Endüstriyel Kablosuz Haberleşmede 7 Murphy Kanunu

Murpy kanunlarını "Bir şeyin ters gitme ihtimali varsa ters gider" şeklinde özetleyebiliriz. Endüstriyel kablosuz haberleşmede 7 Murphy kanununu biliyorsanız endüstriyel kablosuz iletişim teknolojisinde bu yasaların gerçekleşmesine engel olabilirsiniz. İşte bu 7 kanunun detayları yazımızda.

A- A+

25.03.2016 tarihli yazı 15022 kez okunmuştur.

Fizik yasalarının önüne geçemezsin. Mümkün olan en düşük frekans ile çalışın.

Murphy bile fizikle tartışılmayacağını biliyor. Endüstriyel uygulamalar ülkeden ülkeye değişiklik gösterse de genel olarak lisanssız ISM frekans bantlarında çalışırlar. En yaygın frekanslar:

2.4 GHz - neredeyse tüm dünyada;
915 MHz bant - Kuzey Amerika, Güney Amerika,
868 MHz bant - Avrupa.

Radyo Frekansı (RF) gücü, mili Watts (mW), logaritmik desibel ölçeği (dB) ya da 1 mW güce karşılık gelen desibeller ile (dBm) ölçülür. RF gücü, logaritmik fonksiyon olarak azaldığı için, dBm ölçeği en kullanışlı olanıdır. Bu ölçekler:

1 mW = 0 dBm (3 dB sinyal, güç veriminde, iki kat artış)
2 mW = 3 dBm (10 dB sinyal, güç veriminde 10 kat artış)
4 mW = 6 dBm (20 dB sinyal, güç veriminde 100 kat artış)
10 mW = 10 dBm
100 mW = 20 dBm
1W = 30 dBm

Şekil 1: ISM Frekans Bantları

►İlginizi Çekebilir: Endüstriyel Haberleşme Protokolleri

Frekans arttıkça, mevcut bant genişliği de artar ama uzaklık ve hataların çözülebilme yeteneği azalır. Verilen herhangi bir uzaklıkta, 2.4 Ghz kurulumu, 900 MHZ ile karşılaştırıldığında, her ilave yolda 8.5 dB kaybedecektir. Düşük frekanslarda aynı kazanca ulaşmak için daha büyük anten gerekmektedir.

Protokoller ve yazılımlar, kablosuza uygulamaya karşı uyumsuz olabilirler. Uygulama yazılımınızın bu işin altından kalkabileceğine emin olun.

Mükemmel bir kablosuz kurulumu için harekete geçmeden önce, kablosuz iletişimin uygulamanız üzerindeki etkisini düşünün. Kablosuz haberleşmede bit hata oranları kablolu haberleşmeye göre daha fazladır. Çoğu radyo hataları sessizce belirler ve düzeltmek için denemeler yapar ama bu süre kaybına yol açabilir.

Yazılımlar iyi tasarlanmış olmalıdır ve iletişim protokolleri farklı sürelere hazırlıklı olmalıdır. Her protokol, kabloların basitçe radyo dalgalarıyla değiştirilmesini tolere edemeyebilir. Inter-byte gecikmelerine hassas olan protokoller özel bir dikkate ya da kullanılan radyonun spesifik protokol desteğine ihtiyaç duyabilir. Yazılımın ölmeyeceğini, belirlenen radyonun, sizin protokolünüze uyum sağladığını ve uygulama yazılımınızın da bununla başa çıkacağını konfirme etmek için en baştan işi sağlama alın.

►İlginizi Çekebilir: Kablosuz Haberleşme (Wireless Communication) [Özel Dosya]

İletme gücü, uzun süreli performansa eşit olmak zorunda değil. Alınma hassasiyetini de göz önünde bulundurmalısınız.

Radyo hassaslaştıkça, daha az sinyal gücü, gürültü tabanının altına gerilerek iyi bir şekilde iletilebilecektir. Radyo hassaslığı için o kadar çeşitli "Specmanship"ler (spesifikasyon işçiliği) vardır ki ürünleri anlamlı olarak karşılaştırmak zorlaşabilir. Eğer RF gürültüsü yüksek bir ortamda değilseniz; gürültü tabanı, alınan hassasiyetin oldukça altında olacağı için olasılıklar gayet iyidir. Bu yüzden üreticilerin sınıflandırılmış alım hassasiyeti, kablosuz sisteminizin ve aralığın belirlenmesinde ana unsur olacaktır.

Havadaki veri hızını azaltarak alım hassaslığını ve haberleşme aralığınızı artırabilirsiniz. Birçok radyo kullanıcıya, aralığı yükseltmek için iletişim hızını düşürme imkanı verir. Aynı zamanda, düşük frekanslardaki alım hassasiyetindeki artış, 900 MHz radyolarına önemli bir aralık avantajı sunar.

Genel kanının aksine, verilen radyo sinyalinin aralığıyla ilgili mantıklı tahminler için hiçbir kara büyü yapmak gerekmez.

Başarılı bir radyo alıcısının matematiksel ifadesi şöyledir:

TX gücü + TX anten kazancı –yol kaybı – kablo kaybı + RX anten kazancı

– 10dB sönme aralığı > RX radyo hassasiyeti veya (daha seyrek) RF gürültü tabanı

Birçok parametre, üreticinin kablosuz cihazındaki verilerden basitçe toplanır. Geriye kurulumunuzda dikkate almanız gereken iki parametre olarak erişim yolu kaybı ve yüksek RF paraziti durumundaki RF gürültü tabanı değeri kalır.

Beklenmedik arka plan radyo gürültüleri kurulum aralığınızı doldurabilir; öncelikle onları bulun.

RF arka plan gürültüsü güneşten yüksek frekanslı dijital ürünlere kadar farklılık gösteren birçok kaynaktan gelir. Bu arka plan gürültüsü, gürültü tabanı ortaya çıkarır, ve bu kargaşa içerisinde aktarılmak istenen asıl sinyaller kaybolur.

Eğer çevrenizin frekans bandında yüksek RF gürültüsü değeri varsa, hesaplamalarınızda radyo alım hassasiyet değerleri yerine gürültü tabanı değerlerini kullanın. Şüpheye düşerseniz, çevrenize bakın. Antenler artık her yerde–binalarda, su kulelerinde, billboardlarda, şöminelerde ve gizlenmiş biçimde ağaçlarda. Parazit çok net ve kolay bulunamayabilir.

Tabiat Ana sinyal güçlerinizde tahribat yaratabilir. Her zaman kendinize güvenli bir alan bırakın.

Sönme aralığı (fade margin), kablosuz başarıda önemli bir terimdir. Sönme aralığı; sistem performansını istenen değerin altına düşürmeden alınan sinyalin kaç dB azaltılabileceğini gösterir. Ne kadar sönme aralığının olduğunu bilmeden yeni hazırlanmış kablosuz kurulumunu kolayca geçiştirmek kablosuz problemlerinin en önemlilerinden biridir.

İyi bir havada 10 dB’den daha küçük olmayan bir sönme aralığı kurmak, sistemin farklı havalarda, güneşte ve RF parazit durumlarında etkili bir şekilde işlemeye devam etmesini garantiye alacaktır. Dış şartlar, koruma için bir pano ya da IP67 dış ortam sertifikalı kablosuz cihazlarını seçmeyi gerektirebilir.

Sadece aşırı iyimserler üreticinin en çok reklam yaptığı uzaklıktaki sisteme yönelirler. Gerçek dünyaya dönün: Hatalardan uzak olun ve görüş açısında kalın.

Havada açık bir hat boyunca, radyo sinyalleri uzaklığın karesi ile orantılı olarak azalır. Aralığı iki katına çıkarmak güçte 4 kat artış gerektirir. Bu yüzden:

► Uzaklığı ikiye bölmek yol (path) kaybını 6dB azaltır.
► Uzaklığı ikiye katlamak yol kaybını 6dB arttırır.

İçeride, daha karışık olarak, daha agresif bir parmak hesabı kullanılır:

► Uzaklığı ikiye bölmek yol kaybını 9dB azaltır.
► Uzaklığı ikiye katlamak yol kaybını 9dB arttırır.

Radyo üreticileri “görüş açısı” çeşit figürünün reklamını yaparlar. Görüş açısı, A anteninden B antenini görmek anlamına gelir. Yoldaki her engel için “görüş açısı” figürünü düşürmeniz gerekir. Tip, lokasyon ve engellerin sayısı yol kaybını etkileyecektir. Antene yakın belirlenen arızalar en büyük kayıplara neden olacaktır.

Antenler arasındaki uzaklığı da göz önüne almak gerekir. Eğer kısa mesafeli uygulamalarsa, adımla ölçebilirsiniz. Eğer uzun mesafeli uygulamalarsa, GPS ya da Google Maps kullanarak doğru uzaklığı hızlıca ölçün.

Yol kaybını azaltmanın en etkili yolu antenleri yukarı kaldırmaktır. Yaklaşık 2 metre yüksekte, görüş açısı, dünyanın eğriliğinden dolayı 5 kilometredir. Biçilmiş çimlerden daha yüksek herhangi bir şey sorun olabilir.

Endüstriyel kurulumlar genelde antenler arasında çok sayıda yola yönlendiren birçok yansıtıcı engeli içerir. Alınan sinyal, her yolun vektörel toplamıdır. Çok yollu çevrelerde, sadece anteni biraz oynatmak, sinyal gücünü büyük ölçüde değiştirecektir.

Bazı engeller hareketlidir. Birden çok kablosuz uygulama konteynır yığınları, park edilmiş kamyon ya da ekipman için gerekli materyaller gibi geçici engeller tarafından bozulur.

Kayıp Hesabının Pratik Yöntemleri:

► Çok iyi görüş açısına sahip bir uygulamada temel sönme aralığını garantiye almak için, üreticilerin belirttiği görüş açısı uzaklığının %50’sini asla aşmayın. Bu, kendi içinde, teoride 6dB sönme aralığı kazancı sağlar, yine de gerekli olan 10dB’den azdır.
► Eğer birbirine yakın olmayan iki anten arasında engeller varsa değeri daha fazla düşürün
► Eğer bir çok engeliniz varsa ve engeller antenlere yakınsa veya antenler engellerin içinde duruyorsa, üreticilerin görüş aralığı derecesinin %10’una kadar düşün.

Bu sadece radyo ile ilgili değil; yanlış anten ve kablo kullanımına dikkat edin.

Antenler, istenen yöndeki ışın halindeki enerjiye odaklanarak, gücün verimliliğini arttırırlar. Doğru anteni kullanmak sadece gücü istenilen noktaya odaklamaz aynı zamanda güc dağılımını gerek olmayan yerlerde azaltır.

Eğer iş alanınız zaten diğer antenlerle doluysa, kendinizinkini diğerlerinden olabildiğince ayırmaya çalışın. Çoğu antenler yatay doğrultuda yayın yaparlar, bu yüzden dikey ayrım, yatay ayrımdan daha mantıklıdır. Antenleri en az 2 dalgaboyu, 900MHz’de 0.66m ya da 2.4 GHz’de 0.25m ayırmayı deneyin.

Anten ve priz arasında yüksek kaliteli RF kablosu kullanın ve bütün prizlerin yüksek kaliteli olduğundan ve sinyal yayılmasına yardım etmesi için doğru kurulduğundan emin olun. Koaksiyel konnektör için kablonun kendi kaybı dışında 0.2dB kayıp çarpanı vardır. Popüler iki kablo tipi için genel kayıp bilgisi aşağıda listelenmiştir:

Koaksiyel kablo uzunluğuna göre her 3 metrede (10 feet) bir olan kayıp

Frekans RG-58U LMR-400
900 MHz 1.6 dB 0.4 dB
2.4 GHz 2.8 dB 0.7 dB

Uzun kablolar sinyal kaybına neden olurken, anteni 7.6m yükseğe kaldırmak bu kaybolan dB’leri telafi edecektir.

Endüstriyel kablosuz bağlantının 7 Murphy kanununa uymak, ilerideki kablosuz kurulumlarınızın daha sancısız geçmesini sağlayacaktır.

Kaynak:

►controleng