CC BY
7X Международная научно-практическая конференция УДК 621.396
Евдокимов Алексей Олегович, Evdokimov Alexey Olegovich,
канд. техн. наук, доцент кафедры радиотехнических и медико-биологических систем ФГБОУ ВО «Поволжский государственный технологический университет», г. Йошкар-Ола Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Radio Engineering
and Biomedical Systems Volga State Technological University,
Yoshkar-Ola Брыгина Татьяна Олеговна Brygina Tatyana Olegovna студент student
направление Радиоэлектронные системы и комплексы
(специалитет), гр. РСК-21 direction Radio-electronic systems and complexes (specialty), gr. RSK-21
ОЦЕНКА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИНТЕРАКТИВНОЙ РАБОТЫ
МУЗЕЯ НА БАЗЕ Wi-Fi
EVALUATION OF THE PROVISION OF INTERACTIVE WORK OF THE MUSEUM ON THE BASIS OF Wi-Fi
Аннотация, в данной статье рассматриваем и оцениваем возможность обеспечения интерактивной работы музея на базе Wi-Fi.
Abstract: in this article, we consider and evaluate the possibility of providing an interactive work of the museum on the basis of Wi-Fi.
Ключевые слова: wi-fi, мощность, коэффициент, технологии, зона. Key words: wi-fi, power, factor, technology, zone.
Определили, как можно внедрить новые технологии, а также предлагаемую концепцию комплексного использования современных технологий для позволения привлечь новых посетителей, для раскрытия и углубления контекст восприятия экспонатов, вовлечь
«Научные исследования и инновации»
посетителей в прямое взаимодействие с предметами искусства и экспонатами музея [1].
При проектировании системы бесконтактной идентификации, учета и отслеживания объектов на основе технологии RFID-меток в национальном музее им. Т.Е. Евсеева функциональное назначение системы заключается в необходимости контролировать наличие в помещении выставочных образцов (экспонатовОборудования), либо проведении регистрации участников конференции (посетителей выставки) с учетом разграничения права доступа в определенные помещения и отслеживании перемещение объектов. Для обеспечения передачи информации с ручного считывателя необходима точка беспроводного доступа.
Оценим возможности обеспечения интерактивной работы музея на базе для чего произведем расчет зон на 1,2 и 3 этажах.
Для определения радиуса устойчивой связи следует рассчитать общее усиление тракта передатчик - приемник и по графику определить радиус действия, соответствующий рассчитанному усилению. Общее усиление, выраженное в дБ, рассчитывается по следующей формуле:
УдБ ~ р дБ + дБ + &г дБ Ртп,дБ А дБ Аг дБ
где Р,дБ - мощность передатчика;
(1)
^,дБ - коэффициент усиления передающей антенны; ^г,дБ - коэффициент усиления приемной антенны;
Р ^
тт,дБ - реальная чувствительность приемника; А,дБ - потери в антенно-фидерном тракте передатчика; Аг,дБ - потери в антенно-фидерном тракте приемника.
XМеждународная научно-практическая конференция
Приведём формулу для расчёта дальности. Она берётся из инженерной формулы расчёта потерь в свободном пространстве: FSL = 33 + 20(lg F + lg D) ^
где FSL (free space loss) - потери в свободном пространстве (дБ);
F - центральная частота канала на котором работает система связи (МГц);
D - расстояние между двумя точками (км).
FSL определяется суммарным усилением системы. Оно считается следующим образом:
FSL = YdB - SOM
(3)
где SOM (System Operating Margin) - запас в энергетике радиосвязи (дБ). Учитывает возможные факторы, отрицательно влияющие на дальность связи, такие как:
температурный дрейф чувствительности приемника и выходной мощности передатчика;
всевозможные погодные аномалии: туман, снег, дождь;
рассогласование антенны, приёмника, передатчика с антенно-фидерным трактом.
Параметр SOM берётся равным 10 дБ. Считается, что 10-децибельный запас по усилению достаточен для инженерного расчета.
В итоге получим формулу дальности связи:
(FSL 33^ Л
D = 10 ^ 20 20 g J
Для каждой скорости приёмник имеет определённую чувствительность. Для небольших скоростей (например, 1-2 мегабита) чувствительность наивысшая: от -90 дБм до -94 дБм. Для высоких скоростей, чувствительность намного меньше.
Для стандарта 802.11n ширина канала беспроводных устройств
составляет 20 МГц. И характерной особенностью стандарта 802.11n
126
«Научные исследования и инновации» является возможность увеличения ширины канала в два раза - до 40 МГц.
У точек доступа и рабочих станций стандарта 802.11n ширина пространственных потоков должна соответствовать ширине канала. Образование нескольких пространственных потоков зависит от количества антенн. Полная теоретическая пропускная способность для стандарта 802.11n составляет 600 Мбит/с. Данная пропускная способность может быть достигнута только с помощью четырех антенн на стороне передачи и четырех антенн на стороне приема (конфигурация 4x4, иначе обозначаемая как 4T4R).
В стандарте 802.11n определяется схема модуляции и кодирования (MCS, Modulation and Coding Scheme). Иначе схема называется индексом модуляции. MCS - обозначение варианта модуляции, целое число (всего может быть 77 вариантов). В каждом варианте задаются тип (обозначается Type) радиочастотной модуляции, защитный интервал (обозначается Short Guard Interval), скорость кодирования (обозначается Coding Rate) и скорость передачи информации. Совокупность этих параметров однозначно описывает характеристики варианта. Скорость передачи данных называется канальной, или реальной физической (PHY), и имеет значение от 6,5 Мбит/с (для низшего индекса модуляции) и до 600 Мбит/с для индекса высшего порядка. Максимальная скорость достигается при задействовании всех опциональных возможностей стандарта 802.11n).
Таким образом, основываясь на требованиях к частотному планированию, мы проводим расчеты для ширины канала 20 МГц. Мы планируем достичь скорости 100 Мбит / с. Поэтому при ширине канала 20 МГц определяем индекс модуляции: MCS-13 (104 Мбит/с). Выбираем 1 канал, для которого центральная частота F = 2412 МГц.
Выбранное оборудование: DAP-2230. Характеристики DAP-
2230:
X Международная научно-практическая конференция
Антенна: внутренняя, схема 2T2R (2х2 MIMO). Усиление антенны: 3 dBi.
Мощность на выходе передатчика для 802.11n (диапазон 2,4 ГГц, ширина канала 20 МГц (НТ = 20)) составляет - 18 дБм для индекса модуляции MCS5/13.
Чувствительность на входе приемника при тех же условиях составляет минус 66 dBm.
Антенна интегрированная (внутренняя), потери в тракте питания антенну отсутствуют.
Мы вычисляем диапазон сигнала (область покрытия).
Общий коэффициент усиления и потерь в трактах системы: 90
dBm.
Мы считаем потери в пространстве при отсутствии препятствий: 80 dBm.
Далее рассчитываем зону уверенного приема сигнала: 0,093 км.
Следовательно, в нашем случае приблизительный радиус зоны действия сигнала Wi-Fi составит 93 метра.
На втором и третьем этажах в выставочных залах экспозиции постоянные. Тематические выставки, как правило, проводятся в выставочном зале первого этажа. Поэтому разместим оборудования системы радиочастотной идентификации в помещениях первого этажа. Получилось 3 зоны покрытия точки доступа Wi-Fi на первом этаже, это можно увидеть на рис. 1.
Таким образом, на расстоянии выставочном зале возможно будет воспользоваться Wi-Fi для того, чтобы посмотреть данные о выставке, об экспонатах и историю этой выставки на своем смартфоне или воспользоваться RFID считывателем, а также чтобы послушать экскурсовода.
«Научные исследования и инновации»
Рис. 1- Размещение оборудования системы радиочастотной идентификации в помещениях 1-го этажа
Библиографический список:
1. Сборник VI Форума Часть 3 «Новые технологии инфокоммуникаций, радиотехники и электроники для прорывных отраслей промышленности» «Организация цифрового пространства в национальном музее республики Марий Эл на основе системы с RFID-метками» Режим доступа [электронный ресурс] - URL: https://stience.volgatech.net/upload/documents/stience/%D0%A1%D0%B 1%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%B8%D0%BA_3%20%D0%A0%D0 %A2%D0%A4%20%D0%B8%D1%81%D0%BF%202.pdf
2. Дженнингс, Ф. Практическая передача данных: модемы, сети, протоколы / Ф. Дженнингс. М.: Эко-Трендз, 2012. - 146 с.
3. Васильев, В. И. Методы и средства организации каналов передачи данных [Текст] / В. И. Васильев. - М.: Эко-Трендз, 2011. - 128 с.
X Международная научно-практическая конференция 4. WEEQLY.RU W58 Брыгина Т.О. Перспективы внедрения цифровых технологий для формирования маршрута и опыта посещения национального музея Республики Марий Эл им. Т. Евсеева (стр 17) Режим доступа [электронный ресурс] - URL: https://weeqly.ru/
