Автор: Миронов А. П.
Источник: Информационное пространство Донбасса: проблемы и перспективы
Материалы II Республиканской с международным участием научно–практической конференции 31 октября 2019 года. Донецк, ГО ВПО ДонНУЭТ
– 2019, с. 209–211.
Миронов А. П. Исследование эффективности функционирования беспроводных устройств малого радиуса действия. Рассмотрены основные положения по беспроводным устройствам малого радиуса действия.
В последнее время в развитых государствах мира проводится напряженная работа по созданию свежих сверхтехнологичных радиоустройств малого радиуса действия SRD (Short Range Devices)[1], применяющихся во всевозможных устройствах передачи данных, в системах обнаружения, охраны и защищенности, системах сбора телеметрической информации, а еще большом количестве приборов разного предназначения.
Беспроводные SRD используют нелицензируемый спектре частот 2,4 ГГц, в котором уже работают всевозможные радиотехнические прибора в промышленности, науке и медицине. Систематическое наращивание плотности размещения радиоэлектронных средств (РЭС) в ограниченном частотном спектре приводит к резкому наращиванию значения вызываемых ими помех. Довольно остро вопрос помех стоит там, где РЭС обязаны располагаться в ограниченном пространстве. Как правило, их количество может измеряться десятками, а расстояние меж ними варьироваться от метров до сантиметров.
Для получения высокой помехоустойчивости в подобной обстановке в технологиях SRD предприняты всевозможные меры, к примеру используются сигналы с расширением диапазона методом скачкообразной перестройки частоты FHSS (Frequency Hop Spread Spectrum)[2] по псевдослучайному закону. Не считая того, что передаваемые пакеты имеют все шансы быть защищены с поддержкой помехоустойчивого кодирования, а еще способами, при применении которых пересылка утерянных пакетов повторяется автоматически. Все стандарты и технологии беспроводной передачи информации могут классифицироваться по ряду различных параметров. В таблице 1 приведена краткая классификация наиболее актуальных на данный момент стандартов беспроводной передачи информации.
Таблица 1 – Общая классификация основных стандартов беспроводной передачи информации
| Параметры классификации | ZigBee | Bluetooth | Wi–Fi |
|---|---|---|---|
| Скорость передачи данных, кбит/с | 250 | 721 | 11000/54000 |
| Дальность связи, м | 200 | класс 1 – 100; класс 2 – 10; класс 3 – 1 |
100 |
| Потребление тока, active мА/sleep мкА | 30/1 | 70/20 | 450 |
| Модуляция | DSSS | FHSS | DSSS |
| Топология | точка–точка, звезда, дерево |
точка–точка, звезда, дерево |
точка–точка, звезда, |
| Частоты, МГц | 2400–2483 | 2400–2483 | 2412–2484 |
Есть три параметра, которые чаще всего определяют область применения того или же иного стандарта в конкретном приложении пользователя: энергопотребление, дальность связи и скорость передачи данных. По показателям данных параметров можно условно выделить таких лидеров:
[3]Модель Хата появилась в следствии адаптации эмпирических формул к графикам, составленным Окамурой с соавторами на базе итогов полевых испытаний. Модель Хата обширно применяется в различных странах. Модель в качестве основы рассматривает городской район, а для другого варианта (пригородных или же сельских районов и открытых территорий) вводятся корректировки. Эта модель имеет четверо входных параметров: Передающая частота – fc, значения которой обязаны быть в промежутке между 150 МГц и 1500 MHz.
Высота антенны передатчика – hBTS значение должно находиться в границах между 30 м и 200 метрами. Высота антенны приемника – hMS – от 1 до 10 метров. Расстояние между БС и МС – R обязано принимать значения между 1 км и 10 км.
Были предложены такие формулы:
Для городской застройки[4]: застроенный город или большой город с большими зданиями с двух или более этажами, большие села с близко расположенными постройками и высотными зданиями с густым насаждением деревьев.
| LdB=A+BlgR - E | (1.1) |
где
для больших городов fc≥400Мгц
для больших городов fc≤400Мгц
для средних и малых городов
Открытая территория: нет высоких деревьев или построек на пути, земельный участок освобожден на 300 – 400 м вперед, например, поля.
| (1.2) |
Пригородный район: деревня или шоссе с рассредоточенными деревьями и постройками, некоторые препятствия вблизи мобильного приемника.
| (1.3) |
Модель Хата предоставляет хорошие показатели для систем сотовой связи первого поколения, но не для сотовых систем, с меньшими габаритами. Эта модель не позволяет учитывать различные факторы с коррекцией параметров, как в модели Окамура.
Таким образом, рассмотрены основные положения по беспроводным устройствам малого радиуса действия. Также была рассмотрена модель Хата как пример модели распространения радиоволн, которую эффективнее всего применять в густо застроенных участках. Из приведенного выше можно поставить задачу о электромагнитной совместимости беспроводных устройств малого радиуса действия.