Практическо ръководство за безжични връзки ()

За да подкрепим хората, които се интересуват от изграждането на WLAN, решихме да съберем в една статия малко теория и много практическа информация за бързото и ефективно прилагане на безжични мрежи, работещи съответно в честотни ленти 2,4 GHz и 5 GHz. (IEEE 802.11 стандарт).

802.11a - в обхвата 5 GHz: 5150 - 5350 GHz и 5470 - 5725 GHz, скорост на трансфер до 54 Mbps;
802.11b - в обхвата 2.4 GHz: 2.4 - 2.483 GHz, скорост на трансфер до 11 Mbps;
802.11g - в обхвата 2.4 GHz: 2.4 - 2.483 GHz, скорост на трансфер до 54 Mbps;

Трябва да се разбере, че обхватът на безжичната мрежа зависи от редица фактори; можем да повлияем само на няколко от тях. Обхватът на безжичната мрежа зависи от:

Така че, ако искате да знаете какъв би бил действителният обхват на вашата мрежа, трябва да съберете информация за споменатите по-горе фактори и след това да извършите няколко прости изчисления, които ще ви покажем по-късно в това ръководство. .

Районът на Френел е една от най-важните концепции, свързани с разпространението на електромагнитни вълни, като е необходима за оценка на параметрите на всяка радиовръзка. Това е зона на интензивно действие за предаване на електромагнитна енергия. Използвайки надлъжен разрез, той се представя като елипса и ако се използва напречно сечение, областта на Френел има формата на кръг. Радиусът му е функция, която зависи от разстоянията на антените до тази точка, с максимална стойност в средата на разстоянието между антените. Това е важна област в космоса, тъй като по-голямата част от енергията на сигнала преминава през тази област Френел I.

dkm = d1km + d2km, е разстоянието в километри между полюсите
d1km - разстояние в км до първата антена
d2km - разстояние в км до втората антена

Дължина на радиовръзката [км]

60% от радиуса на зоната на Френел I (0.6R1 [m])

За по-големи разстояния ще са необходими много по-точни изчисления, базирани на хипсографската крива на терена, като се вземат предвид ефектите от пречупването и многобройните отражения на вълните.

Един от основните проблеми, които възникват при проектирането на радиовръзка за използване на открито, е изчисляването на затихването между предавателя и приемника. За тази цел може да се използва моделът FSL. Това е модел за изчисляване на затихването на някои електромагнитни вълни, които се разпространяват във въздуха и започва от следните хипотези:

няма пречка между предавателя и приемника,
отразените вълни не влияят на приемника,
първата зона на Френел не е възпрепятствана,
външни смущения и избледняване на сигнала не се вземат предвид.

Интензитетът на радиосигнала ще намалява с разстоянието на неговото разпространение в атмосферата. Определянето на затихването на радиосигнала е следващата стъпка в процеса на проектиране.

Правилото 6dB гласи, че удвояването на разстоянието на разпространение увеличава затихването на сигнала с 6 dB. Правилото важи и в обратна посока, т.е. намаляването наполовина на разстоянието намалява затихването с 6dB. Това е просто правило, което може да се запомни много лесно. Само не забравяйте, че в обхвата 2,4 GHz, затихването от 1 км е 100 dB.

Така че, използвайки правилото 6 dB, ще получим за разстоянията от 2, 4 и 8 км, затихвания съответно 106, 112 и 118 dB. За 500 m, 250 m и 125 m затихването ще бъде 94, 88 и разбира се 82 dB. Правилото от 6 dB може да се използва и за обхвата 5 GHz и не само, но затихването в обхвата 5 GHz на разстоянието от 1 км ще бъде 106 dB.

модел на разпространение с блокирана зона на Френел
модел на разпространение, който също така отчита затихването на стените вътре в сградите

TSL [dBm] - ниво на сигнала на предавателя (TX мощност)
RSL [dBm] - ниво на сигнала в приемника (RX мощност)
FSL [dB] - затихване на сигнала в атмосферата
GT [dBi] - коефициентът на усилване на предавателната антена
GR [dBi] - усилването на приемащата антена
CLT [dB] - затихване на сигнала на кабела и в съединителите към предавателя
CLR [dB] - затихване на сигнала на кабела и в конекторите на приемника

Високочестотният сигнал се предава от предавателя при мощност TSL [dBm] към антената, чрез кабела за затихване CLT [dB]. Антената излъчва сигнала под формата на електромагнитни вълни и в същото време го концентрира върху основния лоб под ъгъла, образуван от посоките, в които излъчената мощност е 3dB по-малка от максималната. Това е печалбата на антената GT [dBi]. Радио вълните се затихват от FSL [dB] след изминаване на разстоянието между антените, d [km]. Приемащата антена преобразува електромагнитните вълни в електрически сигнал, който усилва с коефициента на усилване на GR антената [dBi]. Както при предаването, сигналът се затихва от кабела между антената и WLAN със стойността CRJ [dB], за да достигне накрая до приемника с ниво на мощност RSL [dBm].

За да се осигури работата на радиовръзката и в случай на намаляване на силата на сигнала за кратка продължителност (колебания), трябва да се има предвид допълнителен параметър, наречен граница на затихване ("Fade Margin", FM). Типична стойност за този параметър е 10 dB.

Когато избирате антени и WLAN оборудване, уверете се, че те гарантират желаното ниво на сигнала (-80 dBm). Само в тази ситуация оборудването ще работи на пълни обороти.

Антенните с честота 2,4 GHz имат типично усилване между 7 и 24 dBi. За тази честотна лента най-често използваните кабели са H-155 E1170, с затихване 49,6 dB/100 m и H-1000 E1192 с затихване dB/100 21,5 m.

Кабелите, които вече работят с честоти 6 GHz, вече се появиха на пазара. Тези кабели (Tri-Lan 240 E1171 и Tri-Lan 400 WLL E1173) се препоръчват за нови инсталации.

Повече подробности за кабелите, използвани с WLAN оборудване, можете да намерите в статията:
Използване на коаксиални кабели в WLAN системи

Например: - искаме да създадем радиовръзка, която да работи при оптимални параметри (възможно най-добрите) и в същото време да има обхват над 2 км. Ще използваме оборудване с изходна мощност 18 dBm. Дължината на кабела, свързващ WLAN устройството към антената, е 7 м, което е валидно от двете страни на връзката. От таблицата откриваме, че при тези параметри сумата от печалбите "GT" и "GR" не трябва да бъде по-малка от 21,65 dB. Също така тук виждаме, че за това трябва да използваме антени ATK8 A7120.

Обхват на радиовръзката [км]

Общата необходима печалба
радиовръзка

Тип антена
препоръчва се

Можем да нарушим закона, ако използваме антени с високо усилване?

Използването на 10 dBi антена може да наруши приложимите разпоредби и в същото време може да се приеме 15 dBi антена. ?

Защо някои компании препоръчват 10 dBi антени, а други 15 dBi?

Отговорите на всички горепосочени въпроси са тясно свързани със стойността на параметъра EIRP ("Еквивалентна изотропно излъчена мощност") - плътността на мощността, излъчвана от идеална антена без загуби в посока на максималното усилване на въпросната антена). В повечето страни максималната стойност на аматьорския EIRP е 100 mW (20 dBm) в обхвата 2,4 GHz, 200 mW при 5150-5,250 GHz и 1 W (30 dBm) при 5,47-5,725 GHz. Трябва да се отбележи обаче, че една и съща стойност на EIRP може да бъде получена по няколко начина, съгласно формулите:

Нивото на изходна мощност обаче не трябва да се пренебрегва. Елементарната логика присвоява връзка с по-голяма мощност на по-добра радиовръзка. Но в този случай логиката се проваля. Нивото на мощността трябва да бъде оразмерено според местоположението на потребителя. Твърде много емисионна мощност означава изминаване на по-голямо разстояние от необходимото. Сигналът може да пречи на други съседни мрежи. С увеличаването на обхвата се увеличава и възможността за атака на мрежата в по-отдалечени райони и по този начин е по-трудно да се открие точно.

Печалбата от оборудването, използвано от потребителите, също трябва да бъде избрана внимателно. Клиентът, използващ антена с високо усилване близо до предавателната станция, получава силен сигнал, от една страна, но в същото време може да пречи на други мрежи, дори отдалечени, по време на предаване. По същество това ще бъде нов източник на шум, който ще увеличи грешките в предаването или ще намали скоростта на връзката, ако използвате същия радио канал. Клиентските станции с антена с умерено усилване ще имат достъп само до локалната мрежа и няма да причиняват проблеми с смущения.

*** Инструменти за кримпване за H-1000 и Tri-Lan 400
*** www.dipolnet.ro/eshop/items.php?category=1214&group=1254&subgroup=1266***

Инсталаторът също ще се нуждае от поялник.