Znaczenie strefy Fresnela polega na tym, że musi być ona wolna od przeszkód, aby zapewnić dobrą jakość sygnału. Jeśli jakiekolwiek przeszkody zakłócają strefę Fresnela, nastąpi osłabienie sygnału i możliwe błędy transmisji. Strefa Fresnela zwęża się wraz ze wzrostem częstotliwości sygnału i wzrostem odległości między antenami.

Wyznaczanie strefy Fresnela

Aby wyznaczyć strefę Fresnela w łączu bezprzewodowym, wykonuje się obliczenia uwzględniające długość fali transmitowanego sygnału oraz odległość pomiędzy antenami. Poniżej znajduje się ogólne wyjaśnienie sposobu obliczania strefy Fresnela:

1. Określ częstotliwość i długość fali

Zna częstotliwość przesyłanego sygnału, która jest zwykle podana w specyfikacji sprzętu bezprzewodowego. Z częstotliwości można obliczyć długość fali, korzystając ze wzoru:

długość fali (λ) = prędkość światła (c) / częstotliwość (f)

2. Oblicz promień strefy Fresnela

Promień strefy Fresnela w punkcie ścieżki sygnału można obliczyć za pomocą następującego wzoru:

r = (n * λ * d) / D

Gdzie:

• • „r” oznacza promień strefy Fresnela w tym punkcie.
  • „n” jest czynnikiem zależnym od rodzaju strefy Fresnela (górna lub dolna).
  • „λ” to długość fali sygnału.
  • „d” to odległość między antenami.
  • „D” to odległość od punktu do anteny odbiorczej (gdzie D = d1 + d2, gdzie d1 to odległość od punktu do anteny nadawczej, a d2 to odległość od punktu do anteny odbiorczej).

3. Oblicz procent strefy Fresnela wolnej od przeszkód

Celem jest zapewnienie, że co najmniej 60% strefy Fresnela jest wolne od przeszkód, aby zminimalizować zakłócenia sygnału. Można to osiągnąć, obliczając okrągły obszar strefy Fresnela i sprawdzając znajdujący się w nim obszar wolny od przeszkód. Jeśli obszar wolny od przeszkód jest mniejszy niż 60%, należy podjąć dodatkowe środki, takie jak przeniesienie anten lub dostosowanie wysokości wież, aby poprawić jakość połączenia.

Należy pamiętać, że w praktyce na propagację sygnału mogą wpływać dodatkowe czynniki, takie jak tłumienie atmosferyczne, obecność nieuwzględnionych przeszkód i inne czynniki.

Dlatego wskazane jest wykonanie szczegółowych badań propagacji i wykorzystanie narzędzi symulacyjnych w celu dokładniejszego zaplanowania Strefy Fresnela w łączu bezprzewodowym.

Przykłady obliczeń strefy Fresnela

Przykład 1

Załóżmy, że mamy połączenie bezprzewodowe pomiędzy anteną nadawczą a anteną odbiorczą i chcemy obliczyć promień strefy Fresnela w punkcie na jej drodze. Rozważmy następujące dane:

• Częstotliwość sygnału: 2.4 GHz (2400 MHz)
• Odległość między antenami: 1 km (1000 metrów)
• Odległość od punktu do anteny odbiorczej: 500 metrów

Krok 1: Oblicz długość fali.

Długość fali można obliczyć ze wzoru:

długość fali (λ) = prędkość światła (c) / częstotliwość (f)

Prędkość światła wynosi w przybliżeniu 3 x 10^8 metrów na sekundę.

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

Krok 2: Oblicz promień strefy Fresnela.

Korzystając ze wzoru:

r = (n * λ * d) / D.

Załóżmy, że chcemy obliczyć promień górnej strefy Fresnela (n = 1). W tym przypadku, D = d1 + d2 = 500 metrów (odległość do anteny odbiorczej).

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

Dlatego promień górnej strefy Fresnela w tym punkcie połączenia wynosi około 0.25 metra lub 25 cm.

Przykład 2

Załóżmy, że mamy łącze bezprzewodowe pomiędzy anteną nadawczą a anteną odbiorczą i chcemy obliczyć promień strefy Fresnela w punkcie na jej drodze, biorąc pod uwagę nierówności terenu po stronie anteny odbiorczej. Rozważmy następujące dane:

• Częstotliwość sygnału: 5 GHz (5000 MHz)
• Odległość między antenami: 2 km (2000 metrów)
• Odległość od punktu do anteny odbiorczej: 500 metrów
• Nachylenie terenu po stronie anteny odbiorczej: 20 metrów

Krok 1: Oblicz długość fali.

Korzystając ze wzoru:

długość fali (λ) = prędkość światła (c) / częstotliwość (f)

Prędkość światła wynosi w przybliżeniu 3 x 10^8 metrów na sekundę.

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

Krok 2: Oblicz promień strefy Fresnela.

Korzystając ze wzoru:

r = (n * λ * d) / D.

Załóżmy, że chcemy obliczyć promień górnej strefy Fresnela (n = 1). W tym przypadku, re = d1 + d2 + √(h1 * h2), gdzie h1 to nachylenie terenu po stronie anteny nadawczej, a h2 to nachylenie terenu po stronie anteny odbiorczej.

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

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

Dlatego promień górnej strefy Fresnela w tym miejscu połączenia, biorąc pod uwagę nierówności terenu, wynosi w przybliżeniu 0.048 metra lub 4.8 cm.

Są to uproszczone przykłady, a obliczenia mogą się różnić w zależności od szczegółów łącza, takich jak używana częstotliwość, odległości, różnice w terenie i inne czynniki.

Aby uzyskać dokładniejsze wyniki, warto skorzystać z narzędzi symulacyjnych lub oprogramowania specjalizującego się w planowaniu łączy bezprzewodowych z uwzględnieniem nierówności terenu.

streszczenie

W przypadku łączy bezprzewodowych strefa Fresnela jest elipsoidalnym obszarem wokół bezpośredniej linii wzroku pomiędzy dwiema antenami ustanawiającymi komunikację bezprzewodową. Strefa ta pomaga przeciwdziałać efektowi wielodrożności, który występuje, gdy sygnał jest odbity, ugięty lub rozproszony z powodu przeszkód na jego drodze.

Strefa Fresnela jest podzielona na część górną i dolną. Aby zapewnić dobrą jakość sygnału, ważne jest, aby obszar ten był wolny od przeszkód. Jeśli jakiekolwiek przeszkody zakłócają strefę Fresnela, następuje osłabienie sygnału i możliwe błędy transmisji.

Rozmiar strefy Fresnela określa się na podstawie obliczeń opartych na długości fali transmitowanego sygnału i odległości pomiędzy antenami. Zakłada się, że co najmniej 60% Strefy Fresnela będzie wolne od przeszkód, aby uniknąć znacznej degradacji sygnału.

Strefa Fresnela jest istotna w gęsto zabudowanych środowiskach miejskich lub w przypadku połączeń bezprzewodowych na duże odległości, gdzie istnieje większe prawdopodobieństwo napotkania przeszkód. Aby zapewnić niezawodne połączenie, do planowania i optymalizacji Strefy Fresnela w realizacji łączy bezprzewodowych wykorzystywane są techniki takie jak odpowiedni dobór lokalizacji anten, regulacja wysokości wież oraz wykorzystanie narzędzi symulacyjnych.