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分析:卫星与WiFi的集成应用

时间:06-12 来源:《卫星与网络》杂志 点击:
2 技术问题

  2.1 扩大覆盖范围


  标准的802.11b使用制式设备可提供室外200~400m的范围。这一范围可通过提高发射机的功率和换一个高增益天线而得到扩大。

  最大的范围受发射功率(EIRP)的限制。各类管理机构限制了2.3GHz波段使用802.11b进行发射的功率水平。这些限制显示在表1中。

地区或国家

EIRP限制

美国

4W(36dBm)

EMEA(欧洲、中东和非洲)

100mW(20dBm)

中国

10mW(10dBm)

表1 发射功率限制

  制式设备的典型的功率如下。

  超过100mW的放大器并不实用,这是因为低产量而导致折价格增高。需要扩大覆盖范围时,建议使用更高增益的天线,以保证成本不致太高。好的同向天线、八木天线和碟型天线只有100美元或更低。

  2.1.1 更高功率的发射机

  大多数802.11b卡和接入点使用的是输出功率为40mW的设备。这一功率可推广到接入点的所有范围。值得注意的是,一个节点更高功率放射机可提高节点的发射能力,却并不有助于接收能力。在这种情况下,接收机的灵敏度成为限制因素。

  高功率发射机的要点如下。

  (1)安装:高功卡或接入点不比低功率方案需要更多的安装。更高增益的发射机也能放大标准发射机输出;

  (2)成本:高功率WiFi设备一般是标准WiFi设备价格的2~3倍;

  (3)功耗:在太阳能应用等低功率的条件下,更高功率发射机要求更多的直流功率输入;

  (4)使用更高功率发射机的优点是容易安装和搬动,但需要增加开销和功耗。

  2.1.2 外部天线

  外部天线可以用来提高WiFi节点发射功率。不同类型的天线能提供不同的特性。

  (1)各向同性天线(Isotropic):在三维上的幅射功率均相等。同向天线没有增益,常用于其它类型天线的比较参考。没外接天线的笔记本卡使用的就是同向天线;

  (2)全向天线(Omni Directional):幅射功率在二维度上形成两个圈。这是最普通的外接天线类型,大多数的接入点和PCI卡使用就是小型全向天线。全向天线通常用于中心网关节点,让用户能在任何角度接入网络;

  (3)定向天线(Directional antenna):以非常窄的电波提供高增益。此类天线必须仔细地对准目标,应用在点对点或点对多点网络的远端节点处。碟型天线(Dish)和八木天线是两种常用的定向天线,很容易获得高达24dB的增益。

  使用外部天线时,让WiFi设备与天线的电缆损耗降至最小很重要。使用质量较差的电缆时,损耗3dB的情况非常容易出现。应该使用低损耗电缆,然而高质量电缆的价格又高。降低损耗的另一种方法是尽可能地将电缆长度限制在1m之内,这样需要将接入点安装在塔顶。长电缆尽可能地使用在以太网或USB电缆等对损耗不敏感的情况下。

  2.1.3 覆盖范围的性能

  根据数据速率和功率发射的限制条件,很容易就能够将点对多点网络的覆盖范围拓展1~5km。配备了外部天线的标准WiFi设备很容易就实现这些距离。

  典型的最大化的性能:

  (1)在11Mbit/s时,EMEA的限制范围是800~1200m;

  (2)在2Mbit/s时,EMEA的限制范围高达2.5km;

  (3)在11Mbit/s时,US的限制范围是7~10km。

  实际所达到的覆盖范围取决于几个不定因素,包括干扰、链路边际、阻塞、天线精确定位,以及接收机的灵敏度。

  考虑覆盖范围大的天线而不是功率强大的天线,这种出发点是对的。更广覆盖范围要求天线安装位置高,以防止来自建筑物、山、树的阻塞和干扰。而高塔比WiFi设备自身要昂贵许多。

  2.1.4 网状技术

  在网状网络中,每个用户能与接入点进行通信,也能直接与其他用户进行通信。如果用户出了覆盖区,还可通过中间用户链接至接入点。

  这种不需要借助更高功率或外接天线就能拓展网络的方式具有优势。其限制条件是在形成传递链的不同用户间必须是直线视距,如果一个中间终端出现了故障,那么所有通过这个终端的其它用户都将断线。实际上,从任何用户或接入点"跳"的数量应该保持在三"跳"。

  网状产品尚未普遍地提供,但可"免费"进行覆盖范围的扩展。

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