Практичний посібник з бездротових з’єднань ()

Для підтримки тих, хто зацікавлений у побудові WLAN, ми вирішили зібрати в одній статті краплину теорії та багато практичної інформації щодо швидкого та ефективного впровадження бездротових мереж, що працюють у діапазонах 2,4 ГГц та 5 ГГц відповідно. (Стандарт IEEE 802.11).

802.11a - в діапазоні 5 ГГц: 5150 - 5350 ГГц і 5470 - 5725 ГГц, швидкість передачі даних до 54 Мбіт/с;
802.11b - в діапазоні 2,4 ГГц: 2,4 - 2,483 ГГц, швидкість передачі даних до 11 Мбіт/с;
802.11g - в діапазоні 2,4 ГГц: 2,4 - 2,483 ГГц, швидкість передачі даних до 54 Мбіт/с;

Слід розуміти, що радіус дії бездротової мережі залежить від ряду факторів; ми можемо впливати лише на декілька з них. Діапазон бездротової мережі залежить від:

Отже, якщо ви хочете знати, яким буде фактичний діапазон вашої мережі, вам потрібно зібрати інформацію про фактори, згадані вище, а потім зробити кілька простих розрахунків, які ми покажемо вам далі в цьому посібнику. .

Область Френеля - одна з найважливіших концепцій, пов’язаних з розповсюдженням електромагнітних хвиль, і є необхідною для оцінки параметрів будь-якого радіозв’язку. Це зона інтенсивної дії для передачі електромагнітної енергії. Використовуючи поздовжній розріз, він представляється у вигляді еліпса, і якщо використовується перетин, область Френеля має форму кола. Його радіус - це функція, яка залежить від відстані антен до цієї точки, з максимальним значенням в середині відстані між антенами. Це важлива область космосу, оскільки більша частина енергії сигналу проходить через цю область Френеля I.

dkm = d1km + d2km, це відстань в км між полюсами
d1km - відстань у км до першої антени
d2km - відстань у км до другої антени

Довжина радіолінії [км]

60% радіуса зони Френеля I (0,6 R1 [м])

Для більших відстаней будуть потрібні набагато точніші розрахунки на основі гіпсографічної кривої місцевості з урахуванням ефектів заломлення та багаторазових відбивань хвиль.

Однією з основних проблем, що виникають при проектуванні радіозв'язку для зовнішнього використання, є розрахунок загасання між передавачем і приймачем. Для цього може бути використана модель FSL. Це модель для розрахунку загасання деяких електромагнітних хвиль, що поширюються в повітрі, і починається з наступних гіпотез:

немає перешкод між передавачем і приймачем,
відбиті хвилі не впливають на приймач,
перший район Френеля не перешкоджений,
зовнішні перешкоди та згасання сигналу не враховуються.

Інтенсивність радіосигналу зменшуватиметься з відстанню його поширення в атмосфері. Визначення загасання радіосигналу є наступним кроком у процесі проектування.

Правило 6 дБ говорить, що подвоєння відстані поширення збільшує ослаблення сигналу на 6 дБ. Правило також діє в зворотному напрямку, тобто зменшення вдвічі відстані зменшує загасання на 6 дБ. Це просто правило, яке можна запам’ятати дуже легко. Тільки пам’ятайте, що в діапазоні 2,4 ГГц затухання 1 км становить 100 дБ.

Отже, використовуючи правило 6 дБ, ми отримаємо для відстаней 2, 4 і 8 км затухання відповідно 106, 112 і 118 дБ. На 500 м, 250 м і 125 м затухання складе 94, 88 і, звичайно, 82 дБ. Правило 6 дБ можна також використовувати для діапазону 5 ГГц і не тільки, але загасання в діапазоні 5 ГГц на відстані 1 км становитиме 106 дБ.

шаблон поширення із заблокованою областю Френеля
модель поширення, яка також враховує загасання стін всередині будівель

TSL [дБм] - рівень сигналу передавача (потужність TX)
RSL [дБм] - рівень сигналу на приймачі (потужність RX)
FSL [дБ] - ослаблення сигналу в атмосфері
GT [дБі] - коефіцієнт підсилення передавальної антени
GR [дБі] - коефіцієнт посилення приймальної антени
CLT [дБ] - ослаблення сигналу на кабелі та в роз’ємах передавача
CLR [дБ] - ослаблення сигналу на кабелі та в роз'ємах на приймачі

Сигнал високої частоти передається передавачем при потужності TSL [дБм] на антену через кабель загасання CLT [дБ]. Антена випромінює сигнал у вигляді електромагнітних хвиль і одночасно концентрує його на головній пелюстці під кутом, утвореним напрямками, в яких потужність випромінювання на 3 дБ менше максимальної. Це коефіцієнт підсилення антени GT [dBi]. Радіохвилі послаблюються FSL [дБ] після проходження відстані між антенами, d [км]. Приймаюча антена перетворює електромагнітні хвилі в електричний сигнал, який вона посилює з коефіцієнтом підсилення антени GR [дБі]. Як і при передачі, сигнал послаблюється кабелем між антеною та WLAN зі значенням CRJ [дБ], щоб нарешті досягти приймача з рівнем потужності RSL [дБм].

Для забезпечення роботи радіозв'язку та у випадку зменшення сили короткотривалості сигналу (коливань) необхідно враховувати додатковий параметр, який називається запасом затухання ("Запах затухання", FM). Типове значення цього параметра - 10 дБ.

Вибираючи антени та обладнання WLAN, переконайтеся, що вони гарантують бажаний рівень сигналу (-80 дБм). Тільки в цій ситуації обладнання буде працювати на повній швидкості.

Антени в діапазоні 2,4 ГГц мають типовий коефіцієнт посилення від 7 до 24 дБі. Для цього діапазону частот найбільш часто використовуються кабелі H-155 E1170 із затуханням 49,6 дБ/100 м та H-1000 E1192 із затуханням dB/100 21,5 м.

На ринку вже з’явилися кабелі, які вже працюють на частотах 6 ГГц. Ці кабелі (Tri-Lan 240 E1171 та Tri-Lan 400 WLL E1173) рекомендуються для нових установок.

Детальніше про кабелі, що використовуються з обладнанням WLAN, можна знайти в статті:
Використання коаксіальних кабелів у системах WLAN

Наприклад: - ми хочемо створити радіолінію, яка працює при оптимальних параметрах (найкращих з можливих) і в той же час має радіус дії понад 2 км. Ми будемо використовувати обладнання з вихідною потужністю 18 дБм. Довжина з'єднувального кабелю пристрою WLAN з антеною становить 7 м, що дійсно з обох сторін з'єднання. З таблиці ми знаходимо, що за цих параметрів сума коефіцієнтів посилення "GT" та "GR" не повинна бути менше 21,65 дБ. Також тут ми бачимо, що для цього ми повинні використовувати антени ATK8 A7120.

Дальність радіозв'язку [км]

Загальний необхідний приріст
радіозв'язок

Тип антени
рекомендується

Ми можемо порушити закон, якщо використовуватимемо високошвидкісні антени?

Використання антени 10 дБі може порушувати чинні норми, і одночасно може прийматись антена 15 дБі. ?

Чому деякі компанії рекомендують антени 10 дБі, а інші 15 дБі?

Відповідь на всі вищезазначені питання тісно пов’язана зі значенням параметра EIRP («Еквівалентна ізотропно випромінювана потужність» - щільність потужності, що випромінюється ідеальною антеною без втрат у напрямку максимального підсилення розглянутої антени). У більшості країн максимальне значення аматорського EIRP становить 100 мВт (20 дБм) в діапазоні 2,4 ГГц, 200 мВт при 5150-5,250 ГГц та 1 Вт (30 дБм) на 5,47-5,725 ГГц. Однак слід зазначити, що одне і те ж значення EIRP можна отримати кількома способами, згідно з формулами:

Однак не слід нехтувати рівнем вихідної потужності. Елементарна логіка призначає кращий радіозв'язок більшій потужності. Але в цьому випадку логіка не вдається. Рівень потужності повинен визначатися відповідно до місцезнаходження користувача. Занадто велика потужність викидів означає подолання більшої відстані, ніж потрібно. Сигнал може перешкоджати роботі інших сусідніх мереж. Зі збільшенням дальності зростає і здатність атакувати мережу у більш віддалених районах і, отже, важче точно виявити.

Прибуток обладнання, яке використовують користувачі, також слід вибирати ретельно. Клієнт, який використовує антену з високим коефіцієнтом посилення поблизу передавальної станції, з одного боку, отримує потужний сигнал, але в той же час може втручатися під час передачі в інші мережі, навіть віддалені. По суті, це буде нове джерело шуму, яке збільшить помилки передачі або зменшить швидкість з'єднання при використанні того самого радіоканалу. Клієнтські станції з помірним коефіцієнтом посилення матимуть доступ лише до локальної мережі і не створюватимуть проблем із перешкодами.

*** Обтискні інструменти для H-1000 та Tri-Lan 400
*** www.dipolnet.ro/eshop/items.php?category=1214&group=1254&subgroup=1266***

Сантехніку також знадобиться паяльник.