2.5 Triển khai cơ sở hạ tầng IEEE 802.11
2.5.3 Tín hiệu và nhiễu trong băng tần ISM
Băng tần ISM là yêu cầu của phần còn lại ở băng tần bắt buộc mà nó được thiết lập tới mức tối đa ngang bằng công suất phát với mục tiêu giảm tối đa nhiễu giữa các người dùng khác nhau. Giá trị cực đại của công suất phát phụ thuộc vào mỗi modul điều khiển. Ở Mỹ, hội (FCC) đã cố định giới hạn là 1W, ở Châu Âu, ETSI đã đặt giới hạn cường độ bức xạ đẳng hướng tương đương (EIRP) là 100mW, ở Nhật bản là 10mW/MHz. Vì thế dẫn đến việc thiếu một sự phối hợp điều khiển
WLAN, WPAN và bước phát triển đến hệ thống thông tin di động 4G
Đại học Công Nghệ - ĐHQGHN 50 Lưu Thị Thu Hiền thực sự để đưa ra các chuẩn chung cho những vùng sử dụng cùng băng tần, điều quan trọng là phải dựa trên giá trị của công suất phát được thiết lập mà không làm thay đổi truyền thông của các thiết bị cận kề. Trên thực tế việc thiết lập này biết rằng bất kỳ sóng RF nào được phát bởi thiết bị radio của mạng WLAN mà không được xác nhận như là một tín hiệu được tạo ra bởi IEEE 802.11b trong phạm vi DS sẽ được xem là nhiễu. Đặc biệt nó bao gồm cả tín hiệu 802.11b được tạo ra bởi các thiết bị hoạt động trong các băng tần khác. Sự tồn tại của tín hiệu nhiễu làm cho bên thu sẽ nhận được các gói tin bị lỗi ( tạo ra trong quá trình truyền dữ liệu trong lớp MAC) làm giảm hiệu suất truyền. Như ta đã biết các thiết bị cũng có một cơ chế làm giảm tốc độ truyền ( sau khi hai lần truyền gói tin thất bại, NACK được gửi đi), sự có mặt của nhiễu có thể dẫn tới sự thoả thuận truyền với tốc độ bit thấp hơn (từ 11Mbps thành 5.5,2,hay thậm trí là 1 Mbps với sự giảm lưu lượng đáng kể). Nói chung để tránh tình trạng này thì cần thiết duy trì một mức tín hiệu trong khoảng 10-12 dB hơn mức ồn. Một menu được đưa ra trong hình 2.30 như một khuyến nghị người dùng theo dõi tín hiệu và nhiễu của mỗi kết nối tại bất kỳ thời điểm nào để giúp tìm ra vị trí tối ưu của thiết bị.
Hình 2.30 Hiển thị giá trị tín hiệu và ồn đo được tại thiết bị gốc và thiết bị từ xa
WLAN, WPAN và bước phát triển đến hệ thống thông tin di động 4G
Đại học Công Nghệ - ĐHQGHN 51 Lưu Thị Thu Hiền Điều này cần được đề cập vì chúng ta không chỉ quan tâm tới nguồn nhiễu thông thường như là vi sóng hay đường dây cung cấp nguồn mà còn quan tâm tới lan truyền đa đường. Trên thực tế việc sử dụng DS spread spectrum trong IEEE 802.11b cho phép chúng ta lan truyền đồng thời tới một điểm (phụ thuộc vào mối quan hệ giữa thời gian trễ và khe thời gian) bằng việc thực hiện một cấu trúc RAKE ở nơi nhận- đa số các nhà sản xuất đều làm như thế. Chúng ta phải chú ý rằng việc thực hiện truyền tin tốt thì phải từng phần triệt tiêu nhiễu như trong các lò và những mô tô điện.
2.5.4 Vùng phủ sóng
Mỗi một hiệu ứng ồn, tính chất của nhiễu và những giới hạn tương ứng đã được phân tích, chúng ta có thể mô tả tóm tắt những vấn đề đã được xem xét khi lập kế hoạch phủ sóng một vùng. Chúng ta sẽ rất cần thiết phải biết về môi trường truyền dẫn (đó là không gian tự do hay không giam riêng và các đặc trưng của nó), công suất phát, độ nhạy của thiết bị thu. Bảng 2.6 cho ta thấy các độ nhạy và thời gian trễ (tỉ lệ lỗi khung (FER) ít hơn 1%) của thiết bị cung cấp bởi Avaya tại những tốc độ làm việc khác nhau:
Bảng 2.6 Các tham số về độ nhạy và độ trễ máy thu trong thiết bị WLAN Nói về các tham số này như là một tín hiệu nhiễu. Bảng 2.7 đưa ra một vài ví dụ về phạm vi cho môi trường indoor cung cấp bởi nhà sản xuất với tổng nguồn phát danh định là 15dBm.
WLAN, WPAN và bước phát triển đến hệ thống thông tin di động 4G
Đại học Công Nghệ - ĐHQGHN 52 Lưu Thị Thu Hiền Bảng 2.7 Những vùng phủ sóng có điều kiện môi trường không gian riêng
khác nhau
Phạm vi phủ sóng có thể được mở rộng đáng kể khi sử dụng một anten giới hạn phạm vi, như được chỉ ra trong hình 2.31
Hình 2.31 Anten có phạm vi phủ sóng giới hạn.
Việc nối một anten có phạm vi giới hạn tới mạng WLAN tương ứng cung cấp một công suất thu thực là 2.5dB, vô hiệu hoá anten với bức xạ đẳng hướng. Cuối cùng ta phải đề cập tới mục tiêu thiết kế tế bào thích ứng với môi trường truyền tin.
Cấu trúc của APs cung cấp một dung lượng cho kích thước tế bào cố định, sửa đổi các ngưỡng giá trị. Bằng cách này, nó sẽ cho phép đặt hai AP tại khoảng cách ngắn hơn, vì thế nó trả lời các yêu cầu bắt nguồn từ phần tập trung cao của người dùng trong những khu vực phủ sóng xác định.
Để kết thúc phần thực hành liên quan tới sự thực thi của IEEE 802.11b, chúng ta sẽ giải quyết một vài vấn đề về không gian truyền dẫn.
WLAN, WPAN và bước phát triển đến hệ thống thông tin di động 4G
Đại học Công Nghệ - ĐHQGHN 53 Lưu Thị Thu Hiền
2.5.5 IEEE 802.11 cho không gian tự do
Như đã đề cập ở phần trước của chương, một số lượng lớn các thiết bị cáp đang gia tăng khi sử dụng thiết bị IEEE 802.11 để cung cấp dịch vụ dữ liệu ở những vùng xa trạm phát, nơi có số lượng thuê bao di động giải rác xung quanh trạm phát trung tâm hay nơi có hiệu suất nhận tin thấp, không có lợi cho việc lắp đặt cáp quang hay việc sử dụng hệ thống LMDS. Với những điều kiện này sự tồn tại của AP và thẻ PCMCIA hay hơn thế nữa là các thiết bị người dùng phí tổn thấp cùng với sự tự do cung cấp, sử dụng các ứng dụng làm cho việc sử dụng cấu trúc IEEE 802.11 là hết sức lôi cuốn. Để kết thúc vấn đề này nhà sản xuất Avaya khuyến nghi đầy đủ các phương thức cho phép triển khai mở rộng IP không dây trong môi trường ngoài trời.
Sự triển khai này giúp chúng ta vẫn có thể sử dụng các thiết bị trong cấu trúc cũ với một vài mở rộng về phần mềm. Để cung cấp một phạm vị tốt hơn các nhà sản xuất đề nghị sử dụng những anten với hệ số khuyếch đại cao hơn anten được sử dụng ở môi trường trong nhà, đặc biệt về phía người dùng. Hình 2.32 chỉ ra hai loại anten ngoài trời tiêu biểu một là anten đẳng hướng một là anten có hướng.
Hình 2.32 Anten ngoài trời (a) Đẳng hướng và (b) một hướng
WLAN, WPAN và bước phát triển đến hệ thống thông tin di động 4G
Đại học Công Nghệ - ĐHQGHN 54 Lưu Thị Thu Hiền Hệ số khuyếch đại cho anten đa hướng là 7dB và cho anten đẳng hướng là 14dB. Hệ số đầu tiên được sử dụng cho AP và hệ số thứ hai được sử dụng bởi thiết bị đầu cuối người dùng.
Việc tính toán khoảng cách cực đại từ AP đến đầu cuối người sử dụng ,biểu thức sau cho phép tính sự hao tổn trên đường truyền:
Sự suy giảm (tính bằng dB) cho băng tần 2.4 GHz = 100dB+ 20 log(dmin) (2.1)
Chú ý rằng một mô hình truyền dẫn không gian mở đã được giả định. Điều đó đảm bảo đường truyền ngắn nhất từ máy phát tới máy thu. Đặc biệt là vùng xung quanh chúng, với bán kính sử dụng trong băng tần 2.4 GHz là:
Bán kính (đo bằng m)=3.4.√dkm +( dkm/8.12)2 (2.2)
Bảng 2.8 cho biết khoảng cách tiêu biểu để phân chia các AP trong vùng với những anten đẳng hướng, thiết bị đầu cuối người dùng, và hệ số khuyếch đại anten của thiết bị đầu cuối.
Cuối cùng điều cần nhắc đến đó là các thiết bị được cung cấp bởi nhà sản xuất thông qua cấu hình phần mềm của thiết bị ngoài trời đã đưa ra những giới hạn băng tần tới người dùng. Một tham số được biết như là một van điều tiết lưu lượng. Giá trị của Van là 64,128,256,384, và 512 Kbps.
Bảng 4.8 Các khoảng cách đạt được tại môi trường ngoài trời.