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Redes Inalámbricas Urbanas: Ecuaciones de Pérdida de Señal, Cableado Conectores y Antenas

Enviado por 25fps48khz el Mié, 2007-01-31 01:13.
Ecuaciones de Pérdida de Señal:
Primero, empezaremos explicando cuáles son cada uno de los factores que influyen en la transmisión de la señal desde nuestra [máquina AP | Antena] hasta el dispositivo cliente:
Pout
Output Power Of Transmitter. Medido en dBm, es la potencia de salida del transmisor.
Pin
Power Level At Receiver Input. También en dBm, es la potencia recibida por el cliente.
Lt
Transmitter Cable/Connector Loss. Medido en decibelios (dB), corresponde a la pérdida originada por el cable y los conectores EN EL EMISOR. Según el cable montado, éste tendrá una pérdida u otra. Así, nos encontramos con varias series en cuanto a modelos: la serie 195 (la más baja y barata, con una pérdida de 19 dB por cada 33 metros (100 pies) de longitud a 2.500 Mhz), la serie 200 (con una pérdida de 16.9 dB por cada 33 metros a 2.500 Mhz), la serie 400 (con una pérdida de 6.80 dB a los 33 metros y 2.500 Mhz), la serie 600 (con una pérdida de 4.40 dB cada 33 metros a 2.500 Mhz) y la serie 900 ( con una mínima pérdida de 2.98 dB cada 33 metros a 2.500 MHz). Hay otros tipos según el fabricante, y existe también una serie 100 que suele emplearse para pigtails y pequeñas distancias. Los conectores, independientemente del modelo, suelen ocasionar una pérdida de 0.5 dB. Los conectores más comunes son el R-SMA (Reverse Polarity SMA), seguidos por los R-TNC (Reverse Polarity TNC) y los conectores N (muy usados en las antenas de exterior).
Lr
Receiver Cable/Connector Loss. Medido también en dB, se trata de la pérdida ocasionada por el cable y los conectores EN EL RECEPTOR.
Lb
Basic (Free Space) Path Loss. Medido en dB, es la pérdida que se origina por la dispersión de las ondas en el espacio abierto entre el emisor y el receptor. Es decir, que parte de la señal se pierde en el trayecto de un nodo a otro.
Gt
Transmitter Antenna Gain. Medido en dBi, es la ganancia en la potencia que tiene la antena del EMISOR. Normalmente se puede consultar en las especificaciones de cada modelo de antena.
Gr
Receiver Antenna Gain. También medido en dBi, se trata de la ganancia que obtiene la antena del RECEPTOR.
EIRP (Effective Isotropic Radiated Power)
Es una factor compuesto por la resta a la potencia de emisión de la pérdida de cable y conectores del emisor, a lo que se suma la ganancia que el emisor obtiene en la antena. Un poco más abajo está expuesto más gráficamente.

Hay una serie de ecuaciones que contienen los factores que acabamos de exponer, y gracias a las cuales vamos a poder saber con total precisión cosas que, en un momento u otro, necesitaremos conocer, tales como la fuerza de la señal en un determinado punto o la zona de cobertura de una antena de exterior. Una vez tengamos claro a qué objetivos queremos llegar y qué redes queremos trazar, hemos de hallar un equilibrio entre la pérdida de señal ocasionada en la comunicación y la potencia que nosotros debemos emitir (por otro lado, teniendo en cuenta que en España están prohibidas potencias superiores a 20 dBm, lo cual equivale a unos 2 o 3 kilómetros).

La primera de las pérdidas que hay que considerar, y que es inherente a toda comunicación inalambrica, es la ocasionada por el “espacio” (Lb). No me refiero al Universo, sino al espacio de aire que la señal recorre para llegar de un punto A a un punto B y la atenuación que sufre dicha señal. Las ondas de radio son, al fin y al cabo, una forma de energía, por lo que parte de ella se disipa en el medio.

Hay una ecuación que nos permite conocer cuál será la pérdida que nos ocasione la distancia, o, lo que es lo mismo, conocer qué calidad de cobertura tendremos en una determinada zona, y poder establecer (siempre teóricamente, en espacios abiertos, pero como tratamos de redes urbanas es inevitable que tarde o temprano algún edificio se cruce en nuestro camino) unos planos y redes de nodos más eficaces basados en la cobertura. Es la siguiente:

Lb = 20 · log10 (f) + 20 · log10 (d) + 32.4

donde “f” representa la frecuencia en Mhz (en nuestro caso, habitualmente, 2.400) y “d” representa la distancia en kilometros. Hay un factor que puede resultar desconcertante, y que es ese 32.4. En ésta ecuación se emplea la frecuencia en vez de la longitud de onda. En éste último caso la ecuación (mucho más compleja, sería la siguiente):



















REFERENCE BASIC PATH LOSS @ 2483 MHZ
2 miles (3 km) 110.5 dB
5 miles (7.5 km) 118.5 dB
10 miles (15 km) 125.5 dB
15 miles (22.5 km) 128.0 dB

Y la ecuación que maneja todos los factores es la siguente:

Pin = Pout – Lt +Gt – Lb + Gr – Lr

Antes hemos hablado del EIRP, aquí lo vemos representado más gráficamente:

Pin = EIRP – Lb + Gr – Lr

de donde, lógicamente, obtenemos que:

EIRP = Pout – Lt +Gt

Un último detalle, es lo que se llama Fade Margin o Márgen de Fundido. En conexiones punto a punto (es decir, con antenas direccionales y linea directa de visión), Pin debe ser, por lo menos, de 15 a 20 decibelios por encima de la sensibilidad del receptor.

Posted in | Enviado por 25fps48khz el Mié, 2007-01-31 01:13.
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Sordomudo | Jue, 2007-07-12 17:45

Problema:

Qisiera saber que pasa si instalo 2 AP de las misma caracteristicas tecnicas, a una distancia de 30mtrs y ambos AP empienzan a transmitir que pasa cuando en la mitad de camino (15mtrs) con las señales emitidas ¿existira interferencia? o algun fenomeno fisico que afecte la señal en ese punto.

gracias

25fps48khz | Dom, 2007-08-05 20:32

Hola!

Entiendo que cada AP va a ser "standalone" y no va a haber comunicación entre ambos puesto que pertenecen a la misma red, y que los 30 metros son en línea recta con algún muro en la trayectoria (lo que es una red casera en toda regla).

En una situación ideal, en lo técnico no hay ningún problema siempre y cuando cada AP esté configurado para usar un canal distinto al del otro AP. Las situaciones ideales no existen, y en una banda de uso público las interferencias son lo más habitual (microondas, radioaficionados, AP de vecinos, teléfonos inalámbricos...). Para asegurarte existen programas para trazar zonas de intensidad de cobertura y SnR (Relación Señal-Ruido), la apuesta segura es escanear tu zona para localizar interferencias y estudiar en tu caso particular las formas de minimizarlas.

Sordomudo | Mié, 2007-02-14 17:59

Siempre es interesante poder medir el alcance teórico de una señal WIFI, pero como indicas solo es aplicable a espacios abiertos. En ciudades se complica tanto que sería imposible predecir, incluso de forma aproximada, el alcance que va a tener la señal -y más con los límites que hay en españa-; puede producirse a 100m de distancia una interferencia destructiva que no permita recibir nada y a 300m tener una cobertura macnifica. También influyen mucho otros equipos cercanos que usen frecuencias cercanas, a lo que hay que sumar que la banda WIFI suele estar muy "contaminada".

25fps48khz | Lun, 2007-02-19 00:05

Es cierto, si bien el artículo está más enfocado a cubrir grandes distancias sin obstáculos (quizás debería haberlo titulado "interurbanas") en ocasiones es necesario conocer la potencia real que sale de tu antena, y luego valorar los ajustes por todos los factores que comentas (incluso contrarrestarlos aumentando la potencia, sería mala suerte que se pusieran bajo tu ventana a medir si emites a más de 100 mW).

Gracias por el comentario!

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