Planejamento ou Como planejar bem sua rede wireless e teoria de radio frequencia

Poder
Potência é expressa em Watts ou nas unidades Decibel relativo em comparação com milliwatts (dBm).
Conversão de Watts (W) para decibéis "miliwatts" (dBm):

dBm:   Watts:

(DBm = 10 * log10 (P / 0.001))

• Cartões Orinoco tem uma potência de saída de 30mW
• Cartões Proxim tem uma potência de saída de 100mW

---

Perda de um cabo coaxial a 2,45 GHz
Aqui estão alguns valor da perda de comum cabos coaxiais:

• RG 58 (bastante comum, usado para Ethernet): 1 dB por metro.
• RG 213 ("big black", bastante comum): 0,6 dB por metro.
• RG 174 (fino, parece ser o utilizado para os cabos pigtail adaptador): 2 dB por metro.
• Aircom: 0,21 metros par dB.
• Aircell: 0,38 dB por metro.
• LMR-400: 0,22 dB / m por metro.

Escolha o tipo de cabo:          RG 58         RG 213         RG 174         Aircom         Aircell         LMR 400     
Comprimento (metro):   Perda em dB (valor negativo!):

---

Antena

• Ganho da antena é normalmente dado em decibéis isotrópicos [dBi]. É o ganho de potência em comparação com uma antena isotrópica (antena que a energia se espalhar em todas as direções com a mesma potência .... vista teórico ela não existe na realidade!).
• Algumas antenas tem seu ganho expresso em [dBd], é o ganho em comparação com uma antena dipolo. Neste caso, você tem que adicionar 2,14 para obter o ganho correspondente no [dBi].
• Quanto mais uma antena tem ganho mais ela é diretiva (energia enviada em uma direção preferencial).
• Antena que vem com kits WLAN são geralmente whithout ganhar muito (2,14 dBi).
• Ganho da antena é o mesmo para transmitir e receber ;-)

Antena parabólica:

• O refletor parabólico é independente da freqüência, ela só afeta o ganho da antena. Então isso significa que você pode reutilizar o seu prato TV por satélite para wifi :-)
• Quanto maior o ganho maior é a diretividade e por isso o mais exatamente ele deve ser apontado.
• O grande desafio é o de iluminar o refletor parabólico corretamente. Se a iluminação for muito grande ou concentrada haverá perda de ganho.

Aqui está o ganho máximo teórico de uma antena parabólica:

Banda de freqüência:          2,41-2,48 GHz (Wi-Fi 802.11b, Bluetooth, 802.11g)         5,15-5,85 GHz (802.11a, Hiperlan 2)         17,1-17,3 GHz (Hiperlink)     
Diâmetro da antena em metros:   Max ganhar teórica em dB:

---

Potência radiada
Potência radiada (potência enviada pela antena) pode ser facilmente calculado (em dBm):
Potência radiada [dBm] = potência do transmissor [dBm] - perda no cabo [dB] + ganho da antena [dBi]

• Limite legal de potência irradiada (EIRP) para WLAN é geralmente definido para 100mW (= dBm 20), mas isso depende de legislação do país.

---

Perda de espaço livre
É a perda de potência da onda viajando no espaço livre (obstáculos whithout).
Correspondência entre a perda de espaço livre no ganho em dB e distância em quilômetros (km):

Banda de freqüência:          2,41-2,48 GHz (Wi-Fi 802.11b, Bluetooth, 802.11g)         5,15-5,85 GHz (802.11a, Hiperlan 2)         17,1-17,3 GHz (Hiperlink)     
Perda em dB (valor negativo!):   km:

(Friis fórmula)

---

Sensibilidade do receptor
Receptor tem um limiar mínimo de energia recebida (no conector de cartão) que o sinal deve ter para atingir uma taxa de bits certos. Se a potência do sinal é menor o bitrate máximo alcançável será diminuído ou desempenho diminuirá. Portanto, temos um melhor uso do receptor com valor baixo limiar, aqui estão alguns valores típicos da sensibilidade do receptor:

• Orinocco cartões PCMCIA de Prata / Ouro: 11Mbps => -82 dBm; 5.5Mbps => -87 dBm; 2Mbps => -91 dBm; 1Mbps => -94 dBm.
• CISCO Aironet 350 cartões: 11Mbps => -85 dBm; 5,5 Mbps => -89 dBm; 2 Mbps => -91 dBm; 1 Mbps => -94 dBm.
• Proxim Symphony ISA cartão (1,6 Mbps): 1,6 Mbps => -77 dBm; 0,8 Mbps => -85 dBm.

(Estes são valores fornecidos pelo fabricante).

---

Relação sinal-ruído
Sensibilidade do receptor não é o único parâmetro para o receptor, temos também de ter em conta a relação sinal-ruído de potência. É a diferença para atingir o mínimo de energia entre o sinal recebido e queria o ruído (ruído térmico, ruído industrial, devido por exemplo, fornos de microondas, o ruído interering devido à WLAN outros na mesma faixa de freqüência). Ele é definido como:
Relação Sinal / Ruído [dB] = 10 * log10 (sinal de potência [W] Noise / Power [W])
Se o sinal é mais poderoso do que o ruído, relação sinal / ruído (também chamada de S / N ratio) será positivo. Se o sinal é enterrado no ruído, a relação será negativa. , A fim de ser capaz de trabalhar a um ritmo certos dados o sistema precisa de um rácio mínimo S / N:

• PCMCIA Orinoco Silver / Gold: 11Mbps => 16 dB; 5,5 Mbps => 11 dB; 2 Mbps => 7 dB; 1 Mbps => 4 dB.

Se o nível de ruído é muito baixo, então o sistema será limitado mais pela sensibilidade do receptor do que pela razão S / N. Se o nível de ruído é alto, então ele vai ser a relação sinal / ruído que isso vai contar para atingir uma taxa de dados. Se o nível de ruído é alto vamos precisar de mais energia recebida. Em condições normais whithout qualquer WLAN outros sobre a freqüência e ruído industrial whithout o nível de ruído será em torno de-100dBm. Por exemplo, para alcançar uma taxa de dados de 11 Mbps com um cartão 802.11b Orinoco que precisaria de um poder recebido maior 16dB (S / N ratio) para um nível de -100 dBm 16 =- 84, mas na verdade, a sensibilidade do receptor mínimo é de -82 dBm ... maior que -84. Isso significa, nesse caso, a sensibilidade do receptor mimimum é o fator limitante para o sistema.

---

Orçamento link
Orçamento link é o cálculo da cadeia de transmissão todo. Aqui está um orçamento para a transmissão de perda de espaço livre:

• Transmitir [dBm]: potência do transmissor [dBm] cabo de perda [dB] + ganho da antena [dBi]
• Propagação [dB]: perda de espaço livre [dB].
• Receber [dBm]: ganho da antena [dBi] - perda no cabo [dB] - sensibilidade do receptor [dBm]

Condição de vínculo de trabalho é que o total: Total de transmissão Propagação + Total + Receber total deve ser maior que 0. O restante dá margem do sistema.
Atenção: Essas regras são teóricas. Ela representa a máxima alcançável para um sistema. Na realidade, vamos ter interferências (outras redes WLAN, bluetooth), industrial ruído (fornos de microondas), as perdas atmosféricas (umidade do ar, dispersão, refração), mal apontado antena, reflexões, ... que afetarão performances. É tão necessário ter uma margem de segurança suficiente (5-6 dB ou mais em grandes distâncias).

Transmitir	Potência de saída do transmissor:	dBm
	Perda do cabo (valor negativo!):	dB
	Ganho da antena:	dBi
Propagação	Perda de espaço livre (valor negativo!):	dB
Réception	Ganho da antena:	dBi
	Perda do cabo (valor negativo!):	dB
	Sensibilidade do receptor (valor geral negativa):	dBm
Total	Margem remanescente:	dB
Comentários
Limite legal

---

Transmissão: Fresnel elipsóide

Uma explicação simples e rápida de Fresnel ellispsoid papel na propagação de rádio é ver a coisa como um "tubo" virtual onde a maioria da energia viaja entre uma transmissão e recepção site. Portanto, a fim de evitar perdas não deve haver obstáculos dentro desta zona (região proibida), pois um obstáculo vai perturbar "o fluxo de energia". (A explicação é muito simplificada!).
Por exemplo, se metade da zona proibida é mascarado (antena no limite da linha de visão), haverá uma perda de potência do sinal de 6 dB (perda de potência de 75%).

Distância "D" entre o transmissor eo receptor [metros]: 
Distância "d" entre o transmissor eo obstáculo [metros]: 

Raio "R" de zona proibida a esta distância [metros]: 

• Estes valores são válidos apenas para uma frequência de 2,45 GHz! (Gostaria los para outra frequência?)

(O raio da região proibida aqui é de 0,6 x raio do primeiro elipsóide de Fresnel)

---

Transmissão: Difração
Quando um obstáculo está localizado entre o transmissor eo receptor de energia algumas ainda passam, graças ao fenômeno de difração na borda superior do obstáculo. Quanto maior a freqüência da transmissão maior a perda.

Altura "h" entre o topo da antena e alto obstáculo [metros]: 
Distância "D1" entre o transmissor eo obstáculo [metros]: 
"D2" distância entre o receptor eo obstáculo [metros]: 

Perda de potência a 2,45 Ghz [dB]: 

• Estes cálculos são válidos no caso de D1 e D2 muito maior do que h.
• Esta perda é adicionar à perda de espaço livre propagação.
• A perda é a mesma em uma transmissão na direção oposta (transmissor substituído pelo receptor e vice-versa).
sistemas de comunicação sem fio.

---

Transmissão: Polarização
Polarização da onda é dado pelo tipo da sua antena e sua orientação (elemento radiante), respectivamente para o chão. Para um exemplo de uma antena chicote vai dar uma onda vertical polarizada quando definido na vertical (|) e polarização horizontal quando deitado horizontal (--). Mesmo porão, para antenas Yagi (|-|-|-|). Antenas helicoidais produzem polarização horizontal nem vertical, nem, mas a polarização circular. Polarização circular pode virar direita ou esquerda ... como abridores de cortiça normal e abridores de cortiça piada ;-)
Praticamente em um transmissor de sistema de transmissão e antenas do receptor deve ter a mesma polarização para um melhor desempenho. (Como mudar a polarização com difrações e reflexão esta regra nem sempre espera). Polarização vertical é o preferido para transporte a longa distância porque o efeito solo atenuar a potência do sinal em caso de polarização horizontal, em de longo alcance.
Um sistema de transmissão com as antenas de polarização circular é uma boa maneira de atenuar o efeito das reflexões (princípio usado para GPS).

---

Reflexões e disseminação de atraso
Ondas de rádio refletem ont os obstáculos que se encontram. No lado do receptor pegamos então, ao mesmo tempo a onda direta (se em linha de visão) e as ondas refletidas. Isto leva ao poder cancelado em certas freqüências e também uma diferença de tempo entre os diferentes componentes recebidas que faz a propagação do sinal recebido no domínio do tempo. Conseguinte, o sistema é prejudicial e levar a performances diminuiu (erros de transmissão). , A fim de reduzir este efeito o receptor tem o que chamamos de equalização que contrariar estas falhas. De qualquer forma este tem uma capacidade limitada e os fabricantes dão limitar a disseminação demora para atingir taxa de erro mínimo a uma taxa de certos dados:

• Orinoco PCMCIA 802.11b, delay valores distribuídos para uma taxa de erro de frame (FER) inferior a 1%: 11Mbps => 65 ns; 5,5 Mbps => 225ns; 2 Mbps => 400ns; 1Mbps => ns 500.

Vemos que, para maior taxa de bit, temos melhor não ter que longas reflexões. A diferença de tempo para uma reflexão pode ser facilmente calculado como ondas de rádio viajam à velocidade da luz (300'000'000 m / s):
Diferença de tempo [s] = diferença entre Length via directa e via refletido [m] / 300'000'000
Assim, uma diferença de tempo de 50 nanosegundos corresponde a uma diferença de percurso de 15 metros. A fim de minimizar a taxa de reflexão, é melhor usar antenas directiva, a linha de visão. Outra possibilidade é também a usar antenas de polarização circular da onda (antena helicoidal) que cancele muito bem as reflexões em primeiro lugar.
Reflexões também existe no conjunto cabo coaxial conectores de antenas, se estes não são bem adaptados e projetados (impedância ruim, antena mal sintonizada => ondas estacionárias, SWR ruim) e isso pode levar a erros de transmissão.
Atenção! O valor espalhou atraso correspondem a um cálculo que envolvem a diferença de nível e tempo de cada componente:
disseminação Delay [s] = soma de todos os componentes de {(peso do componente) * (diferença de tempo do componente)}

---

Referências documentação,

• Uma excelente explicação da propagação de ondas de rádio por VE3JF (rádio amador): VHF / UHF / Microondas Rádio Propagação: A Primer para experimentadores Digital