Оценка зон действия радиосигналов

В предыдущей части мы рассмотрели формальное представление сети при моделировании. Теперь же более подробно остановимся на  оценке зон действия радиосигналов.
Для любого типа беспроводной связи передаваемый сигнал рассеивается по мере его распространения в пространстве. Следовательно, мощность сигнала на принимающей антенне будет уменьшаться по мере её удаления от передающей антенны. Причина этого – распространение сигнала по всё большей площади.

Очевидно, что это обстоятельство должно учитываться при составлении графа G=(E,Г), описывающего условия радиослышимости.

Для этого, можно воспользоваться известными моделями распространения радиосигналов. Таких моделей разработано достаточное количество и многие из них можно легко найти в интернете. Согласно одной из моделей, дальность связи – величина D, определяется формулой (1):

D = 10[(FSL / 20) – (33 / 20)lgF]

(1)

где

- F – центральная частота передачи (МГц);

- FSL – потери в свободном пространстве, которые определяется с помощью выражения (2):

FSL = Pt,дБВт + Gt,дБи+ Gr,дБи – Pmin,дБВт – Lt,дБ – Lr,дБ – SOM

(2)

где

- P_t,дБВт – мощность передатчика;

- G_t,дБи - коэффициент усиления передающей антенны;

- G_r,дБи - коэффициент усиления приёмной антенны;

– P_min,дБВт - чувствительность приёмника на используемой скорости передачи;

– L_t,дБ - потери сигнала в коаксиальном кабеле и разъёмах передающего тракта;

– L_r,дБ - потери сигнала в коаксиальном кабеле и разъёмах приёмного тракта.

Все перечисленные величины берутся из паспортных данных используемых приёмных и передающих устройств.

Параметр SOM (System Operating Margin) - учитывает возможные факторы, отрицательно на дальность связи, такие как:

- температурный дрейф чувствительности приёмника и выходной мощности передатчика;

- всевозможные атмосферные явления: туман, снег, дождь;

- рассогласование антенн приёмника и передатчика с антенно-фидерным трактом.

Параметр SOM обычно берётся равным 10 дБ – при инженерных расчётах считается, что такой запас в энергетике связи вполне достаточен.

Теперь представим себе, что пользователю известны расстояния между всеми парами станций – D_ij и характеристики этих станций.

В этом случае, пользователь будет в состоянии оценить возможность радиосвязи между любой парой абонентов – если действительное расстояние D_ij больше соответствующего расчетного значения (см. выражение (1)), то следует считать, что связь между станциями X_i и X_j отсутствует и вероятность существования соответствующего радиолуча – P_ij, приравнивается нулю.

Как уже отмечалось, радиоволна в процессе её распространения в пространстве занимает объём в виде эллипсоида вращения с максимальным радиусом в середине пролёта, который называется зоной Френеля. Естественные преграды - земля, холмы, деревья и искусственные препятствия - здания, холмы и т.д., которые попадают в это пространство, ослабляют сигнал.

Обычно блокирование 20% зоны Френеля вносит незначительное затухание в канал. При блокировании свыше 20% затухание сигнала будет уже заметным, поэтому будем считать, что следует избегать соответствующих мест дислокации станций. Тогда, при подготовке исходных данных для моделирования, можно считать целесообразным следующее предположение: если величина R отвечает неравенству (3)

R > 17,3 [Di Dj / F (Di + Dj)]-2

(3)

где

• D_i – расстояние от антенны станции X_i до самой высшей точки предполагаемого препятствия (см. рисунок 1);
• D_i – аналогичное расстояние от антенны станции X_j;
• F – средняя частота передачи;

то следует считать, что P_ij=0. В противном случае - P_ij=1.

Рисунок 1

В следующей части мы рассмотрим возможные потери пакетов при возникновении коллизий в канале коллективного доступа.