MANET raadiolingi eelarve: kasum, kaotus ja tuhmumismarginaal

A MANET Raadiolink võib paberil näida elujõuline, kuid muutuda ebastabiilseks, kui sõlmed liiguvad, takistused muutuvad või signaalitingimused halvenevad. Võtmeküsimus ei ole lihtsalt see, kas vastuvõtja suudab signaali tuvastada, vaid see, kas pärast tee kadu, riistvarakadusid ja hääbumist jääb piisavalt võimsust, et nõutavat töörežiimi usaldusväärselt toetada.

Praktiline lingieelarve muudab selle ruumi nähtavaks. Võttes arvesse saatevõimsust, antenni võimendust, levimiskadu, vastuvõtja tundlikkust ja hääbumisvaru, saavad insenerid hinnata, kas igal hüppel on tegelike MANETi tingimuste jaoks piisavalt vastupidavust – ja tuvastada, milline lingi osa vajab enne kasutuselevõttu parandamist.

 

Alustage numbritest, mis lingi tegelikult sulgevad

Saatevõimsusest vastuvõetud võimsuseni

Lingieelarvet on kõige lihtsam auditeerida, kui see järgib signaali samas järjekorras kui riistvara. Alustage saatja väljundvõimsusest dBm-des, lisage saateantenni võimendus dBi-des ja lahutage kõik etteandeliinid, pistikud või muud saatjapoolsed kaod. Pärast levikadude mahaarvamist lisage vastuvõtuantenni võimendus ja lahutage vastuvõtjapoolsed riistvarakadud. Tulemuseks on eeldatav vastuvõetud võimsus, mida tavaliselt väljendatakse dBm-des.

EIRP on mugav vahekontroll. See tähistab saatja võimsust pärast saatepoolsete kadude ja antenni võimenduse rakendamist, aidates inseneridel eraldada antennist lahkuvat ja leviteel toimuvat. Standardse RF-eelarve korral saab vastuvõetud võimsust väljendada saatja võimsusena pluss antenni võimendus miinus saatja, levi ja vastuvõtja kaod.

Üksused on olulised, kuna need ei ole omavahel asendatavad. dBm väljendab absoluutset võimsustaset, dBi aga antenni võimendust isotroopse radiaatori suhtes ja dB võimenduse või kadumise suhet. Kui võimsus on teisendatud dBm-ideks, muutub lingi eelarve liitmise ja lahutamise harjutuseks. Kaob 2 dB kaablis, antenni orientatsioonis või mõnes muus komponendis, mis eemaldab sama 2 dB vastuvõtja saadaolevast veerist.

Kasutage vastuvõtja tundlikkust selle töörežiimi jaoks, mida tegelikult vajate

Positiivne vastuvõetud võimsusnäitaja tundlikkuse suhtes ei tähenda automaatselt, et rakendus töötab ettenähtud viisil. Vastuvõtja tundlikkus on minimaalne vastuvõetud võimsus, mis on seotud eduka tööga kindlates tingimustes ja lingi marginaal arvutatakse tavaliselt vastuvõetud võimsusena, millest on lahutatud vastuvõtja tundlikkus.

Oluline detail on see, milline tundlikkuse väärtus arvutusse siseneb. MANET-raadio võib säilitada ühenduvuse, kasutades tugevat madala kiirusega modulatsiooni, kuid ei toeta enam video-, telemeetria- või muu liikluse jaoks vajalikku ribalaiust ega läbilaskevõimet. Seetõttu on asjakohane künnis vastuvõtja nõue kanali ribalaiuse ja töörežiimi jaoks, mida kasutuselevõtt tegelikult vajab, mitte lihtsalt spetsifikatsioonilehel saadaolev kõige soodsam number.

 

Kuhu dB tõelisel MANET-teel kaob

FSPL annab lähtejoone, mitte lõpliku vastuse

Vaba ruumi tee kadu on levimiseks kõige puhtam lähtepunkt:

FSPL (dB) = 32,44 + 20 log₁0 (kaugus km) + 20 log₁₀ (sagedus MHz)

Suhe paljastab kohe kaks kasulikku disainifakti. Vahemaa suurendamine suurendab kadu ja sageduse suurenemine suurendab ka vaba ruumi kadu, kui kaugus jääb muutumatuks. Konstant muutub, kui kasutatakse erinevaid kauguse või sageduse ühikuid, nii et ühikud peavad jääma kogu arvutuse jooksul ühtseks.

FSPL on teostatavuskontrolli jaoks väärtuslik, kuna see isoleerib geomeetrilise leviku välikasutuse segasematest osadest. Seda ei tohiks aga käsitleda tegeliku vastuvõetud signaali lubadusena. Vaba ruumi mudel eeldab takistamatut levikeskkonda; see ei võta arvesse maastikku, sõidukikere, taimestikku, polarisatsioonivigu, häireid ega antenni orientatsiooni muutumist.

Fresneli kliirens on veel üks põhjus, miks nähtav vaatenurk võib olla eksitav. Operaator võib näha teist sõlme, kui maastik, struktuurid või taimestik tungivad ikka veel otsetee ümber raadiosagedusliku leviku piirkonda. Tulemuseks võib olla difraktsioon, peegeldus ja täiendav sumbumine, mida FSPL-i põhijoonis kunagi ei kuvata.

Lisage kaod, mis liiguvad koos võrguga

Mõned kahjud on suhteliselt stabiilsed. Toiteliini sumbumist, pistikuid, adaptereid ja fikseeritud paigalduskadusid saab tavaliselt hinnata üks kord ja sisestada otse arvutustabelisse. Teised muutuvad võrgu liikumise käigus. Läbi ristmiku pöörav sõiduk võib muuta antenni suunda, UAV-pank võib muuta oma kiirgusmustrit teise sõlme suhtes ja liikuv takistus võib ootamatult varjutada varem puhta tee.

Multipath väärib erilist tähelepanu, kuna sama edastuse peegeldunud, hajutatud ja hajutatud versioonid võivad vastuvõtjas konstruktiivselt või hävitavalt kombineerida. Mitmesuunaline tuhmumine võib tekitada olulisi signaali tugevuse kõikumisi, samas kui pikemaajaline tee kadu ja varjutamine muudavad lingi kvaliteeti suuremate vahemaade ja ajakavade jooksul. Häired ja lokaalne müra alammäär lisavad veel ühe mõõtme: tugev RSSI ei tähenda tingimata tugevat kasutatavat linki, kui SNR on halvenenud.

Enamiku MANET-i planeerimise puhul on need efektid paremini kujutatud realistlike levimisvarudena kui ignoreeritud, kuna neid on raske täpselt ennustada. Spetsiaalseid kadusid, nagu vihm või atmosfääri neeldumine, saab lisada, kui sagedus, vahemaa ja töökeskkond muudavad need asjakohaseks. Vastasel juhul peaks eelarve keskenduma kahjudele, mis tõenäoliselt kulutavad kavandatud kasutuselevõtul märkimisväärse varu.

 

Kui palju tuhmumisvaru vajab liikuv MANET?

Lingi veeris ja tuhmumisveeris vastavad erinevatele küsimustele

Lingi marginaal näitab, kui kaugele on prognoositud vastuvõetud signaal vastuvõtja lävest kõrgemal. Kui arvutus ennustab vastuvõtjas –80 dBm ja nõutav töötase on –100 dBm, on nominaalvaru 20 dB. See arv annab vastuse, kas kavandatud link sulgub paberil, kuid see ei ütle teile, kui palju laguneb süsteem liikumise ajal.

Häirumisvaru on signaali kõrguse osa, mis on saadaval ajutise halvenemise absorbeerimiseks enne nõutava tööläve ületamist. Praktilises mõttes:

Fade Margin = eeldatav vastuvõtutase – nõutav töötase

Pole ühtki hääbumispiiri sihtmärki, mis sobiks iga MANET Radio juurutusega. Statsionaarne ühendus, millel on takistusteta geomeetria ja tagasihoidlikud kättesaadavusnõuded, ei ole sama palju varieeruv kui liikuvate sõidukite, lennukite, robotite või personali külge kinnitatud raadiod. Maastik, töösagedus, häired, antenni mustrid, takistuse tõenäosus ja modulatsioon, mida tuleb säilitada, mõjutavad kõik seda, kui palju pearuumi on kasulik.

Disaini eesmärk ei ole seega 'positiivne marginaal'. 2 dB ülejääk võib arvutustabelis näida edukas, kuid kaob pärast väikest orientatsioonimuutust või lühikest varjusündmust. Parem küsimus on selles, kas järelejäänud varu peegeldab võrgu eeldatavate variatsioonide tõsidust ja sagedust.

Mobiilsus muudab ühe ennustatud signaali taseme vahemikuks

Staatiline eelarve loob ühe prognoositud vastuvõetud taseme, kuna selle sisendid on fikseeritud. Liikuv MANET loob hulga võimalikke tasemeid, kuna mitmed neist sisenditest muutuvad aja jooksul tõhusalt. Kaugus võib suureneda, antenni joondamine võib muutuda ebasoodsamaks, Fresneli kliirens võib halveneda ja takistused võivad tekitada varju. Multipath võib seejärel nende muudatuste peale luua väiksema ulatusega kõikumisi.

Keskmine SNR võib olla kasuliku järgmise hüppe ühenduse valimisel pikemaajalise lingi kvaliteedi mõõdikuna, samas kui lühema aja kanali muutused toimuvad kiiremini. Seetõttu ei tohiks MANET-i raadiolingi eelarvet vaadelda ainult vahemiku arvutamisena: saadaolev marginaal mõjutab ka seda, kui järjepidevalt konkreetne naaber jääb kasulikuks edastamisvalikuks.

Ling, mis on loodud oma läviväärtusele väga lähedal, võib korduvalt lülituda tugevamasse režiimi, kannatada kordusedastuse all või kaduda saadaolevast topoloogiast. Rohkem reserveeritud vaba ruumi annab raadiole ruumi nende muudatuste talumiseks, enne kui võrgu käitumine peab neid kompenseerima.

Ribalaius, modulatsioon ja MIMO mõjutavad kasutatavat varu

Vastuvõtja jõudlus on seotud töökonfiguratsiooniga. Kitsam kanali ribalaius võib vähendada integreeritud vastuvõtja müra ja võimaldada paremat tundlikkust, samas kui kõrgema astme modulatsioon kannab rohkem andmeid, kuid nõuab üldiselt paremat signaali kvaliteeti. Adaptiivne modulatsioon kasutab seda kompromissi dünaamiliselt, liikudes tugevamate skeemide poole, kui kanali kvaliteet halveneb, ja suurema võimsusega skeemide poole, kui tingimused seda võimaldavad.

MIMO -toega MANET-raadio võib parandada lingi käitumist selliste tehnikate abil nagu vastuvõtu mitmekesisus, aegruumi kodeerimine, kiire kujundamine või ruumiline multipleksimine. Neid hüvesid ei tohiks konverteerida eeldatavaks fikseeritud 'MIMO kasuks' ja lisada eelarvesse juhuslikult. Mitmekesisuse parandamine, kiire moodustamise võimendus ja multipleksimisvõime on erinevad mõjud; ainult dokumenteeritud või mõõdetud antenni tegeliku geomeetria ja töörežiimi lingitaseme võimendust tuleks käsitleda arvulise eelarvesisendina.

 

Käivitage MANET Linki eelarve tõeliste raadioparameetritega

Töötage läbi ühe hüppe sisenditest kuni järelejäänud veeriseni

Mõelge lihtsustatud 10 km MANET-hüppele, mis töötab sagedusel 2,4 GHz. Oletame, et näites on üks 2 W saateharu, mõlemas otsas on võrdsed 8 dBi antennid, 1 dB riistvarakadu mõlemal küljel ja 8 dB lisavaru ebaideaalseks levimiseks. 2 W RF väljund vastab ligikaudu 33 dBm-le. Näide on tahtlikult ühe lüliga arvutus, mitte katse ühendada kaks MIMO edastusahelat üheks suvaliseks võimsusnäitajaks.

FSPL võrrandi kasutamine:

FSPL = 32,44 + 20 log₀₀(10) + 20 log₁₀(2400) ≈ 120,0 dB

Saadud tase on siis ligikaudu:

33 + 8 - 1 - 120 - 8 + 8 - 1 = -81 dBm

Kui valitud töörežiim kasutab –103 dBm vastuvõtja läve, on nominaalne järelejäänud varu umbes 22 dB . Tulemus ei ennusta täpset põllu jõudlust; see näitab, kuidas iga tehniline eeldus avaldub ja kui kiiresti vastus muutub, kui vahemaa, antenni võimendus, kaduvaru või vastuvõtja nõue muutub.

Kasutage MIMOmeshi spetsifikatsioone sisenditena, mitte reklaamiväidetena

WDS Kerge õhusõiduk MANET Radio toetab vastuvõtutundlikkust –103 dBm 5 MHz ribalaiusega. Saadaolevad konfiguratsioonid hõlmavad kanali ribalaiusi 1,25, 2,5, 5, 10 ja 20 MHz ning valitud variantide puhul 40 või 80 MHz valikuid. Adaptiivne TD-COFDM modulatsioon ulatub BPSK-st ja QPSK-st kuni 16QAM, 64QAM, 256QAM ja 1024QAM. Edastusvõimsuse juhtimine ja mitmed RF-väljundi konfiguratsioonid pakuvad täiendavat paindlikkust raadio seadistuse sobitamisel linginõudega.

MIMO tööks toetab seeria aegruumi kodeerimist, vastuvõtu mitmekesisust, edastus-/vastuvõtukiirte kujundamist ja ruumilist multipleksimist. Sageduskonfiguratsioonid hõlmavad mitut VHF/UHF, L-riba, S-riba ja C-riba vahemikku, sealhulgas 2,3–2,5 GHz valikud, mis muudavad 2,4 GHz ülaltoodud näite jaoks mõistlikuks illustreerivaks sageduseks.

Need väärtused on kasulikud sisendid, kuid maksimaalne vahemik ei tohiks kunagi asendada lingi eelarvet ennast. Vahemik sõltub valitud sagedusest, tegelikust raadiosagedusliku võimsuse konfiguratsioonist, antenni võimendusest ja mustrist, ribalaiusest, vastuvõtja lävest, teekeskkonnast, häiretest ja tööks reserveeritud hääbumisvarust. Isegi kaugühenduste jaoks mõeldud raadio ei saa neid muutujaid kaduda.

Sama ettevaatus kehtib ka tundlikkuse kohta. Siin kasutatav väärtus −103 dBm on seotud 5 MHz ribalaiusega; seda ei tohiks automaatselt igale kanalikonfiguratsioonile määrata. Tõelise MANET-raadiolingi projekteerimisel kasutage juurutatavale konfiguratsioonile vastavat vastuvõtja nõuet ja kontrollige enne eelarve lõplikku vormistamist režiimispetsiifilisi väärtusi.

 

Järeldus

Usaldusväärne MANETi raadiolingi eelarve sõltub enamast kui vastuvõtja tundlikkusest kõrgema signaali saavutamisest. Insenerid peavad arvestama antenni võimenduse, tee- ja riistvarakadude, tööriba laiuse, modulatsiooninõuete ja piisava tuhmumisvaruga, et toime tulla liikumise, takistuste, mitme tee ja muutuvate häiretega.

Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd. pakub MIMOmeshi raadiolahendusi, mis toetavad seda planeerimisviisi konfigureeritavate raadiosageduslike parameetrite ja võrgusilmade loomise võimalustega. Nende sätete sobitamine realistlike lingieelarve arvutustega aitab meeskondadel luua usaldusväärsema katvuse, kasutatava läbilaskevõime ja vastupidavuse muutuvates juurutustingimustes linke.

 

KKK

K: Mis on MANETi raadiolingi eelarve?

V: MANET-i raadiolingi eelarve arvutab eeldatava vastuvõetud signaali võimsuse, kombineerides iga traadita hüppe puhul saatevõimsuse, antenni võimendused, levikadusid, riistvarakadusid ja vastuvõtja tundlikkust.

K: Kuidas arvutate raadiolingi eelarves vastuvõetud võimsust?

V: Lisage saatja võimsus ja antenni võimendused, seejärel lahutage kaabel, pistik, levi ja muud asjakohased kaod. Tulemuseks on vastuvõtja prognoositav signaalitase.

K: Mis on hääbumisvaru raadiolingis?

V: Häirumisvaru on signaali kõrgus prognoositava vastuvõtutaseme ja nõutava vastuvõtja läve vahel. See aitab toime tulla tuhmumise, takistuste, liikuvuse ja muu signaali ajutise halvenemisega.

K: Kuidas mõjutab antenni võimendus raadioühenduse ulatust?

V: Kõrgem antenni võimendus võib RF-energia koondamise kaudu parandada vastuvõetud signaali tugevust ja lingi varu, kuigi arvesse tuleb võtta ka antenni suunda, orientatsiooni ja nõutavat levimustrit.

K: Miks on vastuvõtja tundlikkus lingieelarve arvutamisel oluline?

V: Vastuvõtja tundlikkus määrab kindlaks määratud töörežiimi jaoks vajaliku minimaalse signaalitaseme. Õige tundlikkuse väärtuse kasutamine aitab kindlaks teha, kas link suudab nõutavat jõudlust säilitada.

K: Miks võib MANETi lingi eelarve sõlmede liikumisel muutuda?

V: Liikuvus muudab kaugust, antenni orientatsiooni, vaatevälja tingimusi, varjutamist ja mitut teed. Need variatsioonid võivad vähendada saadaolevat varu isegi siis, kui algne staatiline arvutus ennustab toimiva ühenduse olemasolu.