Utrata ścieżki w wolnej przestrzeni lub FSPL które są skrótem w języku angielskim od „Utrata swobodnej ścieżki kosmicznej”. Jest to podstawowe pojęcie w teorii komunikacji bezprzewodowej i odnosi się do tłumienia sygnału elektromagnetycznego podczas jego propagacji w wolnej przestrzeni, takiej jak powietrze lub próżnia.
Na końcu artykułu znajdziesz mały test to ci pozwoli oceniać wiedzę zdobytą w tej lekturze
Rozpraszanie i naturalna rozbieżność to dwa zjawiska, które przyczyniają się do utraty ścieżki w wolnej przestrzeni, jeśli chodzi o propagację sygnału. Zjawiska te są ważne, aby zrozumieć, dlaczego siła sygnału maleje w miarę oddalania się od źródła transmisji.
Dyspersja
- Dyspersja odnosi się do propagacji sygnału w różnych kierunkach ze względu na naturalne właściwości fal elektromagnetycznych.
- Kiedy sygnał jest emitowany w określonym kierunku z anteny lub nadajnika, część energii jest rozpraszana w różnych kierunkach w miarę oddalania się od punktu początkowego.
- Oznacza to, że sygnał rozprzestrzenia się pod różnymi kątami podczas propagacji, co skutkuje szerszym rozkładem energii w przestrzeni.
- Dyspersja powoduje, że intensywność sygnału maleje wraz z odległością, ponieważ ta sama ilość energii jest rozprowadzana na coraz większym obszarze.
Naturalna rozbieżność
- Naturalna dywergencja to zjawisko, w wyniku którego fale elektromagnetyczne rozszerzają się podczas podróży w wolnej przestrzeni.
- Oznacza to, że sygnał „otwiera się” lub „rozszerza” w miarę oddalania się od nadajnika.
- Naturalna rozbieżność wynika z natury fal elektromagnetycznych i trójwymiarowej ekspansji przestrzeni.
- W wyniku naturalnej rozbieżności gęstość energii sygnału maleje wraz z odległością, co powoduje utratę intensywności sygnału.
Łącznie dyspersja i naturalna rozbieżność przyczyniają się do utraty ścieżki w wolnej przestrzeni (FSPL) sygnału.
W miarę propagacji sygnału część jego energii rozprasza się w różnych kierunkach i rozszerza w przestrzeni, co oznacza, że intensywność sygnału maleje wraz z odległością zgodnie ze wzorem FSPL.
Zjawiska te są niezbędne do zrozumienia, dlaczego konieczne jest uwzględnienie FSPL przy projektowaniu i planowaniu systemów komunikacji bezprzewodowej oraz obliczaniu mocy transmisji niezbędnej do osiągnięcia akceptowalnego poziomu sygnału w odbiorniku w danej odległości.
Wyznaczanie utraty ścieżki w wolnej przestrzeni
Stratę ścieżki wolnej przestrzeni (FSPL) na łączu bezprzewodowym określa się za pomocą wzoru, o którym wspomniałem wcześniej.
Aby obliczyć FSPL na łączu bezprzewodowym, wykonaj następujące kroki:
1. Zbierz niezbędne informacje:
Przed obliczeniem FSPL musisz poznać kilka kluczowych informacji:
- Odległość (d): Odległość pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem, mierzona w metrach (m).
- Częstotliwość sygnału (f): Częstotliwość przesyłanego sygnału, mierzona w hercach (Hz).
- Prędkość światła (c): Prędkość światła w próżni, która wynosi około 3×10∧8 metrów na sekundę (m/s).
- Stała wolnej przestrzeni:
, która jest stałą wartością stosowaną we wzorze w celu uwzględnienia właściwości wolnej przestrzeni i częstotliwości sygnału.
2. Zastosuj wzór FSPL:
Użyj poniższego wzoru, aby obliczyć FSPL w decybelach (dB):
- Zastąp wartości zebrane w poprzednich krokach do formuły.
- Oblicz każdy termin, a następnie dodaj wszystkie wartości razem.
3. Uzyskaj wynik:
Wynik obliczeń poda FSPL w decybelach (dB). Wartość ta reprezentuje oczekiwane osłabienie lub utratę sygnału na łączu bezprzewodowym w wyniku propagacji w wolnej przestrzeni.
4. Zinterpretuj wynik:
Im wyższa wartość FSPL, tym większa utrata sygnału na łączu bezprzewodowym. Wyższa wartość FSPL oznacza, że sygnał będzie słabszy w odbiorniku i dlatego do utrzymania odpowiedniej jakości sygnału może być konieczna większa moc nadawania.
Należy pamiętać, że FSPL jest uproszczeniem, które nie uwzględnia przeszkód, odbić czy innych zakłóceń w torze sygnału.
Jest to zatem teoretyczne oszacowanie utraty sygnału w idealnych warunkach wolnej przestrzeni, a w praktyce na jakość sygnału w rzeczywistym łączu bezprzewodowym mogą wpływać inne czynniki.
Przykłady obliczania utraty ścieżki w wolnej przestrzeni
Poniżej znajduje się kilka przykładów obliczeń utraty ścieżki wolnej przestrzeni (FSPL) w łączach bezprzewodowych. Będziemy używać wzoru FSPL, o którym wspomniałeś wcześniej:
Gdzie:
- "re" to odległość w metrach (m) pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem.
- "F" jest częstotliwością sygnału w hercach (Hz).
- "vs" to prędkość światła w metrach na sekundę (3×10∧8 m/s).
Przykład 1:
Załóżmy, że obliczamy FSPL dla sygnału bezprzewodowego pracującego na częstotliwości 2.4 GHz (2,400,000,000 100 XNUMX XNUMX Hz) i propagującego się na odległość XNUMX metrów na łączu bezprzewodowym w wolnej przestrzeni.
Obliczanie każdego terminu:
FSPL(dB)=20x2+20x9.33+20x0.3401
FSPL(dB)=40+187.6+6.802
Dodawanie wartości:
FSPL (dB)=234.402 dB
Dlatego też strata wolnej przestrzeni na tym łączu bezprzewodowym wynosi w przybliżeniu 234.402 dB.
Przykład 2:
Załóżmy teraz, że obliczamy FSPL dla sygnału bezprzewodowego pracującego na częstotliwości 900 MHz (900,000,000 1 1,000 Hz) i propagującego na odległość XNUMX kilometra (XNUMX metrów).
Obliczanie każdego terminu:
FSPL(dB)=20x3+20x8.95+20x0.3401
FSPL(dB)=60+179+6.802
Dodawanie wartości:
FSPL (dB)=245.802 dB
Tłumienie wolnej przestrzeni na tym łączu bezprzewodowym wynosi około 245.802 dB.
Przykłady te ilustrują sposób obliczenia FSPL na łączach bezprzewodowych przy użyciu podanego wzoru, biorąc pod uwagę odległość i częstotliwość sygnału. FSPL jest ważnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu systemów komunikacji bezprzewodowej, aby zapewnić wystarczającą siłę sygnału w odbiorniku.
streszczenie
Koncepcja „FSPL” lub „Free Space Path Loss” jest niezbędna przy planowaniu i projektowaniu systemów bezprzewodowych, takich jak Wi-Fi i telefonia komórkowa, aby zapewnić odpowiedni sygnał w odbiorniku.
W miarę przemieszczania się sygnału część jego energii rozprasza się w różnych kierunkach i rozszerza w przestrzeni, co prowadzi do utraty siły sygnału wraz ze wzrostem odległości.
Należy zauważyć, że FSPL nie uwzględnia przeszkód ani zakłóceń, dlatego jest teoretycznym oszacowaniem strat w idealnych warunkach wolnej przestrzeni. W praktyce inne czynniki mogą wpływać na jakość sygnału w rzeczywistych wdrożeniach bezprzewodowych.
FSPL to wzór używany do obliczania utraty sygnału w komunikacji bezprzewodowej w idealnych warunkach wolnej przestrzeni, bez przeszkód i odbić.
Pomaga inżynierom i projektantom oszacować, ile energii sygnału zostanie utracone podczas podróży sygnału od nadajnika do odbiornika, na podstawie odległości i częstotliwości sygnału.
Krótki quiz wiedzy
Co sądzisz o tym artykule?
Czy odważysz się ocenić zdobytą wiedzę?
Książka polecana do tego artykułu
Zaawansowana książka routingu RouterOS v7
Materiały do kursu certyfikacyjnego MTCRE, zaktualizowane do wersji RouterOS v7
Powiązane artykuły
- Wi-Fi 6 (802.11ax): przyszłość łączności bezprzewodowej
- Pomiary bezprzewodowe: podstawowy filar wydajnych sieci
- Modulacje cyfrowe: jak działają i dlaczego są ważne
- OSPF: Optymalizacja routingu w sieciach jednoobszarowych i wieloobszarowych
- MikroTik i uwierzytelnianie bezprzewodowe: zrozumienie opcji „Zezwalaj na klucz współdzielony”