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Calcoli wifi

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In un sistema wifi è sempre difficile prevedere se una connessione tra due dispositivi radio avrà successo o meno, dato che nella realtà gli scenari sono spesso molto vari.
Ad ogni modo in questo articolo cercheremo di esporre qualche metodo per calcolare le potenze in gioco e le relative perdite, in modo da poter avere almeno una idea di quella che sarà la qualità del collegamento radio.

I fattori basilari sono:

  • La potenza emessa dalla radio, che solitamente è espressa in milliwatts o in dBm. Essa è variabile e in molti casi è possibile cambiarne il valore in fase di configurazione del dispositivo radio.
  • Le perdite lungo i cavi, che collegano il dispositivo radio con l'antenna. Queste perdite se pur minime saranno sempre presenti e dipenderanno dalla bontà dei connettori, dal tipo di cavo e dalla sua lunghezza. Naturalmente più lungo sarà il cavo e maggiore saranno le perdite.
  • Il guadagno dell'antenna. Le antenne sono un componente passivo, ma a seconda della loro forma possono concentrare il segnale radio in una parte limitata dello spazio, evitando che il la potenza venga dispersa. Maggiore sarà la direttività dell'antenna e maggiore sarà il suo guadagno, che andrà a sommarsi nel bilancio delle potenze in gioco. Occorre considerare che avere un'antenna molto direttiva va bene quando mi interessa connettere solo due radio (point-to-point) ma se devo permettere a più unità radio di connettersi ad un unico access point, allora una antenna di questo tipo diventa piuttosto inutile.
  • Le perdite nello spazio tra le due antenne. Per calcolare queste perdite esistono diverse formule, partendo da quella per lo spazio libero da ostacoli a quelle più complicate (zone di Fresnel), ma è quasi impossibile tenere conto in uno scenario reale delle diverse tipologie di ostacoli, dato che le potenze in gioco sono molto piccole e il margine di errore è molto basso, per cui anche un piccolo errore nella valutazione potrebbe portare ad una mancata connessione.
  • Soglia minima di ricezione. Occorre tenere conto che anche la radio in ricezione ha un livello minimo di ricezione al di sotto del quale l'amplificatore nella radio ricevente non riesce a distinguere il segnale in arrivo.  solitamente il minimo RSL (Minimum Received Signal Level) è un valore negativo espresso in -dBm. Questa soglia dipende anche dal tipo di codifica usata, infatti una codifica con meno simboli è più robusta ma anche più lenta, ad ogni modo molti dispositivi correggono automaticamente questa codifica a seconda della bontà della connessione.


Calcolo della potenza emessa

Potenza del dispositivo radio
dBm
Guadagno dell'antenna*
dBi
Perdite nel cavo Perdite ogni 100m
dBx100m
Lunghezza cavo
m
Perdite nei connettori Frequenza del segnale
Ghz
Totale potenza emessa disponibile Numero connettori

* Il guadagno dell'antenna è espresso in dBi = decibel isotropic, cioè il guadagno in decibel rispetto ad una antenna isotropica ( che irradia uniformemente in tutte le direzioni)
 ed è calcolato come dBi = 10 log10( Potenza ricevuta sull'antenna / Potenza ricevuta su una antenna isotropica)

Conversioni utili

Metri >Piedi
Piedi >Metri
mW >dBm
dBm >mW

 Dato che le potenze usate da questi sistemi sono abbastanza piccole  ( da pochi mW a 20W )  si preferisce usare i dBm (dBmW) al posto dei normali dB (dBW) per indicare la potenza del segnale.
I dBm (milli decibel) sono definiti come 10*log10(potenza in mW/1mW), mentre la potenza in decibel fa riverimento al watt e non i milli watt è dB = 10*log10(potenza in W/1W).
La relazione tra le due unità di misura è : dB = dBm - 30.

Perdite nello spazio libero

Frequenza del segnale Distanza tra le antenne Totale potenza persa
 Mhz  
 Km 
 dB 

Le perdite nello spazio libero ( Free Space Loss = FSPL)  sono una idealizzazione dello spazio reale in cui viaggia il segnale, quindi solitamente le perdite saranno sempre superiori, ma almeno si ha una idea dell'ordine di grandezza di queste ultime


Ora se alla potenza disponibile in uscita (in decibel) sottraiamo le perdite nello spazio otteniamo la potenza del segnale che arriva all'antenna ricevente. 
Aggiungendo i decibel per il guadagno dell'antenna ricevente e considerando le perdite sul cablaggio, otterremo la potenza che arriva all'apparato ricevente.
Se questa è maggiore della sensibilità del dispositivo che deve ricevere il segnale allora la connessione verrà stabilita e vi potrà essere lo scambio di dati.

Calcolo per 2,4Ghz

Calcolo per 5,4Ghz

Ultimo aggiornamento ( Lunedì 20 Giugno 2011 23:12 )  
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