Útlum prostředí

Útlum trasy tedy kolik se ztratí signálu při přenosu vzduchem na určitou vzdálenost lze teoreticky vypočítat podle vzorce:

útlum = 32.4 + 20 x log frekvence (MHz) + 20 x log vzdálenost (km)

V praxi bude útlum souhlasit s teorií (nebo se k ní alespoň blížit) v případě, že mezi oběma konci trasy (anténami) je přímá optická viditelnost (vůbec žádné překážky), a to nejen v přímce, ale musí být volná (bez překážek) i v tzv. Fresnelově zóně (viz. dále).

Vybrané vzdálenosti pro útlum trasy v pásmu 2,4 GHz

Pro přesný výpočet pak lze použít kalkulátor.

Přijímací citlivost Wi-Fi zařízení se u jednotlivých typů liší, ale jedno mají společné – záleží také na rychlosti toku dat.   Klesne-li úroveň signálu na vstupu přijímače pod určitou hodnotu (neboli vypočtené číslo je menší než to udávané), nedá se již dosáhnout maximální rychlosti přenosu (např. 11Mbit/s), ale jen rychlostí nižších. Při určité úrovni signálu pak je již rychlost nulová.


Citlivosti pro jednotlivé přenosové rychlosti jsou udávány v technických údajích výrobce u každého typu zařízení. Jednotky (dBm), v nichž se citlivost většinou udává, jsou vztaženy právě k výkonu (1mW), aby bylo možné snadno provádět celkový výpočet trasy.

Teorie

Je tedy možno provést určitý teoretický výpočet. Zisky se zadávají kladné a útlumy záporné přesně v pořadí, jak prochází signál jednotlivými položkami. Celá cesta pak vypadá takto:

+ výstupní výkon vysílače
-  útlum pigtailu (redukce SMA/N, typicky 2 dB)
-  útlum bleskojistky (1-3 dB)
-  útlum dvou konektorů (cca 2 dB)
-  útlum kabelu na vysílací straně
+ zisk vysílací antény

mezivýsledek = vysílaný výkon, nesmí být větší než +20 dBm (limit ČTÚ)!

-  útlum trasy
+ zisk přijímací antény
-  útlum kabelu na přijímací straně
-  útlum dvou konektorů (cca 2 dB)
-  útlum bleskojistky (1-3 dB)
-  útlum pigtailu (redukce SMA/N, typicky 2 dB)

výsledek - nesmí být horší než citlivost zařízení

Konkrétní případ

Spojení dvou levňoučkých a univerzálních zařízení CC&C WA-2204A na vzdálenost 1000 m. Citlivost přístroje je -80 dBm při rychlosti 11 Mbps

+ 17 dBm výstupní výkon
-  2 dB pigtail
-  2 dB bleskojistka
-  2 dB konektory
-  1 dB 5 m kabelu MWC 10/50
+ 7 dB všesměrová anténa

mezivýsledek +17 dBm, pod limitem ČTÚ!

-  100 dB trasa 1500 m vzduchem
+ 12 dB anténa směrová YAGI anténa
-  2 dB 4 m kabelu MWC 6/50
-  2 dB konektory
-  2 dB bleskojistka
-  2 dB pigtail

výsledek -79 dBm

Jelikož výsledek je větší číslo než minimální citlivost WA-2204A pro 11 Mbps, tak je pravděpodobné, že na této trase se dosáhne s tímto hardwarem kvalitního spojení rychlostí 11 Mbps.

Tento výpočet je ale správný a konečný pouze v tom případě, že by na aktivním prvku (např. access pointu) byly dva konektory – jeden pro výstupní signál (vysílání) a druhý pro vstupní signál (přijímání). Jelikož však vstupní i vyzařovaný signál jdou většinou stejnými cestami (používá se pouze jeden anténní konektor), překračoval by se v tomto případě na straně klienta maximální výstupní výkon. Pokud se cesta spočítá obráceně tak již u 12 dB směrové antény je překročen max. výstupní výkon o 4 dBm.

Z tohoto důvodu je vhodné, aby byl aktivní prvek vybaven softwarovou regulací výkonu tak, aby bylo možné dodržovat povolené limity ČTÚ.

 

Fresnelova zóna

Pro kvalitní spoj je jednou z nutných podmínek v pásmu 2,4 GHz přímá viditelnost mezi přijímací a vysílací anténou. Není to však podmínka postačující. Pro kvalitní přenos musí být volná (bez překážek) ještě tzv. Fresnelova zóna, což je elipsoid kolem spojnice těchto dvou bodů.




V prostoru této zóny by se neměla vyskytovat žádná překážka, ani by do ní neměla třeba částečně zasahovat (např. střecha nějakého domu).

Průměr Fresnelovy zóny v jejím nejširším místě (což je v polovině celkové délky trasy) lze vypočítat, ale většinou postačí přehledová tabulka. Je sestavena pro různé celkové délky trasy:


Protože je to elipsoid, je počáteční nárůst průměru poměrně strmý. Např. trasa 1 km dlouhá (maximální průměr zóny 5,6 m) má již po prvních 100 metrech průměr zóny 3,4 m. Pokud se tedy instaluje anténa na střechu domu na 1,5 m vysoký stožár a ve vzdálenosti 100 m je stejně vysoký dům, zasahuje už jeho střecha do Fresnelovy zóny.



Narušená Fresnelova zóna většinou nemá za následek příliš podstatné snížení úrovně signálu. Spíše se projeví jako nárůst rušivých odrazů, což snižuje kvalitu přenášeného datového toku (ztrátovost paketů, vyšší latence). Pokud není volných alespoň 60% průměru zóny, dochází již k výrazné degradaci kvality spoje.

Napsáno pro PCTuning.cz.