Wi-Fi мост «точка-точка» — расчет дальности связи
В калькуляторе просчитывается максимальное расстояние между точками, при котором достигается устойчивая связь. Запас по энергетике должен составлять не менее 20dB для сохранения устойчивой связи при резком ухудшении условий прохождения радиоволн. Если уменьшить требования к надежности и скорости обмена данными, то дальность связи увеличивается.
Расчет ведется при следующих условиях:
- Предполагается, что антенны приемника и передатчика находятся в зоне оптической прямой видимости. В противном случае необходимо оценить дальность прямой видимости .
- Расчет не учитывает дифракцию и рассеяние радиоволн на препятствиях, находящихся поблизости от пути распространения сигнала. Определить, какое пространство должно быть свободным вокруг воображаемой оси между антеннами можно при помощи калькулятора зоны Френеля.
- Мощность передатчика можно найти в технических характеристиках оборудования. Если указана в mW, то используйте калькулятор mW -> dBm
- Чувствительность приемника для 802.11g:
6 Мбит/с: -90dBm
9 Мбит/с: -84dBm
11 Мбит/с: -85dBm
12 Мбит/с: -82dBm
18 Мбит/с: -80dBm
24 Мбит/с: -77dBm
36 Мбит/с: -73dBm
48 Мбит/с: -72dBm
54 Мбит/с: -72dBm - Потери в фидере зависят от его длины и частоты передаваемого сигнала. Можно рассчитать в онлайн калькуляторе потерь в коаксиальном кабеле .
- Потери в ВЧ разъемах обычно составляют не более 0.5 — 1dB на коннектор.
- Расчет справедлив для Wi-Fi сети работающей в инфраструктурном режиме, т.е. в режиме «клиент-точка доступа». Если же сеть работает в режиме Ad-Hoc, когда компьютеры взаимодействуют напрямую без применения точек доступа, то скорость соединения ограничена 11 Мбит/с.
- Обычно блокирование 20% зоны Френеля вносит незначительное затухание в канал. Свыше 40% затухание сигнала будет уже значительным, следует избегать попадания препятствий на пути распространения.
- Этот расчет сделан в предположении что земля плоская. Он не учитывает кривизну земной поверхности. Для протяженных каналов (более 25 км) следует проводить совокупный расчет, учитывающий рельев местности и естесственные преграды на пути распространения. В случае протяженных линков следует стараться увеличивать высоту подвеса антенн, принимая во внимание кривизну земной поверхности.
- возможна ли связь на заданном расстоянии?
- какие антенны для этого потребуются?
- какая скорость в канале может быть достигнута?
Для устойчивой работы лучше установить хорошие антенны, а не повышать мощность передатчика.
«Математический расчет дальности Wi-fi сигнала»
Для того чтобы рассчитать дальность беспроводного канала связи нужно ввести некоторые понятия:
Без вывода приведем формулу расчета дальности. Она берется из инженерной формулы расчета потерь в свободном пространстве:
FSL (Free Space Loss) — потери в свободном пространстве (дБ); F- центральная частота канала, на котором работает система связи (МГц); D — расстояние между двумя точками (км).
FSL определяется суммарным усилением системы. Оно считается следующим образом:
где 
— мощность передатчика; 
— коэффициент усиления передающей антенны; 
— коэффициент усиления приемной антенны; 
— чувствительность приемника на данной скорости; 
— потери сигнала в коаксиальном кабеле и разъемах передающего тракта; 
— потери сигнала в коаксиальном кабеле и разъемах приемного тракта.
Предполагается, что антенны приемника и передатчика находятся в зоне оптической прямой видимости. В противном случае необходимо
оценить дальность прямой видимости
Расчет не учитывает дифракцию и рассеяние радиоволн на препятствиях, находящихся поблизости от пути распространения сигнала. Определить, какое пространство должно быть свободным вокруг воображаемой оси между антеннами можно при помощи расчёта зоны Френеля
Радиоволна в процессе распространения в пространстве занимает объем в виде эллипсоида вращения с максимальным радиусом в середине пролета, который называют зоной Френеля. Естественные (земля, холмы, деревья) и искусственные (здания, столбы) преграды, попадающие в это пространство, ослабляют сигнал.
Радиус первой зоны Френеля над предполагаемой преградой может быть рассчитан с помощью формулы:
, где R — радиус зоны Френеля (м); S, D — расстояние от антенн до самой высшей точки предполагаемого препятствия (км); f — частота (ГГц).
Обычно блокирование 20% зоны Френеля вносит незначительное затухание в канал. При блокировании свыше 40% затухание сигнала будет уже значительным, следует избегать попадания препятствий на пути распространения.
Этот расчет сделан в предположении, что земля плоская. Он не учитывает кривизну земной поверхности.
Мощность передатчика можно найти в технических характеристиках оборудования. Если указана в mW, то используйте таблицу перевода mW в dBm
Потери в фидере зависят от его длины и частоты передаваемого сигнала. Можно рассчитать в профильных программах или онлайн-калькуляторах
Потери в ВЧ разъемах обычно составляют не более 0.5 — 1dB коннектор
Для устойчивой работы лучше установить хорошие антенны, а не повышать мощность передатчика
Зависимость чувствительности от скорости передачи данных
Для каждой скорости приемник имеет определенную чувствительность. Для небольших скоростей (например, 1-2 Мегабита) чувствительность наименьшая: от -90 дБмВт до -94 дБмВт. Для высоких скоростей чувствительность намного выше. В качестве примера в таблице выше приведены несколько характеристик обычных точек доступа 802.11a,b,g.
FSL вычисляется по формуле:
где SOM(System Operating Margin) — запас в энергетике радиосвязи (дБ). Учитывает возможные факторы, отрицательно влияющие на дальность связи, такие как:
— температурный дрейф чувствительности приемника и выходной мощности передатчика;
— всевозможные атмосферные явления: туман, снег, дождь;
— рассогласование антенны, приемника, передатчика с антенно-фидерным трактом.
Параметр SOM обычно берется равным 10 дБ. Считается, что 10-децибельный запас по усилению достаточен для инженерного расчета.
Центральная частота канала F берется из таблицы ниже:
Вычисление центральной частоты
Расчеты величин при установке wi-fi оборудования
Этот расчет позволит подобрать антенну с нужной шириной луча в вертикальной плоскости, а также вычислить угол ее наклона относительно горизонта исходя из желаемого внешнего и внутреннего радиусов обслуживания.
Данный несложный расчет позволяет вычислить необходимый угол наклона антенны базовой станции БС относительно линии горизонта, зная высоту точек установки антенны БС и абонентской станции АС.
1000мВт = 1Вт = 1000mW; 1dBm = 1дБм
Радиоволна в процессе распространения в пространстве занимает объем в виде эллипсоида вращения с максимальным радиусом в середине пролета, который называют зоной Френеля. Естественные (земля, холмы, деревья) и искуственные (здания, столбы) преграды, попадающие в это пространство ослабляют сигнал.
Радиус 1й зоны Френеля в самой широкой части может быть расчитан при помощи этого калькулятора. Здесь d это длина линка в километрах, f это частота в ГГц, а r — радиус зоны Френеля в метрах.
Данный калькулятор позволяет вычислить энергетический бюджет беспроводной трассы и получить ответы на следующие вопросы:
Результат расчета — запас по энергетике, который должен составлять не менее 20dB для сохранения устойчивой связи при резких ухудшениях условий прохождения радиоволн.
Не получается посчитать нужные величины? Свяжитесь с нами, и мы обязательно поможем Вам!