ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ В СЕЗОН ДОЖДЕЙ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

троэнергии, электронно-стимулированные процессы, макропористый кремний, наномате-риалы, карбид кремния.

Светухин Вячеслав Викторович - доктор физико-математических наук, директор Научно-исследовательского технологического института Ульяновского государственного университета. Область научных интересов: физико-химические и радиационные проблемы материаловедения, проблемы получения, преобразования и передачи электроэнергии, возобновляемые источники и системы прямого преобразования энергии, физика элементарных частиц, нано- и микроструктуры, взаимодействие рентгеновского, синхротронного излучений и нейронов с конденсированным веществом.

Костишко Борис Михайлович - доктор физико-математических наук, профессор, ректор Ульяновского государственного университета. Область научных интересов: возобновляемые источники и системы прямого преобразования энергии, проблемы получения, преобразования и передачи электроэнергии, электронно-стимулированные процессы, макропористый кремний, наноматериалы, карбид кремния.

Радченко Вячеслав Михайлович - доктор химических наук, ведущий научный сотрудник, начальник лаборатории НИИ атомных реакторов (г. Димитровград). Область научных интересов: металловедение трансплутониевых металлов, металлы, сплавы, соединения ТУЭ, металлургия ТПЭ, диаграммы.

Рисованый Владимир Дмитриевич - доктор технических наук, профессор, директор Центра коллективного пользования, заместитель генерального директора НИИ атомных реакторов (г. Димитровград). Область научных интересов: реакторное материаловедение, взаимодействие альфа-, бета- и гамма-излучения с материалами атомной и полупроводниковой техники.

УДК 621.371

Повышение эффективности работы беспроводных сетей

в сезон дождей

А.В.Гуреев, Тай Зар Линн

Московский государственный институт электронной техники (технический университет)

Методы проектирования беспроводных сетей в регионах с умеренным климатом разработаны достаточно хорошо [1, 2]. Однако их использование применительно к беспроводным сетям, работающим в экстремальных климатических условиях имеет ряд особенностей. Одним из факторов, влияющих на качество передачи информации в беспроводной сети, является дождь. В тропических регионах в течение года наблюдаются два ярко выраженных периода: сезон дождей и засуха.

Цель настоящей работы - анализ влияния осадков на работу радиолиний в регионах с резко выраженными в течение года засушливыми и дождливыми периодами и адаптации параметров радиосистемы (мощности передатчика) к таким условиям. Полученные результаты иллюстрируются на примерах построения беспроводных систем в Республике Мьянма.

Для расчета дополнительных потерь распространения сигнала в условиях дождя используется формула [3]

у = кгаБКм,

где у - дополнительные потери распространения сигнала, вызванные выпадением осадков, дБ; г - скорость выпадения осадков, мм/ч; к и а - коэффициенты, зависящие от частоты и вида поляризации сигнала; Вкм - дальность радиолинии, км.

© А.В.Гуреев, Тай Зар Линн, 2011

Явление выпадения осадков носит вероятностный характер, поэтому дополнительные потери, вызванные дождем, необходимо учитывать при расчете показателей надежности работы радиолинии. При расчете дополнительных потерь распространения сигнала у используется средняя скорость выпадения осадков гср. На рис.1 и 2 показана величина дополнительных потерь распространения сигнала и вероятность, с которой они превышаются, рассчитанные с помощью методики [4], использующей среднюю скорость выпадения осадков в рассматриваемом регионе.

Рис.1. Зависимость погонных потерь распространения Рис.2. Зависимость погонных потерь распространения

сигнала от вероятности их превышения сигнала от частоты (параметром является вероятность

их превышения Р)

Применение гср в расчетах оправдано для регионов с умеренным климатом. Ситуация меняется для тропических стран, где в течение года наблюдаются два периода с резко отличающимися характеристиками. Например, в Республике Мьянма в засушливый период средняя скорость выпадения осадков г = 0,33гср, а в сезон дождей г2 = 3гср [5]. Отсюда следует, что дополнительные потери распространения сигнала из-за дождя в среднем будут существенно различаться в засушливый и дождливый периоды года.

В табл.1 приведены дополнительные потери распространения сигнала, вызванные дождем, на частоте 10 ГГц в радиолинии дальностью 1 км, которые превышаются с вероятностью 0,01%, для различных городов Республики Мьянма. Эти потери существенно различаются в разное время года. Следовательно, в засушливый период можно без ухудшения качества связи снизить мощность (табл.2).

Таблица 1

Потери распространения сигнала, вызванные дождем (в дБ/км)

Города Месяцы

Январь Февраль Март Апрель Май Июнь Июль Август Сетябрь Октябрь Ноябрь Декабрь

Мандалай 0,6 0,2 0,1 2,6 4,1 3,9 3,4 3,9 4,2 4,4 2,6 1,1

Моулмейне 1,9 1,5 2,8 4,6 7,3 8,3 7,7 8,5 7,8 6,5 4,6 2,8

Мейктила 3,9 2,2 2,9 5,9 7,9 7,6 7,3 7,7 8,1 8,2 6,2 4,8

Mьйг 1,6 1,8 4,4 5,4 6,8 7,7 7,6 7,8 7,1 6,5 4,7 2,8

Мьичина 3,6 4,5 4,9 5,6 7,2 8,8 8,7 8,4 7,9 7,2 5,1 3,7

Па Тхейн 2,1 1,3 1,6 3,2 6,8 7,7 7,8 7,9 7,1 6,3 5,3 2,8

Янгон 2,4 1,5 2,7 3,5 7,2 7,9 8,1 8,1 7,4 6,7 5,1 2,7

Таунгу 3,1 1,2 2,5 8,1 7,1 7,9 8,1 8,1 7,5 6,7 5,2 3,7

Тхандве 0,8 0,3 0,3 2,9 6,2 8,7 8,2 8,2 7,2 5,8 4,4 2,1

Давэй 1,9 3,4 2,8 4,4 6,8 7,9 7,9 8,1 7,3 6,2 3,8 1,5

Таблица 2

Энергетический выигрыш радиотрассы на частоте 10 ГГц (в дБ/км)

Города Месяцы

Январь Февраль Март Апрель Май Июнь Июль Август Сетябрь Октябрь Ноябрь Декабрь

Мандалай 3,7 4,2 4,3 1,7 0,2 0,4 0,9 0,3 0,1 0 1,7 3,3

Моулмейне 6,5 7,1 5,7 3,9 1,2 0,2 0,7 0 0,7 2,1 3,9 5,7

Мейктила 4,3 6,1 5,3 2,3 0,3 0,6 0,9 0,5 0,1 0 2,1 3,4

Мьйг 6,3 6,1 3,4 2,4 0,9 0,1 0,2 0 0,7 1,3 3,1 5,1

Мьичина 5,2 4,2 3,8 3,1 1,5 0 0,1 0,3 0,8 1,6 3,7 5,1

Па Тхейн 5,7 6,6 6,2 4,7 1,1 0,1 0,1 0 0,7 1,5 2,5 5,1

Янгон 5,6 6,5 5,3 4,5 0,8 0,1 0,1 0 0,6 1,3 2,9 5,3

Таунгу 5,1 6,9 5,6 0,1 1,1 0,2 0,1 0 0,6 1,4 2,9 4,4

Тхандве 7,8 8,4 8,4 5,8 2,4 0 0,4 0,4 1,5 2,8 4,2 6,5

Давэй 6,2 4,6 5,2 3,5 1,2 0,1 0,2 0 0,7 1,8 4,2 6,5

Как следует из табл.2, на частоте 10 ГГц получаемый энергетический выигрыш составляет от 3 до 8 дБ/км. Если нецелесообразно регулировать мощность каждый месяц, то можно ограничиться двухступенчатой в течение года регулировкой - при переходе от засушливого периода к дождливому и обратно.

Таким образом, используя особенности климата и географического положения беспроводной сети, можно добиться существенного энергетического выигрыша, что приведет к экономии энергии и улучшению электромагнитной совместимости сетей.

Литература

1. Василенко Г.О., Милютин Е.Р. Расчет показателей качества и готовности цифровых линий связи. - СПб.: Линк, 2007. - 150 с.

2. Mondal N.C., Bhattacharya A.B., and Sarkar S.K. Attenuation of centimetre, millimetre and sub-millimetre waves due to rain over tropical indian station // International journal of Infrared and Millimeter Waves. - 1999. - Vol. 20. - N 4.

3. Specific attenuation model for rain for use in prediction methods // Recommendation ITU-R. P. 838-2. - 2003.

4. Characteristics of precipitation for propagation modeling, Recommendation // ITU-R. P. 837-4. - 2003

5. httpdwms.fao.orgatlasesmyanmardownsatlasp030_rainfall_table.pdf

Поступило 9 августа 2010 г.

Гуреев Александр Васильевич - доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой радиоэлектроники МИЭТ. Область научных интересов: распространение радиоволн, проектирование устройств СВЧ- и мм-диапазона, компьютерные методы моделирования радиосистем. E-mail: re@miee.ru

Тай Зар Линн - аспирант кафедры радиоэлектроники МИЭТ. Область научных интересов: радиоэлектроника, беспроводные сети.