Затухание сигнала и шумы — Телекоммуникационные Технологии
Страница 1 из 3 Первая проблема, характерная для электрического тока — необходимость поддерживать нужный уровень сигнала. Сигнал, проходящий по передающей среде, постепенно затухает (рис. 1.4). Вектор на рис. 1.4 показывает область затухания сигнала при его удалении от источника. Затухание характерно как для аналоговых, так и для цифровых сигналов. Существует конечное значение для расстояния, которое может пройти сигнал без усиления или восстановления. Затухание растет с увеличением частоты сигнала и удлинением кабеля передающей среды. Тип кабеля в данном случае также имеет значение. Например, если частота сигнала остается неизменной, в ответвительном кабеле (drop cable) с диаметром сечения 22 затухание будет меньшим, чем в ответвительном кабеле той же длины с диаметром сечения 26. Чем меньше диаметр сечения кабеля, тем надежнее кабель. Если затухание не контролировать, уровень сигнала понизится так, что принимающая сторона не сможет обработать передаваемую информацию. Чем выше частота потока сигнала, тем сильнее он подвержен затуханию. С увеличением частоты уровень сигнала быстрее понижается в контрольных точках по направлению к пункту назначения. Именно по этой причине приемникам высокоскоростного оборудования значительно сложнее распознать исходный сигнал. Еще один аспект, отличающий аналоговые сигналы от цифровых — способ коррекции затухания. Цифровые сигналы состоят из дискретных значений, поэтому их легко обнаружить и регенерировать. Цифровой повторитель полностью регенерирует сигнал, позволяя увеличить расстояние, на которые могут быть переданы данные. После того как ослабленный сигнал поступает в повторитель, он восстанавливается и передается дальше, имея уровень исходного сигнала. Аналоговые сигналы не регенерируются. Потоки аналоговых сигналов должны усиливаться из-за постоянного изменения их амплитуды. Когда сигнал затухает, его амплитуда в физической передающей среде должна быть увеличена. В этом и заключается фундаментальная проблема этого метода усиления. 2 3 Следующая > В конец >> |
| < Пред. | След. > |
|---|
Назад
Километрическое (погонное) затухание оптического кабеля – понятие, значение, измерение
- Статьи
Километрическое, или погонное затухание оптического кабеля (затухание в оптическом волокне на километр) — это величина затухания мощности оптического сигнала на 1 километре оптического волокна.
Затухание в оптическом волокне на километр измеряется в дБ/км (децибел / километр). Оно имеет различные значения в зависимости от длины волны, на которой измеряется: 850 нм, 1300 нм, 1310 нм, 1490 нм, 1550 нм, 1625 нм.
Типичные значения километрического затухания (нормы затухания) на различных длинах волн.
| Длина волны | Нормы затухания в оптическом кабеле |
| 850 нм | 3 дБ/км |
| 1300 нм | 0,75 дБ/км |
| 1310 нм | 0.33 дБ/км |
| 1380 нм | 0.50 дБ/км |
| 1490 нм | 0.24 дБ/км |
| 1550 нм | 0.22 дБ/км |
| 1625 нм | 0.23 дБ/км |
Указанные в таблице значения могут отличаться в небольших пределах. Так, для сигнала, передающегося на длине волны 1550 нм нормальным считается километрическое затухание в пределах 0,18 – 0,23 дБ/км, а для сигнала на длине волны 1310 нм – допустимым будет затухание 0,32 – 0,36 дб/км.
Кроме того, километрическое затухание кабеля находящегося длительное время в эксплуатации зачастую будет больше аналогичного значения нового кабеля в катушке. К этому приводит совокупность причин: попадание воды в муфты и кабель, превышение допустимых радиусов изгиба кабеля и волокон в сплайс кассете и т д.
Измерить значение километрического затухания можно при помощи оптического рефлектометра. Для этого нужно выставить маркеры по краям ровного участка (между соседними событиями). Многие рефлектометры автоматически рассчитывают километрическое (погонное значение). Если такой возможности нет, то необходимо вручную определить расстояние между маркерами и потери в волокне между маркерами. После этого найти погонное значение по формуле:
где:
А километрическое – километрическое затухание
Аab – потери на участке волокна, выделенном маркерами
Lab – протяженность участка волокна, выделенного маркерами
СМОТРИТЕ ТАКЖЕ:
- Механизмы возникновения потерь и отражений сигнала в оптическом волокне
- Окно прозрачности оптического волокна
- Производство оптических волокон.
Основные этапы технологического процесса. - Типы полировки оптических коннекторов (UPC и APC)
- Перевод дБм в дБ (dBm в dB), взаимозависимость между мощностью и затуханием
- Оптический бюджет ВОЛС. Понятие, расчет, практическое применение.
Основные этапы технологического процесса.Подписаться на рассылку статей
Имя *
Номер телефона *
E-mail *
Комментарий *
Согласие на отправку персональных данных *
* — Обязательное для заполнения
Основы затухания сигнала
Максимальный радиус действия сигнала и возможности мониторинга беспроводной сети Затухание беспроводного сигнала — это снижение энергии или радиочастотной (РЧ) передачи, например, при отправке данных через WiFi, Zigbee или какой-либо протокол связи для таких приложений, как автоматический мониторинг температуры. Затухание выражается в децибелах (дБ), что в десять раз больше логарифма мощности сигнала на конкретном входе или в месте расположения источника в ваттах, деленного на выходную или приемную сторону указанной среды.
Например, офисная стена (конкретная среда), которая изменяет мощность радиочастотного сигнала с уровня мощности 10 мВт (вход) до 5 мВт (выход), представляет затухание на 3 дБ. Следовательно, положительное затухание приводит к тому, что сигналы становятся слабее при прохождении через среду.
При высоком затухании мощность сигнала снижается до относительно низких значений, и приемное устройство может столкнуться с ошибками при попытке декодировать радиосигнал. Эта проблема усугубляется при наличии значительных радиопомех от другого оборудования в окружающей среде. Например, IEEE 802.11 или Wi-Fi, Zigbee и другие устройства часто работают в одном и том же промышленном, научном и медицинском (ISM) диапазоне 2,5 ГГц, который также используется микроволновыми печами. Возникновение битовых ошибок может помешать приемной станции правильно декодировать беспроводные пакеты и отправить подтверждение приема на исходную станцию. Через короткий промежуток времени отправляющая станция повторит передачу кадра; для пользователя это будет выглядеть как медленная связь.
В худшем случае потери мощности сигнала из-за затухания становятся настолько низкими, что система теряет связь и вся передача прекращается.
Обычным индикатором уровня сигнала является измерение индикатора качества канала (LQI), основанное на частоте ошибок по битам [BER] текущего принимаемого пакета. BER выражается в процентах, рассчитанных на основе количества поврежденных битов по отношению к общему количеству битов в отдельном пакете данных беспроводной сети. В ячеистой сети, такой как Zigbee, он рассчитывается на основе предыдущего перехода входящего маршрута, поэтому он предоставляет информацию, относящуюся к соединению канального уровня, с соседним устройством, ретранслирующим текущий пакет на локальное устройство.
Любая среда между передатчиком и приемником, включая воздух, воду, дерево, гипсокартон или бетон, приведет к ослаблению мощности сигнала и сокращению полезного диапазона между конечными точками. С увеличением расстояния затухание также увеличивается.
Затухание в наружных применениях основано на простых и базовых расчетах свободного пространства, но, напротив, для внутренних применений расчет может быть очень сложным. В обоих случаях можно использовать формулы потерь (см. уравнение 1 и уравнение 2). Основная причина трудностей в помещении заключается в том, что сигнал может проходить через различные материалы, оказывающие различное влияние на затухание (см. Таблицу 1-2 Затухание препятствий), и что сигналы могут отражаться от различных препятствий, что затрудняет определение точного пути.
Формулы потерь в свободном пространстве
Добавляемые типичные потери на пути распространения дБ:
| Тело человека | 3 |
| Шкафы | от 3 до 5 |
| Окно, кирпичная стена | 2 |
| Кирпичная стена рядом с металлической дверью | 3 |
| Оконное стекло (нетонированное) | 2 |
| Окно из прозрачного стекла | 2 |
| Офисное окно | 3 |
| Стена из гипсокартона | 3 |
| Мрамор | 5 |
| Стеклянная стена с металлическим каркасом | 6 |
| стеклянная стена металлического каркаса в здание | 6 |
| Металлический каркас Прозрачная стеклянная стена | 6 |
| Окно из прозрачного стекла с металлическим экраном | 6 |
| Окно с армированным стеклом | 8 |
| Стена из шлакоблоков | 4 |
| Сухая стена | 4 |
| Стена из шлакоблока | 4 |
| Стена из гипсокартона/деревянного каркаса | 5 |
| Стена из гипсокартона/металлического каркаса | 6 |
| Офисная стена | 6 |
| Кирпичная стена | от 2 до 8 |
| Бетонная стена | от 10 до 15 |
| Деревянная дверь | 3 |
| Металлическая дверь | 6 |
| Металлическая дверь в офисной стене | 6 |
| Металлическая дверь в кирпичной стене | от 12 до 13 |
| Таблица 1-2 Ослабление сигнала препятствия |
Из-за сложности определения результата часто бывает лучше провести обследование площадки, чтобы полностью понять поведение радиоволн в помещении, прежде чем устанавливать беспроводные устройства.
Необходимость и сложность обследования радиочастотного участка будет варьироваться в зависимости от объекта, например. в небольшом офисе с тремя комнатами может не потребоваться обследование объекта — сайт, вероятно, обойдется одним шлюзом беспроводной сети, расположенным в любом месте офиса, и при этом будет поддерживаться адекватное покрытие. На более крупном объекте, таком как лаборатория, больница или склад, может потребоваться обширное исследование радиочастотного участка, чтобы нанести на карту покрытие на разбросанной территории или на нескольких этажах. Без опроса система может оказаться с недостаточным охватом и низкой производительностью в некоторых областях.
1. Получить схему объекта. Если возможно, найдите комплект чертежей здания. Если таковых нет, подготовьте чертеж плана этажа, на котором показано расположение деревянных или бетонных стен, лестниц и т. д.
2. Визуальный осмотр объекта . Перед выполнением каких-либо тестов обязательно пройдитесь по объекту, чтобы проверить точность схемы объекта. Это хороший момент, чтобы отметить любые потенциальные барьеры, которые могут повлиять на распространение радиочастотных сигналов, например. визуальный осмотр обнаружит препятствия, такие как металлические стеллажи, шкафы и перегородки — предметы, которые не показаны на чертежах.
3. Определение пользовательских областей. На схеме объекта отметьте места, где должны быть размещены стационарные и мобильные контейнеры. В дополнение к иллюстрации того, где можно перемещать мобильные модули, также укажите, где они не будут размещаться.
Системе может потребоваться меньше точек шлюза беспроводной сети, если зоны роуминга могут быть ограничены.
4. Определить предварительное расположение точек доступа . Принимая во внимание расположение модулей и оценки расстояния между модулями и шлюзами, оцените расположение шлюзов, чтобы обеспечить адекватное покрытие по всей области (предварительные местоположения). Рассмотрите места установки, которые могут быть вертикальными стойками или металлическими стойками над потолочной плиткой. Обязательно распознайте подходящие места для установки точки доступа, антенны, кабеля для передачи данных и линии электропередачи. Кроме того, подумайте о различных типах антенн, когда решаете, где разместить точки доступа. Точка доступа, установленная возле внешней стены, например, может быть хорошим местом, если в помещении ориентирована патч-антенна с относительно высоким коэффициентом усиления.
5. Проверить расположение точек доступа. Вот тут-то и начинается настоящее тестирование: это работа для двоих.
Установите шлюз беспроводной сети в каждом месте и контролируйте показания индикатора уровня сигнала, прогуливаясь с устройством на разных расстояниях от точки доступа. Обратите внимание на скорость передачи данных и показания сигнала в разных точках по мере того, как модуль перемещается к внешним границам покрытия шлюза. В многоэтажном помещении выполните тесты на этажах выше и ниже точки доступа. Имейте в виду, что плохое качество сигнала, вероятно, указывает на то, что на систему воздействуют радиопомехи. По результатам тестирования может потребоваться пересмотреть расположение некоторых точек доступа и повторно протестировать затронутые области.
6. Задокументировать выводы. Убедившись, что запланированное расположение точек доступа обеспечивает адекватное покрытие, укажите рекомендуемые места установки на схеме объекта. Эта информация понадобится установщикам.
ПРИМЕЧАНИЕ : Подземные туннели действуют как волноводы, обеспечивая гораздо большую дальность действия, чем наземные.
Было обнаружено, что металлические потолки ведут себя аналогичным образом.
Радиочастотные помехи от другого оборудования могут мешать развертыванию беспроводной системы. Опасность мешающих сигналов от внешних радиочастотных источников часто является причиной. В результате важно, чтобы вы были полностью осведомлены о любом другом оборудовании в этом районе, которое может работать в той же полосе частот, что и беспроводная система, которую вы пытаетесь развернуть.
Затухание сигнала
Затухание радиочастотного сигнала вызвано несколькими факторами, включая многолучевой прием, помехи в пределах прямой видимости, помехи в зоне Френеля, радиочастотные помехи и погодные условия.
Многолучевой прием – Передаваемый сигнал поступает в приемник с разных направлений, с разной длиной пути, затуханием и задержками. Поверхность, отражающая радиочастоты, например цементная поверхность или поверхность крыши, может создавать несколько путей между антеннами. Чем выше положение крепления антенны от таких поверхностей, тем меньше многолучевые потери.
Радиооборудование в спецификации 802.11.4 использует схемы модуляции и методы приема, чтобы свести к минимуму проблемы с множественными путями.
Помехи в прямой видимости — прямая прямая видимость между системными антеннами абсолютно необходима для надлежащей радиосвязи, достигающей больших расстояний вне помещения. Четкая прямая видимость существует, если существует беспрепятственный обзор одной антенны от другой антенны. Линия прямой видимости радиоволн свободна, если определенная область вокруг оптической линии прямой видимости также свободна от препятствий. При настройке беспроводных сетей в зданиях распространение радиочастотного сигнала через стены и другие объекты является фактом жизни. Если вы помните обсуждение затухания сигнала ранее, мы можем оценить связанные с этим потери. В предыдущей Таблице 1-2 представлены значения потерь для типичных элементов, через которые мы хотим, чтобы наши сети передавали и принимали.
Помехи в зоне Френеля — Зона Френеля (FRAY-nel) представляет собой круглую область, перпендикулярную и центрированную на линии обзора.
Если в этой зоне есть мешающие объекты, часть радиосигнала, распространяющегося вне оси, может отражаться от этих объектов и приходить к месту приема не по фазе, вызывая деструктивные помехи. В теории радиоволн, если 80% первой зоны Френеля свободны от препятствий, потери при распространении волны эквивалентны потерям в свободном пространстве.
Радиочастотные помехи — обсуждалось ранее.
Погодные условия — На частоте 2,4 ГГц можно легко проникнуть в большинство ливней.
Системный рабочий запас (SOM)
SOM (Системный рабочий запас), также известный как запас на затухание, представляет собой разницу уровня сигнала приемника в дБм минус чувствительность приемника в дБм. Это мера запаса безопасности в радиолинии. Более высокий SOM означает более надежное беспроводное соединение. Обычно рекомендуется включать минимум от 10 до 20 дБ SOM.
Затенение
Затенение — это эффект, при котором мощность принимаемого сигнала колеблется из-за движения объектов на пути распространения между передатчиком и приемником, например, кто-то проходит между передатчиком и приемником.
Эти флуктуации возникают на локальных средних мощностях, то есть краткосрочные средние значения могут использоваться для устранения флуктуаций из-за затенения.
В отличие от этого, в большинстве работ по мобильному распространению рассматривается только «затенение на небольшой площади»: измеряются логарифмически нормальные флуктуации локальной средней мощности, когда антенна перемещается на расстояние в десятки или сотни метров. . Марсан и др. сообщили о медиане 3,7 дБ для затенения небольшой площади. Преллер и Кох измеряли локальные средние мощности с интервалом 10 м и изучали затенение с интервалом 500 м. Максимальное испытанное стандартное отклонение составляло около 7 дБ, но 50% всех экспериментов показали затенение менее 4 дБ.
Бюджет канала
Бюджет канала — это учет всех выигрышей и потерь от передатчика через среду (свободное пространство, стены и т. д.) к приемнику в системе. Он учитывает затухание передаваемого сигнала из-за распространения, а также потери или усиления из-за антенны.
Простое уравнение бюджета канала выглядит следующим образом:
Принимаемая мощность (дБ) = Передаваемая мощность (дБм) + Прирост (дБ) – Потери (дБ)
Уравнение 1-3 Бюджет канала
Уравнение 1-3 Бюджет канала
В приведенном ниже примере показана предлагаемая схема беспроводной системы мониторинга для музейной установки с указанием расстояний, типа модуля и размещения внешней антенны. Окончательная система имела подземный компонент и требовала 3 антенны над землей, принимая во внимание световые люки на крыше в трех зданиях, позволяющие входить и выходить радиочастотным сигналам.
В следующей таблице показаны расчеты бюджета канала и маржи для системы. Обратите внимание, что расстояние G, равное 120 м, имеет разумный бюджет канала, но рассчитанный во второй половине таблицы выходит за пределы стандартного диапазона модуля; E и O являются маргинальными.
Tx = передатчик
Rx = приемник
| Ссылка | Расстояние (м) | Мощность передачи | Чувствительность Rx | Передающий AntG | Коаксиальный передатчик | Передающий AntG | Прием коаксиальный | Поле затухания | Потеря | Бюджет связи |
| А | 90,9 | -1 | -94 | 9 | 0 | 9 | 0 | 18 | 5 | 88 |
| Б | 27,9 | -1 | -94 | 9 | 0 | 9 | 0 | 18 | 12 | 81 |
| С | 25,3 | -1 | -94 | 9 | 0 | 9 | 0 | 18 | 11 | 82 |
| Д | 27,7 | -1 | -94 | 9 | 0 | 9 | 0 | 18 | 11 | 82 |
| Е | 86,6 | -1 | -94 | 9 | 3 | 9 | 0 | 18 | 5 | 85 |
| Ф | 69,3 | -1 | -94 | 9 | 0 | 9 | 0 | 18 | 6 | 87 |
| Г | 120 | -1 | -94 | 9 | 0 | 9 | 0 | 18 | 11 | 82 |
| Н | 65,4 | -1 | -94 | 9 | 3 | 9 | 0 | 18 | 5 | 85 |
| я | 94. 1 | -1 | -94 | 9 | 0 | 9 | 0 | 18 | 5 | 88 |
| Дж | 57,7 | -1 | -94 | 9 | 0 | 9 | 0 | 18 | 5 | 88 |
| К | 72,4 | -1 | -94 | 9 | 3 | 9 | 0 | 18 | 5 | 85 |
| Л | 39,6 | -1 | -94 | 9 | 3 | 9 | 0 | 18 | 0 | 90 |
| М | 63 | -1 | -94 | 9 | 3 | 9 | 0 | 18 | 5 | 85 |
| Н | 38,5 | -1 | -94 | 9 | 0 | 9 | 0 | 18 | 10 | 83 |
| О | 102,2 | -1 | -94 | 9 | 3 | 9 | 0 | 18 | 5 | 85 |
| Р | 30,6 | -1 | -94 | 9 | 0 | 9 | 0 | 18 | 10 | 83 |
| В | 59 | -1 | -94 | 9 | 3 | 9 | 0 | 18 | 5 | 85 |
| Р | 52,1 | -1 | -94 | 9 | 0 | 9 | 0 | 18 | 10 | 83 |
| Ссылка | Диапазон (м) | Маржа (м) | Маржа (дБ) | Слежка | Бюджет связи | Диапазон (м) | Поле (м) | Маржа (дБ) |
| А | 241,6 | 150,7 | 8,5 | 3,7 | 84,3 | 157,8 | 66,9 | 4,8 |
| Б | 107,9 | 80,0 | 11,8 | 3,7 | 77,3 | 70,5 | 42,6 | 8. 1 |
| С | 121,1 | 95,8 | 13,6 | 3,7 | 78,3 | 79,1 | 53,8 | 9,9 |
| Д | 121,1 | 93,4 | 12,8 | 3,7 | 78,3 | 79,1 | 51,4 | 9.1 |
| Е | 171,1 | 84,5 | 5,9 | 3,7 | 81,3 | 111,7 | 25,1 | 2,2 |
| Ф | 215,4 | 146,1 | 9,8 | 3,7 | 83,3 | 140,7 | 71,4 | 6.1 |
| Г | 121,1 | 1.1 | 0,1 | 3,7 | 78,3 | 79,1 | -40,9 | -3,6 |
| Н | 171,1 | 105,7 | 8,4 | 3,7 | 81,3 | 111,7 | 46,3 | 4,7 |
| я | 241,6 | 147,5 | 8,2 | 3,7 | 84,3 | 157,8 | 63,7 | 4,5 |
| Дж | 241,6 | 183,9 | 12,4 | 3,7 | 84,3 | 157,8 | 100,1 | 8,7 |
| К | 171,1 | 98,7 | 7,5 | 3,7 | 81,3 | 111,7 | 39,3 | 3,8 |
| Л | 304,2 | 264,6 | 17,7 | 3,7 | 86,3 | 198,7 | 159,1 | 14,0 |
| М | 171,1 | 108. 1 | 8,7 | 3,7 | 81,3 | 111,7 | 48,7 | 5,0 |
| Н | 135,9 | 97,4 | 11,0 | 3,7 | 79,3 | 88,7 | 50,2 | 7,3 |
| О | 171,1 | 68,9 | 4,5 | 3,7 | 81,3 | 111,7 | 9,5 | 0,8 |
| Р | 135,9 | 105,3 | 12,9 | 3,7 | 79,3 | 88,7 | 58.1 | 9,2 |
| В | 171,1 | 112.1 | 9,2 | 3,7 | 81,3 | 111,7 | 52,7 | 5,5 |
| Р | 135,9 | 83,8 | 8,3 | 3,7 | 79,3 | 88,7 | 36,6 | 4,6 |
- Препятствие на пути распространения между передатчиком и приемником
Кирпичная стена — 5
Гипсокартон/металлический каркас — 6
Офисная стена — 6
2.
Затенение — это эффект, при котором мощность принимаемого сигнала колеблется из-за объектов
Тело человека — 3 9000 7
Для Для получения дополнительной информации о беспроводном мониторинге или для поиска идеального решения для конкретных задач обратитесь к специалисту по применению CAS DataLogger по телефону (800) 956-4437 или запросите дополнительную информацию.
Что можно сделать, чтобы устранить проблемы с затуханием сигнала?
ПослеАкадемия
Комплект для интервью Блоги Наставник Али Наставник Амит
Рекомендуется для вас
Что такое алгоритм Банкира?
В этом блоге мы увидим один из методов предотвращения взаимоблокировок, то есть алгоритм банкира.
В этом алгоритме мы обсудим, что если нам задано количество доступных ресурсов и количество ресурсов, необходимых для процесса, мы можем сказать, зайдет ли система в тупик или нет. Мы поймем эту концепцию с помощью примера.
Что такое Фрагментация и каковы ее виды?
В этом блоге мы узнаем о проблеме фрагментации, возникающей при выделении памяти. Мы также изучим типы фрагментации, то есть внутреннюю фрагментацию и внешнюю фрагментацию.
Какие существуют типы ограничений в SQL?
В этом блоге мы изучим различные типы ограничений, которые можно применять к таблице. Эти ограничения можно использовать для проверки данных, представленных в таблице. Мы узнаем о NOT NULL, UNIQUE, PRIMARY KEY, FOREIGN KEY, CHECK и DEFAULT.
Что такое сопоставление с образцом в SQL и как это делается?
В этом блоге мы увидим, что такое сопоставление с образцом в SQL. Мы также научимся выполнять сопоставление с образцом на примерах.
Что такое представление в SQL?
В этом блоге мы узнаем о представлении или виртуальных таблицах в SQL. Мы также обсудим различные операции, которые мы можем выполнять с представлениями в SQL.
Что такое концепция подсетей и суперсетей?
В этом блоге мы узнаем о концепции подсетей, почему это делается и как это делается. Далее мы узнаем о супернеттинге, зачем он делается и как он делается.