Buxheti i lidhjes radio MANET: Fitimi, Humbja dhe Zbehja e Marzhit

A Lidhja e radios MANET mund të duket e zbatueshme në letër, por bëhet e paqëndrueshme kur nyjet lëvizin, pengesat ndryshojnë ose kushtet e sinjalit përkeqësohen. Pyetja kryesore nuk është thjesht nëse marrësi mund të zbulojë sinjalin, por nëse mbetet fuqi e mjaftueshme pas humbjes së rrugës, humbjeve të harduerit dhe zbehjes për të mbështetur me besueshmëri mënyrën e kërkuar të funksionimit.

Një buxhet praktik i lidhjes e bën atë hapësirë ​​të dukshme. Duke llogaritur fuqinë e transmetimit, fitimin e antenës, humbjen e përhapjes, ndjeshmërinë e marrësit dhe marzhin e zbehjes, inxhinierët mund të vlerësojnë nëse çdo hop ka mjaft elasticitet për kushtet reale të MANET-dhe të identifikojnë se cila pjesë e lidhjes ka nevojë për përmirësim përpara vendosjes.

 

Filloni me numrat që në fakt mbyllin lidhjen

Nga fuqia e transmetimit në fuqinë e marrë

Një buxhet i lidhjes është më i lehtë për t'u audituar kur ndjek sinjalin në të njëjtin rend që bën hardueri. Filloni me fuqinë dalëse të transmetuesit në dBm, shtoni fitimin e antenës së transmetimit në dBi dhe zbrisni çdo humbje të linjës ushqyese, lidhëse ose humbje të tjera nga ana e transmetuesit. Pasi të zbritet humbja e përhapjes, shtoni fitimin e antenës së marrë dhe zbrisni humbjet e harduerit nga ana e marrësit. Rezultati është parashikuar fuqia e marrë, e shprehur normalisht në dBm.

EIRP është një kontroll i përshtatshëm i ndërmjetëm. Ai përfaqëson fuqinë e transmetuesit pasi janë aplikuar humbjet nga ana e transmetimit dhe fitimi i antenës, duke i ndihmuar inxhinierët të ndajnë atë që largohet nga antena nga ajo që ndodh përgjatë rrugës së përhapjes. Në një buxhet standard RF, fuqia e marrë mund të shprehet si fuqia e transmetuesit plus fitimet e antenës minus humbjet e transmetuesit, përhapjes dhe marrësit.

Njësitë kanë rëndësi sepse nuk janë të këmbyeshme. dBm shpreh një nivel fuqie absolute, ndërsa dBi shpreh fitimin e antenës në raport me një radiator izotropik dhe dB shpreh një raport fitimi ose humbjeje. Pasi fuqia të jetë konvertuar në dBm, buxheti i lidhjes bëhet një ushtrim mbledhje-zbritje. Një humbje prej 2 dB në kabllo, në orientimin e antenës ose në një komponent tjetër heq të njëjtat 2 dB nga diferenca e disponueshme në marrës.

Përdorni ndjeshmërinë e marrësit për mënyrën e funksionimit që ju nevojitet në të vërtetë

Një shifër pozitive e fuqisë së marrë në lidhje me ndjeshmërinë nuk do të thotë automatikisht se aplikacioni do të funksionojë siç synohet. Ndjeshmëria e marrësit është fuqia minimale e marrë e lidhur me funksionimin e suksesshëm në kushte të specifikuara dhe marzhi i lidhjes zakonisht llogaritet si fuqia e marrë minus ndjeshmëria e marrësit.

Detaji i rëndësishëm është se cila vlerë e ndjeshmërisë hyn në llogaritje. Një radio MANET mund të ruajë lidhjen duke përdorur një modulim të fuqishëm me shpejtësi të ulët, ndërkohë që nuk mbështet më gjerësinë e brezit ose xhiron e kërkuar nga video, telemetria ose trafiku tjetër. Pragu përkatës është, pra, kërkesa e marrësit për gjerësinë e brezit të kanalit dhe mënyrën e funksionimit që realisht i nevojitet vendosjes, jo thjesht numri më i favorshëm i disponueshëm në një fletë specifikimi.

 

Ku dB zhduket në një shteg të vërtetë MANET

FSPL jep bazën, jo përgjigjen përfundimtare

Humbja e rrugës së hapësirës së lirë siguron pikën fillestare më të pastër për përhapjen:

FSPL (dB) = 32,44 + 20 log10 (distanca në km) + 20 log10 (frekuenca në MHz)

Marrëdhënia zbulon menjëherë dy fakte të dobishme të dizajnit. Rritja e distancës rrit humbjen dhe rritja e frekuencës gjithashtu rrit humbjen e hapësirës së lirë kur distanca mbetet e pandryshuar. Konstanta ndryshon kur përdoren njësi të ndryshme të distancës ose frekuencës, kështu që njësitë duhet të mbeten të qëndrueshme gjatë gjithë llogaritjes.

FSPL është i vlefshëm për kontrollet e fizibilitetit sepse izolon përhapjen gjeometrike nga pjesët më të çrregullta të një vendosjeje në terren. Megjithatë, nuk duhet të trajtohet si një premtim i sinjalit aktual të marrë. Modeli i hapësirës së lirë supozon një mjedis përhapjeje të papenguar; ai nuk merr parasysh terrenin, trupat e automjeteve, bimësinë, gabimet e polarizimit, ndërhyrjet ose ndryshimin e orientimit të antenës.

Pastrimi i Fresnel është një tjetër arsye pse vija e dukshme e shikimit mund të jetë mashtruese. Një operator mund të jetë në gjendje të shohë nyjen tjetër ndërsa terreni, strukturat ose bimësia ende ndërhyjnë në rajonin e përhapjes së RF rreth shtegut të drejtpërdrejtë. Rezultati mund të jetë difraksioni, reflektimi dhe zbutja shtesë që nuk shfaqen kurrë në figurën bazë të FSPL.

Shtoni humbjet që lëvizin me rrjetin

Disa humbje janë relativisht të qëndrueshme. Dobësimi i linjës ushqyese, lidhësit, përshtatësit dhe humbjet fikse të instalimit zakonisht mund të vlerësohen një herë dhe të futen direkt në tabelë. Të tjerët ndryshojnë ndërsa rrjeti lëviz. Një automjet që kthehet përmes një kryqëzimi mund të ndryshojë orientimin e antenës, një UAV mund të ndryshojë modelin e tij të rrezatimit në lidhje me një nyje tjetër dhe një pengesë lëvizëse mund të hijeshojë papritur një shteg të pastër më parë.

Multipath meriton vëmendje të veçantë, sepse versionet e reflektuara, të difraktuara dhe të shpërndara të të njëjtit transmetim mund të kombinohen në mënyrë konstruktive ose shkatërruese në marrës. Zbehja me shumë rrugë mund të prodhojë luhatje të konsiderueshme të fuqisë së sinjalit, ndërsa humbja afatgjatë e rrugës dhe hijezimi ndryshojnë cilësinë e lidhjes në distanca dhe shkallë më të mëdha kohore. Ndërhyrja dhe niveli i zhurmës lokale shtojnë një dimension tjetër: një RSSI e fortë nuk do të thotë domosdoshmërisht një lidhje e fortë e përdorshme nëse SNR është përkeqësuar.

Për shumicën e planifikimeve MANET, këto efekte përfaqësohen më mirë si lejime realiste të përhapjes sesa injorohen, sepse ato janë të vështira për t'u parashikuar saktësisht. Humbjet e specializuara si shiu ose thithja atmosferike mund të shtohen kur frekuenca, distanca dhe mjedisi i funksionimit i bëjnë ato të rëndësishme. Përndryshe, buxheti duhet të përqendrohet në humbjet që kanë më shumë gjasa të konsumojnë diferencë domethënëse në dislokimin e synuar.

 

Sa Marzh i Zbehjes ka nevojë për një MANET në lëvizje?

Marzhi i lidhjes dhe marzhi i zbehjes u përgjigjen pyetjeve të ndryshme

Marzhi i lidhjes ju tregon se sa larg sinjali i marrë i parashikuar qëndron mbi pragun e marrësit. Nëse një llogaritje parashikon -80 dBm në marrës dhe niveli i kërkuar i funksionimit është -100 dBm, marzhi nominal është 20 dB. Ky numër përgjigjet nëse lidhja e planifikuar mbyllet në letër, por nuk ju tregon se sa degradim do të përjetojë sistemi gjatë lëvizjes.

Marzhi i zbehjes është pjesa e hapësirës kryesore të sinjalit në dispozicion për të absorbuar përkeqësimin e përkohshëm përpara se të kalohet pragu i kërkuar i funksionimit. Në aspektin praktik:

Marzhi i zbehtë = Niveli i marrë i parashikuar − Niveli i kërkuar operativ

Nuk ka asnjë objektiv të vetëm të zbehjes që i përshtatet çdo vendosjeje të Radio MANET. Një lidhje e palëvizshme me gjeometri të papenguar dhe kërkesa modeste për disponueshmërinë nuk përballet me të njëjtën ndryshueshmëri si radiot e lidhura me automjetet në lëvizje, avionët, robotët ose personelin. Terreni, frekuenca e funksionimit, interferenca, modelet e antenave, probabiliteti i pengesave dhe modulimi që duhet mbajtur, të gjitha ndikojnë në sasinë e hapësirës së kokës që është e dobishme.

Prandaj, objektivi i dizajnit nuk është 'ndonjë diferencë pozitive'. Një tepricë prej 2 dB mund të duket e suksesshme në një fletëllogaritëse, por të zhduket pas një ndryshimi të vogël orientimi ose një ngjarjeje të shkurtër hijesh. Pyetja më e mirë është nëse marzhi i mbetur pasqyron ashpërsinë dhe shpeshtësinë e variacioneve që rrjeti pritet të hasë.

Lëvizshmëria e kthen një nivel sinjali të parashikuar në një interval

Një buxhet statik prodhon një nivel të parashikuar të marrë sepse inputet e tij janë fikse. Një MANET në lëvizje prodhon një sërë nivelesh të mundshme sepse disa nga ato inpute ndryshojnë në mënyrë efektive me kalimin e kohës. Distanca mund të rritet, shtrirja e antenës mund të bëhet më pak e favorshme, pastrimi i Fresnel mund të përkeqësohet dhe pengesat mund të sjellin hije. Më pas Multipath mund të krijojë luhatje në shkallë më të vogël në krye të këtyre ndryshimeve.

SNR mesatare mund të shërbejë si një matës afatgjatë i cilësisë së lidhjes kur zgjedh një lidhje të dobishme të hopit tjetër, ndërsa ndryshimet afatshkurtra të kanalit ndodhin në një shkallë më të shpejtë kohore. Kjo është arsyeja pse buxheti i lidhjes radio MANET nuk duhet të shihet vetëm si një llogaritje diapazoni: marzhi i disponueshëm gjithashtu ndikon se sa vazhdimisht një fqinj i caktuar mbetet një opsion i dobishëm përcjellës.

Një lidhje e krijuar shumë afër pragut të saj mund të zhvendoset në mënyrë të përsëritur në një mënyrë më të fuqishme, të pësojë ritransmetime ose të zhduket nga topologjia e disponueshme. Hapësira më e rezervuar e kokës i jep hapësirë ​​radios për të toleruar ato ndryshime përpara se sjellja e rrjetit të kompensohet.

Gjerësia e brezit, modulimi dhe MIMO ndikojnë në marzhin e përdorshëm

Performanca e marrësit është e lidhur me konfigurimin e funksionimit. Gjerësia më e ngushtë e brezit të kanalit mund të zvogëlojë zhurmën e integruar të marrësit dhe mund të lejojë ndjeshmëri më të mirë, ndërsa modulimi i rendit më të lartë mbart më shumë të dhëna, por në përgjithësi kërkon cilësi më të mirë të sinjalit. Modulimi adaptiv e përdor atë shkëmbim në mënyrë dinamike, duke lëvizur drejt skemave më të forta kur cilësia e kanalit përkeqësohet dhe drejt skemave me kapacitet më të lartë kur kushtet lejojnë.

Një radio MANET e aktivizuar me MIMO mund të përmirësojë sjelljen e lidhjes përmes teknikave të tilla si diversiteti i marrjes, kodimi i hapësirë-kohës, formimi i rrezes ose multipleksimi hapësinor. Këto përfitime nuk duhet të konvertohen në një 'fitim MIMO' të supozuar fikse dhe të shtohen rastësisht në buxhet. Përmirësimi i diversitetit, fitimi i formimit të rrezeve dhe kapaciteti i shumëfishimit janë efekte të ndryshme; vetëm një fitim i dokumentuar ose i matur i nivelit të lidhjes për gjeometrinë aktuale të antenës dhe mënyrën e funksionimit duhet të trajtohet si një input buxhetor numerik.

 

Drejtoni një buxhet të lidhjes MANET me parametra realë të radios

Punoni me një hop nga hyrjet në margjinën e mbetur

Konsideroni një hop të thjeshtuar 10 km MANET që funksionon në 2,4 GHz. Supozoni një degë transmetimi 2 W për shembull, antena të barabarta 8 dBi në të dy skajet, 1 dB humbje harduerike në secilën anë dhe një lejim shtesë prej 8 dB për përhapjen jo ideale. Një dalje RF 2 W korrespondon me afërsisht 33 dBm. Shembulli është qëllimisht një llogaritje me një lidhje dhe jo një përpjekje për të kombinuar dy zinxhirë transmetimi MIMO në një shifër arbitrare të fuqisë.

Duke përdorur ekuacionin FSPL:

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

Niveli i marrë atëherë bëhet afërsisht:

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

Nëse modaliteti i zgjedhur i funksionimit përdor një prag marrësi −103 dBm, diferenca nominale e mbetur është rreth 22 dB . Rezultati nuk parashikon performancën e saktë në terren; tregon se si ekspozohet çdo supozim inxhinierik dhe sa shpejt ndryshon përgjigja kur ndryshon distanca, fitimi i antenës, lejimi i humbjes ose kërkesa e marrësit.

Përdorni specifikimet MIMOmesh si hyrje, jo si pretendime reklamimi

WDS Radio MANET me peshë të lehtë ajrore mbështet një ndjeshmëri marrëse prej -103 dBm në gjerësinë e brezit 5 MHz. Konfigurimet e disponueshme përfshijnë gjerësinë e brezit të kanalit prej 1,25, 2,5, 5, 10 dhe 20 MHz, me opsione 40 ose 80 MHz në variantet e zgjedhura. Modulimi adaptiv TD-COFDM varion nga BPSK dhe QPSK deri në 16QAM, 64QAM, 256QAM dhe 1024QAM. Kontrolli i fuqisë së transmetimit dhe konfigurimet e shumta të daljes RF ofrojnë fleksibilitet shtesë kur përputhet konfigurimi i radios me kërkesën e lidhjes.

Për funksionimin MIMO, seria mbështet kodimin në hapësirë-kohë, diversitetin e marrjes, formimin e rrezeve të transmetimit/marrjes dhe multipleksimin hapësinor. Konfigurimet e frekuencës përfshijnë diapazon të shumëfishtë VHF/UHF, L-band, S-band dhe C-band, duke përfshirë opsionet 2,3-2,5 GHz që e bëjnë 2,4 GHz një frekuencë ilustruese të arsyeshme për shembullin e mësipërm.

Këto vlera janë të dhëna të dobishme, por diapazoni maksimal nuk duhet të zëvendësojë kurrë vetë buxhetin e lidhjes. Gama varet nga frekuenca e zgjedhur, konfigurimi aktual i fuqisë RF, fitimi dhe modeli i antenës, gjerësia e brezit, pragu i marrësit, mjedisi i rrugës, ndërhyrja dhe kufiri i zbehjes i rezervuar për funksionim. Edhe një radio e krijuar për lidhje në distanca të gjata nuk mund t'i zhdukë ato variabla.

E njëjta kujdes vlen edhe për ndjeshmërinë. Vlera -103 dBm e përdorur këtu lidhet me gjerësinë e brezit 5 MHz; nuk duhet t'i caktohet automatikisht çdo konfigurimi kanali. Kur krijoni një lidhje reale të radios MANET, përdorni kërkesën e marrësit që korrespondon me konfigurimin që po vendoset dhe verifikoni vlerat specifike të modalitetit përpara se të finalizoni buxhetin.

 

konkluzioni

Një buxhet i besueshëm i lidhjes radio MANET varet nga më shumë sesa arritja e një sinjali mbi ndjeshmërinë e marrësit. Inxhinierët duhet të marrin në konsideratë fitimin e antenës, humbjet e rrugës dhe harduerit, gjerësinë e brezit të funksionimit, kërkesat e modulimit dhe marzhin e mjaftueshëm të zbehjes për të trajtuar lëvizjen, pengimin, shumëfishin dhe ndryshimin e ndërhyrjeve.

Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd. ofron zgjidhje radio MIMOmesh që mund të mbështesin këtë qasje planifikimi me parametra RF të konfigurueshëm dhe aftësi rrjetëzuese. Përputhja e këtyre cilësimeve me llogaritjet realiste të buxhetit të lidhjeve i ndihmon ekipet të ndërtojnë lidhje me mbulim më të besueshëm, xhiro të përdorshme dhe elasticitet në ndryshimin e kushteve të vendosjes.

 

FAQ

Pyetje: Çfarë është buxheti i lidhjes radio MANET?

Përgjigje: Buxheti i lidhjes radio MANET llogarit fuqinë e pritur të sinjalit të marrë duke kombinuar fuqinë e transmetimit, fitimet e antenës, humbjet e përhapjes, humbjet e harduerit dhe ndjeshmërinë e marrësit për çdo hop me valë.

Pyetje: Si e llogaritni fuqinë e marrë në buxhetin e lidhjes radio?

Përgjigje: Shtoni fuqinë e transmetuesit dhe fitimet e antenës, më pas zbritni kabllon, lidhësin, përhapjen dhe humbjet e tjera përkatëse. Rezultati është niveli i parashikuar i sinjalit në marrës.

Pyetje: Çfarë është diferenca e zbehjes në një lidhje radioje?

A: Marzhi i zbehjes është hapësira kryesore e sinjalit midis nivelit të parashikuar të marrë dhe pragut të kërkuar të marrësit. Ndihmon në akomodimin e zbehjes, pengimit, lëvizshmërisë dhe degradimit të përkohshëm të sinjalit.

Pyetje: Si ndikon fitimi i antenës në gamën e lidhjes së radios?

Përgjigje: Fitimi më i lartë i antenës mund të përmirësojë fuqinë e sinjalit të marrë dhe marzhin e lidhjes duke përqendruar energjinë RF, megjithëse drejtimi i antenës, orientimi dhe modeli i kërkuar i mbulimit duhet gjithashtu të merren parasysh.

Pyetje: Pse ndjeshmëria e marrësit ka rëndësi në llogaritjet e buxhetit të lidhjes?

A: Ndjeshmëria e marrësit përcakton nivelin minimal të sinjalit të nevojshëm për një modalitet të caktuar funksionimi. Përdorimi i vlerës së saktë të ndjeshmërisë ndihmon në përcaktimin nëse lidhja mund të mbajë performancën e kërkuar.

Pyetje: Pse një buxhet i lidhjes MANET mund të ndryshojë ndërsa nyjet lëvizin?

Përgjigje: Lëvizshmëria ndryshon distancën, orientimin e antenës, kushtet e vijës së shikimit, hijezimin dhe shumë rrugë. Këto ndryshime mund të zvogëlojnë marzhin e disponueshëm edhe kur llogaritja statike origjinale parashikon një lidhje të qëndrueshme.