ОСОБЕННОСТИ РАДИОПЛАНИРОВАНИЯ В ОБЩЕСТВЕННЫХ УЧРЕЖДЕНИЯХ

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматриваются особенности радиопланирования при проектировании Wi-Fi сети с частотой 2.4 ГГц и выявляются возможные причины потери сигнала, такие как затухание в открытом пространстве и при прохождении через твёрдые материалы. Предлагаются эффективные способы устранения этой проблемы, включая выявление точек повышенной нагрузки, эффективное размещение точек доступа и дополнительных повторителей.

Ключевые слова: радиопланирование, Wi-Fi сети, Wi-Fi роутеры, покрытие, затухание сигнала.

Введение

С развитием технологий беспроводной связи и повсеместного использования Wi-Fi, обеспечение надежного и эффективного радиопокрытия в общественных учреждениях становится важным аспектом современной инфраструктуры. Особенности радиопланирования в таких учреждениях включают в себя учет специфики помещений, структуры зданий, плотности пользователей и потребностей в высокой пропускной способности.

Факторы влияния на радиопокрытие

1. Физические характеристики помещений:

• Различные материалы конструкции здания могут препятствовать распространению сигнала Wi-Fi.
• Перегородки, мебель и другие объекты в помещениях влияют на затухание сигнала.

2. Свойства радиопередающей аппаратуры:

• На современном рынке представлено большое число различных устройств для организации сети Wi-Fi, каждое из которых обладает множеством различных характеристик и настроек.
• Важнейшими из характеристик беспроводных точек доступа являются частотный план, а также мощность излучаемого сигнала.

3. Плотность пользователей:

• Высокая плотность пользователей в общественных учреждениях может привести к перегрузке сети и ухудшению качества обслуживания.
• Необходимость балансировки нагрузки для обеспечения равномерного доступа к сети.

4. Требования к пропускной способности:

• Общественные учреждения могут иметь различные потребности в пропускной способности сети в зависимости от типа деятельности (например, учебные заведения, торговые центры, медицинские учреждения и т. д.).

Принципы радиопланирования

1. Измерение уровня сигнала:

• Проведение предварительного обследования помещений для определения особенностей здания и областей с низким уровнем сигнала.
• Использование специализированного оборудования для измерения уровня сигнала и выявления возможных помех.

2. Корректное размещение точек доступа:

• Учет физических характеристик помещений при выборе мест установки Wi-Fi роутеров.
• Равномерное распределение точек доступа для обеспечения полного покрытия всего здания.

3. Использование технологий управления нагрузкой:

• Внедрение систем управления трафиком для балансировки нагрузки между точками доступа и предотвращения перегрузок.

4. Оптимизация настроек:

• Настройка параметров сети, таких как мощность передатчика, каналы передачи данных и антенные диаграммы, для оптимального радиопокрытия и минимизации взаимных помех.

На рисунке 1 изображена карта этажа, а также уровни мощности сигнала, представленные в децибел-милливатт, полученные путём измерения в различных точках помещения при нынешнем размещении точек Wi-Fi

Рисунок 1. План объекта с нанесёнными уровнями сигнала Wi-Fi

Уровень сигнала в диапазоне от -50 до -70 dBm является удовлетворительным. При мощности ниже -70 dBm использование сети Wi-Fi становится проблематичным, а соединение нестабильным.

Как можно видеть на рисунке 1, используемая схема размещения точек доступа оставляет зоны с неудовлетворительным уровнем сигнала во множестве мест на данном этаже, следовательно, стоит изменить места размещения для полного и качественного покрытия всего помещения.

При планировании размещения и выбора модели приёмопередающего устройства, важно учитывать степень будущей нагрузки на конкретный участок помещения. Другими словами, стоит выделять области, в которых количество пользователей будет максимальным в течении всего времени. Это необходимо для расставления приоритетов размещения оборудования при ограниченном количестве точек доступа, а также для использования подходящих моделей, способных обеспечить всех пользователей одновременно качественным интернет-соединением, например с технологией распределения ресурсов для большого числа пользователей.

Рисунок 2. План объекта с выделенными областями максимальной нагрузки на сеть

На рисунке 2 красным цветом выделены области, с максимально возможной концентрацией пользователей. Эти места имеют наибольший приоритет в качестве обеспечения уровня сигнала и скорости доступа к сети интернет.

В центральной части, при массовых мероприятиях, число активных пользователей не превышает 200 человек. Благодаря современному радиопередающему оборудованию и стандарту Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) есть возможность обеспечения одновременно всех потребителей на скоростях более 5 мегабит в секунду, чего достаточно для потокового просмотра мультимедиа в HD качестве. При этом, энергопотребление данного оборудования оптимизированно и сведено к минимуму при отсутствии повышенных нагрузок.

Ещё одним важным этапом радиопланирования является расчет затухания радиосигнала в условиях как открытого пространства, так и при наличии физических препятствий.

Ослабление сигнала на частоте 2.4 ГГц при прохождении через воздух рассчитывается через следующую формулу:

где:

d – это расстояние между передатчиком и приемником в километрах,

f – это частота излучения в гигагерцах

c – это скорость света

Получаем следующие значения затухания:

Таблица 1

Значения затухания

Межкомнатные стены здания для планирования посчитаем толщиной в 15 сантиметров из бетона, что даст затухание порядка 25 дБ, когда для несущих стен толщиной в 30 сантиметров, материал которых в данном случае является гранит, ослабление составит 40 дБ.

Для обеспечения хорошего уровня сигнала и покрытия по всей территории не обязательно размещать только точки доступа. Иногда возможно использование дополнительные устройства, такого как Wi-Fi репитеры. Эти устройства выступают в качестве усилителей сигнала, позволяя расширить зону покрытия и улучшить качество сигнала в тех местах, где обычно наблюдается слабый сигнал или вовсе его отсутствие. Повторители сигнала Wi-Fi могут быть установлены на значительном расстоянии от основной точки доступа и помогают устранить проблемы сигнала, вызванные препятствиями или непосредственными помехами. Они являются простым и эффективным способом улучшить производительность сети и обеспечить стабильное подключение к сети интернет даже в труднодоступных местах, однако репитеры обеспечивают лишь большее покрытие, но не скорость доступа, что позволяет экономить в помещениях с большим количеством межкомнатных стен.

Взяв в учет все ранее изложенные особенности радиопланирования, а также начальную мощность точек доступа равную 18 dBm, была составлена и представлена на рисунке 3, модернизированная схема размещения точек доступа беспроводной сети для обеспечения полного покрытия всей площади помещения.

Рисунок 3. План объекта с обозначенными точками размещения оборудования

Представленная на рисунке 3 конфигурация иллюстрирует места расположения 24 точек доступа Wi-Fi и ретрансляторов в помещении, обеспечивающую полное покрытие зоны с высоким качеством связи. Ретрансляторы, изображенные на схеме, не являются обязательными к размещению, однако их использование рекомендовано для гарантированного обеспечения стабильно мощного сигнала на территории всех помещений данного этажа.

Заключение

Эффективное радиопланирование в общественных учреждениях играет ключевую роль в обеспечении высококачественной беспроводной связи для пользователей. Правильное размещение и настройка Wi-Fi роутеров, учет специфики помещений и применение технологий управления нагрузкой помогают обеспечить надежное и стабильное радиопокрытие.

Внедрение программного обеспечения для мониторинга и аналитики радиосетей позволяет оперативно реагировать на изменения в среде беспроводной связи, повышая тем самым эффективность управления радиочастотным спектром. Вторгнуться в эпоху цифровизации и повысить качество услуг можно будет только при условии квалифицированного подхода к радиопланированию и инвестициям в современные технологии. Итак, прогрессивное радиопланирование остается неотъемлемым компонентом стратегического развития любого общественного учреждения, стремящегося к созданию эффективной и доступной сетевой инфраструктуры.

Список литературы:

1. Free-space path loss // WikipediA URL: wikipedia.org/wiki/Free-space_path_loss (дата обращения: 02.05.2024).
2. Затухание Wi-Fi в различных материалах // FantasyLab: Техно-блог URL: https://fantasylab.ru/tekhno-blog/6-fantasylab/2011-03-20-02-19-00/72-zatukhanie-wi-fi-v-razlichnykh-materialakh.html (дата обращения: 03.05.2024).
3. Free Space Path Loss Diagrams // SemFio NetworksURL: https://semfionetworks.com/blog/free-space-path-loss-diagrams (02.05.2024).
4. Радиопланирование: методы и алгоритмы // Иванов А.А., Петров В.Б. – М.: Радио и связь, 2017. – 352 с.
5. Влияние архитектурных особенностей зданий на распространение радиоволн // Смирнов М.И. – Известия вузов. Радиофизика, 2018. – Том 61, №4. – С. 320-330.
6. Федоров Е.Г. Основы радиопланирования сетей мобильной связи – СПб: БХВ-Петербург, 2019. – 480 с.
7. Технологии радиочастотной идентификации в инфраструктуре общественных учреждений [Электронный ресурс] // IT Expert URL: http://www.it-expert.ru/technology/RFID-in-infrastructure/ (дата обращения: 04.05.2024).