思科wlan无线传输距离损耗计算

传播模型分析 徐露 Mobile Wireless Product Solution Team luxu Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential1 2 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential WiFi覆盖环境 室内环境 室外环境 视距覆盖 非视距覆盖 3 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential 室内环境传播模型 作频率 10 n PLE ITU R室内路径损耗 L 路径损耗 单位 dB f 工作频率 单位 MHz d 距离 单位 m N 10 n 衰减因子 即PLE n 接受和发送终端之间的楼层 Pf n 楼层穿透因子系数 4 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential 室内环境传播模型 楼层穿透因子参考1 n取值参考 全开放环境 2 0 2 5 半开放环境 2 5 3 0 较封闭环境 3 0 3 5 隧道环境 1 6 1 8 楼层穿透因子参考 n 1为本楼层 半开放区域 6 3 n 1 较封闭区域 15 4 n 1 5 8G的楼层穿透因子为16 只适合同层传播 简化公式为同层的传播模型则表达式为 半开放环境 2 4G PathLoss dB 40 10 n logD m 6 46 10 n logD m 5 8G PathLoss dB 40 10 n logD m 16 56 10 n logD m 5 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential 室内环境传播模型 2 4G室内半开放空间衰减 20m PL 46 10 2 6 log20 79 8dB 40m PL 46 10 2 6 log40 87 6dB 5 8G室内半开放空间衰减 20m PL 56 10 2 6 log20 89 8dB 40m PL 56 10 2 6 log40 97 6dB 6 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential 室外环境传播模型 WLAN在室外环境 覆盖模型 2 4GHz 5 8G视距 2 4GHz非视距 回传模型 5 8GHz视距 5 8GHz非视距 7 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential 覆盖模型 离 26 l0 185dB 视距覆盖模型 2 4G WiFi覆盖的距离有限 一般覆盖点之间间隔在300米左右 室外近似视距衰减覆盖模型一般采用公式如下 PLE 2 6 PL 42 6 26 log d 20 log f PL 路径损耗 单位 dB f 工作频率 单位 MHz d 距离 单位 km 2 4G PL 42 6 67 6 26 log d 110 26 log d 100m PL 110 26 log0 1 85dB 200m PL 110 26 log0 2 92dB 覆盖模型 非视距覆盖模型 2 4GHz COST231 Hata扩展 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential8 覆盖模型 基站发射功率 非视距覆盖模型 2 4GHz COST231 Hata扩展 参数 基站发射功率 27dBm 基站天线 5dBi 客户端发射功率 17dBm 客户端天线 5dBi 基站天线高度 10m 客户端高度 2m 距离参考 24Mbps 113m 6Mbps 153m 1Mbps 172m Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential9 覆盖模型 PL 32 4 26 l d 20 l f f工作频率 MHz 5 8G室外视距回传 WiFi Mesh和RAP可以间隔较远 间隔距离可以超过 1000m MAP点和MAP点一般间隔在300m左右 室外视距近似衰减覆盖模型一般采用公式如下 PLE 2 6 PL 32 4 26 log d 20 log f PL 路径损耗 单位 dB f 工作频率 单位 MHz d 距离 单位 km 5 8G PL 32 4 75 3 26 log d 108 26 log d 300m PL 108 26 log0 1 94dB 600m PL 108 26 log0 2 102dB Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential10 覆盖模型 11 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential 5 8G非视距回传 COST231 Hata扩展 12 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential 2 4G材质损耗 2 4 GHz Path Loss Glass Window non tinted 玻璃窗 无色 2 dB Wooden Door 木门 3 dB Cubicles 小卧室 3 5 dB Dry Wall 清水墙 岩石 4 dB Marble 大理石 5 dB Brick Wall 砖墙 8 dB Concrete Wall 混凝土墙 10 15 dB 13 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential 5 8G材质损耗 Gypsum wall3 0dB 典型的内墙 5 8 GHz Path Loss PVC platePVC板0 6dB Gypsum plate石膏板0 7dB Plywood三合板0 9dB Gypsum wall石膏墙3 0dB Rough chipboard硬纸板 表面粗糙 2 0dB Veneer board胶合板2 0dB Glass plate玻璃板2 5dB 6 2cm Sound proof door6 2cm隔音门3 6dB 典型的外墙 Double glazed window双面窗体11 7dB Concrete block wall混凝土墙11 7dB 14 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential WiFi覆盖场强计算方法 15 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential 计算公式 Pr dB Pt dB Gt dB PL dB Gr dB Pr dB 为接受电平 Pt dB 为最大发射功率 Gr dB 为接收天线增益 Gt dB 为发射天线增益 PL dB 为路径损耗 思科室内 室外Mesh AP计算参数 200m距离接受电平 Pr 10 2 92 5 75dBm 16 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential AP17dBm 200P10 275dB 室外Mesh 1242 2 4G AP侧发射功率27dBm 天线增益5dBi 天线可根据需求更换 5 8G AP侧发射功率17dBm 天线增益8dBi 天线可根据需求更换 终端发射功率设定为10dBm 天线增益为2dBi 1242视距用户侧接受电平 2 4G 100m距离接受电平 Pr 27 5 85 2 51dBm 200m距离接受电平 Pr 27 5 92 2 58dBm 1242视距接受电平 2 4G 100m距离接受电平 Pr 10 2 85 5 67dBm 思科室内 室外Mesh AP计算参数 40m距离接受电平 Pr 10 2 87 6 2 2 73 4dBm 17 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential AP17dBm 距离接受电平87 6 2 2 室内Mesh 1242 2 4G AP侧发射功率20dBm 天线增益2 2dBi 天线可根据需求更换 5 8G AP侧发射功率17dBm 天线增益3 5dBi 天线可根据需求更换 终端发射功率设定为10dBm 天线增益为2dBi 1242室内半开放环境用户侧接受电平 2 4G 20m距离接受电平 Pr 20 2 2 79 8 2 55 6dBm 40m距离接受电平 Pr 20 2 2 87 6 2 63 4dB 1242室内半开放环境接受电平 2 4G 20m距离接受电平 Pr 10 2 79 8 2 2 65 6dBm 思科室内 室外Mesh AP计算参数 40P20 364 2dB 室内Mesh 1131 2 4G AP侧发射功率20dBm 天线增益3dBi 天线可根据需求更换 5 8G AP侧发射功率17dBm 天线增益4 5dBi 天线可根据需求更换 终端发射功率设定为10dBm 天线增益为2dBi 1131室内半开放环境用户侧接受电平 2 4G 20m距离接受电平 Pr 20 3 79 8 2 56 4dBm 40m距离接受电平 Pr 20 3 87 6 2 64 2dB 1131室内半开放环境接受电平 2 4G 20m距离接受电平 Pr 10 3 79 8 2 2 66 4dBm 40m距离接受电平 Pr 10 3 87 6 2 2 74 2dBm Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential18 思科室内 室外Mesh AP计算参数 侧发射功率 室外Mesh 1520 2 4G AP侧发射功率27dBm 天线增益5dBi 天线可根据需求更换 5 8G AP侧发射功率22dBm 天线增益8dBi 天线可根据需求更换 终端发射功率设定为10dBm 天线增益为2dBi 1520视距用户侧接受电平 2 4G 100m距离接受电平 Pr 27 5 85 2 51dBm 200m距离接受电平 Pr 27 5 92 2 58dBm 1520视距接受电平 2 4G 100m距离接受电平 Pr 10 2 85 5 67dBm 200m距离接受电平 Pr 10 2 92 5 75dBm Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential19 20 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential dBdB 5 10 PER Data Rate54 Mbps 18 Mbps 6 Mbps Rx Sensitivity 80 90 91 dBmdBmdBm dBm Receiver Sensitivities with Single Antenna for 11b g 11a 11g OFDM 11b DSSS Rx sensitivity is improved up to 4 5 dB when using 3 receive antennas compared to one antenna Compared to AP1510 7 dB better 54 Mbps 4 dB better 18 Mbps 15 Signal Data Rate11 Mbps 5 5 Mbps 1 5 Mbps Noise 1000 Hz Rx Sensitivity 92 95 96 0 11a OFDM dBmdBmdBm Compared to AP1510 4 dB better 11 Mbps 5 dB better 5 5 Mbps Data Rate54186 2 dB better Mbps Mbps MbpsMbps All Sensitivities are Rx Sensitivity 73 86 91 dBmdBmdBm Rx Sensitivity will not degrade more than 2 Db 1 PER 10 PER 1000 bytes Packet 21 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential SNR Deployment Practices AP1510 Backhaul Data Rate LinkSNR Requirements Data RATE MinSNR Fade Margin Required LinkSNR good Link 06Mbps5dB FM 14dB 09Mbps6dB FM 15dB 12Mbps7dB FM 16dB 18Mbps9dB FM 18dB 24Mbps13dB FM 22dB 36Mbps17dB FM 26dB 48Mbps21dB FM 30dB 54Mbps24dB FM 33dB Typical Fade Margin is 9 10dB We do not recommend going above 24Mbps as the SNR requirements will not make distances practical 18 24 Mbps of data rate require similar SNRs to decode Since 24Mbps offers more throughput it makes sense to use 24Mbps 22 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential 大功率AP探讨 23 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential 大功率AP探讨 功放基本原理 适合运营商的AP部署 24 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential 功率检测收发切换电路 A NBPF PA LN 功放基本原理 定向耦合器 BPF 带通滤波器 RX 到无线收发器 TX 到天线 收发切换开关收发切换开关 功放位置 所谓原生大功率AP的神话 H3C的原生功放号称完全集成在AP内部 信号经过数字处理后 直接进行放大 下面是标准的芯片厂商WiFi套片 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential25 包含了PA和LNA 天线 17 18dB 三家主流的WiFi芯片供应商 天线 接口 天线 接口 最大发射功率17 18dBm Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential26 接口 天线 包含了PA和LNA 天线 接口 rights reserved Cisco Confidential 三家主流的WiFi芯片供应商 接口 接口 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All27 ts reserved Cisco Confidential28 三家主流的WiFi芯片供应商 天线 天线 接口 接口 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All righ 真正适合运营商的AP部署 室外 上行链路预算决定小区范围 的 覆盖距离 上行链路预算决定小区范围 多天线技术可有效提高小区覆盖范围 MRC 最大结合比 网络容量 系统的MAC层处理能力 高处理能力AP 无线控制器共同分担MAC层处理 无线终端接入的调制方式 多天线技术提升调制机制 同频小区信道的信道共享 多天线技术无需增加AP发射功率 MRC BF 轻量级AP的RRM技术 提供空间复用能力 MIMO空间多任务技术 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential29 真正适合运营商的AP部署 室外 30 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential 复杂的射频部署环境 更好的克服并利用多经环境 多 天线平衡网络上下行链路预算 网络实时及非实时应用体验 提高无线网络容量 降低无线 网络时延 31 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential 真正适合运营商的AP部署 室内分布系统 AP直接覆盖AP加功放覆盖 对于增加功放后的室分系统而言 虽然下行链路预算提高了但是其覆盖范围仍然受到终端的发 射功率限制即上行受限系统 因此满足可接受的覆盖效果的主要需求是WiFi终端通过室分系统 到达功放天线接口的信号强度不得低于 75dBm 由于1242 AP的接受灵敏度可以到达 96dBm所以虽然功放具备较高的上行增益 但是如果覆 盖区域的2 4G带内噪音接近 98dBm 那么对于1242而言功放的上行增益实际上并没有意义 32 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential 思科1242接受灵敏度及速率参考 33 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential 学校宿舍环境无线部署 34 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential 学校宿舍典型结构 窗户 隔墙 厕所 宿舍门 隔墙 入室信号 楼道 入室信号 入室信号 入室信号 35 Presentation ID 2006 Cisco Systems Inc All rights reserved Cisco Confidential 学校