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Gestione equa della banda

I parametri e le limitazioni che vedremo sono dei criteri di accesso al mezzo radio volti a ridurre disturbi mutui fra i vari servizi dei vari utenti e la monopolizzazione di un canale da parte di un singolo utente.

• Potenza disponibile massima. La potenza in Watt. In genere dell’ordine dei millesimi di watt (mW) è spesso espressa in dBm. In taluni casi, in relazione alla larghezza di banda, si fa riferimento alla densità di potenza, ovvero alla potenza, in milliwatt per MHz o per KHz. E’ il caso degli apparati WLAN E HiperLAN.
• EIRP e ERP. La potenza è generalmente riferita al segnale irradiato sotto forma di misura ERP o di misura EIRP. L’antenna è un componente passivo, ma possiede pur sempre una sorta di guadagno. Il guadagno quantifica la capacità dell’antenna di concentrare l’energia irradiata (o ricevuta) in una determinata direzione.

  • Un’antenna si dice isotropa quando emette la stessa potenza in tutte le direzioni in quanto non possiede direzioni di emissione privilegiate in cui emette più energia rispetto ad altre. Ciò equivale a dire che, in una sfera avente per centro l’antenna, la densità di potenza è la stessa in ogni punto sulla sua superficie. Ma si tratta solo di una approssimazione ideale. Le antenne reali, a parità di distanza, distribuiscono la loro energia in maniera non uniforme al variare della direzione di un punto nello spazio.

    

  • Le antenne cosidette direttive sono progettate proprio per introdurre di proposito un guadagno ulteriore sulla potenza fornita dal trasmettitore detto guadagno di antenna che è dovuto proprio alla capacità di concentrare la potenza irradiata in una direzione privilegiata. In realtà questa direzione è solo quella dove si concentra la densità massima di energia che rimane comunque ancora significativa (almeno la metà) in un cono nello spazio avente una apertura caratteristica detto apertura a 3dB. Infatti, 3dB è proprio la differenza di intensità del fascio tra la direzione privilegiata di massima emissione e i bordi del cono in cui la potenza misurata vale la metà di quella massima. Chiaramente, il guadagno elevato, raggiunto in un cono di apertura più o meno stretta, può avvenire solo al prezzo di una analoga perdita in tutte le altre direzioni. Si concentra in una direzione ciò che si perde in tutte le altre. La direzione di minima intensità (toricamente nulla) è sempre, paradossalmente, la base dove si alimenta l’antenna.
  • Principio di reciprocità. Collega il comportamento di un’antenna ricevente a quello che la stessa possiede quando è usata come trasmittente. Stabilisce che le proprietà (ampiezza di banda, direttività, ecc.) di un’antenna ricevente sono le stesse che avrebbe la stessa antenna usata come trasmittente.

  

  • Antenne direttive vs omnidirezionali. Per ottenere il massimo guadagno di antenna complessivo di un collegamento è necessario collimare le antenne trasmittente e ricevente nella direzione di massimo guadagno. Si tenga conto che maggiore è la direttività delle antenne e più precisa e stabile nel tempo dovrà essere mantenuta questa collimazione (aspetto perlomeno critico praticamente), ciò va bene per collegamenti fissi punto punto come i ponti radio. Se invece, uno terminale è mobile o se il collegamento è punto-multipunto con un cluster di dispositivi sparpagliati in una certa area dello spazio, allora è più pratico utilizzare antenne con bassa direttività se non addirittura antenne ominidirezionali, cioè isotrope, almeno nel lato a uno del collegamento (gateway). Vedremo dopo che, nella banda ISM, per limitare le interferenze ad altri dispositivi posti in prossimità dell’antenna, si lasciano pressochè omnidirezionali anche le antenne del lato a molti (dispositivi terminali).

    

  • La potenza EIRP di una antenna direttiva è invece la potenza con cui dovrebbe essere alimentata un’antenna isotropica per irradiare la stessa potenza che viene emessa dall’antenna direttiva nella sua direzione di massimo irraggiamento. La potenza EIRP è la somma della potenza erogata dal trasmettittore più il guadagno di antenna (al netto delle perdite sul cavo sempre presenti).
  • Un’altra grandezza considerata nella pratica è la potenza ERP, analoga alla precedente ma riferita alla potenza emessa da un dipolo orientato normalmente alla direzione di massima intensità dell’antenna direttiva (di solito è considerata un’antenna verticale con propagazione orizzontale, parallela al piano terrestre). Stavolta si valuta il guadagno dell’antenna sotto test rispetto al guadagno di un dipolo standard a mezza lunghezza d’onda. In questo caso il valore ERP dBd è leggermente più basso rispetto al valore di un’antenna istropa EIRP dBi (dBi = dBd + 2,15dB) in quanto il dipolo guadagna 2,15dB in più rispetto al radiale isotropico, anche se soltanto lungo la direzione di massima irradiazione. Un limite comune stabilito dalle regolamentazione è di fissare l’ERP proprio esattamente uguale alla massima potenza disponibile ammessa sul morsetto di antenna, ciò implica che l’antenna non debba guadagnare per nulla rispetto ad un dipolo a mezz’onda o, equivalentemente, che guadagni soltanto 2.15 dB rispetto ad una antenna isotropa alimentata con la stessa potenza disponibile.

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Sitografia:

• www.master-iot.it Master Universitario di II Livello “Internet of Things and Big Data” A.A.2018-2019 Università degli Studi di Genova
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• https://www.researchgate.net/figure/The-Wi-Fi-trilateration-Technique_fig4_277307295
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• https://en.wikipedia.org/wiki/Beacon_frame
• https://www.metageek.com/training/resources/design-dual-band-wifi.html
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