Úloha C – Bezdrátové sítě v telekomunikacích

Václav Dajčar
Měření parametrů GSM
2.3.2010
Úloha C – Bezdrátové sítě v telekomunikacích
1. Zadání:
Zjistěte RSSI na straně přijímače, pokud přístupový bod vysílá stabilním výkonem a je
vybaven všesměrovou anténou. RSSI změřte pro 3 typy antén, každou v 5 bodech. Naměřené
výsledky ověřte výpočtem podle teoretických výpočtů. Měřící rádius volte 1 m.
2. Vypracování:
Seznam zařízení:
• Měřené antény:
Sektorová anténa RFB-10 se ziskem 10 dBi
Všesměrová anténa se ziskem 5 dBi, útlum přívodu 1,5 dB
Směrová anténa Yagi se ziskem 11 dBi
• Měřící přístroje:
Wi-Fi klientské zařízení + software Network Stumbler s anténou se
ziskem 1 dBi
• Ostatní zařízení:
Wi-Fi přístupový bod, SSID = X37MST (MAC: 00-12-BF-2B-34D4), vysílací výkon = 0 dBm, frekvence = 2424 MHz.
Postup měření:
• Měření proveďte pomocí programu Network Stumbler.
• Měření proveďte v 5 bodech u všech tří antén, minimálně 1 m od měřené
antény.
• Během měření nedrže Wi-Fi síťový modul v ruce, ale držte jej za přívodní
kabel ve vzdálenosti 10 cm.
• Každý bod měřte alespoň 1 minutu, abyste vyloučili chyby způsobené
regenerací zařízení.
• Během měření musí být zbytek měřící skupiny mimo měřící prostor a nesmí
stínit signálu.
• Výměna antény: Před výměnou antény vypněte přístupový bod. Po instalaci
nové antény jej zapněte a vyčkejte 3 min než začnete znova měřit.
2.1 Naměřené hodnoty:
Tabulka č. 1 naměřených hodnot (polohu měřících bodů určíme pomocí sférického
souřadnicového systému):
RSSI antény [dBm]
Měřící bod r [m] ϕ [°] ϑ [°] Všesměrová Směrová Sektorová
1
1
0
90
-35
-34
-38
2
1
90
90
-29
-29
-26
3
1
180
90
-30
-34
-38
4
1
270
90
-33
-42
-41
5
1
0
0
-25
-40
-33
Tabulka č. 1
-1-
Václav Dajčar
Měření parametrů GSM
2.3.2010
Lepší názornost rozmístění měřících bodů je zobrazena na obrázku (viz Obrázek 1).
Obrázek 1
2.2 Vypočítané hodnoty
Výpočet je založen na rovnici výkonové bilance radiokomunikačního řetězce, která má
tvar:
 4π ⋅ r 
Pr = Pt + Gt + Gr − L0 − Lt − Lr − Re z , kde Lo = 20 log

 λ 
a kde je
Pt – výstupní výkon WiFi karty; [dBm],
Pr – vstupní citlivost; [dBm],
Lo – ztráty vlivem šíření volným prostorem; [dB],
Lt – ztráty anténního svodu na vysílací straně; [dB],
Lr - ztráty anténního svodu na přijímací straně; [dB],
Gt – zisk vysílací antény; [dBi],
Gr – zisk přijímací antény; [dBi],
Rez – rezerva; [dB],
r – vzdálenost antén [m],
λ - vlnová délka [m].
Tabulka č. 2 vypočítaných hodnot (počítané pro hlavní svazek záření – měřící bod 1,
útlum kabelu 0,5 dB/m a útlum konektorů N a R-SMA 0,5 dB):
Anténa
Pt [dBm] Gt [dB] Gr [dB] Lo [dB] Lt [dB] Lr [dB] Rez [dB] Pr [dBm] EIRP [dBm]
Všesměrová
0
5
1
40,2
1,5
0
0
-36
4
Směrová
0
11
1
40,2
1
0
0
-29
10
Sektorová
0
10
1
40,2
1,5
0
0
-31
9
Tabulka č. 2
-2-
Václav Dajčar
Měření parametrů GSM
2.3.2010
2.3 Odpovědi na kontrolní otázky
• V jakých jednotkách se udává RSSI?
RSSI se obvykle udává v dBm, v některých zařízeních je však tento údaj
chápán jako relativní hodnota a je udáván bezrozměrně (např. 0-100), přičemž
jednotlivé hodnoty odpovídají konkrétním hodnotám výkonu signálu v dBm.
• Jaká je maximální rychlost Wi-Fi zařízení standardu IEEE 802.11h?
Maximální udávaná rychlost je 54 Mbit/s. Jedná se o rozšíření standardu IEEE
802.11a.
• Kolika mW odpovídá hodnota 17 dBm?
Výjdeme ze vztahu pro hladinu výkonu
Lm
 Px 
 ⇒ Px = PN ⋅ 10 10 = 50,1mW.
Lm = 10 log
P
 N
Poloměr Fresnelovy zóny
9
8
7
6
5
r [cm]
4
3
2
1
0
0
20
40
60
80
vzdálenost [cm]
Graf č.1
3. Závěr:
V rámci měření byly získány hodnoty, které jsou uvedeny v tabulce č. 1 (viz). Zmíněné
výsledky se nejvíce blíží hodnotám vypočítaným, které jsou uvedeny v tabulce č. 2 (viz), u
všesměrové antény (rozdíl 1 dBm), u směrové antény se pak výsledky liší o 5 dBm a u
sektorové dokonce o 7 dBm. Převedeme-li výsledky na hodnoty výkonu, jsou rozdíly u první
a třetí antény v řádu jednotek, u druhé antény (směrové) je rozdíl v řádu.Tyto nepřesnosti se
dají přičíst vlivu měřícího prostředí, v němž nebylo zcela možné vytvořit dostatečně volný
prostor pro měření a mohlo dojít k odrazům signálu, a nedodržení vzdálenosti 10 cm, v níž
měl být uchopen přívodní kabel k Wi-Fi síťovému modulu, což mohlo narušit první
Fresnelovu zónu, která je znázorněna v grafu č.1, a v níž je přenášeno 90% celkové energie
signálu. Pozitivem celé úlohy pro mě bylo poukázání na faktory radiokomunikačního spoje,
které ovlivňují šíření signálu od vysílače k přijímači.
-3-
100