Расчет зоны действия сигнала

Расчет дальности работы беспроводного канала связи

Без вывода приведем формулу расчета дальности. Она берется из инженерной формулы расчета потерь в свободном пространстве:

\[ FSL = 33 + 20(\lg F + \lg D) \]

FSL (Free Space Loss) - потери в свободном пространстве ( дБ ); F - центральная частота канала, на котором работает система связи ( МГц ); D - расстояние между двумя точками ( км ).

FSL определяется суммарным усилением системы. Оно считается следующим образом:

\[ Y_{дБ} = P_{t, {\rm }дБмВт} + G_{t, {\rm }дБu} + G_{r, {\rm }дБu} - P_{\min ,{\rm }дБмВт} - L_{t,{\rm }дБ} - L_{r,{\rm }дБ} , \]

где \[ P_{t, {\rm }дБмВт} \] - мощность передатчика; \[ G_{t, {\rm }дБu} \] - коэффициент усиления передающей антенны; \[ G_{r, {\rm }дБu} \] - коэффициент усиления приемной антенны; \[ P_{\min ,{\rm }дБмВт} \] - чувствительность приемника на данной скорости; \[ L_{t,{\rm }дБ} \] - потери сигнала в коаксиальном кабеле и разъемах передающего тракта; \[ L_{r,{\rm }дБ} \] - потери сигнала в коаксиальном кабеле и разъемах приемного тракта.

Для каждой скорости приемник имеет определенную чувствительность. Для небольших скоростей (например, 1-2 Мегабита) чувствительность наименьшая: от -90 дБмВт до -94 дБмВт. Для высоких скоростей чувствительность намного выше. В качестве примера в таблице 12.1 приведены несколько характеристик обычных точек доступа 802.11a,b,g.

В зависимости от марки радиомодулей максимальная чувствительность может немного варьироваться. Ясно, что для разных скоростей максимальная дальность будет разной.

FSL вычисляется по формуле

\[ FSL = Y_{дБ} - SOM \]

где SOM(System Operating Margin) - запас в энергетике радиосвязи (дБ). Учитывает возможные факторы, отрицательно влияющие на дальность связи, такие как:

• температурный дрейф чувствительности приемника и выходной мощности передатчика;
• всевозможные атмосферные явления: туман, снег, дождь;
• рассогласование антенны, приемника, передатчика с антенно-фидерным трактом.

Параметр SOM обычно берется равным 10 дБ. Считается, что 10 -децибельный запас по усилению достаточен для инженерного расчета.

Центральная частота канала F берется из таблицы 12.2.

В итоге получим формулу дальности связи:

\[ D = 10^{\left( {\frac{{FSL}}{{20}} - \frac{{33}}{{20}} - \lg F} \right)} . \]

Пример 12.2

Найти расстояние, на котором будет стабильно работать связь на скоростях 54 Мбит/с и 6 Мбит/с для точки доступа DWL-2100AP и беспроводного адаптера DWL-G132. Их паспортные характеристики:

Мощность передатчиков DWL-2100AP и DWL-G132: 16 дБмВт;

Чувствительность DWL-2100AP на скорости 54 Мбит/с: -66 дБмВт;

Чувствительность DWL-2100AP на скорости 6 Мбит/с: -88 дБмВт;

Чувствительность DWL-G132 на скорости 54 Мбит/с: -66 дБмВт;

Чувствительность DWL-G132 на скорости 6 Мбит/с: -87 дБмВт;

Коэффициент усиления штатной антенны DWL-2100AP: 2 дБи.

Коэффициент усиления штатной антенны DWL-G132: 0 дБи.

Потерь в антенно-фидерном тракте, т.е. между беспроводными точками и их антеннами, нет.

Решение:

1) Найдем расстояние на скорости 54 Мбит/с. Параметр FSL равен

\[ FSL = 16 + 2 - ( - 66) - 10 = 74дБ. \]

По формуле (12.5) находим дальность работы беспроводного оборудования на данной скорости (в качестве примера возьмем шестой канал):

\[ D_{54} = 10^{\left( {\frac{{74}}{{20}} - \frac{{33}}{{20}} - \lg 2437} \right)} = 0,046км \approx 50м \]

Найдем расстояние на скорости 6 Мбит/с. FSL равен

\[ FSL = 16 + 2 - ( - 88) - 10 = 96дБ. \]

По формуле (12.5) находим дальность работы беспроводного оборудования на данной скорости:

\[ D_6 = 10^{\left( {\frac{{96}}{{20}} - \frac{{33}}{{20}} - \lg 2437} \right)} = 0,579км \approx 580м \]