20, vagy 40 Mhz-es vivőt 52 300Khz-es subvivőre osztanak, mint ahogy azt említettem már a 802.11a-nál. Ezekből 48 az adatoknak lesz fent tartva, és a maradék 4-et a szinkronizációhoz tartják fent, ezt nevezik COFDM-nek is. A 802.11n szabvány a 802.11 kiterjesztése a MIMO (Multiple In Multiple Out) megoldással. Ez egy többantennás rendszer, amely ellenáll a visszavert jeleknek, és a hullámok reflektációját kihasználva növelni tudja a hatósugarat. A másik fontos tulajdonsága a MIMO-nak azon kívül, hogy egy többantennás rendszer, hogy az adás és a vétel több antennán megy végbe egy időben. Ez a megoldás teszi lehetővé az n szabvány által ígért sebességnövekedést.
Itt egy összesítés az eddigi 802.11-es szabványokról: IEEE 802.11 - THE WLAN STANDARD was original 1 Mbit/s and 2 Mb/s, 2.4 GHz RF and IR standard (1997), all the others listed below are Amendments to this standard, except for Recommended Practices 802.11F and 802.11T. IEEE 802.11a - 54 Mbit/s, 5 GHz standard (1999, shipping products in 2001) IEEE 802.11b - Enhancements to 802.11 to support 5.5 and 11 Mb/s (1999) IEEE 802.11c - Bridge operation procedures; included in the IEEE 802.1D standard (2001) IEEE 802.11d - International (country-to-country) roaming extensions (2001) IEEE 802.11e - Enhancements: QoS, including packet bursting (2005) IEEE 802.11F - Inter-Access Point Protocol (2003) Withdrawn February 2006 IEEE 802.11g - 54 Mb/s, 2.4 GHz standard (backwards compatible with b) (2003) IEEE 802.11h - Spectrum Managed 802.11a (5 GHz) for European compatibility (2004) IEEE 802.11i - Enhanced security (2004) IEEE 802.11j - Extensions for Japan (2004) IEEE 802.11k - Radio resource measurement enhancements (proposed - 2007?) IEEE 802.11l - (reserved and will not be used) IEEE 802.11m - Maintenance of the standard; odds and ends. (ongoing) IEEE 802.11n - Higher throughput improvements using MIMO (multiple input, multiple output antennas) (pre-draft - 2009?) IEEE 802.11o - (reserved and will not be used) IEEE 802.11p - WAVE - Wireless Access for the Vehicular Environment (such as ambulances and passenger cars) (working - 2009?) IEEE 802.11q - (reserved and will not be used, can be confused with 802.1Q VLAN trunking) IEEE 802.11r - Fast roaming Working "Task Group r" - 2007? IEEE 802.11s - ESS Extended Service Set Mesh Networking (working - 2008?) IEEE 802.11T - Wireless Performance Prediction (WPP) - test methods and metrics Recommendation (working - 2008?) IEEE 802.11u - Interworking with non-802 networks (for example, cellular) (proposal evaluation -?) IEEE 802.11v - Wireless network management (early proposal stages -?) IEEE 802.11w - Protected Management Frames (early proposal stages - 2008?) IEEE 802.11x - (reserved and will not be used, can be confused with 802.1x Network Access Control) IEEE 802.11y - 3650-3700 Operation in the U.S. (early proposal stages -?) Az IEEE 802.11 MAC protokollja: Mindhárom fizikai szintre egyetlen MAC protokollt definiál a 802.11 szabvány. Jellemzői a következők: kezelni tudja az osztott és az ad hoc hálózati topológiákat, biztosítja az asszinkron és időkorlátos (időérzékeny) átviteleket, működési energiaszabályozást biztosít.
Az elsődleges hozzáférési módszer a DCF (Distributed Coordination Function) nevet viseli és a CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) protokollok családjából származik. A CSMA/CA protokoll az ütközések valószínűségének csökkentése érdekében véletlenszerű backoff módszert használ. A DFC esetén a véletlenszerű backoff idő diszkrét slot időtartamok egyenletes eloszlása, ahol az egyenletes tartomány maximális terjedelmét CW (Contention Window), versengési ablaknak nevezik. Nyugtakeret hiánya sikertelen keretküldést jelent és ilyenkor a CW értéke duplájára nő. A versengő állomások számának növekedésével az exponenciális backoff mechanizmus lecsökkenti az ütközések számát. A küldési prioritásokat a különböző IFS (Initial Interframe Space) paraméterek bevezetésével biztosítja. A három prioritás az alábbi IFS paraméterekből származik: IFS típus Prioritás Milyen keret elküldésénél használja? SIFS (Short IFS) magas nyugtakeret minden adatkeret esetén PIFS (Point coordination function IFS) közepes idő-kritikus adatkeret DIFS (Distributed coordination function normál asszinkron adatkeret IFS) IFS típusok és jelentésük A DFC hozzáférési mechanizmus a 8.2. ábrán látható. A DFC protokoll két kontroll keretet használ: RTS (Request To Send), amely segítségével egy potenciális küldő engedélyt kér küldéshez a vevőtől; CTS (Clear To Send), ezzel válaszol a vevő a küldő RTS kérelmére. Az RTS keret ugyanakkor jelzi a többi küldő számára, hogy NAV (Net Allocation Vector) ideig ne kezdeményezzen semmilyen fajta küldést. Ez az RTS/CTS jelzésrendszer overhead-et eredményez, így kisméretű keretek átvitele esetén nem használja a MAC protokoll, mivel kisméretű keretek ütközési valószínűsége kicsi. Az IEEE 802.11 DCF MAC mechanizmusa
Az AP hozzáférési pontnak PCF (Point Coordination Function) funkciója is lehet, amely segítségével kontrollálni tudja a közeghez való hozzáférés prioritását, ezáltal az időérzékeny szolgálatokat is biztosítani tudja. A PCF PIFS időintervallumban egy beacon keretet küld, amellyel a cellában található minden állomást értesít, hogy ne kezdeményezzen küldést CFP (Contention-Free Period) ideig. Antennák jelemzői: Antennák A decibel (db): két mennyiség arányának mértéke, amit széles körben használnak az akusztika, a fizika és az elektronika területén. Eredetileg teljesítmény és intenzitás arányként használták, de mára általánosan elterjedt használata a mérnöki gyakorlatban. A decibel széles körben használatos a hang erősségének (intenzitásának) mérésére. A decibel egy "dimenzió nélküli mértékegység", mint például a százalék. Nagyon jól használható, mivel még nagyon nagy és kis arányok esetében is jól használhatóan kis számot ad eredményül (illeszkedik a tudományos jelölések közé). Alkalmazásához szükséges a logaritmus használata. A telekommunikáció területén, a decibel a viszonymérésnél, illetve egyéb, rádiós mérésekkel a legelterjedtebb mérőszám. A decibel főleg az átvitt jelek erősítésének, illetve gyengülésének (veszteség) mérésnél játszik szerepet, az átvitel típusától függetlenül (tér, hullám, koaxiális kábel, optikai szál stb.) Az antenna hossza A helyes működéshez egy antennának megfelelő hosszúnak kell lennie. Azt is mondjuk, hogy az antennának rezonanciában kell lennie. Vékony huzalból készült egyenes antennákra levezethető a szükséges antennahossz képlete. A számítást egy nyílt (ún. félhullámú) dipól
esetén szemléltetjük. A félhullámú dipól mechanikai hossza majdnem pontosan fél hullámhossz. A hullámhossz meghatározására szolgáló képlet az előző leckében található. 1. ábra: Egyenes félhullámú dipól Talpponti ellenállás: Ha az antenna bemenetére urf rádiófrekvenciás feszültséget vezetünk, azon irf rádiófrekvenciás áram indul meg. Rezonanciafrekvenciáján dolgozó antenna esetében a feszültség és az áram fázisban van, azaz szorzatuk valós teljesítményét határozza meg (P = urf irf az antenna által kisugárzott teljesítmény), hányadosuk pedig (RS = urf/irf) egy ohmos ellenállást, amelyet az antenna sugárzási ellenállásának vagy talpponti ellenállásának neveznek. Ezt az ellenállást érzékeli az antennát meghajtó rádióadó, mint az antenna kimenetét lezáró ellenállást (és az illesztés akkor valósul meg, ha ez az ellenállás megegyezik a rádióadó kimenő ellenállásával). A rezonanciafrekvenciájától eltérő frekvencián urf feszültség és antennán folyó irf áram között fáziskülönbség lép fel, így hányadosuk sem ohmos érték, hanem kapacitív vagy induktív összetevője is van, azaz talpponti impedanciáról beszélhetünk. Ilyen esetben az adó illesztett lezárásához az antennát ki kell hangolni, azaz antennaillesztővel a kapacitív (induktív) komponenst is ki kell egyenlíteni. Ha az antenna túl rövid (rezonanciafrekvenciája túl magas), a rezonanciafrekvenciát az antennával sorba kapcsolt ún. hosszabbító tekerccsel lehet csökkenteni. Ha az antenna túl hosszú (rezonanciafrekvenciája túl alacsony), sorba kapcsolt kondenzátorral lehet rövidíteni, azaz a rezonanciafrekvenciát emelni. Az antenna talpponti ellenállása (impedanciája) az antenna típusától, geometriai méreteitől, föld feletti magasságától, stb. függ. Nyereség: A bejövő hullámok fókuszálásának ugyanaz az eredménye, mintha felerősítenénk őket. Ezért beszélhetünk az antenna nyereségéről. Egy 180 cm átmérőjű antenna nyeresége kb. 45 db. Minél nagyobb az antenna átmérője annál nagyobb a nyeresége. Minél nagyobb a beérkező hullámok frekvenciája, annál nagyobb a nyereség. Ezt az magyarázza, hogy a nagyobb frekvenciájú hullámokat könnyebben lehet fókuszálni. Ezért a frekvenciát is meg kell adni, amikor egy antenna nyereségét megadjuk. Hatásfok: A felületi rendellenességek, az abszorpció (elnyelés), a takarás (amit a fej okoz), valamint a túlsugárzás ill. alulsugárzás következtében az antenna veszít a hatásfokból. A mai antennák hatásfoka 50-75 % között mozog. Nyalábszélesség: Meghatározza, hogy a műholdat milyen pontosan lehet "megcélozni". Minél kisebb a nyalábszélesség (a főnyaláb félteljesítményű pontjainak fokokban megadott
távolsága), annál kevésbé vesz az antenna zajokat más nem kívánt forrásokból és irányokból. f/d tényező: A fókusztávolság és az antennaátmérő aránya jelzi, hogy mennyire "mély" az antenna. Általában, minél kisebb az f/d viszonyszám, annál védettebb a földfelszínről érkező zajjal szemben. Értéke általában: 0,30-0,40. Tényezők, melyek a jel tisztaságát befolyásolják A jel tisztasága, vagy műszaki nyelven "jel-zaj viszony" vagy "Eb/No", kulcstényező bármely vezeték nélküli kommunikációs termék teljesítményének optimalizálásában. A jel tisztaságát a következő tényezők befolyásolják: Jelerősség - Magától értetődően egy erősebb jel jobb vételt tesz lehetővé nagy távolságokon, mint egy gyenge. Mindazonáltal az FCC az engedélyhez nem kötött jel kibocsátás erősségét maximum 1 Watt-ra, és az effektív izotróp kisugárzott teljesítményt (EIRP) 6 dbwatt-ra korlátozza. Ez ténylegesen maximálisan 4 Watt jelnyereséget tesz lehetővé. Egy "signal conditioner" a vevőegységnél, ami javíthatja a jel-zaj viszonyt a jel amplitúdójának erősítésével. Távolság - a rádiófrekvenciás jel erőssége a távolsággal csökken. Továbbá növekszik az átmeneti interferencia és a fading lehetősége. Interferencia - A légköri interferencia létrejöhet a jel útjában lévő eső, hó, jégeső vagy villám miatt. A rádiófrekvenciás interferenciát egy ugyanazon a sávon történő (in-band interferencia), közeli rádiófrekvenciás tevékenység okozza. Csak nagyon erős out-of-band tevékenység interferálhat egy 2,4 GHz-s jellel. Rálátás - A rádiófrekvenciás rálátáshoz szélesebb sávú szabadterű útvonal szükséges, mint a vizuális rálátáshoz. A jel akkor a legtisztább, amikor a rálátás a két antenna között pontosan fókuszált és akadálymentes. A rádiófrekvenciás rálátás vonalában lévő akadályok felfoghatják, gyengíthetik, vagy eltéríthetik a jelet, illetve sokszorosíthatják is, így a jel nem fázisban érkezik meg a vevőhöz.
Jelátvitel A rádióhullámok terjedése megegyezik azzal, ahogy egy rezgő, pontszerű tárgy által keltett hullámok terjednek a medencében. A jel erőssége csökken, ahogy a jel eltávolodik a belső hullámtól. Weakest Signal: Leggyengébb jel Strongest Signal: Legerőssebb jel A jel kúp alakban hagyja el az antennát. Az antenna visszaveri a hullámokat és egy irányba sugározza őket. Így egy jobban fókuszált kúp formát vesznek fel, jelintezitásuk növekszik. A jel nem egyenletesen terjed a kúpban. Ugyanúgy, ahogy a nagyítólencsén keresztül a fény fókuszálódik, egy antenna által kisugárzott rádiófrekvenciás jel is a kúp közepében egy szűk területen a legerősebb. Azt a területet, ahol a jel a legerősebb központi magnak nevezzük. Ha szemből nézzük a jelet, a középső sávban a legerősebb, ahol a központi magot alkotja. A rádiófrekvenciás jel szélessége függ az antenna kisugárzási képétől és a forrástól való távolságától. Mivel a jel fokozatosan gyengül a sugárzott kúp széle felé haladva, nincs értelme ebben a tartományban mérni. Továbbá mivel a jel szélessége a távolsággal növekszik, ha azt centiméterben mérjük meg, nem tudjuk meghatározni a jel profilját, hacsak nem ismerjük a
távolságát a forrásától. Hogy elkerüljük a jel elmosódott szélétől kiinduló mérést, a jel nyalábszélességét mérjük különböző csatornákon a jel belsejében, s hogy megoldjuk a távolság-forma problémát, centiméterek helyett a sugárzott kúp belsejében a tengellyel bezárt szöget mérjük fokokban. A jel erősségét decibelben mérjük. A decibelértékek alapján sávosan megállapítjuk a jelerősségeket növekvő távolságra a tengelytől, ahol a jel a legerősebb. Például parabola antenna esetében a 3 db-es jelerősség kúpszöge 17,5 fok. A következő rajz azt mutatja, hogy minél magasabb a decibel értéke, annál kisebb a jel erőssége a központi mag jel erősségéhez képest. 3 db = 50% jel erősség 1 db = 80% jel erősség központi mag = 100% jel erősség 1 db = 80% jel erősség 3 db = 50% jel erősség A parabolaantennánál a 3 db-es jelerősség kúpszöge max. 17,5 fok. A hullámokat az útjukba kerülő tárgy eltérítheti. Ha egy, a kúp külső sávjáról eltérített hullám keresztezi a központi magot, erősítheti, vagy gyengítheti annak jelét, az egymáshoz viszonyított fázisuktól függően. Kisebb fáziskülönbségek csak kevéssé változtatják meg a hullámok szögét, így azok általában fázisban maradnak a központi maggal.
Fázisban haladó hullámok növelhetik a fő jel erősségét. Nem fázisban haladó hullámok gyengíthetik a fő jel egységét. A sugárnyalábban vannak területek, ahol az eltérített jel többnyire fázisban van a központi mag jelével, és vannak olyanok, ahol az eltérített jelek többnyire ellenfázisban vannak a központi mag jelével. Ezeket a területeket Fresnel zónáknak nevezzük. Az első, és minden páratlan számú Fresnel zónában az eltérített jelek többnyire fázisban vannak a központi mag jelével. A második, és minden páros számú Fresnel zónában az eltérített jelek ellenfázisban vannak a központi mag jelével. Az első Fresnel zóna körülveszi a központi mag jelét. Ha az első Fresnel zóna területének több mind 40 %-ában akadály van, a rádiófrekvenciás rálátás nem lesz elég tiszta. A második Fresnel zónából eltérített jelek komolyan képesek gyengíteni a fő jelet, mivel ellenfázisban vannak a központi mag jelével. Ezt elkerülendő, az antennát olyan optimális magasságban kell elhelyezni, amely az F2 Fresnel zóna tartományán kívül esik. (Egy antenna lehet túl magasan és túl alacsonyan is elhelyezve.) Amikor egy földfelszíni tárgy eltérítése és diffrakciója interferenciát okoz, gyakran az WIFI antenna egészen kismértékű áthelyezése is jelentős javuláshoz vezet. Hogy maximalizálni tudjuk a jelünket minimalizálnunk, kell azokat a hatásokat, amelyek zavarhatják a jelet. Ahhoz hogy ezt megtegyük biztosítanunk kell a legerősebb jelünket hogy ne zavarja meg semmi. A legerősebb jel mindig a legjobb kapcsolat az adó és vevő között, és mindig az első fresnel zónában helyezkedik el. Az első fresnel zonát lehetőleg szabadon kell hagyni, a jó kapcsolathoz, azaz ebben a zónában nem lehetnek épületek, tárgyak, fák. Maximum 40%-kos takarás megengedett efölött a tűréshatár fölött, nem valószínű a sikeres jel, persze ez a távolságtól függ (rövidtávon lehetséges rálátás nélkül is). A még elfogadható zavarás 20% vagy az alatt. Érdemes az antennákat addig igazgatni amíg ezt el nem érjük.
Ahhoz hogy kiszámolhassuk az első fresnel zóna határait meg kell adnunk a két antenna közötti távolságot légvonalban. Mint azt a fönti ábra is mutatja a d-ét. A fresnel zónának a méretét a következő képlettel kaphatjuk meg. Ahol, F n = A Fresnel zóna sugara méterben d 1 = P pont távolsága az egyik antennától méterben d 2 = P pont távolsága a másik antennától méterben λ = A Hullámhoz szintén méterben Az első fresnel zóna sugara a két antenna közötti távolság középpontjában a legnagyobb. A következő képlettel kaphatjuk meg: Ahol, r = sugár méterben D = teljes távolság kilométerben f = sugárzott frekvencia gigaherzben. A jel fókuszálása Ahogy az átvitel távolsága növekszik, szükségessé válik a távolság kompenzálása egy keskenyebb, jobban fókuszált nyalábú antenna kiválasztásával.
A keskeny, jól fókuszált nyalábú sugárzás előnyei A Fresnel zónás reflexió erőssége csökken, így a zóna közelében található akadályok miatt létrejövő interferencia lehetősége csökken. Csökken az interferencia más rádiófrekvenciás eszközökkel is, melyek ugyanazon a frekvencia sávon működnek, és kisebb a távolságuk, mint a célantennának. A sugárzott jel teljesítménye a vevőre koncentrálódik. Engedély nélküli működtetés esetén az FCC az effektív átvitt teljesítményt (vagy EIRP megfelelőjét) maximum 4 x 1 Watt-ra korlátozza. Minél koncentráltabb a jel, annál alacsonyabb teljesítmény szükséges. Ha egy parabolaantenna 21 dbi-t sugároz 15 dbm átvitt teljesítmény használatával, akkor az még az elfogadható határon belül van (egészen 20dBmig) mert ez kevesebb, mint 1 Watt. A kapcsolódó antennák a végpontokon növelhetik a jel nyereségét, ezen kívül a vevőnél erősítheti a jelet egy "signal conditioner" is, de sajnos ezen felszerelések igen költségesek. A két kapcsolódó antenna között az eredő nyereség megegyezik a két antenna nyereségének összegével. A vevő antennának úgy kell vennie a jelet, ahogy az éppen elhelyezkedik a kisugárzás tartományában. Mindazonáltal optimális vétel nagy távolságon akkor lehetséges, ha az antenna a jel központi magjával szemben található. Ezért akkor érhetik el a legjobb vételt nagy távolságon, ha az antennák pontosan egymásra célozva vannak beállítva, és nincs akadály a jel útjában. Nagy távolságokon még egy jól fókuszált antenna központi magja is nagy kiterjedésű. Például vegyünk egy 60 cm-es parabolaantennát 40 km-en belüli távolságra terveztek. A sávszélessége és a besugárzott vertikális ill. horizontális nyaláb mérete a következő: 3 db elevation nyalábszélesség: 17,5 fok maximum 3 db azimut nyalábszélesség: 17,5 fok maximum 1 db azimut nyalábszélesség: 8 fok maximum Ezen adatok alapján kiszámítható a 40 km-es besugárzási távolságban az effektíven besugárzott sáv átmérőjének mérete. Ha 1 db-en 8 foknak vesszük a maximális nyalábszélességet, akkor az 1 db-s sugárzott felületet átmérője 1,6 km. Azonban az első Fresnel zóna sugárzott felülete csak 35 m átmérőjű. Még nagyon magasra telepített antennák esetében is, a kúp nagy része, és legfőképpen az első Fresnel zóna bizonyos része valószínűleg keresztezi a földet, annak görbületéből adódóan. A rálátás Egy rádiófrekvenciás kapcsolat sikere a tiszta rálátáson is múlik. A 2,4 Ghz-es jeleknek nagy távolságok esetében eléggé befolyásoló tényező az útjába eső tárgyak, épülettel, melyek teljesen le tudják árnyékolni a jelet. Fontos még megemlíteni a fákat, mivel, ebben a frekvenciában a falevelek is remek hullámelnyelő képességgel bírnak. Az akadály nélküli rálátást szabadterű útvonalnak nevezzük. Egy rádiófrekvenciás jel elfogadható rálátással bír akkor, ha az első Fresnel zónában legalább hatos tisztaság van.
Ez annyit jelent, hogy sikeres rádióátvitelhez a központi mag és az első Fresnel zóna közötti terület legalább 60 %-a szabad terű útvonal kell, hogy legyen. Egy nagyobb akadály gyengítheti vagy teljesen blokkolhatja a jelet. A jelek eltérülését vagy visszaverődését akadályok közelében diffrakciónak nevezzük. A jel erősségének csökkenése pedig a csillapítás. Ha az antenna egy normál üvegből készült ablakon keresztül sugároz, akkor az üveg bizonyos mértékig csillapítja a jelét. Néhány fajta tükörüveg növeli a csillapítás mértékét. Hasonlóképpen, egy faépület vagy egy erdő is csillapítja a rajta keresztüljutó jelet. A nedves falevelek, mint már említettem, jelentős mértékben képesek károsítani a jelet. Lehetőség szerint mindezeket az akadályokat a legjobb elkerülni. Amikor a teljesen tiszta közvetlen rálátás nem lehetséges, az akadályoktól a lehető legnagyobb távolságra és a lehető legmagasabbra kell helyezni az antennákat, és a lehető legalacsonyabban kell tartani a szabad terű útvonal veszteségét. Nem biztos, hogy a vizuális rálátáshoz megfelelő szabad tér a rádiófrekvenciás rálátáshoz is elégséges. Másrészt viszont egy működő rádiófrekvenciás jel útvonala nem feltétenül jelent jó vizuális rálátást is. Rövid távolságú kapcsolatoknál ott is lehetséges kielégítő kapcsolatot létrehozni, ahol a vizuális rálátás nem lehetséges, feltéve, hogy az antennák közötti rádiófrekvenciás jelnyaláb csak részlegesen blokkolt. A rádiófrekvenciás jeleket kisebb akadály is eltérítheti. Bizonyos, vizuális rálátást blokkoló akadályokon viszont képesek keresztüljutni, AM vagy FM rádiót egy épület belsejében is lehet hallgatni. Bár az WIFI sokkal gyengébb jeleket használ, létre lehet hozni WIFI kapcsolatot ott is, ahol nincs vizuális rálátás. Mindazonáltal a jó minőségű jel érdekében a rádiófrekvenciás rálátásnak a lehető legnagyobb mértékben akadálymentesnek kell lennie. Antenna magasság Amikor az antenna megfelelő magasságát számítjuk, a rálátás érdekében az első Fresnel zóna magasságát hozzáadjuk azon tárgyak magasságához, melyek a hullám útjában vannak. Ha szilárd tárgyak, pl falak, dombok, fák vagy épületek akadályozzák a rádiófrekvenciás rálátást, át kell helyezni az antennákat. Nagy távolságú kapcsolatokra a következő tényezőkkel kell számolni : Az antennák közötti távolság A másik antenna feltételezett magassága A Föld görbülete (jelentős tényező sík területen, amikor a távolság meghaladja a 12 km-t) A Fresnel zóna legvalószínűbb keresztezési pontja a földdel A Fresnel zóna magassága a keresztezési ponton A felszínen található tárgyak magassága Légköri csillapítás és eső viszonyok Antenna beállítás Beállítás eszközei lehetnek Mobiltelefon a kollégákkal való kapcsolattartásra, akik a távoli antenna beállításán dolgoznak Iránytű vagy GPS
Az Kölnféle átszámításokhoz, és kalkulációkhoz számos segítséget tudunk szerezni az interneten keresztül, íme két link: http://www.swisswireless.org/wlan_calc_en.html http://www.radiolabs.com/stations/wifi_calc.html#fresnel Stabil antennapozícionálás A legjobb teljesítmény érdekében a rálátást, érintő beállításokat a legprecízebben kell végrehajtani. A pontos antenna hangolás érdekében az antennákat stabil merev helyzetben kell tartani. Ez nehézségeket okozhat parabolaantenna esetén, amely rugalmas árbocra magasan felszerelve sok szelet vesz fel. Összefoglalás A rádiófrekvenciás jel tisztasága az egyik legfontosabb tényező a nagyteljesítményű vezeték nélküli adatátviteli kapcsolatban. Amíg kisebb távolságon lehetséges sikeresen továbbítani a jelet akadályoztatott rálátás esetén is, az átviteli távolság növekedésével a tiszta jelátvitel nehézsége is növekszik. Távoli helyszínek között, tiszta jel biztosítása érdekében a lehető legtisztább rádiófrekvenciás rálátást kell biztosítani. Antennák Legvégül következzen a Wifi-k esetében legtöbbet alkalmazott antennákról egy rövid leírás. Irányított antennák Ha egy antenna az általa kisugárzott teljesítményt nem egyenletesen, hanem egy irányban, nyalábolva sugározza ki akkor, -- ugyanúgy, mint azt a fényszórós hasonlatnál láttuk -- a kívánt irányban nagyobb térerősséget hoz létre. Mint már láttuk, az antennának ezt a tulajdonságát a antennanyereséggel jellemezzük. Annál nagyobb a nyereség, minél erősebben nyalábol az antenna, azaz minél kisebb a nyaláb nyílásszöge. Az irányított antennákat a kívánt irányba kell fordítani. Ezért őket forgatható iránysugárzóknak vagy röviden beam-nek (kiejtve: bím). A Yagi antenna a) 2 elemes, b) 3 elemes Yagi antenna
Amennyiben egy félhullámú sugárzó sugárzási terébe, tőle kb. 1/10 λ távolságra egy kb. 5 %- kal rövidebb rudat helyezünk, akkor ebben az irányban a térerősség lényegesen megerősödik (kb. 60 %-kal). Az ellenkező irányban ugyanakkor a térerősség lecsökken, valamint felfelé és lefelé is kevésbé sugároz az antenna. Ez azt jelenti, hogy egy ilyen parazita elemmel (esetünkben direktorral) kiegészített antenna nyalábolja a nagyfrekvenciás energiát (A ábra). Hasonló viselkedést mutat egy 5 %-kal hosszabb rúd is, amelyet 1/5 λ távolságra helyezünk el a sugárzótól. Az eltérés annyi, hogy ebben az elrendezésben az sugárzás pont az ellenkező irányban lesz nyalábolva. A rúd mintegy visszaveri a sugárzást, ezért reflektornak nevezzük és a sugárzó elem mögé helyezzük. A reflektor hatására a főirányban mért térerősség szintén kb. 60 %-kal megerősödik. A félhullámú sugárzóból és direktorból álló elrendezést nevezzük kételmes Yagi-nak. Amennyiben két parazita elemmel (egy direktorral és egy reflektorral) kombináljuk a sugárzót, akkor kapjuk a háromelemes Yagi-t, amelynél a fő sugárzási irányban a térerősség az egyszerű félhullámú dipólénak kb. a négyszerese. (A) 12 elemes emeletes Yagi-k 2 m-re (B) 16 elemes csoportantenna A sugárzó elé további direktorokat helyezhetünk, ami által többelemes Yagi-t kapunk, amelynek még nagyobb a nyeresége. Egy tíz elemes Yagi nyeresége például 10. Ez azt jelenti, hogy a főirányban kisugárzott teljesítménye tízszerese a dipólénak. A nyereség növekedésével a nyílásszög egyre csökken. A autó fényszórójához hasonlóan csak nagyon kis szögben sugároz az antenna. Egy ilyen Yagi antennát pontosan az ellenállomás felé kell irányítani. Lehetőség van több ilyen, egymás fölött telepített antennát összekapcsolni (emeletes antenna), vagy egymás mellé és fölé telepíteni (csoportantenna). A kereszt Yagi antenna A kereszt Yagi antenna egy olyan Yagi, melynek a vízszintes illetve a függőleges polarizációhoz tartozó elemei ugyanarra a gerincre (boom-ra) vannak felerősítve.
11. ábra: (A) vízszintesen polarizált Yagi (B) függőlegesen polarizált Yagi, (C) kereszt Yagi, (D) cirkulárisan polarizált X-Yagi Amennyiben a kereszt Yagi tápkábelét az antennánál koaxrelével átkapcsolhatóvá tesszük (vagy mindkét kábelt levezetjük a készülékhez), akkor lehetőség nyílik a vízszintes és a függőleges polárizáció közötti váltásra. A két antennarendszert egy λ/4-es kerülővezetékkel párhuzamosan kapcsolhatjuk, így a síkját állandóan változtató (cirkuláris) polarizációt kapunk. Ez a polarizáció különösen műholdas összeköttetéseknél nagyon előnyös. A normál (földi) alkalmazásokban a cirkuláris polarizáció egy kevés veszteséget jelent a sima lineáris polarizációhoz képest. Cserébe viszont nem kell átkapcsolni a polarizációs síkok között és kisebb a polarizációs fading a forgó műholdak esetében. BiQuad Antennák Ez a széria elég közkedvelt típus, viszonylag könnyű elkészíthetősége miatt. Egy parabola antennával kombinálva akár a 20 dbm-es teljesítményt is elérhetjük vele. A hátsó fém lap gondoskodik a csillapításról, és fókuszálja a jeleket előre, a sugárzott irányba. Ime a Biquad antenna karakterisztikája.
A képen látható a Biquad antenna jellegzetes gömbsugárzása, amely egy adott irányba helyezkedik el a sugár ponttól. A 3D-és modellen is látható hogy ez a gömb modell korántsem tökéletes gömb, a sugárzó fejnél torzul, és a biquad antenna mögött is jelen van, ugyan de csillapítva. Helix Ez az antenna nagyon jó tulajdonságokkal rendelkezik, viszont otthon elég nehéz jól elkészíteni. Számos leírás ás számolóprogram található a neten, de sajnos mindegyik mást mond, vagy ad eredményként. A helix/helikális antennák körpolarizációban sugároznak, melynek nagy előnye, hogy ha két ilyen antennát használunk párban, akkor nagyon zavarvédett lesz a kapcsolatunk. Ez pedig manapság már egyre inkább szempont, amilyen ütemben terjednek a 2.4Ghz-es hálózatok.
RC Réssugárzó Az egyik legdrágább antenna melyet egyben a legtovább tart elkészíteni is. Viszont nagyon nagy nyereséggel hálálja meg a bele fektetett munkánkat! 19dBi 180 -ban.vízszintes polarizáltság szektorantenna, amely a legjobb nagy területek lefedéséhez. Körsugárzók Fixen telepített FM állomások sokszor groundplane-antennát vagy különlegesen illesztett (záróedényes) λ/2-es antennát használnak. Kézi rádiókészülékek többnyire tekercsantennát alkalmaznak: az antennahuzalból egy tekercset képeznek (a külső borítása miatt gumiantennának is nevezik). Ezek az antennák nagyon kicsik, de hatásfokuk elmarad a λ/4-es antennáétól. A körsugárzók teljesítmény természetesen kisebb, mint az irányított antennáké, de ezeknek az előnye hogy egy bizonyos területen belül képesek a jelet szétszórni. Az instant wireless egységekhez alapfelszereltségként járnak, teljesítményüket méretük növelheti, minimum a hullámhoz λ/2 vagy annak egész számú többszörösével rendelkezniük kell. Függőleges URH antennák: A) negyedhullámú sugárzó, B) l/2 λ, C) 5/8 λ, D) záróedényes-, E) groundplane-antenna