本文以P900為例,談談數傳電臺部署的注意事項。
需要考慮的因素
在準備部署數傳電臺這種無線網絡時,有許多因素需要考慮。以下是一些因素:
1、網絡拓撲結構。
P900目前支持Mesh、漫游Mesh(Roaming Mesh)、點對點和點對多點拓撲。
2、吞吐量。
P900支持最高230.4kbps的異步波特率。網絡拓撲結構會影響如何在網絡上的所有節點之間“共享”可用吞吐量。
3、距離。
數傳電臺之間的物理距離決定了所需的天線性能和高度。在考慮天線類型時,請記住所使用的天線的方向性(全向或定向)。
4、地形。
除了距離外,地形也是天線高度要求的一個非常重要的考慮因素。術語“視線”(LOS)指的是能夠從一個位置“看到”另一個位置——這是無線電信號路徑的最低要求。除了LOS,還必須提供足夠的間隙來滿足“菲涅耳區”的要求——一個比物理LOS大得多的無障礙物區域,即LOS不足以完全滿足健壯通信鏈路的RF路徑要求。
5、發射功率。
發射功率應設置為建立可靠通信路徑所需的最小值,并具有足夠的衰減余量。所需的發射功率主要由距離、天線類型(特別是所使用天線的“增益”)和遠程調制解調器的接收靈敏度決定。電纜和連接器損耗(從數傳電臺的“天線連接器”到天線連接器的物理路徑)也必須考慮在內。
6、接收靈敏度。
Pico系列具有出色的接收靈敏度,這可以產生許多好處,例如:為給定鏈路增加衰減余量,能夠使用更便宜的同軸電纜或天線類型,能夠在給定的遠程發射機功率下在更大的距離上運行(也許可以取消對中繼器站點的要求!)。距離、天線增益、發射功率和接收靈敏度是無線電路徑計算的關鍵“數字”。因此,Pico系列具有最大可用發射功率和異常接收靈敏度-這兩個“數字”將產生最有利的路徑計算結果。
7、衰減余量(Fade Margin)。
當考慮所有的無線電路徑號和硬件假設時,另一個需要考慮的因素是整個系統的“衰減余量”。衰減余量是預期接收信號電平和最小可接受接收電平(接收靈敏度)之間的差值。由于Pico系列執行嚴格的規格,整體部署應該這樣,調制解調器可以充分利用其潛力,以提供可靠和健壯的通信鏈路。一個典型的期望的衰減余量在20dB左右,但是通常10dB的衰減余量是可以接受的。
8、頻段。
900MHz的頻段范圍不受雨水的影響,在一定程度上也能夠穿透樹葉和“周圍的障礙物”。在這種情況下,有些人可能會選擇精簡物理部署,特別是涉及到天線(塔)高度時。路徑計算提供了指定“所需”天線高度的結果。為了節省成本和利用頻率范圍的特性,有時不遵守高度要求:這可能導致不可靠的通信。
9、功率要求。
Pico系列可以集成到一個系統(開發板,或定制),接受一個范圍的直流輸入電壓(電源電流要求也必須滿足)。在某些部署中,功耗是至關重要的。P900具有許多與降低功耗相關的功能,例如,考慮到遠程調制解調器的接收靈敏度,可以在較低的發射功率下操作。
10、干擾。
Pico系列的跳頻擴頻(FHSS)操作通常允許它在可能存在帶內干擾源的環境中良好工作。頻率限制(跳頻區)是一種內置功能,可用于避免特定頻率或頻率范圍;頻譜分析儀功能可用于識別潛在干擾區域。
路徑計算
假設天線高度足夠,確定是否存在足夠的無線電信號路徑(即存在合理的衰減余量以確保可靠性)的基本公式為: 衰減余量(Fade Margin)=系統增益(system gain)-路徑損失(path loss)
其中,所有值都以dB表示。
系統增益計算公式如下: 系統增益=發射器功率+(發射器天線增益-發射器電纜和連接器損耗)+(接收器天線增益-接收器電纜和連接器損耗)+ |接收器靈敏度|。
其中,所有值均以dB、dBi或dBm表示(視情況而定)。
在這個例子中,假設路徑損耗為113dB,衰減余量= 143-113 = 30dB。 30dB超過了期望的20dB的衰減范圍,因此這個無線電通信鏈路將是非常可靠和健壯的。
天線系統部件安裝
天線系統部件的安裝、拆卸或維護必須由有資質和經驗的人員進行。
1、天線
最常見的兩種天線是全向天線(omni)和定向天線(Yagi)。全向天線(omni)通常具有3~6dBi增益,并將其能量擴散到各個方向(因此稱為“全向”)。能量場的“模式”是一個甜甜圈的形狀,天線垂直安裝在中心。這種垂直安裝的天線產生垂直極化的信號。定向天線(Yagi)有一個更集中的天線模式,這導致更大的增益:通常6~12dBi。
Yagi天線的圖案在天線指向的方向上呈大雨滴的形狀。如果Yagi的元素垂直于地面(最常見的方向),輻射信號將垂直極化;如果與地面平行,極化是水平的。
在選擇無線網絡部署中使用的各種天線類型時,都要考慮網絡拓撲結構、應用和路徑計算。
2、同軸電纜
以下類型的同軸電纜是推薦的,適用于大多數應用(其次是損失在900MHz, dB,每100英尺):LMR 195 (10.7);LMR 400 (3.9);LMR 600 (2.5)。
對于典型的應用程序,LMR 400可能是合適的。當需要長電纜時,特別是在沒有太多可用余量的網絡中,應考慮使用損耗較低的電纜。
在安裝電纜時,必須注意不要物理損壞它(特別注意不要在任何時候扭結它),并正確地固定它。還必須注意正確地固定連接器(使用適當的壓接工具),并防水。
3、避雷器
最有效的防雷措施是安裝兩個避雷器:一個在天線處,另一個在與設備的接口處。避雷器接地系統應與輸電塔、電力接地系統充分互聯,形成單一的、完全集成的接地電路。避雷器上的兩個端口通常為N-type母口。
4、外部濾波器
盡管Pico系列能夠在大多數環境中濾除射頻噪聲,但也有需要外部濾波的情況。在P900天線附近的尋呼塔和蜂窩基站會使接收器不靈敏。Microhard公司的外腔濾波器消除了這個問題。濾波器有兩個N-female連接器,應該內聯在射頻設備的接口上。
審核編輯:劉清
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原文標題:淺談數傳電臺部署注意事項
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