BC/NW 2011; №1 (18):4.4

 

модели распространения радиосигналов в помещениях применительно к беспроводным сенсорным сетям

К.А. Куприн, Н.С. Губонин

Московский энергетический институт (Технический университет)

 

Работа посвящена исследованию особенностей распространения радиоволн (РРВ) внутри помещений применительно к функционированию стационарных беспроводных сенсорных сетей (СБСС, или SWSN – Stationary Wireless Sensor Network) в частотном диапазоне 2.4 ГГц.

Распространение радиоволн в зданиях играет ключевую роль в проектировании и развертывании SWSN. Расчет уровня сигнала в местах расположения устройств сети является трудоемкой задачей, сложность которой обусловлена распространением волн вне линии прямой видимости, наличием многолучевого распространения, высоким уровнем интерференционных помех, множеством различных вариантов конструктивных материалов, а также наличием подвижных препятствий на пути сигнала (мебель, двери, люди).

В работе сформулированы основные требования к моделям расчета РРВ в зданиях.

Рассмотрено несколько вариантов моделей РРВ, не зависящих от местных условий (т.е. основанных на статистическом предсказании потерь в канале связи):

·          модель ITU;

·          модель логарифмического учета потерь;

·          модель, предложенная в стандарте IEEE 802.15.4.

Приведена методика расчета уровня принимаемого сигнала в соответствии с  данными моделями. Произведены расчеты по каждой модели для нескольких типов зданий.

В литературе опубликованы некоторые значения эмпирических коэффициентов, входящих в модели в качестве параметров. В то же время, так как модели не разрабатывались специально для диапазона 2.4 ГГц, информация по коэффициентам для данного диапазона очень скудна.

Для проверки соответствия расчетных данных действительным проведены серии экспериментов, в которых был измерен уровень сигнала на входе приемника в зависимости от ряда параметров. По результатам экспериментов построены графики, характеризующие зависимость уровня сигнала от местоположения устройств, при зафиксированных значениях других параметров. Полученные данные аппроксимированы функциональной зависимостью.

По итогам экспериментальной проверки сделаны выводы о целесообразности применения каждой рассмотренной модели, предложены варианты эмпирических коэффициентов для диапазона 2.4 ГГц, разработаны практические рекомендации по учету потерь радиосигнала в зданиях.