Nie od razu most zbudowano

Przy projektowaniu łącza radiowego należy unikać nie tylko interferencji, ale także odbić sygnału, np. od budynków, ściany lasu, wzniesień, jego tłumienia przez przeszkody, m.in. drzewa lub linie wysokiego napięcia. Idealnie byłoby, gdyby przestrzeń pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem była wolna od przeszkód. Jak jednak zbadać, ile przestrzeni rzeczywiście wystarczy?

W inżynierii radiowej istnieje pojęcie tzw. strefy Fresnela - przestrzeni o kształcie owalnej bryły o elipsoidalnym przekroju podłużnym, w której nadajnik radiowy jest w stanie istotnie zmienić natężenie pola magnetycznego. Praktyka mówi, że dopóki ok. 60% strefy Fresnela nie napotyka na przeszkody terenowe, dopóty ich wpływ na tłumienie transmisji jest znikomy (rys. 2). Jak określić wymaganą szerokość strefy Fresnela dla projektowanego łącza? Maksymalną średnicę 60% przekroju strefy Fresnela liczy się wg wzoru znajdującego się w opisie do rys. 2.

Nie od razu most zbudowano

Rys 3

Fale mikrofalowe potrzebują znacznie większej przestrzeni, aby urządzenia "widziały się" bez zakłóceń, niż światło widzialne. Dla technologii 802.11b wykorzystującej fale o długości 0,123 m przekrój poprzeczny 60% strefy Fresnela ma w najszerszym miejscu średnicę ok. 6 m - przy założeniu długości łącza 3 km. Dla porównania, dla światła widzialnego będzie to ok. 12 mm.

Znajomość szerokości strefy Fresnela jest przydatna do określenia wysokości, na jakiej muszą być umieszczone anteny, by transmisja spełniała założone parametry jakościowe. Gdy odległość między urządzeniami przekracza ok. 5 km, obliczenia powinny także brać pod uwagę krzywiznę Ziemi. Stąd, ostateczny wzór określający np. wymaganą wysokość masztu będzie wyglądać tak jak w opisie do rys. 3.

Dla Computerworld komentuje Maciej Szeptycki, inżynier systemowy w Cisco Systems Poland
Jeżeli podczas prób na miejscu okaże się, że pomimo zachowania rygorów wynikających z obliczeń, transmisja jest zakłócana, np. przez inne źródła promieniowania w paśmie 2,4 GHz lub też w innych zakresach, lecz o dużej mocy, można próbować temu zaradzić. W pierwszym rzędzie trzeba starać się ustalić rzeczywiste źródło zakłóceń, np. za pomocą analizatorów widma. O ile to możliwe, można uciec się do podwyższenia punktu mocowania nadajnika. Tu jednak zalecałbym ostrożność - im wyżej zlokalizowane urządzenie, tym więcej dosięga go zakłóceń. O ile da to rezultaty, antenę można próbować osłonić od strony, z której zakłócenia napływają. Można także próbować zmiany kanału nadawania oraz, co zawsze godne sprawdzenia - zmiany polaryzacji sygnału.

Obliczenia na drabinie

1 EIRP (Effective Isotropic Radiation Power), czyli efektywny poziom mocy promieniowania, będący sumą mocy nominalnej nadajnika i wzmocnienia anteny pomniejszoną o stratę sygnału na łączącym je przewodzie.

2 Wzmocnienie systemu, będące różnicą miedzy nominalną mocą nadajnika a nominalną czułością odbiornika (bez uwzględniania zysku na antenach i strat na przewodach).

3 Tłumienie otwartej przestrzeni, które można policzyć wg wzoru: 92,4 + 20 log (odległość w km) + 20 log (częstotliwość w GHz). Przykładowo, dla dystansu 1 km wartość tłumienia wynosi ok. 100 dBm, dla 3 km - ok. 109,5 dBm, zaś dla 10 km - ok. 120 dBm.

4 Margines operacyjny łącza, mówiący, ile dodatkowego tłumienia może ono znieść bez pogorszenia się jego parametrów jakościowych.

Margines operacyjny łącza = wzmocnienie systemu + sumaryczne wzmocnienie anten - tłumienie otwartej przestrzeni - sumaryczne tłumienie przewodów i złączy po obu stronach łącza.


TOP 200