Расчет диапазон сигнала

Диапазон сигнала будет зависеть от нескольких факторов, включая выходную мощность нашей беспроводной точки и точек, получающих сигнал, наличие зданий, преград или деревьев, которые могут быть на пути сигнала. На самом деле существует много факторов, которые влияют на диапазон нашей беспроводной системы. Чтобы нам было легче разобраться в нашей задаче, можно представить точку, передающую сигнал, в виде светодиода. Если на пути света будут встречаться деревья или другие сигналы, то нам будет, либо плохо виден свет от светодиода, либо не будет виден вообще. Так же обстоит дело и с Wi-Fi сигналом. Заслоняя светодиод светоотражающим материалом с одной его стороны, мы получим наиболее дальнее освещение с другой, что сравнимо в направленной антенной. Оставляя же светодиод не заслоненным, мы получим долее распределенное освещение, но уступающее дальностью, что соответствует всенаправленной антенне.

Так же можно теоретически рассчитать диапазон сигнала для этого можно использовать упрощенную методику расчета СВЧ радиолиний 2.4GHz.

Методика расчета дальности нашего оборудования. Эта методика позволяет определить теоретическую дальность работы беспроводного канала связи стандарта 802.11 B и G. Следует сразу отметить, что дальность, получаемая по формуле – максимально достижимая теоретически, а так как на беспроводную связь влияет множество факторов, получить такую дальность работы, особенно в черте города, увы, практически не возможно.

Для определения дальности связи необходимо рассчитать суммарное усиление тракта и по графику определить соответствующую этому значению дальность. Усиление тракта в дБ определяется по формуле:

Где:

- мощность передатчика;

- коэффициент усиления передающей антенны;

- коэффициент усиления приемной антенны;

- реальная чувствительность приемника;

- потери сигнала в коаксиальном кабеле и разъемах передающего тракта;

- потери сигнала в коаксиальном кабеле и разъемах приемного тракта.

Теперь подробно разберем формулу:

- мощность передатчика - мощность беспроводной точки доступа или адаптера в dBbm. Эту информацию мы можем найти в спецификации на оборудование. Для оборудования D-LINK DWL-2100AP это равно 16 dBm.

- коэффициент усиления передающей антенны (dBi). D-LINK предлагает антенны для внешнего и внутреннего использования от 4 до 21 dBi.

- коэффициент усиления приемной антенны - тоже, что и но "на другой стороне" радиолинка.

- чувствительность приемника, которую мы также можем найти в спецификации на оборудование. Чувствительность приемника зависит от скорости, на котором работает оборудование и задается со знаком "минус". Например, D-LINK DWL-2100AP имеет чувствительность при скорости 54 Mbps: в -66 dBm.

и потери в коаксиальном кабеле разъемах приемного или передающего тракта. Расчет затухания в коаксиальном кабеле производится умножением затухания сигнала в одном метре кабеля на его длину. Там же прибавляется к потерям по ~0.5 – 1.5 dB на каждый разъем. Рассмотрим кабель BELDEN 9880 он имеет затухание 0,24 dB/m, т.е. при 10-метровой длине кабеля затухание в нем составит 2,4 dB. Также следует прибавить к потерям по ~0,5 - 1,5dB на каждый разъем. Итого 10-метровый кабель между антенной и точкой доступа имеет потери 2,4+2*1,5=5,4 dB.

Предположим, что мы имеем две точки доступа D-LINK DWL-2100AP, две широконаправленные антенны ANT24-0801, каждая точка подключается к своей антенне 10-метровым кабелем.

Согласно формуле, получим:

= 19+9+9-(-66)-5,4-5,4 = 94,2 dB при скорости 54 Мбит\с

С помощью этого графика можно понять длину диапазона сигнала. При 99.6 dB получается примерно 150 метров.

Рис.3

График дальности расстояния при усилении антенн

Отсюда получаем вывод, что тип антенн нас не устраивает из-за маленького усиления.

Это был просто пример, а не конкретный расчет на наш случай, для нашего случая, надо будет понять, где будет установлена антенна, какой тип антенны и какая длина кабеля для нас нужна. При всем этом надо подумать о модуле для грозозащиты.

Предположение будет такое, что, с одной стороны установить параболическую антенну, а с других сторон установить всенаправленные антенны. Рисунок приведен выше.

Итак, из рисунка 2 видно, что вне помещения управляющего установлена параболическая антенна D-Link ANT24-2100, которая подключается к беспроводным устройствам D-Link стандартов 802.11b и 802.11g (2.4 ГГц).

Характеристика ANT24-2100

Диапазон частот	2.4 -2.5ГГц
Усиление	21 dBi
Поляризация	Линейная, вертикальная
Подводимая мощность	50Вт (cw)

Рис.4

Принцип диапазона сигнала параболической антенны

Теоретическое расстояние передачи при скорости 1 Мбит/с/11 Мбит/с (при работе с внутренними точками доступа) До 8км/3км.

На торговых точках установлены направленные антенны ANT24-1800. Корпус антенны сделан устойчивым к погодным явлениям, что позволяет использовать вне помещений.

Характеристика ANT24-1800

Диапазон частот	2.4 -2.5ГГц
Усиление	18 dBi
Поляризация	Линейная, вертикальная
Подводимая мощность	50Вт (cw)

Рис.5

Принцип диапазона сигнала направленной антенны

Теоретическое расстояние передачи при скорости 1 Мбит/с/11 Мбит/с (при работе с внутренними точками доступа) До 5км/2км.

На первой торговой точке, она находится в 5-ти этажном доме и прямой видимости, с помещением управляющего нет, значит, антенну нужно будет вынести на крышу, для лучшего приема сигнала, высота при этом будет приблизительно 15 метров.

На второй торговой точке, которая находится практически в прямой видимости с помещением управляющего, можно будет установить в районе 3 этажа, что вряд ли разрешать муниципальные власти, так что будем использовать так же 15 метров кабеля и установим на крышу.

Помещение управляющего это частное одноэтажное помещение, так что антенну нужно будет ставить на мачту, вот тут нам и пригодится модуль грозозащиты ANT24-SP. Максимальное расстояние от земли можно будет поднять антенну на высоту 10 – 15, так как это частное владение, то можно тут сэкономить на длине кабеля и на потерях сигнала. Кабель можно будет использовать 5 - 7 метровый, дальше будет установлен неуправляемый коммутатор DES-1008D.

Теперь все параметры и условия установки нам известны, и можно произвести заново расчет диапазона сигнала.

= 16 + 21 +18 –(-66) – 6.6 – 6.6 = 107.4

Теперь можно понять, что при нашем выбранном оборудовании и со скоростью 54 Мбит/с, примерное расстояние будет 450 метров. Ниже приведу таблицу для всех скоростей, т.е. 54,48,36,24,18,12,9,6 Мбит/с.

Скорость	Чувствительность приемника (802.11g)	Ydb	Теоретическое расстояние
54 Мбит/с	- 66 dBm	107	450 м
48 Мбит/с	- 71 dBm	112	708 м
36 Мбит/с	- 76 dBm	117	1259 м
24 Мбит/с	- 80 dBm	121	1995 м
18 Мбит/с	- 83 dBm	124	2818 м
12 Мбит/с	- 85 dBm	126	3548 м
9 Мбит/с	- 86 dBm	127	3981 м
6 Мбит/с	- 87 dBm	128	4467 м

Из таблицы можно увидеть, что уже при скорости 12 Мбит/с связь должна быть устойчивой, по идеи, если сигнал будет пропадать, оборудование автоматически перейдет на более низкую скорость. 12 Мбит/с для наших нужд хватит.