Anten WiFi: đa hướng, định hướng, dBi và vùng phủ sóng thực tế

Anten WiFi quyết định sóng đi theo hướng nào và xa bao nhiêu. Bài giải thích anten đa hướng, anten định hướng, độ lợi dBi, góc phát, EIRP, beamforming, ý nghĩa vùng phủ hãng công bố, cách chọn, đặt bộ phát cho nhà ở, văn phòng, sân, hội trường và dùng anten định hướng làm cầu nối không dây cho thang máy, giữa hai xưởng.

Anten WiFi quyết định sóng của bộ phát đi theo hướng nào và đi xa bao nhiêu. Anten đa hướng (omni) phát quanh thiết bị 360°, hợp với bộ phát lắp giữa phòng. Anten định hướng (directional) dồn sóng về một hướng hẹp nên đi xa hơn, hợp với sân, bãi xe, khán đài. Độ lợi anten (dBi) cao không làm bộ phát mạnh hơn, chỉ làm sóng tập trung hơn.

Giải thích nhanh các thuật ngữ trong bài:

• dBi (độ lợi anten): mức anten dồn năng lượng về hướng chính so với một anten phát đều mọi hướng. Anten không tạo thêm năng lượng, chỉ phân bổ lại.
• Beamwidth (góc phát): độ rộng của vùng sóng mạnh, ví dụ 45° x 45° hay 360° x 30°.
• EIRP (công suất phát hiệu dụng): công suất phát của bộ phát (dBm) cộng độ lợi anten (dBi). Đây là mức sóng thực sự phát ra theo hướng chính.
• Beamforming: bộ phát điều chỉnh tín hiệu trên nhiều anten để dồn sóng về phía thiết bị đang kết nối.

Hai loại anten chính

Anten đa hướng (omni)

Phát đều quanh thiết bị, vùng phủ giống hình chiếc bánh vòng (donut) bao quanh anten. Bộ phát ốp trần dùng anten đa hướng ẩn bên trong, sóng phủ xuống khu vực phía dưới và xung quanh. Router để bàn có anten dựng đứng thì phát mạnh theo chiều ngang, cùng tầng.

Anten định hướng (directional)

Dồn sóng về phía trước theo một góc nhất định, phía sau rất yếu. Nhờ dồn sóng, anten định hướng có độ lợi cao (9–15 dBi) và đi xa hơn nhiều, nhưng phải chĩa đúng hướng. Dùng cho sân, bãi xe, nhà xưởng dài, hội trường, sân vận động.

dBi cao có phải sóng mạnh hơn?

Không hẳn. Anten không tạo thêm năng lượng, chỉ dồn năng lượng về một hướng. Cứ thêm 3 dB thì năng lượng theo hướng chính gấp đôi, nhưng các hướng khác yếu đi:

• Anten đa hướng dBi cao làm chiếc "bánh vòng" dẹt lại: phát xa hơn theo chiều ngang nhưng phủ kém lên tầng trên, xuống tầng dưới và ngay phía dưới chân anten.
• Anten định hướng dBi cao có góc phát hẹp: đi rất xa theo hướng chĩa, nhưng ra ngoài góc là mất sóng.
• Công suất phát và độ lợi anten cộng lại thành EIRP, mức này bị giới hạn theo quy định từng nước. Vì vậy không thể tăng mãi để phát xa hơn.

Một điều nữa hay bị quên: điện thoại cũng phải gửi dữ liệu ngược lại bộ phát. Điện thoại có anten nhỏ, công suất phát thấp hơn bộ phát nhiều. Bộ phát dBi cao có thể làm điện thoại thấy "đủ vạch sóng" ở xa, nhưng tín hiệu từ điện thoại về bộ phát vẫn yếu, mạng chập chờn khi gửi ảnh, gọi video.

Vùng phủ hãng công bố nghĩa là gì?

Con số như "140 m², không vật cản" là diện tích phủ trong không gian thoáng. Trong nhà có tường, cửa, kệ, người, vùng phủ dùng tốt thường nhỏ hơn đáng kể. Tốc độ cũng giảm dần từ giữa ra rìa vùng phủ. Cách tính suy hao theo khoảng cách và vật liệu xem trong bài suy hao sóng WiFi.

Beamforming là gì?

Bộ phát có nhiều anten điều chỉnh tín hiệu trên từng anten để sóng cộng hưởng mạnh hơn ở vị trí của điện thoại, laptop. Beamforming giúp tín hiệu ổn định hơn ở khoảng cách trung bình, nhất là băng 5 GHz, nhưng không biến bộ phát thường thành bộ phát xa. Số anten và luồng dữ liệu liên quan trực tiếp đến tốc độ, xem bài MIMO, MU-MIMO và điều chế QAM.

Ứng dụng thực tế

Nhà phố, căn hộ

Bộ phát ốp trần đặt giữa mỗi tầng, hoặc router để bàn đặt giữa nhà, ở chỗ thoáng, ngang tầm hoặc cao hơn bàn làm việc. Router có anten rời nên để các anten dựng đứng để phủ cùng tầng; nếu cần phủ thêm tầng trên, có thể nghiêng một vài anten. Không đặt router trong tủ TV, tủ kim loại hay sát tường bê tông.

Văn phòng

Bộ phát ốp trần lắp giữa khu làm việc, không lắp sát tường, cách xa máng đèn kim loại, máng cáp. Bộ phát ốp trần được thiết kế phát xuống dưới; gắn lên tường thì vùng phủ lệch đi, cần dùng loại gắn tường hoặc chọn vị trí phù hợp.

Sân, bãi xe, nhà xưởng dài

Dùng bộ phát ngoài trời có anten định hướng như U7 Outdoor, gắn ở tường hoặc cột, chĩa về khu cần phủ. Khu rộng và đều xung quanh thì dùng anten đa hướng ngoài trời như U6 Mesh Pro hoặc Aruba Instant On AP27 (IP67, chịu nhiệt -40°C đến +65°C) đặt ở giữa.

Hội trường, khán đài, sân vận động

Đông người trong một khu, cần chia nhỏ vùng phủ để mỗi bộ phát phục vụ một nhóm chỗ ngồi. Anten định hướng góc hẹp như E7 Audience giúp chia vùng chính xác, giảm chồng sóng giữa các bộ phát.

Hành lang khách sạn

Lắp bộ phát ngoài hành lang thì sóng phải xuyên cửa và tường mới vào phòng, khách ở trong phòng sóng yếu. Nên lắp bộ phát trong phòng hoặc so le giữa các phòng. Xem bài thiết kế mạng WiFi khách sạn xây mới.

Anten định hướng cho kết nối không dây điểm–điểm (wireless bridge)

Ngoài phát WiFi cho điện thoại, anten định hướng còn dùng để nối mạng giữa hai điểm không đi được cáp. Thiết bị gọi là wireless bridge (cầu nối không dây): một cặp thiết bị có anten định hướng chĩa thẳng vào nhau, mỗi đầu cắm dây mạng vào switch hoặc camera, coi như một sợi cáp mạng vô hình. Có hai kiểu: PtP (point-to-point, một đầu nối một đầu) và PtMP (point-to-multipoint, một đầu trung tâm nối nhiều đầu).

Camera và mạng trong thang máy

Cabin thang máy chạy lên xuống liên tục, đi dây mạng theo cáp thang dễ đứt, hỏng sau một thời gian. Cách làm phổ biến: một thiết bị cầu nối đặt ở đỉnh giếng thang chĩa xuống, một thiết bị đặt trên nóc cabin chĩa lên. Giếng thang là đường thẳng không vật cản nên tín hiệu ổn định khi cabin di chuyển. Camera trong cabin cắm vào thiết bị trên nóc, hình ảnh truyền về đầu ghi qua cầu nối. Nhiều hãng có dòng cầu nối làm riêng cho thang máy, ví dụ Ruijie Reyee RG-EST100-E (2.4 GHz, tối đa 500 m, góc anten 70° x 70°).

Nối mạng giữa hai xưởng, hai tòa nhà

Khi giữa hai xưởng là đường đi, sân bãi, không xin phép đi cáp được hoặc chi phí đào đường quá cao, dùng một cặp cầu nối 5 GHz đặt trên mái hoặc tường cao của mỗi xưởng, chĩa thẳng vào nhau. Ví dụ Ruijie Reyee RG-EST310 V2 (5 GHz, anten định hướng 60° x 30°) hãng ghi phạm vi 1 km, đo thực tế khoảng 90 Mbps ở 100 m, 80 Mbps ở 1 km. Con số này thấp hơn nhiều so với tốc độ 867 Mbps ghi trên thông số, đủ cho camera và văn phòng nhỏ nhưng không thay được cáp quang cho tải lớn.

Cổng bảo vệ, bãi xe, trạm cân ở xa

Camera và máy tính ở chốt bảo vệ, cổng xe, trạm cân cách nhà chính vài trăm mét có thể nối về bằng cầu nối PtP. Nhiều điểm xa quanh một nhà chính thì dùng PtMP: một thiết bị trung tâm trên mái, mỗi điểm một thiết bị chĩa về.

Lưu ý khi lắp cầu nối không dây

• Tầm nhìn thẳng (line of sight): hai đầu phải nhìn thấy nhau, không cây, tường, mái tôn che.
• Vùng Fresnel: tín hiệu đi theo một vùng hình bầu dục quanh đường thẳng nối hai anten. Cần ít nhất khoảng 60% vùng này thông thoáng, tốt hơn là 80%. Đặt anten cao hơn cây, xe tải, mái nhà ở giữa.
• Chĩa đúng hướng và cố định chắc, gió làm lệch vài độ là tín hiệu giảm rõ với anten góc hẹp.
• Tính băng thông thực chứ không theo tốc độ ghi trên hộp: đường càng xa thì tín hiệu càng yếu, tốc độ càng giảm.
• Tách kênh với WiFi xung quanh để cầu nối không bị nhiễu và không làm nhiễu bộ phát WiFi.
• Cấp nguồn PoE ở cả hai đầu, có chống sét cho thiết bị đặt ngoài trời, trên mái.

Sai lầm thường gặp

• Chọn bộ phát dBi cao để phủ nhiều tầng: anten dBi cao phát dẹt, phủ tầng trên dưới còn kém hơn.
• Đặt router trong tủ, sau TV, cạnh tủ kim loại: sóng bị chặn ngay từ đầu.
• Chĩa anten định hướng sai hướng hoặc gắn quá thấp, bị xe, cây, tường rào che.
• Dùng bộ phát ốp trần gắn tường mà không tính lại vùng phủ.
• Lắp cầu nối không dây bị cây hoặc mái nhà che một phần vùng Fresnel: vẫn "thấy nhau" nhưng mạng chập chờn, nhất là mùa cây ra lá.
• Chỉ nhìn số vạch sóng trên điện thoại: vạch sóng là chiều từ bộ phát xuống, không cho biết điện thoại gửi về có ổn không.

Bài liên quan trong Từ Điển Kỹ Thuật:

• Suy hao sóng WiFi: khoảng cách, vật cản, vật liệu và cách tính tốc độ thực tế
• MIMO, MU-MIMO, OFDMA và điều chế QAM: vì sao tốc độ WiFi trên hộp khác thực tế
• Số người dùng khuyến nghị của bộ phát WiFi: cách tính theo băng tần, ứng dụng và tín hiệu
• Mesh và Roaming là gì? 2 khái niệm WiFi hay bị hiểu lầm

Câu hỏi thường gặp

1. Anten WiFi đa hướng và định hướng khác nhau thế nào?
Anten đa hướng phát quanh thiết bị 360°, hợp với bộ phát đặt giữa phòng. Anten định hướng dồn sóng về một góc hẹp nên đi xa hơn, hợp với sân, bãi xe, nhà xưởng dài, hội trường.

2. dBi là gì? Anten dBi càng cao càng tốt phải không?
dBi là độ lợi anten, cho biết anten dồn sóng về hướng chính nhiều hay ít. dBi cao làm sóng đi xa hơn theo hướng chính nhưng hẹp và dẹt hơn, phủ kém ở các hướng khác. Không phải lúc nào dBi cao cũng tốt hơn.

3. Vùng phủ 140 m² của bộ phát WiFi có đúng thực tế không?
Đó là vùng phủ trong không gian thoáng, không vật cản. Trong nhà có tường, cửa, đồ đạc, vùng phủ dùng tốt thường nhỏ hơn đáng kể, cần khảo sát thực tế.

4. Router có nhiều anten thì phát xa hơn không?
Nhiều anten chủ yếu để truyền nhiều luồng dữ liệu cùng lúc (MIMO) và hỗ trợ beamforming, giúp tốc độ và độ ổn định tốt hơn. Phát xa hay không còn phụ thuộc công suất phát, độ lợi anten và vật cản.

5. Nên đặt anten router dựng đứng hay nằm ngang?
Anten dựng đứng phủ tốt theo chiều ngang, cùng tầng. Nếu cần phủ thêm tầng trên hoặc tầng dưới, có thể nghiêng một vài anten. Quan trọng hơn là đặt router ở giữa nhà, chỗ thoáng, không trong tủ.

6. Khi nào nên dùng bộ phát anten định hướng?
Khi cần phủ một khu vực xa theo một hướng như sân, bãi xe, nhà xưởng dài, khán đài, hoặc cần chia nhỏ vùng phủ ở nơi rất đông người. Anten định hướng còn dùng làm cầu nối không dây giữa hai điểm không đi được cáp.

7. Có thể nối mạng giữa hai xưởng mà không đi cáp không?
Được, bằng một cặp cầu nối không dây (wireless bridge) có anten định hướng đặt trên cao, chĩa thẳng vào nhau. Hai đầu phải nhìn thấy nhau, vùng Fresnel thông thoáng ít nhất khoảng 60%. Tốc độ thực thấp hơn nhiều so với tốc độ ghi trên hộp, đủ cho camera và văn phòng nhỏ.

8. Làm sao truyền tín hiệu camera trong thang máy?
Dùng cặp cầu nối không dây: một thiết bị ở đỉnh giếng thang chĩa xuống, một thiết bị trên nóc cabin chĩa lên, camera cắm vào thiết bị trên nóc cabin. Cách này tránh đi dây mạng theo cáp thang dễ hỏng.

Lời khuyên từ chuyên gia & Hỗ trợ dự án

Chọn bộ phát theo hình dạng khu vực cần phủ, không chỉ theo số dBi hay công suất. Khu vuông vức trong nhà dùng anten đa hướng ốp trần đặt giữa; khu dài, khu ngoài trời theo một hướng dùng anten định hướng. Xem các dòng bộ phát WiFi UniFi, bộ phát WiFi Ruijie và bài Mesh và Roaming.

Hòa Phát Telecom hỗ trợ dự án:

• Khảo sát mặt bằng miễn phí, đo sóng thực tế
• Chọn loại bộ phát, anten và vị trí lắp theo từng khu
• Thi công tận nơi tại TP. Hồ Chí Minh
• Cấu hình và hỗ trợ từ xa
• Lắp đặt trọn bộ: miễn phí bảo hành tận nơi 12 tháng

Liên hệ ngay 0977.588.820 (gọi hoặc Zalo) để được tư vấn giải pháp phù hợp.