Как рассчитать зону покрытия для Wi-Fi сети
При развертывании Wi-Fi сети офисе или дома лучше всего заранее убедиться, что место установки точки доступа выбрано правильно. Это значит, что она покрывает стабильным сигналом максимум пространства и доступна для всех связанных с ней устройств. С одной стороны, это помогает продуктивно организовать сеть и сделать ее доступной для всех сотрудников или домочадцев. А с другой — является гарантией, что количество точек доступа достаточное. Ну, и не стоит забывать об экономии. Нередко смена места размещения точек помогает уменьшить их количество и не тратить лишних денег на оборудование.
В первую очередь проектировщики сталкиваются с таким явлением, как затухание сигнала в пространстве. Тут надо заметить, что хорошо экранированные кабели обеспечивают минимальные потери мощности и прогнозировать их легко. Необходимый кабель можно подобрать здесь. Что же касается внешнего пространства — различные предметы и конструктивные элементы здания могут по-разному влиять на электромагнитные волны. Постоянно колеблются и электрофизические свойства самого пространства. Волны подвергаются интерференции и дифракции, из-за чего их направление может изменяться, а энергетический баланс уменьшаться или увеличиваться на пути от передатчика к приемнику.
Расчет затухания в середине кабельной системы
- Pк– потери на коннекторах;
- Рn – потери на погонном метре;
- L – протяженность провода.
Расчет затухания в окружающем пространстве
Профессиональное проектирование WiFi сетей подразумевает построение электромагнитных карт при помощи специальных программно-аппаратных комплексов. Их задача — спрогнозировать, какой интенсивности будет сигнал в точке абонентского устройства при определенной локализации и характеристиках источника сигнала.
В основе расчетов лежат модели распространения радиосигналов и их потерь. Задача непростая и ее решение доступно только специалистам. О том, как организовать WiFi сеть профессионально можно узнать отсюда. Но есть более доступные и простые математические способы определения потерь. Правда, их погрешность сравнительно высока. Для расчетов надо учесть количество и тип препятствий на пути волны внутри здания. Есть 3 возможные методики:
- для идеального случая, когда сигнал распространяется в полностью свободном пространстве без препятствий (FreeSpace);
- в качестве базовых берутся расчетные потери в свободном пространстве и на них накладываются переменные, характеризующие дополнительное затухание при прохождении через препятствия с определенными электрофизическими свойствами (модели OneSlope и LogDistance).
- проводятся расчеты по международной стандартизированной модели ITU-R1238.
Для условий, когда препятствий на пути волны нет, нужно взять коэффициенты усиления передающей и принимающей антенн (Gпрд, Gпрм), длину волны в метрах (λ) и дистанцию от приемника до передатчика в метрах. Затем значения подставляются в формулу:
Для расчетов по модели OneSlope нам понадобится длина дистанции (в метрах) на которой проводится оценка потерь (d), значение потерь на дистанции d0 метров (Lfs) и коэффициент n, характеризующий проницаемость препятствий для волны (зависит от их количества и материала).
Для расчетов по модели LogDistance дополнительно потребуется значение некоторой нормальной случайной величины Хσ со стандартным отклонением (измеряется в децибелах).
Для прогнозирования по системе ITU-R1238 берется длина дистанции, на которой оценивается потеря (d), частотность главного канала WiFi в мегагерцах (f), коэффициент затухания сигнала с удалением от источника (N) и коэффициент потери мощности сигнала при прохождении через препятствия (Lf (n)). В этой формуле n — это число стен и потолков между антеннами (приемника и передатчика).
Важно помнить, что эти методики расчетов не учитывают влияние на волну посторонней аппаратуры, которая работает в аналогичном диапазоне частот. То есть, допускается, что точка доступа — единственное такое устройство в радиусе его воздействия. На практике доказано, что радиус влияния точки доступа уменьшается на 15-20 процентов с увеличением количества беспроводных устройств до 20-30 штук в окружении. Эта цифра может колебаться в зависимости от мощности сигнала и частоты, на которой работает другое оборудование.
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.