Tần số sử dụng để thiết kế WLAN: là dải UHF (300MHz-3GHz).Băng này sử dụng cho vô tuyến công suất thấp,điện thoại di động, WLAN
Chọn tần số để thiết kế bài toán rất quan trọng .Vì việc thiết kế mạng WLAN nói riêng và tất cả các mạng viễn thông khác đều phải tuân thủ nghiêm ngặt quy định chung về sử dụng băng tần của ITU,Việt Nam do bộ truyền thông và thông tin quản lý, chuẩn 802.11 a, b,...Nếu chọn sai sẽ ảnh hưởng đến các mạng khác do chồng lấn phổ và nhiễu bội tần...
Như vậy băng tần của WLAN phải chọn trong khoảng 400MHz-450MHz hoặc lớn hơn 2.4GHz.Trong bài toán này tính toán vùng phủ sõng với trạm chuyển tiếp nên băng tần sử dụng băng 2.4 GHz
Độ cao angten: thông thường một angten sẽ có hiệu suất cao nhất khi độ cao angten bằng một phần tư độ dài bứơc sóng của băng tần sử dụng.Nếu chọn f=2.4835 GHz ( băng tần 2.4GHz) thì [ ] [ ]Hz cm s m f c 12 10 . 4835 . 2 / 10 . 3 9 8 ≈ = =
λ nên độ cao angten là 3cm.
Ngày nay các thiết bị đã xu hướng theo chuẩn.Angten ¼ bước sóng cũng thường xuyên được sử dụng.
Công suất phát khoảng 0.01W- 1.5W.Ở đây chọn công suất phát là 0.01W vì với khoảng cách liên lạc như trên là đủ
Cự ly phủ sóng:tuỳ thuộc vào yêu cầu mà sử dụng phạm vi phủ sóng thích hợp. Đối với trạm chuyển tiếp nên vùng phủ sóng trong phạm vi duới 100m.
3.11.1.Tính toán suy hao trong không gian tự do và theo điều kiện địa hình
Việc tính toán suy hao trong không gian là rất quan trọng đối với tính toán xác định công suất phát. Việc tính toán chính xác suy hao giúp ta tính toán được công suất phát một cách hợp lý đảm bảo cự ly thông tin.
Như đã trình bày ở trên suy hao tùy thuộc vào tần số, khoảng cách và địa hình. Cách tính nhập số liệu về tần số khoảng cách được thông số ra là kết quả suy hao theo đơn vị dB.
Hình3.10.Suy hao trong không gian tự do với D=100m
Ta có kết quả tính toán suy hao:
• Băng tần 2.4 GHz (2.4835 GHz)
D [m] 10 20 30 40 50 100
L [bB] 60.34 66.36 69.88 72.38 74.32 80.34
Căn cứ vào bảng kết quả tính toán trên nhận thấy rằng suy hao đường truyền lớn dần lên theo khoảng cách.
3.11.2. Tính toán công suất thu
• Trong không gian tự do
Hình. Mô phỏng tính toán Eo và Pr trong không gian tự do
Bảng kết quả tính toán không gian tự do với băng tần 2.4 GHz
D[m] 10 20 30 40 50 [ ] 0 / E µV m 99097.03 49548.51 33032.34 24774.25 19819.40 [ W] r
P m 9.9013E-5 2.4753E-5 1.1001E-5 6.1883E-6 3.9605E-6 2
W W /r m 2.6048E-5 6.5122E-6 2.8943E-6 1.6280E-6 1.0419E-6
[ ]m
• Trong các điều kiện địa hình
Hình. Mô phỏng tính toán Eo và Pr trong các điều kiện địa hình
Bảng kết quả D[m] 10 20 30 40 50 [ ] 0 / E µV m 99097.03 49548.516 33032.344 24774.258 19819.406 [ V m] E µ / 29672.21 7440.65 3308.81 1861.57 1191.51 [ W] r
P m 8.8771E-6 5.5820E-7 1.1038E-7 3.4941E-8 1.4314E-8 2
W W /r m 2.3354E-6 1.4685E-7 2.9041E-8 9.1924E-9 3.7659E-9
[ ]m
λ 0.1208 0.1208 0.1208 0.1208 0.1208
- Khi khoảng cách giữa anten thu và anten phát càng lớn thì suy hao càng tăng nên và cường độ trường cũng như công suất thu giảm suống. Điều này đúng với kết quả lý thuyết và thực nghiệm.
- Với mỗi một cách tính toán khác nhau của cùng một tham số đầu vào cho ra những kết quả về cơ bản là giống nhau. Song muốn ước lượng một cách chính xác thì việc lựa chọn phương pháp tính toán là rất quan trọng và cần dựa vào thực tế, kinh nghiệm của người thiết kế.
- Việc chọn loại anten khác nhau (độ lợi khác nhau) cũng ảnh hưởng tới kết quả tính toán. Việc chọn loại anten cần tính đến mức độ bảo mật thông tin, kêt cấu, lắp đặt, giá thành của anten.
- Độ cao anten và độ định hướng của anten có ảnh hưởng lớn tới vùng phủ sóng. Khi độ cao anten càng lớn thì vùng ảnh hưởng của anten càng rộng và ngược lại. Khi đưa anten lên cao ta được lợi về vùng phủ sóng nhưng nếu vùng phủ sóng quá rộng vượt ra ngoài phủ sóng của mạng thì gây ra lãng phí, ảnh hưởng tới hoạt động của mạng khác, ảnh hưởng tới vấn đề bảo mật thông tin… Vì vậy trong thiết kế cần phải chọn độ cao anten hợp lý để đảm bảo vừa đủ cự ly thông tin, nâng cao hiệu quả sử dụng của mạng.
- Vị trí anten thường là tâm vùng phủ sóng. Cần chọn vị trí đặt anten hợp lý để nâng cao hiệu quả sử dụng mạng.
- Do độ nhạy máy thu thay đổi theo thời gian và công nghệ của nhà chế tạo vì vậy việc chọn máy thu cũng rất quan trọng để đảm bảo chất lượng cũng như tính kinh tế của dự án.
- Việc lựa chọn công suất phát cần dựa trên cơ sở độ nhạy máy thu, yêu cầu chất lượng thông tin. Sao cho với một độ nhạy máy thu xác định, khoảng cách chất lượng thông tin được đảm bảo với một công suất phát là thấp nhất. Nó được coi là vấn đề cơ bản quyết định tới hiệu quả kinh tế của dự án và thể hiện trình độ, kinh nghiệm của người thiết kế.
Đề tài Nguyên lý mạng Wireless – LAN. Đi sâu tính toán thiết kế vùng phủ sóng và ứng dụng WI – FI là một bài toán tổng quát trong việc tính toán thiết kế, xây dựng mạng không dây một ứng dụng rất phổ biến hiện nay trong các cơ quan, xí nghiệp nhà máy và nhiều ứng dụng khác ( đã được đề cập trong đồ án ).
Để giải quyết bài toán này, sinh viên đã giải quyết các vấn đề sau: - Tìm hiểu về mạng WLAN các ứng dụng của mạng LAN và WI-FI.
- Tìm hiểu về lý thuyết vùng phủ sóng, các kiến thức về anten, công suất phát, độ nhạy máy thu, nhiễu….
- Tìm hiểu quy định về công suất phát, tần số sử dụng WLAN.
- Tính toán vùng phủ sóng chọn băng tần, công suất phát, anten phù hợp.
- Tính toán suy hao đường truyền trong không gian tự do và trong điều kiện địa hình.
- Tính toán công suất, cường độ trường tại điểm thu.
Việc tính toán được thực hiện qua ngôn ngữ JAVA Runtime Environment qua mạng internet bằng phần mềm đã được kiểm chứng, khuyến nghị và sử dụng rộng rãi trên thế giới.
Qua việc thực hiện đồ án với sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn giúp sinh viên tìm hiểu được cơ bản, khái quát về mạng WLAN và các ứng dụng WI – FI. Và đặc biệt là được trang bị các kiến thức, kỹ năng cơ bản của một người tính toán, thiết kế - Một kiến thức rất quan trọng của một kỹ sư Điện Tử Viễn Thông.
LỜI CẢM ƠN!
Em cảm ơn tất cả các thầy, cô giáo đại cương đã trang bị những kiến thức nền tảng đầu tiên, các thầy giáo ngành Điện Tử Viễn Thông đã cho chúng em hành trang, kiến thức về nghề nghiệp. Đặc biệt xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo TS Phạm Văn Phước đã trực tiếp hướng dẫn tận tình đồ án! Trân trọng cảm ơn các thầy, cô!
1. Tài liệu hướng dẫn thiết kế RF - TS PHẠM VĂN PHƯỚC 3. Lý thuyết và kỹ thuật ANTEN_ GS.TSKH PHAN ANH 4. Trường điện từ và truyền sóng _GS.TSKH PHAN ANH 5. Các đồ án tốt nghiệp có liên quan
6.Các website có liên quan
http://www.cdt21.com/resources/
http://www.swisswireless.org/wlan_calc_en.html
....
Thuật
ngữ Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt
Ad-hoc Ad-hoc network Mạng độc lập
ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số không đối xứng
AP Access Point Điểm truy nhập
ESS Extended Service Set Bộ dịch vụ mở rộng
ESSID ESS Identification Nhận dạng ESS
HIPERLA
N High Performance LAN Mạng LAN hiệu năng cao IBSS Independent Basic Service Set Bộ dịch vụ cơ sở độc lập IEEE Institute of Electrical and Electronic
Engineers Viện các kỹ sư điện và điện tử
IP Internet Protocol Giao thức Internet
ISM Industrial, Scientific, and Medical Băng tần công nghiệp, khoa học và y tế
RF Radio Frequency Tần số vô tuyến điện
TX Transmitter or Transmit Máy phát hoặc phát
RX Reciev or Reciever Máy thu hoặc thu
LAN Local Area Network Mạng nội bộ
WLAN Wireless Local Area Network Mạng nội hạt vô tuyến WPAN Wireless Personal Area Network Mạng cá nhân không dây WMAN Wireless Metropolitan Area Network Mạng đô thị không dây
WPA Wi – Fi Protected Access Truy nhập được bảo vệ Wi – Fi