L'importanza della Zona Fresnel risiede nel fatto che deve essere mantenuta libera da ostacoli per garantire una buona qualità del segnale. Se qualche ostacolo interferisce con la zona Fresnel, si verificheranno un'attenuazione del segnale e possibili errori di trasmissione. La zona di Fresnel si restringe all'aumentare della frequenza del segnale e all'aumentare della distanza tra le antenne.

Determinazione della zona di Fresnel

Per determinare la Zona di Fresnel in un collegamento wireless vengono effettuati calcoli che tengono conto della lunghezza d'onda del segnale trasmesso e della distanza tra le antenne. Di seguito è riportata una spiegazione generale su come viene calcolata la zona di Fresnel:

1. Determinare la frequenza e la lunghezza d'onda

Conosce la frequenza del segnale trasmesso, che solitamente è fornita nelle specifiche dell'apparecchiatura wireless. Dalla frequenza, la lunghezza d'onda può essere calcolata utilizzando la formula:

lunghezza d'onda (λ) = velocità della luce (c) / frequenza (f)

2. Calcola il raggio della zona di Fresnel

Il raggio della zona di Fresnel in un punto lungo il percorso del segnale può essere calcolato utilizzando la seguente formula:

r = (n*λ*d)/D

Dove:

• • "r" è il raggio della zona di Fresnel in quel punto.
  • “n” è un fattore dipendente dal tipo di Zona Fresnel (superiore o inferiore).
  • “λ” è la lunghezza d'onda del segnale.
  • “d” è la distanza tra le antenne.
  • “D” è la distanza dal punto all'antenna ricevente (dove D = d1 + d2, dove d1 è la distanza dal punto all'antenna trasmittente e d2 è la distanza dal punto all'antenna ricevente).

3. Calcolare la percentuale della Zona Fresnel libera da ostacoli

L'obiettivo è garantire che almeno il 60% della zona Fresnel sia privo di ostacoli per ridurre al minimo le interferenze del segnale. Ciò può essere ottenuto calcolando l’area circolare della Zona Fresnel e verificando l’area libera da ostacoli al suo interno. Se l'area libera da ostacoli è inferiore al 60%, è necessario adottare misure aggiuntive, come lo spostamento delle antenne o la regolazione dell'altezza delle torri, per migliorare la qualità della connessione.

È importante notare che, in pratica, fattori aggiuntivi come l’attenuazione atmosferica, la presenza di ostacoli non contabilizzati e altri effetti possono influenzare la propagazione del segnale.

Pertanto, è consigliabile eseguire studi specifici sulla propagazione e utilizzare strumenti di simulazione per una pianificazione più precisa della zona di Fresnel in un collegamento wireless.

Esempi di calcolo della zona di Fresnel

Esempio 1

Supponiamo di avere un collegamento wireless tra un'antenna trasmittente e un'antenna ricevente e di voler calcolare il raggio della zona di Fresnel in un punto lungo il suo percorso. Consideriamo i seguenti dati:

• Frequenza del segnale: 2.4 GHz (2400 MHz)
• Distanza tra le antenne: 1 km (1000 metri)
• Distanza dal punto all'antenna ricevente: 500 metri

Passaggio 1: calcolare la lunghezza d'onda.

La lunghezza d'onda può essere ottenuta utilizzando la formula:

lunghezza d'onda (λ) = velocità della luce (c) / frequenza (f)

La velocità della luce è di circa 3 x 10^8 metri al secondo.

λ = (3 x 10^8 m/s) / (2400 x 10^6 Hz) ≈ 0.125 metri ≈ 12.5 cm

Passaggio 2: calcolare il raggio della zona di Fresnel.

Usando la formula:

r = (n*λ*d)/D.

Supponiamo di voler calcolare il raggio della zona di Fresnel superiore (n = 1). In questo caso, D = d1 + d2 = 500 metri (distanza dall'antenna ricevente).

r = (1 * 0.125 m * 1000 m) / 500 m ≈ 0.25 metri ≈ 25 cm

Pertanto, il raggio della zona di Fresnel superiore in quel punto di collegamento è di circa 0.25 metri o 25 cm.

Esempio 2

Supponiamo di avere un collegamento wireless tra un'antenna trasmittente e un'antenna ricevente e di voler calcolare il raggio della zona di Fresnel in un punto lungo il suo percorso, tenendo conto delle irregolarità del terreno dal lato dell'antenna ricevente. Consideriamo i seguenti dati:

• Frequenza del segnale: 5 GHz (5000 MHz)
• Distanza tra le antenne: 2 km (2000 metri)
• Distanza dal punto all'antenna ricevente: 500 metri
• Pendenza del terreno lato antenna ricevente: 20 metri

Passaggio 1: calcolare la lunghezza d'onda.

Usando la formula:

lunghezza d'onda (λ) = velocità della luce (c) / frequenza (f)

La velocità della luce è di circa 3 x 10^8 metri al secondo.

λ = (3 x 10^8 m/s) / (5000 x 10^6 Hz) ≈ 0.06 metri ≈ 6 cm

Passaggio 2: calcolare il raggio della zona di Fresnel.

Usando la formula:

r = (n*λ*d)/D.

Supponiamo di voler calcolare il raggio della zona di Fresnel superiore (n = 1). In questo caso, D = d1 + d2 + √(h1 * h2), dove h1 è la pendenza del terreno dal lato dell'antenna trasmittente e h2 è la pendenza del terreno dal lato dell'antenna ricevente.

D = 2000 m + 500 m + √(0 * 20 m) ≈ 2500 m

r = (1 * 0.06 m * 2000 m) / 2500 m ≈ 0.048 metri ≈ 4.8 cm

Pertanto il raggio della Zona Fresnel superiore in quel punto del collegamento, considerando le irregolarità del terreno, è di circa 0.048 metri ovvero 4.8 cm.

Questi sono esempi semplificati e i calcoli possono variare in base ai dettagli del collegamento come la frequenza utilizzata, le distanze, le differenze del terreno e altri fattori.

Per ottenere risultati più accurati è consigliabile utilizzare strumenti di simulazione o software specializzati nella pianificazione di collegamenti wireless che tengano conto delle irregolarità del terreno.

Riassunto

Nell'implementazione dei collegamenti wireless, la zona di Fresnel è una regione ellissoidale attorno alla linea di vista diretta tra due antenne che stabiliscono la comunicazione wireless. Quest'area aiuta a contrastare gli effetti del multipath, che si verifica quando il segnale viene riflesso, diffratto o disperso a causa di ostacoli sul suo percorso.

La Zona Fresnel è divisa in una parte superiore e una parte inferiore. È fondamentale mantenere quest'area libera da ostacoli per garantire una buona qualità del segnale. Se qualche ostacolo interferisce con la Zona Fresnel si verificano attenuazione del segnale e possibili errori di trasmissione.

La dimensione della zona di Fresnel è determinata da calcoli basati sulla lunghezza d'onda del segnale trasmesso e sulla distanza tra le antenne. Si prevede che almeno il 60% della zona Fresnel sia priva di ostacoli per evitare un significativo degrado del segnale.

La zona Fresnel è importante negli ambienti urbani densi o nei collegamenti wireless a lunga distanza, dove è più probabile che si incontrino ostacoli. Per garantire una connessione affidabile, vengono utilizzate tecniche come la corretta selezione della posizione delle antenne, la regolazione dell'altezza delle torri e l'uso di strumenti di simulazione per pianificare e ottimizzare la zona di Fresnel nell'implementazione dei collegamenti wireless.