Формулы расчета излучаемой мощности

Airmax — подсчет эффективной изотропно излучаемой мощности(eirp) и перевод дбм в мвт

Герц (гц, hz)

Герц — единица измерения периодических процессов, которая показывает, сколько раз измеряемый процесс совершается за одну секунду. В случае измерения радиоволн показывает их частоту колебаний. 1 Герц соответствует 1 колебанию радиоволны в секунду, что на практике довольно мало, поэтому используют кратные единицы:

Например, мобильные телефоны работают в диапазоне частот от 900 (GSM) до 2600 МГц (LTE), а микроволновые печи излучают радиоволны с частотой 2400 МГц.

Что измеряется в Гц:

• Полосы частот РЭС
• Частота излучения ВЧУ

Децибел (дб, db)

Децибел является логарифмической единицей измерений и выражает отношение двух значений одной величины. Эта единица не включена в Международную Систему единиц (СИ), однако широко используется в системах связи и многих других технических областях, так как позволяет сравнить две величины любой природы, единственным требованием является, чтобы эти величины были выражены в одинаковых единицах.

Децибел является десятой частью основной, более крупной, величины — Бела.
Бел — это десятичный логарифм отношения двух мощностей. Если известны две мощности Р1 и Р2, то их отношение, выраженное в белах, определяется формулой:
Но на практике бел оказался слишком крупной величиной, поэтому используется их десятая часть — децибелы:

Логарифмический способ представления чисел часто оказывается очень удобным, так как позволяет заменить умножение — сложением, деление — вычитанием, возведение в степень умножением, а извлечение корня — делением.

Что измеряется в дБ:

• Коэффициент усиления
• Громкость звука
• Отношение сигнал/шум
• Затухание сигнала

Децибел по мощности (дбм, дбвт, dbm, dbw)

Если принять за нулевой уровень какую-либо величину, то с ней можно сравнивать любую другую величину, например, если это милливатт, то появится величина дБм, если ватт — дБВт. Она имеет определенный физический смысл — отношение измеряемой величины к эталонной — 1 милливатту или 1 ватту. На практике используется наравне с ваттами в основном для измерения мощности сигналов.

При необходимости быстрого перевода дБм в Вт и наоборот можно воспользоваться одним из онлайн калькуляторов
[3].

Что измеряется в дБм:

• Уровень сигнала в сотовых сетях
• Чувствительность приемников
• Мощность WiFi-роутера

Ищем оборудование

Теория – это хорошо, но не закреплённая практикой, она обычно бесполезна. Поэтому напоследок мы рассмотрим пару реальных устройств и посмотрим, в какую группу они попадают.

D-Link DIR-615

Обычный абонентский роутер Wi-Fi, работающий в стандартах IEEE 802.11 b, g, n. Коэффициент усиления составляет 2 dBi для каждой антенны. Выходная мощность передатчика зависит от стандарта работы и в разных режимах разная:

802.11g:

• 17 dBm ( /-2dB) для 6 — 18 Мбит/с (типичная)

• 16 dBm ( /-2dB) для 24 и 36 Мбит/с (типичная)

• 15 dBm ( /-2dB) для 48 и 54 Мбит/с (типичная)

802.11b:

• 19 dBm ( /-2dB) (типичная)

802.11n:

• 17 dBm для MCS-0 ~ MCS-4 и MCS-8 ~ MCS-12

• 15 dBm для MCS-5 и MCS-13

• 12 dBm для MCS-6 и MCS-14

• 6 dBm для MCS-7 и MCS-15

В режиме 802.11b типичная мощность может достичь 21 dBm. И это только типичная, а ведь нам нужная максимальная. Прибавляем 2 dBi усиления антенны и получаем типичную ЭИИМ без учёта потерь уровня 23 dBm. Это однозначно выше разрешённых 20 dBm и составляет 200 мВт, т.е. в два раз выше. Потери в антенно-фидерном тракте не указаны, зато отдельными строками идёт ЭИИМ:

EIRP

• 802.11g: 16 dBm (типичная)

• 802.11b: 18 dBm (типичная)

• 802.11n: 17.0 dBm при MCS-6 (CH0&2)(20MHZ)

Если ориентироваться на эти цифры, то ЭИИМ не превышает максимально возможную, но как уже было сказано, нам нужно не типичное значение, а максимальное. Иначе потери в режиме 802.11b должны составлять до 5 dB, что очень много.

В любом случае, с типичным (даже не максимальным!) значением выходной мощности передатчика в 21 dBm в режиме 802.11b роутер подлежит регистрации, так как не подходит под перечень пункт 13 изъятий в ППРФ о регистрации РЭС. Зато может подойти под пункт 24, где указана не мощность передатчика, а ЭИИМ.

Ubiquiti Nanostation Loco M2

В отличие от обычных Wi-Fi роутеров, операторские решения имеют гораздо более направленную антенну, с высоким коэффициентом усиления. Целесообразность такого решения диктуют условия оказания услуг связи: гораздо чаще нужно покрыть какой-то сектор населённого пункта, а не весь его целиком.

Данный факт оставляет гораздо меньше простора для управления ЭИИМ, ведь коэффициент усиления может достигать значительных величин. К примеру, у рассматриваемой антенный составляет 8,5 dBi.

С учётом выходной мощности ЭИИМ выходит за рамки допустимого диапазона:

Следовательно, такие вот операторские решения гарантированно не попадают под упрощённую легализацию.

Если, конечно, надзорное ведомство считает, что ограничены должны быть паспортные параметры, а не излучаемая в данный момент мощность. Ибо в противном случае у операторов оказывается слишком много возможностей обойти ограничения и устанавливать любое оборудование, в нужный момент, устанавливая разрешённые параметры.

Калькулятор эффективной излучаемой мощности erp

Очень часто многим радиолюбителям хотелось решить чисто практическую задачу: «У меня есть некий кабель с известными по справочнику потерями на заданной частоте, известной длины, я вдуваю в него столько-то ватт, сколько ватт дойдёт до конца кабеля? А сколько при этом ватт в реальности будет излучаться в заданном направлении? А сколько потеряется из-за плохого согласования?»

Ответить на большинство подобных вопросов поможет этот Калькулятор ERP.

Для справки: ERP — effective-radiated power, эффективная мощность излучения (антенны). Это реальная мощность, излучаемая антенной, с учётом её усиления и всех потерь в соединительной линии.

Сперва я попытался считать ERP по этим калькуляторам. Посчитал несколько раз, нашёл их крайне неудобными, поэтому решил на их основе сделать один свой калькулятор:

При расчёте прошу обратить внимание, что реальный кабель подключается к измерительным приборам и к антенне не просто так, а через ВЧ/СВЧ разъёмы. А потери даже в качественных современных СВЧ разъёмах становятся очень ощутимыми на частотах выше 1 ГГц.

Вообще, считаю такие программы-калькуляторы весьма полезными. Например, вопреки общераспространённому среди радиолюбителей заблуждению, при КСВ=2 теряется дополнительно всего около 12% мощности передатчика, а при КСВ=3 — 25% мощности. Так что, высокий КСВ опасен вовсе не из-за больших потерь в кабеле, а из-за того, что:

1. Может выйти из строя выходной каскад передатчика из-за перегрева или пробоя по напряжению;

2. Может случиться пробой изоляции кабеля или перегорание его центральной жилы (правда, такие случаи весьма редки);

3. Соседи, насмотревшись на «ковёр» из наклонных полос на экране телевизора, всё-таки решат Вас побить 😉

Ещё одним плюсом таких калькуляторов является то, что можно быстро и наглядно оценить, стоит или не стоит менять один коаксиальный кабель на другой такой же, но с меньшими погонными потерями.

И в заключение всем поклонникам диапазона 1200 МГц посвящается таблица:

Примечание. Потери некоторых кабелей на частоте 1300 МГц были получены методами линейной интерполяции по двум соседним значениям (например, 1000 и 2000 МГц) и могут немного отличаться от реальных.

Вадим, UAØLTB г.Владивосток 28.07.2022г.

Источник

Класс излучения

Для обозначения многообразия характеристик излучения, используется буквенно-цифровой код, называемый классом излучения. Данный параметр принят регламентом Международного Союза Электросвязи и описывает 3 обязательные характеристики, а также могут указываться 2 дополнительные характеристики:

• Тип модуляции несущей (первый знак обозначения)
• Характер модулирующего сигнала (второй знак)
• Тип передаваемой информации (третий знак)

Например, звуковое радиовещание АМ имеет класс излучения A3E, звуковое радиовещание FM — F3E.

Кроличья нора

К счастью, в некоторых случаях можно избежать некоторых из описанных выше процедур. В частности, выделения полосы частот, разрешения на использования и регистрации РЭС. Такое исключение из правил сделано для устройств малого радиуса действия, параметры которых не выходят за определённые пределы.

Сделано это для того, чтобы не регистрировать каждый Wi-Fi-роутер, Bluetooth-гарнитуры и прочие подобные устройства. Однако в последних редакция нормативной базы отошли от упоминания конкретных технологий и вместо этого описали характеристики. А значит, при определённых условиях можно использовать радиоэлектронные устройства операторского уровня, либо под нужды, отличные от частных.

Хотя соответствующие приказы появились достаточно давно, по сей день остаётся много неясности, что и в каких случаях можно использовать. Происходит это от того, что для понимания написанного нужно обладать поистине фундаментальными техническими знаниями.

Кроме этого, необходимо не только знать основы радиотехники, но также и многочисленные стандарты и линейки устройств. Согласитесь, далеко не каждый инженер по эксплуатации помнит, что значит dBi или знает, с какой скоростью происходит перестройка рабочей частоты в конкретном роутере.

Обложившись давно и прочно забытыми конспектами лекций, мы попытались разобраться в хитросплетениях техники и бюрократии и таки ответить на вопрос – в каких случаях можно обойтись без регистрации РЭС и получения частот.

Межканальные помехи

Важным показателем качества беспроводного канала является полученное значение SNR и очевидно, что с увеличением мощности передатчика, возрастёт значение SNR на приёмной стороне. Однако, данное решение имеет ряд недостатков:  мощность передатчика регламентируется законодательством государства, работа передатчика на повышенной мощности снижает срок его службы, с увеличением мощности передатчика возрастёт уровень внеполосного излучения.

Рисунок 2 — Межканальная помеха: а — до увеличения мощности сигнала смежного канала, б — после увеличения мощности сигнала смежного канала

На рисунке 2(а) представлены спектры двух смежных по частоте каналов связи. Оранжевым цветом отмечено внеполосное излучение смежного канала, являющееся помехой для принимаемого сигнала. Очевидно, что с увеличением мощности сигнала в смежном канале, уровень помехи возрастёт — рисунок 2(б).

Нормативная база

Основных документов, регламентирующих использование устройств малого радиуса действия, всего два. Это Постановление Правительства Российской Федерации от 12 октября 2004 г. N 539 «О порядке регистрации радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств» и Решение ГКРЧ при Мининформсвязи России от 07.05.

Хотя устройства малого радиуса действия работают в нескольких диапазонах, интересовать нас будут всего два: 2,4 и 5-6 ГГц. Именно для этих частот допускается упрощённый порядок использования.

Устройство малого радиуса действия (УМРД) — это техническое средство, предназначенное для передачи и (или) приема радиоволн на короткие расстояния. Данные устройства используются при условии, что они не создают помех другим радиоэлектронным средствам (РЭС) и не требует защиты от помех со стороны других РЭС.

Какое расстояние считается «коротким» не сказано, но точно можно сказать, что передавать просто так сигнал на километры не получится. Ограничения по мощности и высоте подвеса этого не позволят. Кроме того, УМРД не должны создавать недопустимых помех другим устройствам и требовать защиты для себя.

Это значит, что повесить на одну территорию несколько антенн и передатчиков с одинаковым режимом работы не получится. Т.е. если в деревне столкнутся два провайдера, то использовать частотный ресурс будет тот, кто пришёл первым. Хотя в связи с тем, что УМРД не должны так же требовать защиты от помех, не ясно, кого выгонят – второго провайдера или всё же обоих. Практики по таким делам нам разыскать не удалось. Видимо, все как-то друг с другом уживаются.

Упрощённая легализация РЭС подразделяется на два этапа: присвоение частот/получение разрешения на частоты и регистрацию. Связано это с тем, что присвоение частот, а также получение (точнее, не получение) разрешения регламентируется решением ГКРЧ, а вот регистрация – постановлением правительства.

Таким образом, чтобы избежать всех трёх этапов, нужно, чтобы используемое оборудование подпадало под требование обоих документов. К примеру, можно не регистрировать УМРД с ЭИИМ (Эквивалентную изотропно излучаемой мощностью) в 150 мВт если подвесить его на высоте до 10 метров, но вот получать частное решение ГКРЧ и разрешение на частоты придётся.

В связи с этим мы также рассмотрим процедуру легализации в два этапа, попутно разъясняя технические термины.

Решение ГКРЧ и разрешение на частоты (Решение ГКРЧ при Мининформсвязи России от 07.05.2007 N 07-20-03-001)

По этому решению «использование указанных в Приложениях к настоящему решению ГКРЧ полос радиочастот для применения устройств малого радиуса действия должно осуществляться без оформления отдельных решений ГКРЧ и разрешений на использование радиочастот или радиочастотных каналов для каждого конкретного пользователя».

При этом необходимость регистрации никто не отменял: «регистрации устройств малого радиуса действия в установленном в Российской Федерации порядке». Это одна из самых распространённых ошибок при использовании УМРД – если какое-то устройство попадает в один из двух списков, кажется, что можно ставить его, забыв вообще обо всём. А это далеко не так.

Список РЭС, попадающих под упрощённую легализацию, приведён в приложениях к решению. Всего приложений 18, но интересовать нас будет только второе. Именно в нём в пяти пунктах описываются необходимые частотные диапазоны и технические параметры.

1. Устройства с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ)

Первый пункт описывает «изначальный» стандарт беспроводной передачи данных IEEE 802.11: Wi-Fi и Bluetooth. Речь идёт, скорее всего, о Bluetooth, так как роутеров Wi-Fi стандарта 802.11 (с поддержкой FHSS) практически не осталось.

Стандарт предусматривает скачкообразную перестройку частоты (это другое название данного вида распределения спектра), при котором передача информации ведётся на разных частотных каналах в разное время. Закон изменения частот известен только приёмнику и передатчику. Это позволяет повысить помехоустойчивость, так как узкополосная помеха неспособна сильно ухудшить сигнал.

Использовать устройства данного стандарта можно и внутри, и снаружи помещений. Главное чтобы ЭИИМ не превышало 2,5 мВт, либо находилось на высоте подвеса до 10 метров с максимальной ЭИИМ уже в 100 мВт.

На этой характеристике мы остановимся подробнее, чтобы понимать, какие параметры РЭС не должны превысить предельные значения и вообще, о чём идёт речь. Определения технических терминов мы возьмём из ГОСТ 24375-80. Радиосвязь. Термины и определения. Это наиболее точный и полный документ, описывающий подобные вещи.

Эквивалентная изотропно излучаемая мощность (ЭИИМ) — произведение мощности радиочастотного сигнала, подводимого к антенне, на абсолютный коэффициент усиления изотропной антенны.

За мощность радиочастотного сигнала, подводимого к антенне, можно принять выходную мощность передатчика, если пренебречь потерями в антенно-фидерном тракте. Увы, указываемая в спецификациях мощность обычно именно выходная мощность передатчика. Она является размерной величиной и измеряется в dBm, хотя можно пользоваться и привычными милливаттами.

Абсолютный коэффициент усиления изотропной антенны (АКУ) — коэффициент усиления антенны в данном направлении, когда эталонная антенна представляет собой изотропную, расположенную в свободном пространстве.

Не следует путать просто коэффициент усиления, и абсолютный коэффициент усиления изотропной антенны.

Коэффициент усиления антенны (КУ) –это отношение мощности на входе эталонной антенны к мощности, подводимой к входу рассматриваемой антенны, при условии, что обе антенны создают в данном направлении на одинаковом расстоянии равные значения напряженности поля или такой же плотности потока мощности.

Примечания:1 . При отсутствии указания о направлении значение коэффициента усиления антенны соответствует направлению максимального излучения.2. Коэффициент усиления антенны может выражаться в децибелах и равняться увеличенному в 10 раз десятичному логарифму отношения мощностей

Интересующий нас абсолютный коэффициент – это коэффициент усиления антенны, если эталонной антенной является изотропный излучатель. Это безразмерная величина, выражающаяся в dBi. Именно её указывают производители в характеристике антенны. «Обычный» коэффициент усиления указывается просто в dB (буква i как раз указывает на то, что рассматривает АКУ, а не КУ).

Частой ошибкой является представление о том, что антенна усиливает подводимый к ней сигнал на величину абсолютного коэффициента усиления. Это, конечно же, не так. Антенна – пассивный элемент РЭС и ничего усиливать не может (если, конечно, это не антенна с усилением, но они в провайдинге практически не применяются).

Изотропная антенна — воображаемая антенна без потерь, излучающая равномерно во все стороны.

Именно эта антенна была выбрана в качестве признанного эталона, чтобы не приходилось каждый раз уточнять при указании КУ, относительно какой антенны происходит измерение.

Таким образом, зная абсолютный коэффициент усиления и мощность, подводимую к антенне, можно найти ЭИИМ по простой формуле:

ЭИИМ=АКУ*G

, где G – подводимая к антенне мощность. Следует отметить, что приведённая формула справедлива, если и АКУ и G измеряются не в децибелах, а в разах и милливаттах соответственно. Однако производители крайне редко указывают рассматриваемые величины в милливаттах и разах. Обычно мощность указывается в dBm, а АКУ – в dBi. Поэтому придётся их либо переводить, либо пользоваться другой формулой:

ЭИИМ=АКУ (dBi) G (dBm)

Если кому-то проще работать с абсолютными значениями, то и dBi и dBm можно перевести по формуле:

G=10(dBm/10) (мВт)

АКУ=10(dBi/10)

, где dBm и dBi – значения соответствующих параметров РЭС в децибелах. Теперь становится понятно, как соотнести указанную максимальную ЭИИМ и параметры РЭС – сумма АКУ и G не должна превышать указанную в таблице величину. Для 2,5мВт это 4dBm, для 100 мВт – 20 dBm.

2. Устройства с прямым расширением спектра и другими видами модуляции <*>

Данный пункт наиболее интересен операторам связи, т.к. позволяет применять современное оборудование с максимально возможной мощность вне зданий.

Метод прямого расширения спектра (DSSS) состоит в замене каждого бита информации набором битов. Такой новый код называется расширяющей последовательностью. Служит этот метод также для увеличения помехозащищённости.

Впрочем, «чистый» DSSS давно не используют, а применяют совместно с «другими видами модуляции», например, OFDM.

Под технические характеристики данного пункта подходит технология Wi-Fi с литерами на соответствующий диапазон. Единственным ограничением тут будет мощность, причём не только максимальная ЭИИМ, но и спектральная – всего 2 мВт на МГц. Это значит, что в спектре сигнала не должно быть участка размером в 1 МГц с мощность выше 2 мВт.

Увы, более узкополосное решение с 20 мВт/МГц допускает применение вне помещений исключительно для непровайдерских целей.

3. Устройства с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ)

Данный пункт практически повторяет первый, за исключением того, что каналов ППРЧ требуется не точно 79, а больше 15. Честно говоря, устройств именно с таким количеством каналов ППРЧ, да ещё и для закрытых помещений, автору не попадалось.

4. Устройства с прямым расширением спектра и другими видами модуляции

Данный пункт добавляет новый диапазон частот 5150 – 5350 МГц. Его используют РЭС стандарта 802.11a, а также могут использовать более новые 802.11n, 802.11ac и другие. Увы, применять устройства в данном диапазоне можно только в закрытых помещениях или на транспорте. Так что обычному провайдеру даже увеличенная максимальная ЭИИМ не интересна.

5. Устройства с прямым расширением спектра и другими видами модуляции

Ещё один пункт, который к деятельности рядового провайдера никак не относится и предназначен для авиакомпаний. Единственно, что удивительно – это не включение диапазона в 2,4 ГГц в список. Всё же Wi-Fi версии 802.11a уже давно не в ходу, а 802.11n также больше использует 2,4.

Вообще, рассматриваемое решение ГКРЧ частенько менялось, причём изменения, касательно УМРД были довольно-таки глобальны. К примеру, до некоторой очередной правки решение описывало конкретные технологии, причём Wi-Fi там не упоминался вовсе:

Рисунок : Ранний вариант решения

Сейчас требований по виду модуляции, классу излучения, типа антенны и конкретной технологии нет. Всё описывается более общими параметрами, что позволяет использовать не только конкретный стандарт, но и его доработки и фирменные интерпретации.

Касательно провайдерской деятельности, интерес представляет исключительно диапазон 2,4 ГГц, при максимальной ЭИИМ равной 100 мВт и спектральной мощности не более 2 мВт. Так как АКУ антенны и потери в тракте постоянны, регулировать придётся исключительно мощность передатчика.

Ещё один крайне интересный вопрос, ответ на который не указан в решении ГКРЧ – какой максимум ЭИИМ указан в качестве предельного параметра: излучаемый в текущий момент, либо паспортные значения. В связи с этим был направлен запрос за номером 494848 в Роскомнадзор с просьбой пояснить ситуацию.

В любом случае, используя радиооборудование, нужно понимать – сумма АКУ и подводимой мощности в любой момент времени не должна превышать пороговых значений.

Сейчас требований по виду модуляции, классу излучения, типа антенны и конкретной технологии нет. Всё описывается более общими параметрами, что позволяет использовать не только конкретный стандарт, но и его доработки и фирменные интерпретации.

Касательно провайдерской деятельности, интерес представляет исключительно диапазон 2,4 ГГц, при максимальной ЭИИМ равной 100 мВт и спектральной мощности не более 2 мВт. Так как АКУ антенны и потери в тракте постоянны, регулировать придётся исключительно мощность передатчика.

Ещё один крайне интересный вопрос, ответ на который не указан в решении ГКРЧ – какой максимум ЭИИМ указан в качестве предельного параметра: излучаемый в текущий момент, либо паспортные значения. В связи с этим был направлен запрос за номером 494848 в Роскомнадзор с просьбой пояснить ситуацию.

В любом случае, используя радиооборудование, нужно понимать – сумма АКУ и подводимой мощности в любой момент времени не должна превышать пороговых значений.

Определение

Изотропное излучение — это излучение от точечного источника, излучающее равномерно во всех направлениях, с одинаковой интенсивностью независимо от направления измерения.

Улучшение диаграммы направленности антенны всегда оценивается с использованием изотропного излучения этой антенны. Если излучение одинаково во всех направлениях, то оно известно как изотропное излучение .

• Точечный источник является примером изотропного излучателя. Однако это изотропное излучение практически невозможно, поскольку каждая антенна излучает свою энергию с определенной направленностью.

• Изотропное излучение — это не что иное, как Всенаправленное излучение .

• Он имеет рисунок в форме пончика при просмотре в 3D и рисунок в виде восьмерки при просмотре в 2D.

Точечный источник является примером изотропного излучателя. Однако это изотропное излучение практически невозможно, поскольку каждая антенна излучает свою энергию с определенной направленностью.

Изотропное излучение — это не что иное, как Всенаправленное излучение .

Он имеет рисунок в форме пончика при просмотре в 3D и рисунок в виде восьмерки при просмотре в 2D.

Приведенные выше рисунки показывают диаграмму направленности в изотропной или всенаправленной диаграмме направленности. Рисунок 1 иллюстрирует рисунок в форме пончика в 3D, а Рисунок 2 иллюстрирует рисунок в виде восьмерки в 2D.

Проблема «плохих» станций

В беспроводных системах связи с большим числом абонентов невозможно достичь положения, при котором показатели качества всех клиентских устройств будут одинаковы: уровни сигналов, отношение сигнал/шум и число переповторов будет отличаться. Эти параметры будут определять уровень модуляции для каждого из абонентов, что косвенно влияет на производительность всей беспроводной системы связи.

Пусть к сектору подключено три абонента, причём один из них, «плохой» абонент, подключен в условиях высокого уровня шумов, поэтому абонент работает на низкой модуляции и с высоким процентом переповторов. На рисунке 4 изображена временная диаграмма взаимодействия абонентов с сектором:

абоненты 1 и 2 используют высокие степени модуляции, поэтому успевают передать данные достаточно быстро и занимают малую часть общего времени работы сектора, тогда как третьему абоненту требуется больше времени на передачу своих данных, что снижает общую производительность системы.

Рисунок 4 — Проблема «плохого» абонента в поллинговой системе

Проблема скрытого узла

При использовании метода множественного доступа CSMA/CA (см. урок «Методы множественного доступа») проявляется проблема скрытого узла. На рисунке 3 изображена схема беспроводной сети, работающей по CSMA/CA, в которой есть один сектор с круговой диаграммой направленности и два абонента.

В соответствии с алгоритмом работы, перед передачей станции прослушивают эфир и, в случае, если он свободен, начинают передачу данных. Так, абонент 1, после предварительного прослушивания эфира, начинает передачу. Абонент 2 удалён на такое расстояние от абонента 1, что чувствительность его приёмника не позволяет принимать сигналы другого абонента.

Рисунок 3 — Проблема скрытого узла

Радиодоступ для абонента

Несмотря на бурное развитие интернета в целом, мобильный радиодоступ остаётся пока нишевым решением. Им пользуются либо жители больших городов как мобильным доступом, либо жители частного сектора как основным каналом. В отдельных, особо запущенных случаях, жители многоэтажных домов также вынуждены подключаться к сети через модемы сотовых операторов.

Причины этого банальны: высокая стоимость, малая скорость, большая задержка сигнала и т.д. Однако, пожалуй, самой главной причиной является ограничение скорости до минимума после исчерпания месячного лимита трафика. В большинстве случаев такая скорость будет составлять 64 Кбит/с, что в 2022 году смотрится как запредельная жадность.

Учитывая относительно небольшой объём месячного трафика, включённого в разумную цену (в среднем это 10-12 Гбайт), ограничение может наступить уже после пары-тройки дней обычного использования. Пара фильмов, несколько роликов на ютубе, фотки в социальных сетях, не отключенный флэш-плеер – и здравствуй, скорость времён Dial-Up!

Конечно, можно приобрести пакеты трафика побольше, но стоимость таких пакетов стремительно переваливает за тысячу (и не одну) рублей, что среднему россиянину довольно накладно. Так что остаётся использовать такой интернет исключительно для чтения новостей, социальных сетей и прочих подобных вещей.

Обещанная связь четвёртого поколения на практике дала лишь увеличение скорости доступа. Ограничения на месячный трафик при этом никуда не делись, поэтому смысла в скорости 20 Мбит/с особо нет – такая скорость лишь приближает время введения предела. В общем, более-менее адекватной заменой стационарному проводному каналу интернет от сотовых операторов станет ещё не скоро.

Сдвиг поляризации

При отражении сигнала в процессе распространения, может измениться его поляризация и не совпадать с ориентацией приёмной антенны. Так, на рисунке 1 изображён беспроводной канал связи, работающий по схеме MIMO: в процессе распространения сигналы каждой из поляризаций отражаются от зданий, причём поляризация отражённого сигнала изменяется.

На приёмной стороне проявляется два эффекта: поскольку отражённые сигналы в приёмнике представляют из себя сигналы одинаковой поляризации, то они интерферируют; поскольку ориентация антенн приёмника не совпадает с поляризацией принимаемого сигнала, то RSSI будет ниже расчётных значений.

Рисунок 1 — Сдвиг поляризации в процессе распространения сигнала

Уровень ошибок

В случае, если энергетика канала связи находится на низком уровне, неизбежно появление ошибок при передаче данных, часть из которых может быть исправлено за счёт использования корректирующих кодов, как было показано в уроке «Аналоговые и цифровые сигналы.

Модуляция». Причинами ухудшения радиопараметров канала передачи данных могут быть погодные условия, появление источника помех и др. Существует несколько диагностических параметров, учитывающих данную проблему, например уровень ошибок, уровень переповторов и т.д., однако абсолютное значение ошибок не всегда является показательным, поэтому чаще используют частоту появления ошибок:

Эквивалентная изотропно-излучаемая мощность (эиим, eirp)

В уроке 3 описана модель изотропного излучателя и физический смысл коэффициента усиления антенны. Для оценки мощности, излучаемой в конкретном направлении, вводится параметр ЭИИМ, равный произведению подводимой мощности и коэффициента усиления антенны. В случае, если используются величины, выраженные в дБ, произведение заменяется суммой:

При эксплуатации беспроводных каналов связи следует иметь в виду, что излучаемые радиосигналы оказывают влияние на работу других беспроводных систем, а также на здоровье человека, поэтому допустимая излучаемая мощность регламентируется политикой государства.

Этапы большого пути

Процесс легализации предоставления телематических услуг (т.е. доступа в интернет) по радиоканалу, пожалуй, самый сложный в телекоммуникационной отрасли.

Во-первых, необходима соответствующая лицензия, хотя процесс её получения особыми сложностями не отличается.

Во-вторых, необходимо решение ГКРЧ (Государственной комиссии по радиочастотам) о выделение определённого диапазона частот. Оно может быть либо общим, либо частным. Частоты, на которые есть общее решение, может использовать (точнее, попытаться) любой желающий, без специального именного присвоения.

В-третьих, необходимо будет пройти экспертизу на электромагнитную совместимость планируемых РЭС и уже действующих. Это платная услуга, предугадать результаты которой также невозможно.

Если с экспертизой всё прошло удачно, необходимо подать заявку на получение радиочастотных назначений. Не стоит забывать, что после получения разрешений на использования частот, нужно будет в течение года запустить оборудование.

Пятым шагом будет ежеквартальная оплата радиочастотного спектра по каждому разрешению на частоты. Суммы там не сказать, чтобы большие, но несколько сотен рублей за одну базовую станцию в месяц в среднем отдать придётся.

В-шестых, необходимо будет зарегистрировать каждое РЭС. Из всех процедур это самая лёгкая и если оформить документы правильно, можно получить свидетельство о регистрации через 2-3 недели.

Увы, даже на этом приключения не заканчиваются. После монтажа всех изделий, сеть нужно будет сдать в эксплуатацию, подписав у Роскомнадзора акт ввода в эксплуатацию за формуляром КС-14. Займёт сдача около месяца и энное количество нервных клеток.

Эффективная излучаемая мощность

Если излучаемая мощность рассчитывается с использованием полуволнового диполя в качестве эталона, а не изотропной антенны, то ее можно назвать ERP (эффективная излучаемая мощность) .

ERP(дБВт)=EIRP(дБВт)−2,15дБи

Если EIRP известен, то ERP можно рассчитать по приведенной выше формуле.

Подводим итоги

После изучения конкретных нормативных актов, постараемся просуммировать полученные знания и вынести для себя главное – какие же устройства радиодоступа можно вводить в эксплуатацию в упрощённом порядке ради провайдерской деятельности?

Если не заниматься ерундой и не пытаться оказывать услуги внутри зданий по беспроводным каналам, выбор остаётся невелик:

Это устройства в диапазоне 2400–2483,5 МГц технологии Wi-Fi стандартов IEEE 802.11 под литерами b,g,n, или их фирменные интерпретации. Остальное либо устарело, либо работает в другом диапазоне. Сумма коэффициента усиления антенны и подводимой к антенне мощности не должна подниматься выше 20 dBm.