Обама Х.С.__ ЛР20__СиСШДиВ

Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ

(МТУСИ)

Факультет "Радио и телевидение"

Кафедра Сети и системы радиосвязи и телерадиовещания

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №20

«ИЗУЧЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БЕСПРОВОДНОЙ СЕТИ СТАНДАРТА WiFi С РАДИАЛЬНОЙ ТОПОЛОГИЕЙ»

Выполнил: студент гр. БРМ1902:

Обама Х.С.

Проверил: Сорокин А.С.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Изучить основные характеристики WiFi-сети с радиальной топологией.

2. Изучить влияние воздействия помех на скорость передачи по WiFi-сети.

3. Изучить основные технические характеристики используемого в данной лабораторной работе WiFi-оборудования.

4. Определить реальную скорость передачи по WiFi-сети в различных условиях ее работы.

ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАДАНИЕ

1. Настроить WiFi-станцию №3 на режим точки доступа (ТД).

2. Настроить WiFi-станцию №2 на режим абонентской станции (АС). 3. Измерить зависимость передачи тест-файла по сети в зависимости от уровня сигнала и в зависимости от режима безопасности сети (открытый и защищенный).

4. Рассчитать реальную скорость передачи при разном уровне принимаемого WiFi-станцией сигнала для открытого и защищенного режима безопасности сети.

5. По результатам выполненных измерений и вспомогательных расчетов построить графики зависимости реальной скорости передачи по WiFi-сети от отношения сигнал-шум (ОСШ) на входе приемника WiFi-станции.

6. Сделать выводы по работе.

Общий вид комплекта оборудования одной WiFi-станции

Рисунок 1 - Общий вид оборудования WiFi-станции

Основные части комплекта оборудования WiFi-станции:

1 - антенна, подключаемая кабелем к радиомодулю WiFi с задней стороны системного блока ПК;

2 - ПК в составе: системный блок+монитор+клавиатура+мышь;

3 - верхняя часть металлического экрана;

4 - нижняя часть металлического экрана.

Рисунок 2 – Структурная схема устройства WiFi-станции

Основные технические характеристики оборудования WiFi-станции:

1. · вид конструкции: встроенный в материнскую плату ПК радиомодуль WiFi “ASUS WiFi – AP Solo”;

2. · поддерживаемые стандарты Wi-Fi: 802.11 b/g;

3. · стандарты Ethernet: 10/100/1000 МГц;

4. · частотный диапазон: 2,4 ГГц; · количество радиоканалов: 14;

5. · ширина полосы радиоканала: 20 МГц;

6. · максимальная полная скорость передачи сигнала по радиоканалу: 54 Мбит/c;

7. · антенна: внешняя всенаправленная с коэффициентом усиления 2 дБ;

8. · Разъем для подключения внешней антенны: RP-SMA

9. · Мощность передатчика: 250 мВт;

10. · Дальность связи в помещении: до 70 м.

Расчетные формулы

Основные параметры адаптивной модуляции (АМод) подстандарта 802.11g

1. Реальная скорость передачи R_тф Рассчитывается, зная размер передаваемого тестового файла V_тф и измеренное время его передачи tпер, по формуле

R_тф=8V_тф/t_пер , Мбит/с,

где V_тф – размер тестового файла = 10 Мбайт;

t_пер – измеренное время передачи (копирования) тестового файла, с.

t_пер = 8V_тф / R_тф

t_пер = 8*10 / 37,8 = 2,12 с

t_пер = 8*10 / 37,8 = 2,12 с

t_пер = 8*10 / 36 = 2,22 с

t_пер = 8*10 / 14,4 = 5,55 с

t_пер = 8*10 / 5,1 = 15,68 с

2. Потери в свободном пространстве а_св

а_св=20∙lg(4πd/λ), дБ ,

где d = 8,6 м– расстояние связи;

λ – длина волны, м. λ=(30/f)∙10^-2, м,

значение рабочей частоты канала f подставляется в ГГц.

λ=(30/2,4)∙10^-2 = 0,125 м

а_св=20∙lg(4*3,14*8,6 /0,125) = 58,7 дБ

3. Уровень сигнала на входе приемника для i-го варианта экранирования антенн p_ci

p_ci=10lg(P_п)-а_св+2(g_a-a_каб)–а_{э∑ i} = дБм, где

P_п = 250 мВт – мощность передатчика;

g_a = 2 дБ - коэффициент усиления антенны WiFi-станции;

a_каб – потери в соединительном кабеле антенны, дБ;

а_э∑i - суммарное ослабление, вносимое установленными экранами на обеих WiFi-станциях, дБ.

Потери в соединительном кабеле акаб рассчитываются по формуле

а_каб=l_каб∙γ_каб =1*0,2= 0,2 дБ

где l_каб =1 м – длина соединительного кабеля антенны;

γ_каб = 0,2 дБ/м- погонные потери в кабеле.

p_ci=10lg(250)-58,7+2(2-0,2)–0 = -31 дБм

p_ci=10lg(250)-58,7+2(2-0,2)–20 = -51 дБм

p_ci=10lg(250)-58,7+2(2-0,2)–40 = -71 дБм

p_ci=10lg(250)-58,7+2(2-0,2)–50 = -81 дБм

p_ci=10lg(250)-58,7+2(2-0,2)–60 = -91 дБм

4. Уровень шума на входе приемника p_ш

p_ш=10lg(k_б∙∆f∙T₀∙N_ш)+30, дБм

где k_б =1,38∙10^-23 Вт/(К∙Гц) – константа Больцмана;

∆f =20МГц– ширина полосы канала связи;

Т₀ =300 К - температура окружающей среды, К;

N_ш – коэффициент шума приемника WiFi-станции; принять Nш=5.

p_ш=10lg(1,38∙10^-23*20*10⁶*300*5)+30 = -93,8 дБм

5. ОСШ для i-го варианта экранирования антенн q_шi q_шi = p_ci - p_ш , дБ .

q_шi = -31 + 93,8 = 62,8 дБ

q_шi = -51 + 93,8 = 42,8 дБ

q_шi = -71 + 93,8 = 22,8 дБ

q_шi = -81 + 93,8 = 12,8 дБ

q_шi = -91 + 93,8 = 2,8 дБ

6. Пропускная способности канала связи С

Максимально возможная при определенных условиях скорость, при которой инфор-мация может передаваться по конкретному тракту связи или каналу, называется пропускной способностью канала С. Для расчета пропускной способности канала связи используется формула Шеннона:

С=∆f∙log2(1+Qш) , Мбит/с

С=20* log2(1+62,8) = 36

С=20 * log2(1+42,8) =32,8

С=20* log2(1+22,8) =27,5

С=20* log2(1+12,8) =23

С=20* log2(1+2,8) =12

Сводная таблица результатов расчета и измерений

	Вариант экранирования
	0-0			1-0			1-1			2-1			2-2
	аэ∑=0 дБ			аэ∑=20 дБ			аэ∑=40 дБ			аэ∑=50 дБ			аэ∑=60 дБ
Время 3-х раз передачи тест-файла, с	1,9	2,12	2,3	1,9	2,12	2,3	2	2,22	2,4	5	5,55	6,1	14,1	15,68	17,25
Уровень сигнала, дБм	-31			-51			-71			-81			-91
Реальная скорость передачи, Мбит/с	37,8			37,8			36			14,4			5,1
ОСШ, дБ	62,8			42,8			22,8			12,8			2,8
С, Мбит/с Расчитанное	36			32,8			27,5			23			12
С, Мбит/с теоретическое	54			54			48			18			6

Вывод по работе

В ходе выполнения лабораторной работы были изучены основные характеристики WiFi-сети с радиальной топологией, изучено влияние воздействия помех на скорость передачи по WiFi-сети, а также основные технические характеристики WiFi-оборудования. Были рассчитаны необходимые параметры и занесены в таблицу.

Москва 2022