Explicando la pérdida de trayectoria de espacio libre







Free Space Path Loss

Por Jason Hintersteiner

La propagación de todas las señales de radio está sujeta a la pérdida de trayectoria en el espacio libre (FSPL), que es una definición matemática de la propiedad geométrica de que cuanto más lejos se encuentre de la fuente de una transmisión de radio, el nivel de energía en esa señal cae como un función del cuadrado de la distancia. Puedes pensar en tirar un guijarro a un estanque; a medida que la onda se ondula, la energía se extiende sobre un área cada vez más amplia, y el nivel de energía en cualquier punto es proporcionalmente menor.

Si bien este es un efecto geométrico, la longitud de onda se incluye en el cálculo para tener en cuenta el hecho de que, matemáticamente, la energía de transmisión se define como proveniente de una fuente puntual conocida como antena isotrópica. Una antena isotrópica se define como una antena que irradia energía de manera uniforme en una esfera perfecta con 0 dBi de ganancia. Si bien definir una antena de este tipo es matemáticamente conveniente, es físicamente imposible de construir.

El siguiente gráfico muestra la pérdida de ruta de espacio libre para Wi-Fi a 2,4 GHz y 5 GHz.

La siguiente tabla muestra la pérdida de trayectoria en el espacio libre a 1 metro (3 pies) de distancia del transmisor en varias frecuencias comúnmente utilizadas en la industria de las telecomunicaciones.

Según la FCC y otras regulaciones gubernamentales mundiales, una señal Wi-Fi, como máximo, tiene una potencia inicial máxima de 30 dBm (1 W o 1000 mW), y dentro de los primeros 3 pies se pierden más de 40 dB de energía (100 W ), lo que significa que el nivel de exposición a 3 pies de distancia está por debajo de -10 dBm (0,0001 W o 0,1 mW).


Ejemplo comparativo 1: horno microondas

Un horno microondas funcionó en las bandas de 2,4 GHz a alrededor de 1000 W (60 dBm). Por supuesto, las microondas están protegidas, pero la protección no es perfecta y se deteriora con el tiempo, razón por la cual los hornos microondas suelen interferir con el Wi-Fi cuando están en funcionamiento, porque emiten más energía en la banda de 2,4 GHz que un AP y esto inunda el canal. , provocando interferencias de banda ancha. A tres pies de distancia de un horno de microondas con fugas, el nivel de energía de 2.4 GHz disminuye de 40 dB a 20 dBm (0.1 W o 100 mW), o aproximadamente 1000 veces más alto que un punto de acceso Wi-Fi.


Ejemplo comparativo 2: Radioaficionado

Una radioafición suele funcionar a 50 W (47 dBm) a 440 MHz. El FSPL a tres pies de distancia (es decir, donde está sentado el operador) es de aproximadamente 25 dB (aproximadamente 0,32 W o 320 mW), lo que lleva a un nivel de exposición de 22 dBm (0,16 W o 160 mW), o aproximadamente 1600 veces más alto que un Wi -Punto de acceso Fi.


Ejemplo comparativo 3: teléfono celular

Un teléfono celular típico funciona a 23 dBm (0,25 W o 250 mW). Sin embargo, funciona muy cerca de su cabeza cuando está en una llamada (aproximadamente 2 pulgadas), lo que proporciona un FSPL mínimo de solo 3,5 dB (0,0022 W o 2,2 mW) a 700 MHz (Verizon LTE). Esto conduce a un nivel de exposición de 19,5 dBm (90 mW o 0,09 W), o aproximadamente 100 veces más alto que un punto de acceso Wi-Fi. Usted obtiene más exposición a la energía de RF al usar su teléfono celular, un radioaficionado y un horno microondas que cuando usa un punto de acceso Wi-Fi.


Ejemplo comparativo 4: Torre celular

Una torre celular típica opera alrededor de 40 W (46 dBm). A 700 MHz (Verizon LTE), el FSPL a aproximadamente 1/2 milla - 1 milla de distancia es de aproximadamente 90 dB, lo que lleva a un nivel de exposición de -44 dBm (0.00004 mW o 0.00000004 W), o aproximadamente 4000 veces más bajo que un Wi -Punto de acceso Fi.



Sobre el Autor:  Jason es un experto certificado en redes inalámbricas (CWNE #171) y posee varias certificaciones de la industria. Es Gerente de Ingeniería de Aplicaciones de Campo, Entrenador y Desarrollador de Currículo para los cursos de EnGenius Certified and Advanced Certified System Engineer. Jason tiene una Maestría en Ingeniería Mecánica del MIT y un MBA de la Universidad de Connecticut. Sígalo en Twitter @emperorWiFi