بررسی عوامل محدود کننده سیگنال رادیویی

1. تداخل فرکانسی:

تداخل فکانسی موجب می­گردد سیگنال مزاحم که به آن سیگنال نویز می­ گویند یا سیگنال اصلی ارسال شده از سوی فرستنده جمع شود و امکان بازیابی اطلاعات برای گیرنده ممکن نخواهد بود در صورت افزایش تداخل فرکانسی در شبکه میزان خطا در بسته های دیتا افزایش پیدا خواهد کرد و کارایی شبکه افت خواهد نمود، بنابراین تا حد امکان میبایست از تداخل فرکانسی اجتناب کرد.

تداخل فرکانسی در شبکه وایرلس ممکن از ناشی از تجهیزات WiFi و یا غیر WiFi باشد. در صورت استفاده تجهیزات وایرلس از باند فرکانسی یکسان، تداخل فرکانسی بوجود خواهد آمد که اصطلاحاً به آن Co-Channel Interference می­گویند و میزان تداخل و اثرات نامطلوب ناشی از آن به میزان استفاده کاربران از شبکه وایرلس وابسته خواهد بود. راهکاری پیشنهادی مطابق با شکل این است که چینش اکسس پوینتها بنحوی صورت بگیرد که فاصله میزان توان دریافتی برای دو فرکانس مشابه بیشتر از 19dbm باشد. جهت بررسی این موضوع میتوان در زیر هر اکسس پوینت نصب شده باند فرکانسی و توان سیگنال دریافتی توسط آن اکسس پوینت را بدست آورد و آنرا با توان سایر تجهیزات WiFi که در آن باند فرکانسی عمل می­ نمایند مقایسه کرد.

تداخل فرکانسی همچنین ممکن است از تجهیزات غیر WiFi موجود در شبکه ناشی شود بعنوان مثال بسیاری از اجاقهای مایکرویو، تجهیزات Bluetooth، گوشیهای تلفن بدون سیم و DECT در باند آزاد 2.4/5 GHz عمل می­نماید. نکته مهم این است که تجهیزات WiFi بصورت عادی قادر به تشخیص تداخل فرکانسی ناشی از تجهیزات غیر WiFi نبوده و بصورت کلی آنرا در محاسبات نویز خود حساب می­کنند مگر آنکه از تکنولوژی خاصی جهت تشخیص آن بهره­مند شوند بعنوان مثال برخی تجهیزات اکسس­پوینت سیسکو از چیپ­ستهای اختصاصی Clean Air جهت شناسایی این نوع تداخل استفاده می­نمایند.

در شکل زیر میتوان تاثیرات نامطلوب ناشی از تداخل با تجهیزات مختلف را بر اساس فاصله از منبع تداخل را مشاهده کرد:

2. تضعیف سیگنال:

عوامل مختلفی موجب تضعیف سیگنال در محیط وایرلس می­ گردد، که مواد مهم بشرح زیر است:

2.1. تضعیف ناشی از فاصله (Free Space Path Loss):

امواج رادیویی بعلت عواملی طبیعی که از اتمسفر زمین ناشی می­شود با طی نمودن مسافت دچارمیرایی و تضعیف می­ گردد. بنابراین یکی از عوامل که در سیگنال دریافتی کاربران WiFi و در نتیجه سرعت و کارایی آنها نقش دارد فاصله آنها از اکسس پوینت خواهد بود، علت این موضوع این است که با افزایش فاصله، تجهیزات فرستنده و گیرنده جهت تشخیص دیتا از مدولاسیون با پیچیدگی کمتر استفاده کرده و در نتیجه سرعت و کارایی کاهش خواهد یافت.

میزان تضعیف سیگنال ناشی از فاصله بصورت غیر خطی بوده و از طریق روابط زیر قابل محاسبه می­ باشد:

FSPL = 32.44 + (20log10(f)) + (20log10(D))

FSPL = path loss in dB

f = frequency in MHz

D = distance in kilometers between antennas

طبق روابط ارائه شده میزان تضعیف سیگنال در صورت دوبرابر شدن فاصله حدود 6dbm بوده و مقدار آن برای باند فرکانس 5GHz نسبت به باند 2.4GHz در فواصل یکسان بیشتر می­ باشد:

 

2.2. تضعیف ناشی از جذب(Absorption):

موانع موجود در مسیر سیگنال رادیویی، مقداری از توان آنرا جذب نموده و در نتیجه سیگنال دچار تضعیف خواهد شد. مهمترین عامل تضعیف سیگنال در محیطهای WiFi این نوع تضعیف می ­باشد و موانع موجود در محیط در طراحی و چگونگی چینش اکسس­ پیونتها نقش مهمی بازی می­ کند. در شکل زیر میزان تضعیف سیگنال برای محیطهای مختلف قابل مشاهده می­ باشد:

2.3. تضیف ناشی از انعکاس(Reflection):

موانع صیقلی نظیر اجسام فلزی شیشه­ و سطح آب موجب انعکاس سیگنال رادیویی می­ گردد. این انعکاس زمانی نامطلوب خواهد بود که سیگنالهای وایرلس ارسالی از مسیرهای مختلف و در زمانهایی متفاوت به گیرنده رسیده و موجب ایجاد پدیده چندمسیرگی گردد، در این حالت بعلت جمع دامنه چندین سیگنال با فازهای مختلف، سیگنال دریافتی حاصل شده در سمت گیرنده مطلوب نخواهد بود.این مورد بخصوص در انبارها و کارخانه­ ها که دارای موانع فلزی متعدد هستند و همچنین در ساختمانهای دارای پوشش و دیوارهای شیشه­ای بیشتر بچشم می­خورد. برای حل این مشکل از تکنولوژی­های مبتنی بر MIMO و Beam Forming استفاده می­گردد.

 

2.4. تضعیف ناشی از شکست(Refraction):

شکست نور بعلت تغییر در تراکم(ضریب شکست) محیط که سیگنال رادیویی از آن عبور می­ کند اتفاق می افتد و موجب تغییر در زاویه تابش و یا انعکاس سیگنال می ­شود. از عواملی موثر در شکست سیگنال رادیویی میتوان رطوبت، وضعیت اتمسفر و میزان فشار هوا را برشمرد. پدیده شکست بخصوص در پیاده­سازی شبکه های WiFi در محیطهای بیرونی از عوامل تضعیف سیگنال می ­باشد:

2.5. تضیف ناشی از پراکندگی و انکسار(Scattering And Diffraction):

برخورد سیگنال رادیویی با ذرات ریز نظیر گرد و غبار و همچنین موانع نوک­تیز نظیر برگ درختان موجب پراکندگی (Scattering) و انتشار آن در تمامی جهات می ­گردد. این پدیده در شبکه­ های WiFi که در محیطهای بیرونی پیاده سازی شده­ اند از عوامل تضعیف سیگنال رادیویی می­ باشد. از سوی دیگر برخورد سیگنال با موانع موجب ایجاد خمیدگی و انکسار سیگنال شده (Diffraction) که تغییر در فرکانس، فاز و یا دامنه آنرا در پی خواهد داشت. در محیطهای WiFi پدیده خمیدگی موجب بوجود آمدن نقاط کور در پوشش­ دهی وایرلس در نزدیکی موانع می­ شود.