Руководство по технологиям объединенных сетей Cisco (953103), страница 65
Текст из файла (страница 65)
Перел тем, как прололжить обсуждение, целесообразно более подробно проанализировать понятие "во всех направлениях*'. При описании антенны необходимо также рассмотреть такую ее характеристику, как поляризация. Под поляризацией понимается физическое расположение активно~о элемента относительно Земли. Активным элементом антенны называется та ее часть, на которую подается сигнал, и с которой, соответственно, происходит излучение энергии. Антенны могут иметь горизонтальную или вертикальную поляризацию. Различие между изотропной и всенаправлснной антеннами состоит в том, что всесторонняя антенна излучает электромагнитные волны на весь сектор 360', однако реальный характер излучения определяется поляризацией активного элемента. Физические компоненты антенны включают в себя один или несколько активных элементов, рефлекторы (отражатели) и пассивные вибраторы.
Активным элементом называется часть антенны, с которой происходит излучение энергии или прием электромагнитных волн от других источников излучения. Это элемент соединен с приемником/передатчиком через передающий канал. Одностороння антенна направляет излучаемую энергию в конкретном направлении и, следовательно, концентрирует ее.
Это осуществляется с помощью рефлекторов. Основными типами направленных антенн являются параболические антенны, полупараболическне, зеркальные, панельные и антенны типа "волновой канал". Они имеют высокий коэффициент усиления и могут иметь очень узкую направленность. Эти антенны используются 326 Часть 1)г'. Технологии 1иультисервисного доступа 3 сектора по 120 градусов 0 градусов ° Рвсположенненапрввленной антенны нв мачте ° На диаграмме показаны грн сектора по 1Ю градусов Для покрытия грех секторов нспользуюгсягрн направленных антенны Количество секторов может быть большим нлн меньшим, в зависимости ог характеристик антенны Например, по мерв возрастания потребности в данной беспроводной сети, следующим шагом может стать переход к антенне с более узкой областью охвата. Возможен, в частности, вариант четырех секюров по 90 градуссю Расположение направленной антенны на мачт усов Рис.
20.3. Три сектора антенны, кахсдый из которых охватывает диапазон !20 градусов Важным понятием, которое используется при выборе типа однонаправленной конической (или зеркальной) антенны, является ширина луча. Излучаемая энергия концентрируется при помощи конуса, который выполняет функции рефлектора. Аналогичный принцип используется в карманных фонариках типа Май!)ге. В этом фонарике при повороте обоймы фактически происходит перемещение лампочки по оси, что приводит к сужению или расширению светового пучка. Такое же явление имеет место лля электромагнитных волн, излучаемых зеркальной антенной. Действительный уровень излучаемой энергии ( в данном случае световой) остается неизменным, однако эта энергия распространяется иа большей плошади.
Вследствие этого зона, в которой может быть принят сигнал, становится более широкой. При такой концентрации излучения можно использовать сигнал меньшей мощности или достигать большей дальности передачи. На рис. 20.4 показан один из типов направленной антенны. На рис. 20.5 показана типичная всснаправленная антенна. Такие антенны используются в тех случаях, когда желательно распространять передаваемый сигнал от базовой станции ипи передатчика во всех направлениях, т.е. в полном круговом секторе 3б0".
Типичными системами, в которых это требуется, являются широковещательные радиостанции и зг7 Глава 20. Беспроводные технологии как в каналах типа "точка-точка", так и в многоточечных каналах. При использовании соответствующей конструкции они могут иметь частичную направленность, в том смысле, по их диапазон излучения представляет собой сектор. Например, в мобильной связи или в широкополосной многоточечной связи приемопередатчик концентратора может использовать три антенны, каждая из которых охватывает сектор 120в, что позволяет сконцентрировать излучаемую энергию в требуемом секторе (рис. 20.3). При этом в каждом секторе необходимо обеспечить эффективное использование доступных частот.
Если имеется несколько смежных областей и их соювыс ячейки используют схожие разяеления частот, то становится возможным интерференция между ними, поэтому необходимо установить такое разделение частот, которое исключало бы наложение частот различных сигналов. навигапионныс системы. Однако даже при использовании всенаправленной антенны следует иметь в виду, что из-за внешних по отношению к антенне факторов на практике равномерного кругового охвата получить все же не удается.
Это связано как с особенностями излучения антенны, так и с различиями в среде распространения сигналов. Рис. 20.4. Типичная направпеннап антенна Выше были рассмотрены некоторыс основныс положения теории антенн. Читатель, вероятно, обратил внимание, что до сих пор речь шла только о характеристиках антенн при передаче сигналов. Конечно, антенны должны быть также способны принимать и сигналы от других источников, Сигналы, принимаемые антенной и перелаваемыс на приемник, имеют амплитуду в несколько микровольт, а в некоторых системах и меньшую.
Зля того чтобы антенна обеспечивала эффективную беспроводную связь, она должна облалать особыми качествами и характеристиками. Эти качества позволяют антенне принимать очень слабые сигналы н передавать их приемнику с уровнем, достаточным для восстановления модулированной информаиии. Рис. 20.5. Типичная всенапраеяенная антенна Распространение радиочастот в пространстве Третьим компонентом передачи сигналов радиочастоты являешься возлушное пространство, т,е. пространство между передаюшей и принимающей антенными системами. После того, как электромагнитные волны излучаются передаюпгсй ан~енной, они распространяются в этом пространстве, сохраняя лостаточную энергию для того, чтобы достичь принимающей антенны и обеспечить достаточную мощность сигнала 328 Часть !Ч. Технологии мультисервисного доступа при поступлении на приемник.
Однако среда распространения электромагнитных волн может оказывать весьма неблагоприятное воздействие на их энергию, Существует много факторов, которые должны быть учтены при проектировании беспроводных систем. Ниже приведены некоторые из них. ° Потери в атмосфере; ° Дальность прямой видимости; ° Зона Френеля; ° Кривизна поверхности Земли. После того, как радиоволны покидают передающую антенну и начинают распространяться в направлении принимающей антенны, на них воздействуют атмосфера, физические процессы и географические особенности местности. При оценке их перемещения в пространстве первым фактором являются потери в свободном пространстве (асс яраса 1озз — ЕЯ ).
Эта величина является наилучшей оценкой потерь мощности сигнала на пути к принимающей станции. Значение потерь в свободном пространстве является теоретической величиной; при ее вычислении предполагается, что отсутствуют лифракция, рефракция, а на пути перемещения радиоволн нет препятствий или рассеивания.
Величина гС1 отражает лишь потери, которые испытывает сигнал прн удалении от источника вследствие дивсргенции лучей. Эта величина может быть вычислена по формуле: Бр= 36,6+ 20 1ойр+ 20).оя0 где ° (.р — потери в свободном пространстве или ослабление между антеннами в дБ; ° Константа 36,6 используется для сухопутной мили. При использовании морской мили значение этой константы равно 37,8; ° Р— частота передаваемого сигнача в МГц; ° Π— расстояние передачи в сухопутных милях. Большое количество ГЗ).-калькуляторов имеется на различных сайтах сети (п1егпщ (1тУУ%). При их использовании для получения ответа достаточно ввести конкретные значения параметров.
Для нахождения таких калькуляторов можно использовать любую поисковую машину. При рассмотрении распространения радиоволн весьма важной характеристикой является расстояние прямой видимости (1)пе о( з)я)з1 — 1.05). Для радиочастот расстояние прямой видимости означает большее, чем просто возможность видеть принимающую антенну из места расположения передающей антенны.
В данном случае для прямой видимости необходимо, чтобы в так называемой зоне Френеля не было никаких объектов, таких как лсрсвья, дома или поверхность земли. Под зоной Френеля понимается область, прилегающая к зоне прямой видимости, в которой распространяются радиоволны после выхода с передающей антенны. Эту область необходимо точно определить, поскольку вне ее качество сигнала резко падает из-за дополнительного ослабления. Зоны Френеля представляют собой области излучаемой энергии.
Теоретически количество таких областей бесконечно, однако на практике рассматривается только первая зона Френеля. Эти зоны имеют эллипсоидальную форму и располагаются вдоль маршрута прямой видимости (.ОБ. Глава 20. Беспроводные технологии 329 В первой зоне Френеля не<>бхоличо, чтобы белья|ах часть ичеюшсйся энергии достигла принимаюшеи антенны, несмотря па потери в своболпом пространстве, которые ожидаются на основании расчетов. учитываюп<их частоту и дальность перелачи.
Чтобы перс шть максимальное количество энергии, необхолилн> добиться того, чтобы препягствия распространению волн занимали пе более 40% юпы ЕОБ. Необходимо также учесть кривизну Земли. которая является слелствисч п>го. что Земля прелставляст собоЙ эллипсоид. СовчесгныЙ эффс«т этих двух <ба«торов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
