Praktický sprievodca pre bezdrôtové pripojenia ()

Za účelom podpory záujemcov o vybudovanie WLAN sme sa rozhodli zhromaždiť v jednom článku trochu teórie a veľa praktických informácií o rýchlej a efektívnej implementácii bezdrôtových sietí pracujúcich v pásmach 2,4 GHz, respektíve 5 GHz. (Štandard IEEE 802.11).

802.11a - v pásme 5 GHz: 5 150 - 5 350 GHz a 5 470 - 5 725 GHz, prenosová rýchlosť až 54 Mbps;
802.11b - v pásme 2,4 GHz: 2,4 - 2 483 GHz, prenosová rýchlosť až 11 Mbps;
802.11g - v pásme 2,4 GHz: 2,4 - 2 483 GHz, prenosová rýchlosť až 54 Mbps;

Je potrebné si uvedomiť, že dosah bezdrôtovej siete závisí od mnohých faktorov; môžeme ovplyvniť iba niektoré z nich. Dosah bezdrôtovej siete závisí od:

Ak teda chcete vedieť, aký by bol skutočný dosah vašej siete, musíte zhromaždiť informácie o vyššie spomenutých faktoroch a potom vykonať niekoľko jednoduchých výpočtov, ktoré vám ukážeme ďalej v tejto príručke. .

Fresnelova oblasť je jedným z najdôležitejších pojmov týkajúcich sa šírenia elektromagnetických vĺn, ktorá je nevyhnutná na vyhodnotenie parametrov ľubovoľného rádiového spojenia. Je to oblasť intenzívneho pôsobenia na prenos elektromagnetickej energie. Pomocou pozdĺžneho rezu sa predstavuje ako elipsa a ak sa použije prierez, má Fresnelova oblasť tvar kruhu. Jeho polomer je funkcia, ktorá závisí od vzdialeností antén do tohto bodu, s maximálnou hodnotou v strede vzdialenosti medzi anténami. Je to dôležitá oblasť vesmíru, pretože väčšina energie signálu prechádza cez túto oblasť Fresnel I.

dkm = d1km + d2km, je vzdialenosť v km medzi pólmi
d1km - vzdialenosť v km od prvej antény
d2km - vzdialenosť v km od druhej antény

Dĺžka rádiového spojenia [km]

60% polomeru zóny Fresnel I (0,6R1 [m])

Na dlhšie vzdialenosti budú potrebné oveľa presnejšie výpočty založené na hypsografickej krivke terénu, ktorá zohľadňuje účinky lomu a odrazy viacerých vĺn.

Jedným z hlavných problémov, ktoré vznikajú pri navrhovaní rádiového spojenia pre vonkajšie použitie, je výpočet útlmu medzi vysielačom a prijímačom. Na tento účel je možné použiť model FSL. Jedná sa o model na výpočet útlmu niektorých elektromagnetických vĺn, ktoré sa šíria vo vzduchu, a vychádza z nasledujúcich hypotéz:

medzi vysielačom a prijímačom nie je žiadna prekážka,
odrazené vlny neovplyvňujú prijímač,
prvá oblasť Fresnelu nie je blokovaná,
vonkajšie rušenie a slabnutie signálu sa nezohľadňujú.

Intenzita rádiového signálu bude klesať so vzdialenosťou jeho šírenia v atmosfére. Určenie útlmu rádiového signálu je ďalším krokom v procese projektovania.

Pravidlo 6dB uvádza, že zdvojnásobenie vzdialenosti šírenia zvyšuje útlm signálu o 6 dB. Pravidlo platí aj opačne, tj zníženie vzdialenosti o polovicu zníži útlm o 6 dB. Je to jednoduché pravidlo, ktoré sa dá veľmi ľahko zapamätať. Len nezabudnite, že v pásme 2,4 GHz je útlm 1 km 100 dB.

Takže pomocou pravidla 6 dB získame pre vzdialenosti 2, 4 a 8 km útlmy 106, 112 a 118 dB. Na 500 m, 250 ma 125 m bude útlm 94, 88 a samozrejme 82 dB. Pravidlo 6 dB možno použiť aj pre pásmo 5 GHz a nielen, ale útlm v pásme 5 GHz na vzdialenosť 1 km bude 106 dB.

rozmnožovací vzor s blokovanou Fresnelovou oblasťou
propagačný model, ktorý počíta aj s útlmom stien vo vnútri budov

TSL [dBm] - úroveň signálu vysielača (výkon TX)
RSL [dBm] - úroveň signálu na prijímači (výkon RX)
FSL [dB] - útlm signálu v atmosfére
GT [dBi] - zisk vysielacej antény
GR [dBi] - zisk prijímacej antény
CLT [dB] - útlm signálu na kábli a v konektoroch vysielača
CLR [dB] - útlm signálu na kábli a v konektoroch na prijímači

Vysokofrekvenčný signál sa prenáša vysielačom pri výkone TSL [dBm] do antény prostredníctvom útlmového kábla CLT [dB]. Anténa vyžaruje signál vo forme elektromagnetických vĺn a súčasne ho sústreďuje na hlavný lalok v uhle tvorenom smermi, v ktorých je vyžarovaný výkon o 3dB menší ako maximum. Toto je zisk antény GT [dBi]. Rádiové vlny sú zoslabené FSL [dB] po prekonaní vzdialenosti medzi anténami, d [km]. Prijímacia anténa prevádza elektromagnetické vlny na elektrický signál, ktorý zosilňuje s faktorom zosilnenia antény GR [dBi]. Rovnako ako v prípade vysielania, signál je zoslabený káblom medzi anténou a WLAN s hodnotou CRJ [dB], aby sa konečne dosiahol prijímač s úrovňou výkonu RSL [dBm].

Aby sa zabezpečila funkčnosť rádiového spojenia a v prípade zníženia výkonu krátkodobého signálu (kolísanie) sa musí brať do úvahy ďalší parameter nazývaný „Fade Margin“ (FM). Typická hodnota pre tento parameter je 10 dB.

Pri výbere antén a zariadení WLAN sa uistite, že zaručujú požadovanú úroveň signálu (-80 dBm). Iba v tejto situácii bude zariadenie pracovať pri plnej rýchlosti.

Antény v pásme 2,4 GHz majú typický zisk medzi 7 a 24 dBi. Pre toto frekvenčné pásmo sú najbežnejšie používané káble H-155 E1170 s útlmom 49,6 dB/100 m a H-1000 E1192 s útlmom dB/100 21,5 m.

Na trhu sa už objavili káble, ktoré už fungujú s frekvenciami 6 GHz. Tieto káble (Tri-Lan 240 E1171 a Tri-Lan 400 WLL E1173) sa odporúčajú pre nové inštalácie.

Viac podrobností o kábloch používaných so zariadením WLAN nájdete v článku:
Používanie koaxiálnych káblov v systémoch WLAN

Napríklad: - chceme vytvoriť rádiové spojenie, ktoré bude pracovať pri optimálnych parametroch (čo najlepších) a zároveň bude mať dosah viac ako 2 km. Použijeme zariadenia s výstupným výkonom 18 dBm. Dĺžka prepojovacieho kábla zariadenia WLAN s anténou je 7 m, čo platí na oboch stranách pripojenia. Z tabuľky zistíme, že pri týchto parametroch nesmie byť súčet ziskov „GT“ a „GR“ menší ako 21,65 dB. Aj tu vidíme, že na to musíme použiť antény ATK8 A7120.

Dosah rádiového spojenia [km]

Celkový požadovaný zisk
rádiové spojenie

Typ antény
odporúčané

Zákon môžeme porušiť, ak použijeme vysoko ziskové antény?

Používanie 10 dBi antény môže porušiť príslušné predpisy a súčasne môže byť akceptovaná 15 dBi anténa. ?

Prečo niektoré spoločnosti odporúčajú antény 10 dBi a iné 15 dBi?

Odpoveď na všetky vyššie uvedené otázky úzko súvisí s hodnotou parametra EIRP („Ekvivalentný izotropicky vyžiarený výkon“ - hustota výkonu vyžarovaná ideálnou anténou bez strát v smere maximálneho zisku príslušnej antény). Vo väčšine krajín je maximálna hodnota amatérskeho EIRP 100 mW (20 dBm) v pásme 2,4 GHz, 200 mW pri 5 150 - 5 250 GHz a 1 W (30 dBm) v pásme 5,47 - 5 725 GHz. Treba však poznamenať, že rovnakú hodnotu EIRP možno získať niekoľkými spôsobmi podľa vzorcov:

Úroveň výstupného výkonu by sa však nemala zanedbávať. Elementárna logika priraďuje lepšie rádiové pripojenie k vyššiemu výkonu. Ale v tomto prípade logika zlyhá. Úroveň výkonu musí byť dimenzovaná podľa umiestnenia používateľa. Príliš veľa emisného výkonu znamená prekonať väčšiu vzdialenosť, ako je potrebné. Signál môže rušiť iné susedné siete. S rastúcim dosahom sa zvyšuje aj možnosť útoku na sieť vo vzdialenejších oblastiach, a teda je ťažšie ju presne zistiť.

Musí sa tiež starostlivo vyberať zisk zariadení používaných užívateľmi. Zákazník, ktorý používa anténu s vysokým ziskom v blízkosti vysielacej stanice, na jednej strane prijíma silný signál, ale zároveň môže počas prenosu rušiť iné siete, dokonca aj vzdialené. Bude to v podstate nový zdroj hluku, ktorý pri použití rovnakého rádiového kanálu zvýši chyby prenosu alebo zníži rýchlosť spojenia. Klientske stanice s anténou so stredným ziskom budú mať prístup iba k miestnej sieti a nebudú spôsobovať problémy s rušením.

*** Lisovacie kliešte pre H-1000 a Tri-Lan 400
*** www.dipolnet.ro/eshop/items.php?category=1214&group=1254&subgroup=1266***

Inštalatér bude tiež potrebovať spájkovačku.