راهنمای مرجع آنتن‌ها و لوازم جانبی Aironet و Catalyst سیسکو

این راهنمای مرجع آنتن مسائل و نگرانی‌های مربوط به آنتن‌هایی را که با سیستم LAN بی‌سیم Cisco Aironet و Catalyst یا سیستم bridge بی‌سیم استفاده می‌شوند را توضیح می‌دهد. این سند جزئیات استقرار و طراحی، محدودیت‌ها و قابلیت‌ها، و تئوری‌های اساسی آنتن‌ها را بیان می‌کند. این سند همچنین حاوی اطلاعات در مورد آنتن‌ها و لوازم جانبی سیسکو، سناریوهای نصب، اطلاعات نظارتی، و مشخصات فنی و دیاگرام‌های آنتن‌های موجود است.

• بررسی اجمالی آنتن‌ها

هر محصول رادیویی Cisco Aironet برای عملکرد در محیط‌های متنوع طراحی شده است. پیاده‌سازی سیستم آنتن می‌تواند پوشش و عملکرد را به طور قابل توجهی بهبود بخشد. برای بهینه‌سازی عملکرد کلی LAN بی‌سیم سیسکو، مهم است که درک کنید چگونه پوشش رادیویی را با انتخاب و قرارگیری مناسب آنتن به حداکثر برسانید. سیستم آنتن شامل اجزای متعددی است، از جمله آنتن، سخت‌افزار نصب، کانکتورها، کابل‌کشی آنتن، و در برخی موارد یک lightning arrestor.

• ویژگی‌ها و رتبه‌بندی‌های آنتن

آنتن به سیستم بی‌سیم سه ویژگی اساسی می‌دهد: بهره (Gain)، قطبش (Polarization) و جهت (Direction). Gain معیاری از افزایش قدرت است. جهت شکل الگوی انتقال است. یک قیاس خوب برای آنتن، reflector در یک چراغ قوه است. reflector نور را در یک جهت خاص متمرکز و تشدید می‌کند، مشابه کاری که یک آنتن parabolic dish با منبع RF در یک سیستم رادیویی انجام می‌دهد.

Gain آنتن با دسی‌بل اندازه‌گیری می‌شود، که یک نسبت بین دو مقدار است. gain یک آنتن خاص با gain یک آنتن isotropic مقایسه می‌شود. آنتن isotropic یک آنتن نظری با الگوی تابش سه‌بعدی یکنواخت (مشابه یک لامپ بدون reflector) است. مقدار دسی‌بل بر فراتر از isotropic radiator (dBi) برای مقایسه سطح قدرت یک آنتن داده‌شده با آنتن isotropic نظری استفاده می‌شود. آژانس نظارتی ایالات متحده (کمیسیون ارتباطات فدرال، یا FCC) از dBi در محاسبات خود استفاده می‌کند. گفته می‌شود که آنتن isotropic رتبه قدرت ۰ dB دارد، به این معنا که gain/loss صفر دارد وقتی با خودش مقایسه شود.

برخلاف آنتن‌های isotropic، آنتن‌های dipole آنتن‌های واقعی هستند. آنتن‌های dipole الگوی تابش متفاوتی نسبت به آنتن‌های isotropic دارند. الگوی تابش dipole ۳۶۰ درجه در صفحه افقی و ۷۵ درجه در صفحه عمودی (فرض کنید آنتن dipole به صورت عمودی ایستاده) است و شکل آن شبیه یک doughnut است. چون پرتو "کمی" متمرکز است، آنتن‌های dipole gainی بر فراتر از آنتن‌های isotropic به میزان ۲.۱۴ dB در صفحه افقی دارند. آنتن‌های dipole گفته می‌شود که gain ۲.۱۴ dBi (در مقایسه با آنتن isotropic) دارند.

برخی از آنتن‌ها در مقایسه با آنتن‌های dipole رتبه‌بندی می‌شوند. این با پسوند dBd، که مخفف دسی‌بل بر فراتر از آنتن dipole است، نشان داده می‌شود. بنابراین، آنتن‌های dipole gain ۰ dBd (= ۲.۱۴ dBi) دارند.

توجه کنید که اکثریت مستندات به آنتن‌های dipole به عنوان دارای gain ۲.۲ dBi اشاره می‌کنند. رقم واقعی ۲.۱۴ dBi است، اما اغلب به بالا گرد می‌شود.

• انواع آنتن‌ها

سیسکو چندین سبک مختلف از آنتن‌ها را برای استفاده با access pointها و bridgeها در محصولات ۲.۴-GHz و ۵-GHz ارائه می‌دهد. هر آنتنی که برای فروش عرضه می‌شود، توسط FCC تأیید شده است. هر نوع آنتن قابلیت‌های پوشش متفاوتی دارد. با افزایش gain یک آنتن، نوعی tradeoff در مساحت پوشش آن وجود دارد. معمولاً آنتن‌های high-gain مسافت‌های پوشش طولانی‌تری ارائه می‌دهند، اما فقط در یک جهت خاص. الگوهای تابش توصیف‌شده در زیر مساحت‌های پوشش سبک‌های آنتن‌هایی را که سیسکو ارائه می‌دهد، نشان می‌دهند: dipole، omnidirectional و patch antennas.

•  آنتن‌های Omnidirectional

آنتن omnidirectional  برای ارائه الگوی تابش ۳۶۰ درجه طراحی شده است. این نوع آنتن زمانی استفاده می‌شود که پوشش در تمام جهات از آنتن مورد نیاز باشد. آنتن استاندارد ۲.۱۴-dBi "rubber duck" یکی از سبک‌های آنتن omnidirectional است.

• آنتن‌های Directional

آنتن‌های directional در سبک‌ها و اشکال مختلفی عرضه می‌شوند. یک آنتن هیچ قدرت اضافی به سیگنال اضافه نمی‌کند؛ فقط انرژی دریافتی از فرستنده را هدایت می‌کند. با هدایت این انرژی، اثر افزایش انرژی در یک جهت و کاهش انرژی در تمام جهات دیگر را ایجاد می‌کند. با افزایش gain یک آنتن directional، زاویه تابش معمولاً کاهش می‌یابد و مسافت پوشش بزرگ‌تری فراهم می‌کند اما با زاویه پوشش کمتر. آنتن‌های directional شامل آنتن‌های patch و parabolic dishها می‌شوند. parabolic dishها مسیر انرژی RF بسیار باریکی دارند، و نصاب باید در هدف‌گیری دقیق این نوع آنتن‌ها به سمت یکدیگر دقت کند.

• کابل‌کشی

کابل‌کشی ضررهایی را به سیستم وارد می‌کند، که بخشی از gainی را که آنتن اضافه می‌کند، خنثی می‌سازد و برد پوشش RF را کاهش می‌دهد.

• کابل Interconnect

به تمام آنتن‌ها (به جز dipoleهای استاندارد) متصل می‌شود، این کابل امپدانس ۵۰-ohm را به رادیو و آنتن فراهم می‌کند، با اتصال انعطاف‌پذیر بین این دو قطعه. این کابل ضریب ضرر بالایی دارد و نباید استفاده شود مگر برای اتصالات بسیار کوتاه (معمولاً کمتر از ۱۰ فوت). طول معمول روی تمام آنتن‌ها ۳۶ اینچ است.

• کابل low-loss و ultra-low-loss

سیسکو دو سبک از کابل‌ها را برای استفاده با خطوط محصولات ۲.۴-GHz و ۵-GHz ارائه می‌دهد. این کابل‌ها ضریب ضرر بسیار پایین‌تری نسبت به کابل‌های interconnect استاندارد فراهم می‌کنند، و می‌توانند زمانی استفاده شوند که آنتن باید در هر فاصله‌ای از دستگاه رادیویی قرار گیرد. در حالی که این‌ها کابل‌های low-loss هستند، همچنان باید طول آن‌ها به حداقل برسد.

دو نوع کابل برای نصب آنتن دور از واحد رادیویی در دسترس است. کابل‌های ۱۰۰- و ۱۵۰-فوتی از نوع کابل‌های LMR600 هستند، در حالی که کابل‌های ۲۰- و ۵۰-فوتی از نوع LMR400 هستند. هر چهار طول با یک کانکتور reverse polarity-TNC (RP-TNC) plug و یک RP-TNC jack connector همراه هستند. این امکان اتصال به واحد رادیویی و به کابل interconnect ارائه‌شده روی آنتن را فراهم می‌کند.

• کانکتورها

طبق مقررات فدرال ایالات متحده، محصولات مورد استفاده در باندهای ISM 2.4- و 5-GHz که پس از ژوئن ۱۹۹۴ تولید شده‌اند، باید یا از کانکتورهایی استفاده کنند که منحصربه‌فرد و غیراستاندارد باشند (به این معنا که به راحتی در بازار در دسترس نباشند) یا برای نصب حرفه‌ای ("حرفه‌ای" در اینجا به معنای فردی آموزش‌دیده در نصب RF و مقررات) طراحی شوند. از آنجایی که بسیاری از محصولات 2.4-GHz توسط پرسنل غیرآموزش‌دیده RF نصب می‌شوند، این محصولات باید با قانون کانکتور منحصربه‌فرد مطابقت داشته باشند. محصولات outdoor access و bridge سیسکو برای نصب توسط یک متخصص RF طراحی شده‌اند، و بنابراین ممکن است از کانکتور استاندارد N-style استفاده کنند. محصولات indoor Cisco Aironet از کانکتورهای RP-TNC استفاده می‌کنند. در حالی که این‌ها شبیه به کانکتورهای TNC معمولی هستند، نمی‌توانند با کانکتورهای استاندارد جفت شوند.

سیسکو اخیراً یک کانکتور multi-RF جدید به نام DART معرفی کرده است. کانکتورهای DART می‌توانند چهار یا هشت سیگنال RF را همراه با چندین پین الکتریکی پشتیبانی کنند. سیسکو کانکتور DART را برای ساده‌سازی نصب‌ها و ایجاد یک کابل insertion واحد برای همراهی با خط جدیدی از آنتن‌های self-identifying (SIA) حاوی مدارهایی برای اتوماسیون provisioning و detection توسعه داده است. برای اطمینان از سازگاری با محصولات سیسکو، از آنتن‌ها و کابل‌کشی سیسکو استفاده کنید.

توجه: آنتن‌های Self-Identifying (SIA) از IOS XE 17.5.1 و نرم‌افزارهای بعدی برای C9800 WLCها پشتیبانی می‌شوند.

• سخت‌افزار نصب

هر آنتن به نوعی نصب نیاز دارد. آنتن dipole استاندارد به سادگی به کانکتور RP-TNC روی واحد متصل می‌شود. آنتن‌های mast-mount برای نصب روی قطرهای مختلف mast طراحی شده‌اند، و هر کدام با سخت‌افزار نصب برای اتصال همراه هستند. آنتن‌های patch برای نصب تخت روی دیوار یا سقف طراحی شده‌اند، و آنتن‌های ceiling-mount با اتصال cross-member سقف کاذب مجهز هستند.

برای اکثر کاربردهای indoor، یک conduit الکتریکی ۰.۷۵- یا ۱-اینچی نصب مناسبی فراهم می‌کند. برای کاربردهای outdoor، از یک mast دیواری سنگین گالوانیزه یا آلومینیومی استفاده کنید که رتبه wind-loading آنتن انتخاب‌شده را تحمل کند.

• Lightning Arrestor ها

هنگام استفاده از نصب‌های آنتن outdoor، همیشه ممکن است آنتن از بارهای ایجادشده روی آنتن و کابل، یا surges ناشی از رعد و برق نزدیک، آسیب ببیند. lightning arrestor Cisco Aironet برای حفاظت از تجهیزات رادیویی 2.4-GHz تا 5-GHz در برابر الکتریسیته ساکن و surges ناشی از رعد و برق که روی خطوط انتقال coaxial سفر می‌کنند، طراحی شده است. هر دو سیستم باید به طور مناسب grounded شوند همانطور که در دستی‌های نصب سخت‌افزاری محصولات شناسایی شده است. این مکانیسم‌های حفاظتی از آسیب در صورت برخورد مستقیم رعد و برق جلوگیری نخواهند کرد.

تئوری عملیات

Lightning Arrestor Cisco Aironet از رسیدن surges انرژی به تجهیزات RF با shunting آن‌ها به ground جلوگیری می‌کند. surges به کمتر از ۵۰ ولت محدود می‌شوند، در حدود ۰.۰۰۰۰۰۰۱ ثانیه (۱۰۰ نانوثانیه). یک surge رعد و برق معمولی حدود ۰.۰۰۰۰۰۲ ثانیه (۲ میکروثانیه) است.

• سرکوب transient (surge) پذیرفته‌شده IEEE

سرکوب transient (surge) پذیرفته‌شده IEEE ۰.۰۰۰۰۰۸ ثانیه (۸ میکروثانیه) است. Lightning Arrestor Cisco Aironet یک خط انتقال ۵۰-ohm با یک لوله تخلیه گاز قرارگرفته بین هادی مرکزی و ground است. این لوله تخلیه گاز از مدار باز به مدار کوتاه تقریباً بلافاصله در حضور surges ولتاژ و انرژی تغییر می‌کند و مسیری به ground برای surge انرژی فراهم می‌کند.

• نصب

این arrestor برای نصب بین کابل آنتن شما و access point Aironet طراحی شده است. نصب باید در فضای indoor یا داخل یک ناحیه محافظت‌شده انجام شود. یک ground مناسب باید به arrestor متصل شود. این کار می‌تواند با اتصال یک ground lug به arrestor و استفاده از یک سیم سنگین (شماره ۶ مس جامد) برای اتصال lug به یک earth ground مناسب انجام شود.