capitolul 2 - partea ii -a - caracteristici rf si reguli de emisie
DESCRIPTION
pnanificare retele radioTRANSCRIPT
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 1/62
Proiectarea Retelelor Radio
Capitolul #2Caracteristici RF si reguli de emisie
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 2/62
Continutul cursului Caracteristici RF Conceptul pierderilor de transmisie Recomandarea ITU-R P.341 Mecanisme de propagare Elemente specifice propagarii RF Reguli de emisie FCC Observatii / Exemple / Probleme / Concluzii
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 3/62
Caracteristici RF Castigul (G, Gain) Castigul activ
Diferenta de amplitudine relativa pozitiva intre semnale RF Amplificarea este un proces activ dorit (intentional)
Castigul pasiv Amplificarea pe o directie privilegiata, favorizata Intentional Pasive Gain - castigul antenei Unintentional Pasive Gain - mecanisme de propagare
reflexii si dispersii
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 4/62
Caracteristici RF Pierderile (L, Losses)
Diferenta de amplitudine relativa negativa intre semnale RF
Pierderile controlate sau provocate Respectarea regulilor legislativ-normative de emisie
atenuatori (intentional)
Cabluri, conectori, etc.
Pierderi inerente sau naturale Asociate pierderilor pe canalul radio Descrise prin mecanismele de propagare (unintentional)
reflexii, refractii, dispersii, difractii sau absorbtii
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 5/62
Conceptul pierderilor de transmisie Recomandarea ITU-R P.341
Recommendation P.341-5 (10/99) The concept of transmission loss for radio links
terminologia standard i notaiile folosite pentru pierderile de transmisie pe un traseu de propagare (linie) radio
legaturi punct-la-punct PTP (Point-To-Point) legaturi punct-la-multipunct PMP (Point-To-
Multipoint)
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 6/62
Conceptul pierderilor de transmisie Recomandarea ITU-R P.341
pierderile de transmisie in spatiul liber, Lbf
pierderile de transmisie de baza, Lb
antena izotropa
antena izotropa
pierderile de transmisie, L
pierderile antenei de emisie, Ltc
pierderile antenei de receptie, Lrc
antena de emisie
antena de receptie
Tx Rxpierderile sistemului, Ls
filtre, feedere, etc. filtre, feedere, etc.
pierderile totale ale unei legaturi radio, Lt
Lbf
Lb = Lbf + Lm
L = Lb Gt - Gr
Gt Gr
Ls = L + Ltc + Lrc = Pt - Pa
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 7/62
Conceptul pierderilor de transmisie Recomandarea ITU-R P.341
Pierderile totale ale unei legturi radio - Ll sau Al pierderi ce apar de la ieirea transmitorului pn la
intrarea n receptor
raportul dintre puterea furnizat de ctre emitor linieiradio i puterea furnizat de ctre aceasta receptorului
pierderile de transmisie in spatiul liber, Lbf
pierderile de transmisie de baza, Lb
antena izotropa
antena izotropa
pierderile de transmisie, L
pierderile antenei de emisie, Ltc
pierderile antenei de receptie, Lrc
antena de emisie
antena de receptie
Tx Rxpierderile sistemului, Ls
filtre, feedere, etc. filtre, feedere, etc.
pierderile totale ale unei legaturi radio, Lt
Lbf
Lb = Lbf + Lm
L = Lb Gt - Gr
Gt Gr
Ls = L + Ltc + Lrc = Pt - Pa
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 8/62
Conceptul pierderilor de transmisie Recomandarea ITU-R P.341
Pierderile sistemului - Ls sau As pierderi ce apar ntre intrarea antenei de transmisie i
ieirea antenei de recepie
pierderile de transmisie in spatiul liber, Lbf
pierderile de transmisie de baza, Lb
antena izotropa
antena izotropa
pierderile de transmisie, L
pierderile antenei de emisie, Ltc
pierderile antenei de receptie, Lrc
antena de emisie
antena de receptie
Tx Rxpierderile sistemului, Ls
filtre, feedere, etc. filtre, feedere, etc.
pierderile totale ale unei legaturi radio, Lt
Lbf
Lb = Lbf + Lm
L = Lb Gt - Gr
Gt Gr
Ls = L + Ltc + Lrc = Pt - Pa
aPtP)aPtP10log10(sL ==
Pt puterea de radiofrecven de la ieirea transmitorului [dB sau dBm];Pa puterea semnalului la intrareareceptorului (puterea de radiofrecven la ieirea antenei receptoare [dB sau dBm].
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 9/62
Observatii #1 Este necesar a se specifica n fiecare caz n parte
punctele n care se determin puterea furnizat de ctre emitor i puterea primit de ctre receptor
Pierderile sistemului nu trebuie confundate cu bugetul sistemului. Daca pierderile sistemului depesc bugetul sistemului, legtura devine inoperabil.
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 10/62
Conceptul pierderilor de transmisie Recomandarea ITU-R P.341
Pierderile antenelor - Ltc si Lrc pierderi n putere ale semnalului ce apar n interiorul
antenei (apar pe traseul dintre feeder-ele ghidurilor de undspre anten)
pierderile de transmisie in spatiul liber, Lbf
pierderile de transmisie de baza, Lb
antena izotropa
antena izotropa
pierderile de transmisie, L
pierderile antenei de emisie, Ltc
pierderile antenei de receptie, Lrc
antena de emisie
antena de receptie
Tx Rxpierderile sistemului, Ls
filtre, feedere, etc. filtre, feedere, etc.
pierderile totale ale unei legaturi radio, Lt
Lbf
Lb = Lbf + Lm
L = Lb Gt - Gr
Gt Gr
Ls = L + Ltc + Lrc = Pt - Pa
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 11/62
Conceptul pierderilor de transmisie Recomandarea ITU-R P.341
Pierderile de transmisie sau pierderi pe calea de propagare
intrarea antenei de emisie i ieirea antenei de recepie
pierderile de transmisie in spatiul liber, Lbf
pierderile de transmisie de baza, Lb
antena izotropa
antena izotropa
pierderile de transmisie, L
pierderile antenei de emisie, Ltc
pierderile antenei de receptie, Lrc
antena de emisie
antena de receptie
Tx Rxpierderile sistemului, Ls
filtre, feedere, etc. filtre, feedere, etc.
pierderile totale ale unei legaturi radio, Lt
Lbf
Lb = Lbf + Lm
L = Lb Gt - Gr
Gt Gr
Ls = L + Ltc + Lrc = Pt - Pa
rcLtcLsLL =
Ls pierderile sistemului;Ltc pierderile antenei de emisie;Ltr pierderile antenei de recepie.
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 12/62
Conceptul pierderilor de transmisie Recomandarea ITU-R P.341
Pierderile de transmisie de baz ale unei legturi radio ieirea emitorului i intrarea receptorului, dac ambele
antene ar fi nlocuite prin antene izotrope
pierderile de transmisie in spatiul liber, Lbf
pierderile de transmisie de baza, Lb
antena izotropa
antena izotropa
pierderile de transmisie, L
pierderile antenei de emisie, Ltc
pierderile antenei de receptie, Lrc
antena de emisie
antena de receptie
Tx Rxpierderile sistemului, Ls
filtre, feedere, etc. filtre, feedere, etc.
pierderile totale ale unei legaturi radio, Lt
Lbf
Lb = Lbf + Lm
L = Lb Gt - Gr
Gt Gr
Ls = L + Ltc + Lrc = Pt - Pa
L pierderile de transmisie;Gt ctigul antenei de emisie [dBi];Gr ctigul antenei de recepie [dBi].
rGtGLbL =
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 13/62
Observatii #2 Pierderile de transmisie de baz includ:
pierderile de transmisie n spaiul liber (Lbf) pierderile datorate mediului de propagare (Lm)
Pierderile n spaiul liber sunt datorate dispersiei semnalului pe arii de suprafa sub forma unor fronturi de und sferice.
mLbfLbL +=
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 14/62
Conceptul pierderilor de transmisie Recomandarea ITU-R P.341
Pierderile de transmisie n spaiul liber pierderi n putere ale semnalului, aprute ntre emitor i
receptor, dac este folosit pentru transmisia n spaiul libero anten izotrop
pierderile de transmisie in spatiul liber, Lbf
pierderile de transmisie de baza, Lb
antena izotropa
antena izotropa
pierderile de transmisie, L
pierderile antenei de emisie, Ltc
pierderile antenei de receptie, Lrc
antena de emisie
antena de receptie
Tx Rxpierderile sistemului, Ls
filtre, feedere, etc. filtre, feedere, etc.
pierderile totale ale unei legaturi radio, Lt
Lbf
Lb = Lbf + Lm
L = Lb Gt - Gr
Gt Gr
Ls = L + Ltc + Lrc = Pt - Pa
0 lungimea de und a semnalului radio;R distana ntre antene, considerat a fi mult mai mare dect 0.
( )0R41020logbfL =
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 15/62
Conceptul pierderilor de transmisie Recomandarea ITU-R P.341
Pierderile de transmisie n spaiul liber
Gt Gr
R
2
R40
tPrP
=
2
0
R4
rPtPraport nSL
==
==
0
R420log
rPtP10logdB in SL
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 16/62
Conceptul pierderilor de transmisie Recomandarea ITU-R P.341
Pierderile relative la spaiul liber pierderi n putere datorate absorbiei semnalului sau
efectului mecanismelor de propagare
Exemple: pierderi de reflexie sau de mprtiere ale semnalului pierderi datorate difraciei semnalului prin obturarea total
sau parial a traseului absorbii datorate propagrii multi-cale
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 17/62
Caracteristici RF Mecanisme de propagare Reflexia
Reflexia (reflection) - este fenomenul ce apare atunci cnd o und electromagnetic ntlnete o suprafa a crei dimensiune este mai mare dect lungimea de und a semnalului incident. Feomenul asociat relexiilor este apariia interferenelor multicale cu efect constructiv sau distructiv la receptor.
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 18/62
Caracteristici RF Mecanisme de propagare Refractia
Refraia (refraction) - undele radio sunt refractate atunci cnd propagarea are loc n straturile atomsferie, n special n straturile superioare ale atmosferei (straturile ionosferei). Fenomenul de refracie este determinat n primul rnd de modificarea condiior atmosferice. Gradul de refracie al undelor n straturile superioare ale atmosferie depinde n special de trei factori: (1) gradul de ionizare al stratului, (2) frecvena undei radio i (3) unghiul sub care unda intr n acel strat.
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 19/62
Caracteristici RF Mecanisme de propagare Difractia
Difracia (diffraction) - este fenomenul ce apare relativ la muchiile suprafeelor ale cror dimensiuni sunt mai mari comparativ cu lungimea de und a semnalului incident. Cnd o und ntlnete o astfel de muchie, muchia devine o surs de propagare a undelor n diferite direcii (de ex.: muchiile cladirilor, dealurile joase).
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 20/62
Caracteristici RF Mecanisme de propagare Dispersia
Dispersia (scattering) - este fenomenul ce apare relativ la obstacolele ale cror dimensiuni sunt comparabile sau mai mici comparativ cu lungimea de und a semnalului incident. Un semnal incident este dispersat n mai multe semnale atenuate. Efectele fenomenului de dispersie sunt dificil de prezis. (de ex.: stlpii de iluminare public, semnele de circulaie, frunziuri, etc)
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 21/62
Caracteristici RF Mecanisme de propagare Absorbtia
Absorbia (absorbtion) este fenomenul ce apare ca urmare a absorbiei undei n materialul pe care l atinge, fr a avea posibilitatea de a-l traversa, de a fi reflectat sau refractat (de ex.: pereti, lemn, apa, corpul uman).
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 22/62
Caracteristici RF Valori ale absorbtiei relativ la diferite materiale
Tip de material Gradul de absorbtie
Perete gips-carton (rigips) 35 dB
Perete din sticla cu rama metalica 6 dB
Usa din lemn 610 dB
Geam 3 dB
Perete din caramida 615 dB
Perete din blocuri de ciment 46 dB
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 23/62
Exemplul #1 Planificarea acoperirii RF pentru o sala de
conferinta/auditoriu Conditiile de proiectare:
reflexii, refractii, difractii si dispersii
Conditiile de utilizare: sute de persoane: absorbtii
Care sunt solutiile posibile din perspectivaplanificarii radio?
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 24/62
Caracteristici RF Propagarea multicale
Reflexii, refractii, dispersii si difractii Intarzierea de imprastiere (delay spread) Interferenta-inter simbol (ISI) la transmisiile cu spectru
imprastiat
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 25/62
Caracteristici RF Efectele propagarii multicale
Cresterea amplitudinii semnalului la receptor Semnale care sosesc la receptor in faza
Scaderea amplitudinii semnalului la receptor Semnale care sosesc la receptor defazate
Alterarea informatiei transmise Semnale care sosesc la receptor defazate SNR scazut, semnal in zogomot, necesita retransmisii
Anularea semnalului transmis Semnale care sosesc la receptor defazate in raport cu semnalul
de pe traseul principal
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 26/62
Caracteristici RF Indicatori ai propagarii multicale
Retransmisiile dintr-un sistem RF Lipsa unui semnal la receptie
Evitarea propagarii multicale Eliminarea unor obstacole de pe traseul de propagare Utilizarea tehnicilor de diversitate IEEE 802.11n
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
Observatii #3 Castiguri si pierderi RF
Controlate (provocate) sau inerente
Mecanismele de propagare RF Reflexia, refractia, difractia, dispersia si absorbtia Asociate diferitelor medii de porpagare RF Determinante in propagarea RF Considerate in proiectarea RF Definitorii in buna operarea retelei radio
Proiectarea unei retele radio Mecanismele de propagare + tipul materialelor
11/8/2013 27/62
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 28/62
Elemente specifice propagarii RF Coeficientul de unda stationara in tensiune
VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) Masura a dezadaptarii de impedanta dintr-un sistem RF Apare la nivelul interfetei dintre doua entitati Mod de exprimare in raport X:1
VSWR Definitie
1.0:1 ADAPTARE. Mod ideal de conectivitate care nu poate fi atins intr-un sistem RF real.
1.5:1 ADAPTARE ACCEPTABILA. O masura a pierderilor de 4%.
2.0:1 ADAPTARE ACCEPTABILA. O masura a pierderilor de 11%.
6.0:1 ADAPTARE NESATISFACATOARE. O masura a pierderilor de aproximativ 50%.
10:1 ADAPTARE NESATISFACATOARE. Mare parte a semnalului este pierdut.
:1 DEZADAPTARE. Nu exista o potrivire de impedanta intre entitatile conectate. Reflexie totala.
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 29/62
Elemente specifice propagarii RF Pierderi prin reflexie
Return loss In cazurile de dezadaptare Valori ale VSWR mai mari de 1.0:1 Conectica WLAN in 50 ohmi
emitator RF, cabluri, antente, etc.
VSWR = :1 (Dezadaptare reflexie totala) Gol electric Scurt electric
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 30/62
Elemente specifice propagarii RF Pierderile in spatiul liber
Free Space Path Loss (FSL/FSPL) FSPL = Pt/Pr FSPL = 20 log (4DF/c) [dB] FSPL = 32.4 + (20 log10(F)) + (20 log10(D)) [dB]
F frecventa (MHz) D distanta (km) sau raza de transmisie (R)
Proportionale cu F si D Relatia lui Friis
( )22
0rt
tr D4GGPP
=
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 31/62
Elemente specifice propagarii RF Pierderile in spatiul liber
Perderile in spatiul liber au o atenuare logaritmica F=2.4 GHz
80 dB in primii 100m 6 dB in urmatorii 100m
Calculator FSPL si Friis http://www.netkrom.com/free_space_calculator.php?re2=c
al&item=resources http://www.microwave.gr/content/jsffield.htm http://www.random-science-tools.com/electronics/friis.htm
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 32/62
Elemente specifice propagarii RF Pierderi in spatiul liber exprimate in dB pentru valori
spectrale ale frecventelor de 2.4 si 5 GHz
Regula celor 6 dB: la dublarea distantei, atenuarea creste cu aproximativ 6 dB
Distanta (km) 2.4 GHz 5 GHz
0.1 80.4 86.4
0.2 86.4 92.4
0.5 94.4 100.4
1 100.4 106.4
2 106.4 112.4
4 112.4 118.5
5 114.4 120.4
8 118.5 124.5
10 120.4 126.4
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 33/62
Elemente specifice propagarii RF Matematica RF
[dB] Masura a diferentei dintre doua nivele de putere dB este logaritmic in timp ce mW este liniar Reguli de baza
1. Un castig de 3 dB dubleaza puterea de iesire.2. O pierdere de 3 dB injumatateste puterea de iesire.3. Un castig de 10 dB creste puterea de iesire de 10 ori.4. O pierdere de 10 dB scade puterea de iesire de 10 ori.5. Castiguriele si pierderile in dB sunt cumulative.
( ) [ ]dB30.3102110log
10== ( ) [ ]dB30.310210log10 ==
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 34/62
Exemplul #2 Matematica RF
40 mW + 3 dB + 3 dB + 3 dB = ? mW40 mW 2 2 2 = ? mW40 mW + 3 dB + 3 dB 3 dB = ? mW
40 mW 2 2 / 2 = ? mW40 mW + 10 dB + 10 dB = ? mW 40 mW 10 10 = ? mW 40 mW 10 dB = ? mW
12 mW + 16 dB = ? mW30 mW + 7 dB 5 dB + 12 dB 6 dB = ? mW
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 35/62
Exemplul 2 (cont.) Matematica RF
+10 + 10 3 3 3 3 = 8
30 mW + 10 dB + 10 dB 3 dB 3 dB 3 dB 3 dB = 187.5 mW
30 mW 10 10 / 2 / 2 / 2 / 2 = 187.5 mW
Castig [dB] Exprimare in functie de valorile 3 si 10
1 + 10 3 3 3
2 + 3 + 3 + 3 + 3 10
3 + 3
4 + 10 3 3
5 + 3 + 3 + 3 + 3 + 3 10
6 + 3 + 3
7 + 10 3
8 + 10 + 10 3 3 3 3
9 + 3 + 3 + 3
10 + 10
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 36/62
Elemente specifice propagarii RF Matematica RF
[dBm] dBm exprima valoarea dB raportata la 1mW 0 dBm = 1 mW.
[dBi] Castigul unei antene raportat la castigul unei antene izotrope
[dBd] Castigul unei antene raportat la castigul unei antene dipol 0 dBd = 2.14 dBi
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 37/62
Elemente specifice propagarii RF
in
out
10dB PP10logG =
=
1WP10logP W
10dBW1WP ,
PP10log[dBW]
ref
ref
10=>
=
1mWP10logP mW
10dBm1mWP ,
PP10log[dBm]
ref
ref
10=>
10P
W
dbW
10P - [W] =>
10P
mW
dBm
10P- [mW] =>
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 38/62
Elemente specifice propagarii RFSNR
Signal-to-Noise Ratio Raportul semnal-zgomot
RSSI Received Signal Strength Indicator Este o marime arbitrara de estimare a SNR in procente Difera functie de producatorul dispozitivelor Cisco implementeaza o scara de la 0-100 (101 valori) Atheros implementeaza o scara de la 0-60 (61 valori) RSSI relevant in comparatia dintre dispozitive ale aceluiasi
producator
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 39/62
Elemente specifice propagarii RF Bugetul legaturii (SOM)
Buget plan de control al resurselor radio Bilant al puterilor, castigurilor, pierderilor din sistem Marginea de operare a sistemului (System Op. Margin) Ecuatia legaturii:
sysL
12
R40
rGtGtPrP
=
sysLSLrGtGtPrP ++=
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 40/62
Elemente specifice propagarii RF Marginea de fading (FM)
Surplus de putere adus in sistem Nivel de protecie adus atenurii semnalului ce previne
inoperabilitatea sistemului Evitarea unor conditii limita prin reconsiderarea senzitivitatii
absolute a receptorului
Sensibilitatea / Senzitivitatea receptorului Nivelul minim al semnalului la receptor
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 41/62
Exemplul #3 Cisco Aironet 802.11a/b/g CardBus adapter
-94 dBm senzitivitatea absoluta a receptorului
Nivel de putere [dBm] Rata de transfer
94 dBm 1 Mbps
93 dBm 2 Mbps
92 dBm 5.5 Mbps
86 dBm 6 Mbps
86 dBm 9 Mbps
90 dBm 11 Mbps
86 dBm 12 Mbps
86 dBm 18 Mbps
84 dBm 24 Mbps
80 dBm 36 Mbps
75 dBm 48 Mbps
71 dBm 54 Mbps
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 42/62
Exemplul #3 (cont.) Bugetul legaturii (SOM)
SOM = RS S RS Senzitivitatea receptorului S Nivelul semnalului receptionat
SOM = (94) (65) = - 29 dBm Semnalul poate sa scada in putere cu pana la 29 dBm, legatura
fiind inca mentinuta
FM = 14 dBm Senzitivitatea absoluta a receptorului devine -80 dBm (-94 +14) Reducere (ipotetica) a senzitivitarii absolute a receptorului SOM = -15 dBm
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 43/62
Elemente specifice propagarii RF Visual LOS - Vizibilitate directa, LOS (Line of Sight)
O linie vizuala aparent dreapta intre Tx si Rx
RF LOS - Vizibilitate directa RF Visual LOS supusa mecanismelor de propagare si
interferentelor intre Tx si RX Spatiu suplimentar necesar propagarii RF: Zona Fresnel
Zona Fresnel (frah-nell), Augustin-Jean Fresnel Pe o legatura RF exista un numar infinit de elipsoizi in jurul
traseului LOS Impact asupra legaturii WLAN exterioare (outdoor)
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 44/62
Elemente specifice propagarii RF Elipsoid Fresnel
Energia este concentrata diferit in elipsoizii Fresnel Locul geometric al componentelor electrice in faza (+) si in
antifaza (-) RF LOS nu inseamna in mod obligatoriu vizibilitate directa In scenariile interioare WLAN (indoor) si cele cu mobilitate,
nu se considera Dependent de frecventa de operare a sistemului Nu este un factor determinat de:
castigul antenei deschiderea unghiulara a antenei
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 45/62
Elemente specifice propagarii RF Elipsoid Fresnel
Formula de calcul a razei elipsoidului FresnelR (100%)= 17.32 x D / (4 x F);
R Raza (m) ; D Distanta (km); F Frecventa (GHz) Calculator al razei 1FS:
http://www.wirelessconnections.net/calcs/FresnelZone.asphttp://www.cdt21.com/resources/siryo8_01.asp
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 46/62
Elemente specifice propagarii RF Degajarea 1FS
Degajare minima de 60% Degajare recomandata 80%
Curbura pamantului La o distanta mai mare de 11.2 km intre Tx/Rx reprezinta un obstacol Inaltimea la care se ridica antena este H = D^2/8
Solutii pentru degajarea 1FS Monitorizarea spatiului exterior (de ex., copaci, cladiri) Ridicarea antenelor la o inaltime minima = R(1FE 80%) + H Modificarea benzii de operare a sistemului 2.4 GHz -> 5GHzhttp://www.zytrax.com/tech/wireless/calc.htmhttp://www.afar.net/fresnel-zone-calculator/
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 47/62
Observatii #4 VSWR FSPL, FSL dB, dBi, dBd (0 dBd = 2.14 dBi) SNR, RSSI SOM, FM, S Visual LOS RF LOS, zona Fresnel Degajarea 1FS si curbura Pamantului
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 48/62
Reguli de emisie FCC
IR - Intentional Radiator EIRP - Equivalent Isotropically Radiated Power
Castig activ (active gain) Castig pasiv (pasive gain)
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 49/62
Reguli de emisie FCC IR Puterea activa de transmisie
Puterea transmitatorului (Pt) Dispozitiv RF destinat generarii si radierii semnalelor RF Dispozitivele RF, cabluri si conectori pana la antena
EIRP Puterea efectiva izotropa radiata Puterea transmitatorului (Pt) si castigul directiv al
elementului radiant al antenei (Gt)
IR si EIRP specificate prin regulile guvernamentale privind controlul puterii de transmisie
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 50/62
Reguli de emisie FCC Reguli de emisie
FCC limiteaza puterile de emisie in benzile de operare WLAN 4W nivel de putere de iesire radiata (EIRP) 1W la nivel de amplificare activa (IR)
Echilibru intre IR si G pentru a garanta un EIRP maxim
De ce FCC? certificarile internationale pe reguli FCC (www.wlana.org)
IR EIRP+ =G
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 51/62
Reguli de emisie FCC Legaturi de tip PtMP in banda ISM 2.4 GHz
Regula 1:1 - o crestere a castigului antenei (G) cu 3dBi, duce la scaderea amplificarii active (IR) cu 3dB
Nota: sunt marcate valorile maxime permise prin reguli FCC.
Puterea (IR) (dBm)
Castigul antenei (G)(dBi)
EIRP (dBm)
EIRP (W)
30 6 36 4
27 9 36 4
24 12 36 4
21 15 36 4
18 18 36 4
15 21 36 4
12 24 36 4
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 52/62
Reguli de emisie FCC Legaturi de tip PtP in banda ISM 2.4 GHz
Regula 3:1 - o crestere a castigului antenei (G) cu 3dBi, duce la scaderea amplificarii active (IR) cu 1dB
Legaturile PtP: deschidere unghiulara scazuta, legatura directionala, antene directive
Puterea (IR) (dBm)
Castigul antenei (G)(dBi)
EIRP (dBm)
EIRP (W)
30 6 36 4
29 9 38 6.4
28 12 40 10
27 15 42 16
26 18 44 25
25 21 46 39.8
24 24 48 63
23 27 50 100
22 30 52 158
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 53/62
Reguli de emisie FCC Legaturi de tip PtMP in banda U-NII 5 GHz
Regula 1:1 - o crestere a castigului antenei (G) cu 1dBi (peste valoarea de 6dBi), duce la scaderea amplificarii active (IR) cu 1dB
BandaPuterea (IR)
(dBm)Castigul antenei (G)
(dBi)EIRP
(dBm) EIRP
(mW)
U-NII 5.150250 GHz 16 (40 mW) 6 22 160
U-NII 5.250350 GHz U-NII 5.470725 GHz 23 (200 mW) 6 29 800
U-NII 5.725825 GHz 29 (800 mW) 6 35 3200
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 54/62
Reguli de emisie FCC Legaturi de tip PtP in banda U-NII 5 GHz
La antenele directive, pot creste castigul pana la 23dBi, fara a reduce puterea de iesire (IR). 29dBm+23dBi=52dBm (160 W)
Antene cu un castig mai mare de 23dBi se aplica Regula 1:1 o crestere a castigului antenei (G) cu 1dBi, duce la scaderea amplificarii active (IR) cu 1dB
BandaPuterea (IR)
(dBm)Castigul antenei (G)
(dBi)EIRP
(dBm) EIRP
(mW)
U-NII 5.150250 GHz Regulile PtMP in benzile U-NII 22 160
U-NII 5.250350 GHz U-NII 5.470725 GHz Regulile PtMP in benzile U-NII 29 800
U-NII 5.725825 GHz 29 (800 mW) 23 dBi Regula 1:1
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 55/62
Observatii #5 Castig activ / castig pasiv Pt / Gt IR / Gt / EIRP Reguli de emisie PtMP / PtP @ 2.4GHz ISM Reguli de emisie PtMP / PtP @ 5GHz U-NII
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 56/62
Observatii #6 VHF: Mecanisme de propagare / Servicii si
sisteme
Sursa: Les Barclay (editor), Propagation of Radiowaves 3rd Edition, IET 2013
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 57/62
Observatii #7 UHF: Mecanisme de propagare / Servicii si
sisteme
Sursa: Les Barclay (editor), Propagation of Radiowaves 3rd Edition, IET 2013
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 58/62
Observatii #8 SHF: Mecanisme de propagare / Servicii si sisteme
Sursa: Les Barclay (editor), Propagation of Radiowaves 3rd Edition, IET 2013
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 59/62
Elemente specifice propagarii RF Studiu de caz #1: Stiind ca distanta dinte Tx si Rx este de 12 km, determinatii degajarea necesara
1FS pentru o legatura radio implementata in standard IEEE 802.11 ce opereaza in banda ISM de 2.4GHz. La ce inaltime ar trebui ridicata antena daca legatura ar fi operabila in banda superioara U-NII de 5GHz?
Nota: Legatura fiind ridicata peste o padure, se considera o degajare minima necesara a 1FS de 60%.
D = 12 km
H CP = ?
H ANT = ?
R 60%@2.4GHz = ?
R 60%@5.8GHz = ?
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 60/62
Elemente specifice propagarii RF Studiu de caz #2: Determinatii bugetul legaturii (SOM) pentru sistemul reprezentat in figura de
mai jos, stiind faptul ca senzitivitatea echipamentelor este de -94 dBm. Sitemul opereaza in banda ISM de 2.4GHz.
Nota: Conexiunile intre transmitator si antene se realizeaza prin cabluri coaxiale de 50 de tip H 1000 PE Belden, cabluri ce asigura o atenuare de 23.2dB/100m.
Producatori supra-estimeaza performanta echipamentelor se recomanda testarea in laborator la calcularea bugetului legaturii.
G= 7 dBi G= 7 dBi200 metri
FPL = -83 dB
L= 1 m G= -3 dBi
100 mW100 mW
L= 2 m
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 61/62
Elemente specifice propagarii RF Studiu de caz #3: Intr-un sistem de transmisie WLAN ce opereaza in banda 2.4 GHz ISM, punctele
de acces (AP) sunt de tip CISCO Aironet 1200 Series, iar statiile client (STAs) suntde tip CISCO Aironet IEEE 802.11 a/b/g. Accesul la serviciile sistemului radio se realizeaza printr-o legatura de tip PtMP. Punctele de acces sunt echipate cu antene omnidirective avand un castig de 9 dBi.
1. Stiind ca sistemul implementeaza reglementarile normativ-legislative privind emisia, sa se determine nivelul maxim de putere ce poate fi asociata transmitatorului (IR).
2. Cunoscand reglementarile normativ-legislative si posibilitatea de configurare a punctului de acces, sa se indice nivelul de putere selectat de indicat pe echipament in laborator!
3. Considerand o zona deschisa (cu traseul intre emitator si receptor neobturat), se doresterularea unor aplicatii ce solicita un debit minim la receptor de 1Mbps (transfer de date). Care este raza maxima a unei celule?
4. Care este raza maxima a celulei pentru cazul in care sunt rulate aplicatii ce necesita un debit minim la receptie de 11Mbps (transfer video)?
5. Reconsiderati problema pentru banda de 5GHz U-NII.
-
Capitolul #2 Caracteristici RF si reguli de emisieProiectarea Retelelor Radio
11/8/2013 62/62
Emanuel [email protected]
Proiectarea Retelelor RadioContinutul cursuluiCaracteristici RFCaracteristici RFConceptul pierderilor de transmisieConceptul pierderilor de transmisieConceptul pierderilor de transmisieConceptul pierderilor de transmisieObservatii #1Conceptul pierderilor de transmisieConceptul pierderilor de transmisieConceptul pierderilor de transmisieObservatii #2Conceptul pierderilor de transmisieConceptul pierderilor de transmisieConceptul pierderilor de transmisieCaracteristici RFCaracteristici RFCaracteristici RFCaracteristici RFCaracteristici RFCaracteristici RFExemplul #1Caracteristici RFCaracteristici RFCaracteristici RFObservatii #3Elemente specifice propagarii RFElemente specifice propagarii RFElemente specifice propagarii RFElemente specifice propagarii RFElemente specifice propagarii RFElemente specifice propagarii RFExemplul #2Exemplul 2 (cont.)Elemente specifice propagarii RFElemente specifice propagarii RFElemente specifice propagarii RFElemente specifice propagarii RFElemente specifice propagarii RFExemplul #3Exemplul #3 (cont.)Elemente specifice propagarii RFElemente specifice propagarii RFElemente specifice propagarii RFElemente specifice propagarii RFObservatii #4Reguli de emisie FCCReguli de emisie FCCReguli de emisie FCCReguli de emisie FCCReguli de emisie FCCReguli de emisie FCCReguli de emisie FCCObservatii #5Observatii #6Observatii #7Observatii #8Elemente specifice propagarii RFElemente specifice propagarii RFElemente specifice propagarii RFSlide Number 62