無線通信または無線通信に関するマーケティング上の誤解

この記事は、ネットワークに多数のマーケティング上の誤解が存在​​すること、「100 kmの距離で動作する無線機器」、「完全に閉じた線路で動作する無線機器」などの情報に促されました。 原則として、マーケティングはこれまたはその製品を装飾するために存在しますが、今では多くの同僚がこれらのマーケティングステートメントを額面どおりに認識するという事実にますます遭遇しています。 この記事では、「マーケティング情報」を指定する声明と正当化を試みます。







始める前に、電波理論で一般に受け入れられている電波範囲の分類を思い出しておくのは理にかなっています。



実際、誰もが電波範囲の独自の分類を思いつくことを禁止していませんが、無線理論のすべての分類は通常、周波数タイプ（UHF-超高周波）または波長（VHF-超短波）のいずれかによって構成されます。 通常、それらは組み合わせた分類を使用します（「VHF」と言う場合、特定の周波数範囲を意味します）。 電波範囲のいくつかの一般的な分類をここの表に示します -まあ、ウィキペディアがなければどこになりますか？



VHF範囲での正確な追加は、 上の表に記載されています 。



これらのデータによると、市場で一般的に使用されるすべての機器は、30 MHz以上の範囲で構築されている無線チャネルの助けを借りて（90 GHzの上限について話すのが理にかなっています）、VHF帯域を指します。 つまり GSM、WiFi、WiMax、LTE、BWA、RRLなどのすべてのクラスおよびファミリプロトコルは、この範囲に固有のすべての機能とともにこのカテゴリで機能します。 VHF帯の無線通信は表面波で構成されているため、地球内の範囲はそれほど大きくなく、「地球の曲率」によって制限されます。 無線通信について話すとき、多くの場合、すべての推論は2つのポイント間の接続に帰着します。 したがって、記事を「ポイントツーマルチポイント」、「マルチアクセス」スキームなどで複雑にしないために。 ポイントツーポイントまたは無線チャネル方式に限定します。



それでは始めましょう。

1.最初の声明

VHF範囲で無線チャネルを編成できる実用的な最大範囲は50〜60 kmです。 「実用的」という用語を説明します。 それはただ一つのことを意味します：長距離にわたって無線ルートを編成することは可能ですが、それは機器に適切なサスペンションの高さが存在する場合のみです。

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VHF範囲内の無線パスの最大範囲は、次の式による計算に縮小されます。

D = 3.57 * [²√（H1）+²√（H2）+ 10 *³√（λ）]

どこで：

3.57-1 GHzを超える周波数での表面波の曲率を考慮した屈折率。 周波数が1 GHz未満の場合、係数は4.12または4.56（500 MHz未満の周波数で）になります。

Dはkm単位の無線パスの範囲です。

1、2-受信アンテナと送信アンテナのサスペンションの高さ（m）。

Λはm単位の作業電波の長さですが、このパラメーターは値が小さいため、VHF無線パス​​を計算する際にしばしば無視されます。

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この関係を説明する計算テーブルの例があります 。 この表によると、50 kmの無線パスを編成するには、両側のアンテナを49 mを超えて吊り下げる必要があります。 比較のために、53mは近代的な16階建ての建物の最上部です。 テーブルは、ビリヤードボールのような軌道上の地球の表面が完全に平らである場合に当てはまります。 レリーフ、建物、または木々の高さが異なる場合は、少なくともこれらの障害物の分だけアンテナを高くする必要があります。 次に、第1フレネルゾーンの値を補正する必要がありますが、それについては以下で詳しく説明します。 現代の状況では、通常、建物が突然ラジオトラックやある種の森に現れるか、すべてが「高地ポイントの所有者があなたをその家系に入れることをためらう」ことにかかっています。



私の練習では、約400 kmの距離でVHF無線リレー通信の組織化の事例がありました。 通信セッションは、円形の放射パターンを持つアンテナで動作する古いアナログ無線中継局で開催されました。そのうちの1つは飛行中の飛行機（高度1000m以上）でした。



衛星通信は同じ範囲で動作しますが、通信衛星が地平線上にあるときは常に可視性があります。



式の送信機パワーと受信機感度の値は関係しないことに注意してください。 実際には、範囲が高周波であるため、VHF範囲の無線範囲に対する電力の影響は小さいということです。 市場に存在する機器の容量は、数十ミリワットで測定されますが、数百ミリワットではなく（20、63、150mWの値があります）、アンテナゲインも異なります。 より大きな電力とより高いアンテナゲインを備えた無線機器がチャネルでより良いエネルギーを与えることは明らかですが、これは主にチャネルの速度と干渉、障害物などが存在する場合の安定性に影響しますが、これはやや低いです



長い無線経路（30 km以上）で最新のデジタル機器を使用して無線通信を編成する場合、多くの場合、チャネルの高速によって課せられる制限に直面します。 高速無線パスを編成する場合、信号処理/変調のかなり複雑な方法を使用し、同時に複数の信号偏波を使用し、チャネル帯域幅を拡大して動作する無線機器が使用されます。 無線経路の長さが長いが、送信機の電力と受信機の感度が不十分な場合、チャネル内の信号の自然な遅延、反射信号がこのすべてに強く影響し始め、これは損失と再試行、速度の低下と通信の適応性の低下、すなわち無線チャネルにつながりますありふれた「fall落」。

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かつて、ある携帯電話会社の同僚が、50 kmの無線中継ルートをどのように編成したかを話しました。 このルートのエネルギー挙動によると、彼らの言葉では、「天気を予測することは可能でした」。

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2. 2番目のステートメント

「完全に閉じられたルート」でVHF無線通信を編成することは実際上不可能です。 従来、「実用的に」という用語を説明します。 これを行うことはできますが、かなり問題があります。リピーター（リフレクター）、障害物を回避したりチャネル内のエネルギーを増加させる他の方法が必要です。 通常、これがベンダーによって承認された場合、それは「半閉路」であるか、接続が「反射信号」で編成されています。



理論では、無線経路のモデルはビームではなく、 キュウリと細長い回転楕円体のガラスに似た図形によって記述されると述べています。 これらはいわゆるフレネルゾーンであり、1つ目は私たちにとって非常に重要です。それについて説明します。 無線パスを計算するとき、障害物があるかどうか、およびこのルートのフレネルゾーンをどのように閉じるかを確認します。 練習では、無線ルートを編成する2つのポイント間に可視性があることが示されていますが、フレネルゾーンが障害物によって部分的にブロックされている場合、無線ルートのエネルギーが弱くなり、必要な速度で無線チャネルを編成することが問題になります。 フレネルゾーンが20％閉鎖されたトラックは、すでに「半閉鎖」されており、エネルギーを失います。 ハーフクローズルート（フレネルゾーンのオーバーラップの30〜40％）で実際に動作できる機器は、市場で非常に高価であり、非常に少数のベンダーによって表されます（広告であるため言及しません）。 フレネルゾーンが50％以上閉じている場合、損失のない無線パスの通常の動作はほとんど非現実的です。

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無線パスの特定の部分にあるこのフレネルゾーンの半径、または障害物までの最小クリアランスは、次の式で計算されます。



h =²√[1/3 * D *λ* X / D *（1-X / D）]、ここで



hは「クリアランス」の値です

Dは、m単位の無線パスの長さです。

Λはm単位の動作電波の長さです。

X-障害物ポイントまでの距離（m）。

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その結果、2.4 GHz範囲の10 kmパスのデータを数式に代入すると、10 m以上のパスの中央でフレネルゾーンの最大半径が得られます。 50kmでは、この値は23mを超えます。



フレネルゾーンへの障害物の影響を補正するには、必要なクリアランスだけアンテナの吊り下げ点を上げるか（請求項1の引数を参照）、チャネル内のエネルギーを大きくします。

3. 3番目のステートメント

機器の売り手が宣言した無線チャネルの速度、無線チャネル全二重の実際の速度、パケット性能は完全に異なる特性であり、多くの場合互いに一致しません。



通常、組織化された無線チャネルの速度が無線機器の特性に記載されている場合、すべてのヨーグルトが同じように役立つわけではないことがわかります。これは無線チャネルの一般的な理論速度です。 つまり これは、「そこ」と「戻る」無線チャネルの合計速度です。 例で説明します。 どういうわけか私たちは無線機器に遭遇しましたが、それについては350Mbit / sの無線チャンネルを編成することが可能であると述べられていました。 詳細な調査によると、せいぜい理論上の175Mbps FullDuplexしかありません。 実際には、せいぜい140メガビット/秒程度でしたが、無線機器には10 / 100BaseTxインターフェイスが搭載されていました。つまり、メーカーは何らかの理由で実際の速度を70-80メガビット/秒に制限していました。



ほとんどすべての無線機器の現在のハードウェア実装は、無線送信モジュールを備えた一般的な形のネットワークIPルーター（ある程度または別の機能）です。 これらはすべて1つのボックスに入れられます。 このように機能します-ネットワークプロトコルは、無線プロトコル（通常802.11）とブロードキャストの仕様の下で鉄によって処理されます。 当然、これにはハードウェアからの電力が必要です。 したがって、バッチのパフォーマンスによって特徴付けられる制限。



パケットパフォーマンスは無線機器の特性であり、トラフィックが多い場合にチャネルの速度がどのようになるかを示します。 「大量のトラフィック」とは、通常、小さなパケット（VoIP、TVなど）を使用するアプリケーションによって生成されるトラフィックを指します。 BWAネットワークで使用されるWiFi機器のパケットパフォーマンスの詳細な分析が実行される古い記事があります。 もちろん、この記事は特定のタイプの機器と特定の会社を宣伝することを目的としていますが、筆者が使用する分析は正しいと思います。 すべての広告を省略すると、記事の結果は次のようになります。 特定の無線機器のバッチ性能がわからない場合、宣言された16％の無線チャネルの最大速度という形で不快な驚きを得ることができます。 私が知っているのは、機器のパッケージパフォーマンスが無線チャネルの宣言された速度と実際に一致するベンダーを1つだけです。 このベンダーは、機器の操作に専有の専用プロトコルの使用を達成しています。 多くの場合、バッチのパフォーマンスは文書化された特性ではありません。

4.ステートメント4

私たちの国では、無線周波数スペクトルは州の財産です。 適切な使用を監視するために、監督機関と規制機関が設立されました。 民間人と組織は、無線機器の操作に特定の無線周波数を使用できますが、第一に、二次ベースで、つまり、国家機関（モスクワ、連邦保安局、内務省など）の無線機器に干渉しない場合、第二に、彼らが彼らの電子的手段によって同じ市民組織の既存の無線経路に干渉しない場合、第三に、これが許される範囲内でのみ。 このため、RFリソースを取得および登録する手順が導入されました。 無線周波数器官によって、使用が許可される範囲は無線チャネルに分割されます。 何らかの理由で、これらの無線チャネルの幅は明らかに歴史的にはわかりませんが、実際には割り当てられた無線チャネルの帯域幅は20 MHzです。 つまり 使用する周波数を取得した場合、キャリアから+ 10MHzおよび-10MHzを超えると、ステップできません。 40 MHzまたは80 MHzの帯域が必要な場合、それぞれ2または4の隣接する搬送周波数の分解能を取得する必要があります。 実際には、許可された範囲が空ではないため、近くの何かが既に誰かによって占有されていることが判明するため、これは現実的ではありません。 大丈夫、なぜ40または80 MHzの二重間隔が必要なのでしょうか？ 答えは簡単です。50Mbit / sを超える速度の無線チャネルを編成するには、全二重に40 MHzの帯域幅が必要であり、150 Mbit / s-80 MHzを超える食欲の増加が必要です。



トピックでは、誰が許可された範囲で働く許可を得る必要があるか、誰がそうしていないかについて、これは別の議論のトピックであるため、非常に簡単に停止します。 許可を取得する手順は、許可または通知の場合があります。 それは非常に複雑です、それは私たちが誰であるかによって異なります-法人または個人、商業目的または私たち自身の使用のために無線チャンネルを編成し、私たちが使用する容量の機器、屋内または屋外で使用する、私たちが吊るす高さ、作業する範囲

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原則として、部屋または路上で2.4〜2.4835 GHzの範囲で最大100 mWの容量の機器を使用する場合、それを介して商用サービスを提供しないという事実に集中できます。 同じことが、200mWまでの機器の5.15-5.25 GHz帯域にも当てはまりますが、屋内のみです。 繰り返しますが、このような場合は常に、微妙な違いがあることを理解する必要があります。たとえば、100mWの電力はアンテナからの電力出力です。つまり、アンテナゲインを考慮して、送信機自体の電力から得られます。

公平に言うと、76〜86 GHzの範囲の無線チャネルのアクセス許可を取得する必要がないことを付け加えなければなりません。

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一番下の行には、次の結果の明らかな陳腐さがあります。 声明文を考慮に入れた、価格品質比の観点から：

1.目的の距離が10 kmを超えない場合、都市部の無線チャネルの編成を検討することは理にかなっています。 通常、3〜5kmの距離で使用すると効果的です。

2.希望する距離が20 kmを超えない場合、オープンエリアでの無線チャネルの編成を検討することは理にかなっています。 通常、12〜15kmの距離で使用すると効果的です。