ТКиКС / Беспроводные сети Wi-Fi
используемый в антенно-фидерном оборудовании высокочастотный разъем N-type (рис. 3.7). Рис. 3.7 Кабельная сборка «pigtale» Pigtale -кабель входит в комплект поставки всех внешних ( outdoor ) антенн D-Link , антенны для внутреннего использования также комплектуются необходимыми кабелями. Вносит дополнительное затухание около 0,5 дБ. 4. Инжектор питания Включается в тракт между активным оборудованием и входным портом усилителя (вносит затухание не более 0,5 дБ ) и подключается к блоку питания, который подключается к розетке 220В . Инжектор имеет 2 порта – оба N-type-female . Инжектор питания и блок питания входят в комплект поставки усилителей. 5. Переходник TLK-N-type-MM Переходник N-Type Male-Male (рис. 3.8) служит для изменения конфигурации порта с female на male , здесь мы его используем, чтобы подключить к инжектору следующую за ним кабельную сборку (стандартные кабельные сборки обычно имеют разъемы N-type- male↔N-type-female ). Рис. 3.8 Переходник TLK-N-type-MM Общепринятым является, что коаксиальный разъем, устанавливаемый стационарно, например входы или выходы усилителей, фильтров, генераторов сигналов, разъемы для подключения, устанавливаемые на антеннах, имеют конфигурацию «гнездо» ( female ), а разъемы на подключаемых к ним кабелях, имеют конфигурацию «штекер» ( male ). Однако данное правило не всегда соблюдается, поэтому иногда возникают проблемы при сборке 147
тракта на элементах от различных производителей. Легко разрешить эту проблему позволяет использование переходника N-type-male↔N-type-male . 6. Кабельная сборка (например, HQNf-Nm15) Это 15 метровая кабельная сборка N-type (female)↔N-type (male) (рис. 3.9) . Рис. 3.9 Кабельная сборка N-type (female)↔N-type (male) Можно также использовать кабельные сборки больших длин, например, последовательно объединив две 15 -метровые сборки (или другие длины), важно только чтобы: − уровень сигнала на входном порту усилителя попадал в допустимый диапазон, который указан в характеристиках усилителя − уровень принятого от удалённой точки доступа сигнала и усиленного в усилителе, имел достаточную интенсивность для восприятия приёмником точки после прохождения кабельной сборки. 7. Усилитель 2,4 ГГц (например, NCS24XX) Двунаправленный магистральный усилитель (рис. 3.10) предназначен для увеличения мощности передаваемого сигнала и повышения чувствительности канала приема в беспроводных сетях передачи данных, а также компенсации потерь в канале между радиомодемом и антенной. 148
Рис. 3.10 Усилитель 2,4 ГГц Усилитель имеет внешнее исполнение и может быть установлен непосредственно на антенном посту. Использование усилителя позволяет организовать связь даже при самых неблагоприятных условиях соединения. При включении усилителя в радиосистему в значительной степени увеличивается зона её покрытия. При использовании усилителей необходимо учитывать следующие моменты: − если мощность передатчика точки доступа слишком велика и не попадает в диапазон допустимой интенсивности сигнала на входном порту усилителя, то использовать её с усилителем всё-таки можно, но необходимо включить в тракт между усилителем и точкой доступа кабельную сборку или какой-либо специальный элемент, затухание на котором обеспечит необходимое ослабление сигнала, с тем чтобы его интенсивность попала в допустимый диапазон. Ослабляя переданный сигнал, следует также помнить, что одновременно ослабляется и принятый сигнал, поэтому ослаблением не стоит увлекаться. Пример 3.6 : Подключим к точке доступа с мощностью передатчика 200 мВт усилитель NCS2405 , на входе которого должно быть 10-100 мВт , выходная мощность 500 мВт. Для этого необходимо ослабить исходный сигнал на 100 мВт , т.е. в два раза или на 3 дБ , для этого включаем в схему десятиметровую кабельную сборку на основе кабеля с затуханием 0,3 дБ/м на частоте 2,4 ГГц . − максимальное расстояние, на которое можно вынести усилитель от порта радиомодема, зависит от затухания на используемых элементах тракта; при этом необходимо чтобы уровень сигнала на входном порту усилителя попадал в допустимый диапазон, который указан в характеристиках усилителя, а так же чтобы уровень принятого от удалённого передатчика сигнала и усиленного в усилителе, имел достаточную интенсивность для восприятия приёмником после прохождения данной кабельной сборки. Пример 3.7 : Посчитаем максимальное расстояние от активного порта indoor точки доступа (мощность 16 дБмВт ) до входного порта усилителя NCS2401 для схемы на рис. 3.6. Погонное затухание на кабеле на частоте 2,4 ГГц возьмём по 0,3 дБ/м . Решение: Найдём суммарное затухание тракта до порта усилителя (считаем схему без фильтра): Y = 0,5 дБ (pigtale)+0,5 дБ (инжектор)+6 дБ ( 15 -метровая кабельная сборка (затухание на кабеле 0,3 дБ/м)+3 разъёма по 0,75 дБ ) = 7,75 дБ, следовательно, мощность, которая попадёт на вход усилителя, будет равняться 149
16-7,75 = 8,25 дБмВт . Для усилителя NCS2401 нижняя граница допустимой интенсивности сигнала на входном порту равняется 4 мВт ( 6 дБмВт ). Следовательно, можно ещё увеличить длину кабельной сборки: 8,25-6=2,25 дБмВт; 2,25/0,3=7,5 м, т.е. ещё примерно на 7,5 метров. Следовательно, максимальное расстояние кабельной сборки будет 22,5 метра. Теперь посмотрим, что происходит с принятым сигналом. Предположим, что от удалённого передатчика на усилитель поступает сигнал мощностью -98 дБмВт ; в режиме приёма коэффициент усиления усилителя равен 30 дБ . Затухание тракта до порта радиомодема равно 10 дБ ( 7,75 дБ+2,25 дБ ). Найдём интенсивность сигнала поступившего на приёмник точки доступа: -98+30-10=(-78 дБмВт) . В таблице 3.1 смотрим чувствительность приёмника и находим скорость, на которой он может работать: (-78 дБмВт) < (-76 дБмВт) следовательно, при такой длине кабельной сборки точка доступа может работать на скорости 24 Мбит/с. Если нужна большая скорость, то необходимо, либо уменьшить длину кабельной сборки, либо взять усилитель с большим коэффициентом усиления. В таблице 3.3 сведены все величины затухания от среды распространения сигнала. Таблица 3.3 Затухание от среды распространения сигнала
| Наименование | Ед. изм. | Значение |
| Окно в кирпичной стене | дБ | 2 |
| Стекло в металлической раме | дБ | 6 |
| Офисная стена | дБ | 6 |
| Железная дверь в офисной стене | дБ | 7 |
| Железная дверь в кирпичной стене | дБ | 12,4 |
| Стекловолокно | дБ | 0,5 — 1 |
| Стекло | дБ | 3- 20 |
| Дождь и туман | дБ/км | 0,02 – 0,05 |
| Деревья | дБ/м | 0,35 |
| Кабельная сборка pigtale | дБ | 0,5 |
| Полосовой фильтр NCS F24XXX | дБ | 1,5 |
| Коаксиальный кабель | дБ/м | 0,3 |
| Разъём N-type | дБ | 0,75 |
| Инжектор питания | дБ | 0,5 |
8. Кабельная сборка (например , HQNf-Nm1,5 ) HQNf-Nm1,5 – кабель (переходник) N-type(female)↔N-type(male) длинной 1,5 м. 9. Модуль грозовой защиты В оборудовании D-Link идёт со всеми внешними антеннами. Имеет разъёмы N- type(female)↔N-type(male). 10. Внешняя направленная ( например, ANT24-2100 ) Антенна с коэффициентом усиления 21 дБи . Антенны имеют разъём: N-type-female . 3.6.2 ПРОСТОЙ АНТЕННО-ФИДЕРНЫЙ ТРАКТ На рис. 3.11 представлена простая беспроводная система, в которой отсутствует усилитель, и антенно-фидерный тракт состоит только из пассивных элементов. 150
Рис. 3.11 Простой антенно-фидерный тракт На рисунке 3.11 показаны: 1. точка доступа DWL-2100AP; 2. pigtale (в комплекте с антенной); 3. кабельная сборка; 4. модуль грозовой защиты (в комплекте с антенной); 5. антенна ANT24-1400. Расстояние, на которое возможно вынести антенну в данном случае, сильно ограничивается мощностью передатчика точки доступа и затуханием, вносимым пассивными элементами. При выносе антенны на большое расстояние как принятый, так переданный сигнал может полностью поглотиться кабельными сборками и переходниками. При использовании даже самой короткой кабельной сборки к антенне подводится мощность значительно меньшая исходной, что незамедлительно отразится на дальности действия радиосистемы. Поэтому мы рекомендуем использовать в таких схемах кабельные сборки не длиннее 6 метров и, по возможности, антенны с максимальным коэффициентом усиления. 3.6.3 ТОЧКА ДОСТУПА, ПОДКЛЮЧЁННАЯ НАПРЯМУЮ К АНТЕННЕ Если подключить точку доступа напрямую к антенне, как это показано на рис. 3.12, исключив промежуточную кабельную сборку, то будет достигнута максимальная возможная для данного комплекта оборудования дальность связи. Рис. 3.12 Точка доступа, подключённая напрямую к антенне На рисунке 3.12 показаны: 1. точка доступа DWL-2100AP; 2. pigtale (в комплекте с антенной); 151
Расчет параметров сети WiFi
Допустим в паспорте выбранной вами точки доступа написано, что она может работать на скорости 150 Мбит/сек.
Эту скорость принято делить на два — именно такая скорость как правило будет в реальной среде.
То есть остается 75 Мбит/сек.
Допустим в вашем офисе эта точка доступа будет обслуживать 10 беспроводных рабочих станций (т.е. 10 абонентов) берем еще +20% на случай, если кто-то забежит со своим IPad’ом, итого = 12
Получается, что при загрузке сети, реальная скорость для каждого абонента будет составлять 75/12 = 6,25 Мбит/сек.
Такой расчет необходимо произвести для каждой точки доступа на этаже.
2) Необходимо определить суммарное усиление системы (2)
— мощность передатчика, дБмВт (Берется из паспорта, выбранной вами точки доступа)
— коэффициент усиления передающей антенны, дБи (Берется из паспорта, выбранной вами точки доступа)
— коэффициент усиления приемной антенны, дБи (Берется из паспорта, выбранной вами встроенной беспроводной сетевой карте абонента)
— чувствительность приемника на данной скорости, дБмВт (определяется из таблицы ниже)
— потери сигнала в коаксиальном кабеле и разъемах передающего тракта, дБ (эти значения как правило стандартизированы, предлогаю вам найти их самостоятельно);
— потери сигнала в коаксиальном кабеле и разъемах приемного тракта, дБ (эти значения как правило стандартизированы, предлогаю вам найти их самостоятельно);
. Расчет необходимо произвести для каждого абонента и каждой точки доступа.
3) Учет Margin — запаса в энергетике радиосвязи
Смысл Margin (запаса) заключается в следующем: у вас есть мощность системы связи и этот запас можно «тратить» на дальность распространения сигнала. Но всю мощность системы тратить нельзя, потому-что если некоторые факторы, которые отнимают полезную мощность, в таким факторам относится: температурный дрейф чувствительности приемника, или плохая видимость (туман, снег, дождь), или СТЕНА, или рассогласование антенны приемника и передатчика с антенно-фидерным трактом.
Margin можно объяснить так:
1) Представьте, что человек херачит на скутере по воде.
2) Он выключает мотор, но у него остается запас мощности который позволяет ему проехать еще какое-то расстояние, и нам надо узнать это расстояние
3) Margin — запас, в данном случае это та, часть мощности которая НУ ПАЛЮБОМУ тратится, а тратится она на сопротивление воды, встречный ветер и т.д.
4) В Margin также учитываю те факторы, которые периодически появляются. Допустим если радиосигнал распространяется в тумане, то он теряет часть мощности, и его нужно отобразить в запасе Margin. Это как если бы чувак на скутере наехал на дельфина и потерял часть мощности.
Margin в радиосвязи = потери в тумане + потери на препятствиях + тепловой шум + рассогласование и .тд.
Margin при езде на скутере = трение с водой + встречный ветер + наезд на дельфина
Поэтому в конечном итоге мощность сигнала Sl (Space loss) — потери в пространстве будет рассчитано как
В курсовом проекте укажите какие факторы, влияющие на Margin вы бы учли и чему равно их значение (google в помощь). p.s.: Margin Берется порядка 10 дБ.
В результате выполнения этого пункта вы должны предоставить таблицу со значениями для каждой станции
4) Расчет параметров сети Wi—Fi
Для каждой установленной точки доступа рассчитайте потерю мощности сигнала в свободном пространстве (1). Расчет производится для одного этажа, т.к. планировка этажей и количество абонентов на них выбирается примерно одинаковым.
— расстояние от точки доступа в километрах
— частота радиоканала в мегагерцах (учитывать планирование радиочастот, проведенное ранее!)
— коэффициент, зависящий от типа помещения, количества препятствий и их материала. В курсовой чтобы упростить жизнь, берем n равное среднему количеству стен от точки доступа до абонента.
Вы должны подобрать такое значение 
— радиуса распространения сигнала точки доступа, чтобы соблюдалось условие 
. Ну это же логично, что запас мощности сигнала должен быть больше чем потери.
5) Составить карту этажа на которой указать радиусы действия сигнала от всех точек доступа.