Расчет построения беспроводных сетей

Для того чтобы  рассчитать дальность беспроводного  канала связи нужно ввести некоторые  понятия:

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

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:

 

где - мощность передатчика; - коэффициент усиления передающей антенны; - коэффициент усиления приемной антенны; - чувствительность приемника на данной скорости; - потери сигнала в коаксиальном кабеле и разъемах передающего тракта; - потери сигнала в коаксиальном кабеле и разъемах приемного тракта.

Зависимость чувствительности

от  скорости передачи данных

 

 

MCS0	MCS0 -94 dBm +/- 2 dB
MCS1	MCS1 -93 dBm +/- 2 dB
MCS2	MCS2 -90 dBm +/- 2 dB
MCS3	MCS3 -89 dBm +/- 2 dB
MCS4	MCS4 -86 dBm +/- 2 dB
MCS5	MCS5 -83 dBm +/- 2 dB
MCS6 -77 dBm +/- 2 dB	MCS6 -77 dBm +/- 2 dB
MCS7 -74 dBm +/- 2 dB	MCS7 -74 dBm +/- 2 dB
MCS8 -93 dBm +/- 2 dB	MCS8 -93 dBm +/- 2 dB
MCS9 -91 dBm +/- 2 dB	MCS9 -91 dBm +/- 2 dB
MCS10 -89 dBm +/- 2 dB	MCS10 -89 dBm +/- 2 dB
MCS11 -87 dBm +/- 2 dB	MCS11 -87 dBm +/- 2 dB
MCS12 -84 dBm +/- 2 dB	MCS12 -84 dBm +/- 2 dB
MCS13 -79 dBm +/- 2 dB	MCS13 -79 dBm +/- 2 dB
MCS14 -78 dBm +/- 2 dB	MCS14 -78 dBm +/- 2 dB
MCS15 -75 dBm +/- 2 dB	MCS15 -75 dBm +/- 2 dB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 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 выше приведены несколько характеристик обычных точек доступа 802.11a,b,g.

 

FSL вычисляется по формуле:

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 ниже:

 

Вычисление  центральной частоты

Канал	Центральная частота (МГц)
1	2412
2	2417
3	2422
4	2427
5	2432
6	2437
7	2442
8	2447
9	2452
10	2457
11	2462
12	2467
13	2472
14	2484

 

 

В итоге получим  формулу дальности связи:

Пользуясь всеми  вышеперечисленными данными можно  расчитать дальность wi-fi сигнала.

 

Практическая  часть

 

Важное  отступление: Сначала планировалось получить в децибелах цифру, которая соответствует затуханию при прохождении сигнала через препятствия. Но данная затея провалилась, т.к. не получилось установить причину по которой передатчик при фиксированном bitrate, например 54mbit, при выходе за границу зоны на которой может быть достигнута эта скорость, переключается на bitrate ниже (48mbit). Поэтому было решено получать результат в метрах.

 

Для проведения расчетов было взято следующее:

Мощность передатчика  — 19dbm

Мощность  антенны - 5dbm

Рассчитаем  дальность сигнала в идеальном  случае:

 

В качесте рабочей частоты был выбран 3 канал f=2422 МГц, скорость 54MBpsпри которой чувствительность -66dbm.

 

Найдем суммарное усиление системы:

Y=19dbm + 5dbm +  5dbm + 66dbm - 0dbm - 0dbm = 95dbm

FSL = Y — SOM = 95 — 10 = 85

D= 10^(85/20 -33/20 — lg2422) = 10^0,78= 6 километров

 

В теории получилось, что  приблизительная дальность действия wi-fi сигнала в нашем случае будет равна 6 километров.