Bezdrátové sítě - zkušenosti a doplnění (2. část)

Po uveřejnění prvního dílu seriálu o bezdrátových sítích mi přišlo mnoho připomínek a dotazů. Jedněmi z nejčastějších byly právní stránky týkající se provozu bezdrátových sítí a teoretické zázemí (samozřejmě aspoň to základní) týkající se rádiové trasy. V tomto dílu bych se proto zabýval jejich zodpovězením.

Teorie

Představme si klasickou "ideální" trasu - řekněme na vzdálenost 1 km, oba koncové body jsou umístěny na výškových budovách ve výšce cca 30 metrů, výkon vysílačů je 100 mW a citlivost přijímače 22 uV, impedance antény 50 Ohmů.

Malé výkony se ve vf technice většinou neuvádějí ve Wattech, ale v dBm. Vztah je definován jako :

kde A je výkon v dBm a P výkon ve Wattech.

Pokud je citlivost přijímače pro spolehlivý přenos uváděna v mikrovoltech na impedanci 50 Ohmů, převodní vzorec na dBm je :

kde A je citlivost v dBm a U je citlivost ve mikrovoltech na impedanci 50 Ohm.

Útlum trasy je možno odhadnout na základě vzorce :

kde A je útlum trasy v dB a s je vzdálenost mezi přijímačem a vysílačem v kilometrech

Takže pojďme na to :

Výkon našeho vysílače v dBm je A = 10 log(0,1 * 1000) = 20 dBm, citlivost přijímače A = 10 log 22^2 - 107 = -80 dBm, celkem tedy máme k dispozici 100 dBm výkonového rozdílu.

Útlum trasy je A = 99,804 + 20 log 1 = 99,8 dB. Pokud používáme dodávané pokojové všesměrové antény s nulovým ziskem a dodávaný káblík k nim (jehož útlum odhaduji na cca 2,5 dB, tj. 5 dB celkem na obou stranách) je celkový útlum trasy 99,8 + 5 = 104,8 dB. K tomu připočtěme výkonovou rezervu cca 10 dB (šíření za špatného počasí, časem se zhoršující kvalita kabelů a strýček Příhoda), takže jsme na cca 115 dB.

Z výše uvedeného je zřejmé, že nám schází cca 15 dB zisku, který se dá pokrýt např. směrovou anténou se ziskem 15 dB na obou stranách. Nezapomeňte však o těchto 15dB snížit i výkon na obou stranách - tzn. nastavit výkon ne 100mW (20 dBm), ale 20 - 15 = 5dBm (3,2 mW) (zisk se uplatní jak na vysílací, tak na přijímací straně), jinak se dostanete mimo rozsah Generálního povolení.

Výše uvedený výpočet je samozřejmě orientační - vzorec je zjednodušený, podmínky nebývají vždy ideální, může být přítomno rušení atd., takže výpočet slouží spíše pro hrubou představu - vše je nutno poměřit příp. odzkoušet.

Právní aspekty

jsou dány Generálním povolením č. GP - 01/1994, soubor ve formátu PDF je k dispozici na konci tohoto článku. Základní ustanovení jsou :

• Provozní kmitočtové pásmo: 2400 - 2483,5 MHz.
• Minimální přenosová rychlost: 250 kbit/s.
• Celkový výkon v tomto pásmu nesmí přesahovat 100 mW EIRP.
• Pro systémy s rozprostřeným spektrem, užívající techniky přímé sekvence, nesmí špičková spektrální hustota výkonu, vyzářeného izotropním zářičem, překročit hodnotu - 20 dBW/MHz.
• Pro systémy s rozprostřeným spektrem, užívající techniky přeskoku kmitočtu, nesmí špičkový výkon, vyzářený izotropním zářičem, překročit hodnotu - 10 dBW, měřeno v šířce pásma 100 kHz.

Pro nás je hlavní ustanovení o 100 mW EIRP. EIRP je zkratkou pro Equivalent Isotropically Radiated Power (účinný isotropní vyzářený výkon).Ten je definován jako výkon rádiového signálu vyzářeného anténou vysílače, jako by byl vyzářen z bodového zdroje rovnoměrně ve všech směrech (izotropicky). Z toho vyplývá, že pokud máme jmenovitý výkon na výstupu vysílače 100 mW a tento výkon přivedeme na anténu se ziskem 0 dB (a neuvažujeme ztráty kabelu), požadavky Generálního povolení taková souprava právě splňuje.

Dále z toho vyplývá, že pokud takový vysílač připojíme ke směrové (a ziskové) anténě, překračujeme požadavky Generálního povolení. Je-li například použita anténa o zisku 15 dB, je vyzářený výkon cca 3 Watty, čímž překračujeme povolený výkon 30x. Neboli - podle stávajících podmínek není povoleno používat antény se ziskem vyšším než je ztráta na kabelu k anténě (samozřejmě platí při výkonu vysílače 100 mW). Český telekomunikační úřad má samozřejmě právo tyto případy kontrolovat (a postihovat). Pokud se tedy najde stěžovatel, kterému bude radiová trasa vadit (a to se v husté městské síti může klidně stát, zvláště při použití méně směrových antén či pokud máme smůlu a úzký svazek z paraboly ozařuje právě stěžovatele), je velmi pravděpodobný zásah ČTU.

Pro skutečně profesionální trasy je pak třeba použít odpovídající technické řešení, pracující na jiných kmitočtových pásmech - ale to se již dostáváme do úplně jiné cenové oblasti.

Pro porovnání - v USA jsou podmínky pro provozování těchto zařízení poněkud "měkčí" - maximální jmenovitý výkon vysílače nesmí překročit 1 Watt a EIRP je do 4W (což odpovídá legálnosti antén se ziskem do 20dB s útlumem napaječe kolem 4 dB).

(pokračování příště)