راه اندازی شبکه بی سیم دوربین مداربسته : انتقال بی سیم تصاویر دوربین مداربسته (قسمت سوم : فرکانسها )

خط سیر موج و قطع ارتباط

ممکن است بعضی از فرکانسها بهتر از بقیه در سطوح مختلف و موانع نفوذ و عبور کنند. خطوط ارتباطی(Link) وایرلس باید خط سیر مشخص و بدون مانعی برای برقراری ارتباط بین مراکز ارسال رادیویی در اختیار داشته باشند (LOS) تا به نتیجه مناسبی داشته باشیم. موانع موجود به سه شکل بر روی کارایی سیستمهای نظارت تصویری وایرلس اثر می گذارد:

• جذب
• انعکاس
• انتشار چندوجهی

زمانی که یک فرکانس رادیویی به سطح مانعی می رسد بعضی از سیگنالها جذب و بقیه منعکس یا قدرتشان کاهش می یابد و امکان دریافت مناسب موج ارسالی بسیار کاهش می یابد.

میزان تاثیر منفی این موانع به نوع جنس مانع برمی گردد. برای مثال چوب و دیوارهایی از جنس چوب تاثیر کمی بر روی سیگنالها می گذارند و میزان جذب و دفع کمی دارند. در عوض تاسیسات سنگین و فلزی و آجر می توانند بخش اعظمی از انرژی امواج را جذب کرده و میزان تمرکز و قدرت امواج را کاهش دهد.

در بعضی از موارد شکل انعکاس امواج بصورتی همه جانبه صورت می گیرد(انتشار چندوجهی) و دیگر امواج از خط سیر متمرکز خارج می شوند. درنتیجه این انعکاس و بهم ریختگی هماهنگی امواج و تداخل با امواج قوی تری که انعکاس نداشته اند کیفیت اتصال رادیویی کاهش می یابد. سطوحی که میزان انعکاس امواج را شدت میدهند، مثل آب، شیشه، شاخ و برگ درختان حتی در محدوده ای کوچک و در سطحی ناچیز هم می توانند کارایی اتصال رادیویی را کاهش دهد.

انتخاب فرکانس

فرکانسها به دو شکل بر روی ارتباطات وایرلس تاثیر گذار باشند:

• توان عملیاتی : بشکل ساده باید گفت هرچه قدرت امواج بیشتر باشد از نظر تئوریک توان عملیاتی بهتری خواهند داشت. امواج رادیویی قدرتمند براحتی می توانند با سرعتی تا 1 گیگابیت بر ثانیه انتقال اطلاعات را میسر نمایند. در حالی که گاهی امواج ضعیفتر به انتقال اطلاعات در حد 2 تا 5 مگابیت بر ثانیه محدود خواهند بود.
• نفوذپذیری : فرکانسهای پایینتر، بدلیل دارابودن طول موج بلند قدرت نفوذ بالایی دارند و تا حدودی بخوبی به موانع نفوذ و بر آنها غلبه می نمایند. فرکانسهای پایین (900مگاهرتز تا 2.4 گیگاهرتز) ممکن است در مواردی که نیاز به داشتن خط سیر مشخص و مستقیم وجود ندارد(NLoS)، کاربرد داشته باشد. منظور از خط سیر غیر مستقیم همان چیزی است که در مورد آنتنهای نقطه ای گفته شد و نمونه این ارسال امواج را در مودمهای وایرلس اینترنت خانگی خود می بینید. فرکانسهایی در محدود 20 تا 40 گیگاهرتز که جزو فرکانسهای رادیویی بالاتر بحساب می آیند، ممکن است در روزهای بارانی یا بدلیل وجود مه در هوای مرطوب دچار کاهش کارایی شوند. این مشکل بدلیل قابلیت نفوذ پایین و قدرت انعکاس بالای قطرات آب و رطوبت در هواست.

به همین دلایل کاربران باید با توجه به نیاز هر پروژه و توان امواج رادیویی، موانع موجود در مسیر انتقال، چگونگی غلبه بر موانع و بسته به میزان خروجی لازم، برنامه ریزی و پیش بینیهای لازم را انجام دهند.

فرکانسهای رادیویی رایج و مورد استفاده در سیستمهای نظارت تصویری بشرح زیر می باشند:

2.4/5.8 گیگاهرتز

این فرکانسها جزو فرکانسهایی نیستند که برای مقاصد خاصی مجوز دریافت کرده باشند و براحتی می تواند توسط هرکسی آزادانه مورد استفاده قرار گیرند. اغلب از این فرکانسها برای سیستمهای نظارت تصویری مثل ارتباط بین دوربینهای مداربسته در یک پارکینگ و یا بین دو ساختمان و ... استفاده می شود.

توان فرکانسهای رادیویی بستگی به تکنولوژی انتقال و تعداد مراکز رادیویی مورد استفاده خواهند داشت، اما بطور معمول برای یک مرکز رادیویی شاید محدوده ای بین 25 تا 40 گیگاهرتز میزان قابل قبولی باشد. برای تعداد بیشتری از مراکز رادیویی یا تجهیزات و دوربینهای مداربسته(150 یا بیشتر) مدل MIMO می تواند گزینه بهتری باشد.

دو باند امواج ذکر شده می توانند توسط شبکه های 802.11(a/b/g/n/ac) در منازل و محیطهای کاری مورد استفاده قرار گیرند و قابلیتهای ارتباطی را افزایش دهد. فرکانس 5.8 گیگاهرتزی قبلتر بیشتر در سیستمهای نظارت تصویری مورد استفاده قرار می گرفت. علت این موضوع خلوت تر بودن باند 5.8 گیگاهرتز بجای باند 2.4 گیگاهرتز بوده است. اما در شبکه 802.11n و امروز در 802.11ac بدلیل وجود مودمهای وایرلس و Access Point های رایج در خانه ها و محیطهای اداری، این قابلیت بسیار کاهش و دچار محدودیت شده است.

فرکانس 2.4 گیگاهرتزی بیشتر در محیطها و موقعیتهای معمول و خصوصا در ارسال های همه جانبه مورد استفاده قرار می گیرند و براحتی می تواند از پس عبور و نفود از دیوارهای نازک و محیطهای کوچک بر آید. البته فرکانس 5.8 گیگاهرتز بیشتر نیاز به یک خط سیر مستقیم دارد.

بعلاوه فرکانسهای 2.4 و 5.8 گیگاهرتز قدرت نفوذ کمتری در موانع اطراف نسبت به فرکانسهای پایینتر دارند. این موضوع باعث می شود هنگام استفاده از این باندهای رادیویی، دقت به ارسال امواج در خط سیری مستقیم(LOS) بسیار مهم باشد. در سیستمهای نظارت تصویری حرفه ای، فرکانس 5.8 گیگاهرتزی بیشتر از فرکانس 2.4 گیگاهرتزی کاربرد دارد و دلیل هم خلوت تر بودن این باند رادیویی در محیطهای امروزی خواهد بود.

900 مگاهرتز

یکی از فرکانسهای رایجی که اغلب دوربینهای مداربسته بوسیله آنها تصویر و ارسال مناسبی به مراکز رادیویی نخواهند داشت این فرکانس خواهد بود که اغلب بصورت Access point و با انتشار همه جانبه خواهد بود . این فرکانس در پارکها و موقعیتهایی با موانع طبیعی مثل شاخ و برگها و درختان می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

فرکانس پایین این باند بسیار بهتر از فرکانسهای 2.4 و یا 5.8 گیگاهرتز می تواند در موانع نفوذ کند. قدرت نفوذ امواج نسبی خواهد بود و چون قدرت عملیاتی و خروجی اتصالات وایرلس بر مبنای فرکانس 900 مگاهرتز  معمولا نسبت به فرکانسهای بالاتر کمتر است ؛ میزان سرعت انتقال داده ها شاید در بازه ای چند مگابیتی تا حداکثر 15 تا 20 مگابیتی در دسترس شما قرار گیرد.

باید این نکته را هم درنظر بگیریم که باند فرکانس 900 مگاهرتز مثل باندهای 2.4 و 5.8 گیگاهرتزی بسیار شلوغ شدند و معمولا با مشکلاتی روبرو می شوند. بدلیل شلوغی این باندها بسیاری از تجهیزات مثل تلفنهای وایرلس و مایکروفرها و حتی تجهیزات اینترنت اشیاء نیز بدلیل تداخل فرکانسها دچار اشکال می شوند.

در ادامه این مقاله در هفته های آتی به فرکانسهای ثبت و رزرو شده ، ارتباطات چندوجهی و پهنای باندها می پردازیم.