無(wú)線(xiàn)設(shè)備傳輸距離的估算與費(fèi)里斯傳輸公式

　　1、視頻基帶傳輸

　　是最為傳統(tǒng)的電視監(jiān)控傳輸方式，對(duì)0～6MHz視頻基帶信號(hào)不作任何處理，通過(guò)同軸電纜（非平衡）直接傳輸模擬信號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)是：短距離傳輸圖像信號(hào)損失小，造價(jià)低廉，系統(tǒng)穩(wěn)定。缺點(diǎn)：傳輸距離短，300米以上高頻分量衰減較大，無(wú)法保證圖像質(zhì)量；一路視頻信號(hào)需布一根電纜，傳輸控制信號(hào)需另布電纜；其結(jié)構(gòu)為星形結(jié)構(gòu)，布線(xiàn)量大、維護(hù)困難、可擴(kuò)展性差，適合小系統(tǒng)。

　　2、光纖傳輸

　　常見(jiàn)的有模擬光端機(jī)和數(shù)字光端機(jī)，是解決幾十甚至幾百公里電視監(jiān)控傳輸?shù)淖罴呀鉀Q方式，通過(guò)把視頻及控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為激光信號(hào)在光纖中傳輸。其優(yōu)點(diǎn)是：傳輸距離遠(yuǎn)、衰減小，抗干擾性能好，適合遠(yuǎn)距離傳輸。其缺點(diǎn)是：對(duì)于幾公里內(nèi)監(jiān)控信號(hào)傳輸不夠經(jīng)濟(jì)；光熔接及維護(hù)需專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員及設(shè)備操作處理，維護(hù)技術(shù)要求高，不易升級(jí)擴(kuò)容。

　　3、網(wǎng)絡(luò)傳輸

　　是解決城域間遠(yuǎn)距離、點(diǎn)位極其分散的監(jiān)控傳輸方式，采用MPEG2/4、H.264音視頻壓縮格式傳輸監(jiān)控信號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)是：采用網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器作為監(jiān)控信號(hào)上傳設(shè)備，只要有Internet網(wǎng)絡(luò)的地方，安裝上遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件就可監(jiān)看和控制。其缺點(diǎn)是：受網(wǎng)絡(luò)帶寬和速度的限制，ADSL只能傳輸小畫(huà)面、低畫(huà)質(zhì)的圖像；每秒只能傳輸幾到十幾幀圖像，動(dòng)畫(huà)效果十分明顯并有延時(shí)，無(wú)法做到實(shí)時(shí)監(jiān)控。

　　4、微波傳輸

　　是解決幾公里甚至幾十公里不易布線(xiàn)場(chǎng)所監(jiān)控傳輸?shù)慕鉀Q方式之一。采用調(diào)頻調(diào)制或調(diào)幅調(diào)制的辦法，將圖像搭載到高頻載波上，轉(zhuǎn)換為高頻電磁波在空中傳輸。其優(yōu)點(diǎn)是：綜合成本低，性能更穩(wěn)定，省去布線(xiàn)及線(xiàn)纜維護(hù)費(fèi)用；可動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)傳輸廣播級(jí)圖像，圖像傳輸清晰度不錯(cuò)，而且完全實(shí)時(shí)；組網(wǎng)靈活，可擴(kuò)展性好，即插即用；維護(hù)費(fèi)用低。其缺點(diǎn)是：由于采用微波傳輸，頻段在1GHz以上，常用的有L波段（1.0～2.0GHz）、S波段（2.0～3.0GHz）、Ku波段（10～12GHz），傳輸環(huán)境是開(kāi)放的空間，如果在大城市使用，無(wú)線(xiàn)電波比較復(fù)雜，相對(duì)容易受外界電磁干擾；微波信號(hào)為直線(xiàn)傳輸，中間不能有山體、建筑物遮擋；如果有障礙物，需要加中繼加以解決，Ku波段受天氣影響較為嚴(yán)重，尤其是雨雪天氣會(huì)有比較嚴(yán)重的雨衰現(xiàn)象。不過(guò)也有數(shù)字微波視頻傳輸產(chǎn)品，抗干擾能力和可擴(kuò)展性都提高不少。

　　5、雙絞線(xiàn)傳輸

　?。ㄆ胶鈧鬏敚阂彩且曨l基帶傳輸?shù)囊环N，將75Ω的非平衡模式轉(zhuǎn)換為平衡模式來(lái)傳輸?shù)?。是解決監(jiān)控圖像1Km內(nèi)傳輸，電磁環(huán)境相對(duì)復(fù)雜、場(chǎng)合比較好的解決方式，將監(jiān)控圖像信號(hào)處理通過(guò)平衡對(duì)稱(chēng)方式傳輸。其優(yōu)點(diǎn)是：布線(xiàn)簡(jiǎn)易、成本低廉、抗共模干憂(yōu)性能強(qiáng)。其缺點(diǎn)是：只能解決1Km以?xún)?nèi)監(jiān)控圖像傳輸，而且一根雙絞線(xiàn)只能傳輸一路圖像，不適合應(yīng)用在大中型監(jiān)控中；雙絞線(xiàn)質(zhì)地脆弱抗老化能力差，不適于野外傳輸；雙絞線(xiàn)傳輸高頻分量衰減較大，圖像顏色會(huì)受到很大損失。寬頻共纜傳輸

　　視頻采用調(diào)幅調(diào)制、伴音調(diào)頻搭載、FSK數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制等技術(shù)，將數(shù)十路監(jiān)控圖像、伴音、控制及報(bào)警信號(hào)集成到“一根”同軸電纜中雙向傳輸。其優(yōu)點(diǎn)是：充分利用了同軸電纜的資源空間，三十路音視頻及控制信號(hào)在同一根電纜中雙向傳輸、實(shí)現(xiàn) “一線(xiàn)通”；施工簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，大量節(jié)省材料成本及施工費(fèi)用；頻分復(fù)用技術(shù)解決遠(yuǎn)距傳輸點(diǎn)位分散，布線(xiàn)困難監(jiān)控傳輸問(wèn)題；射頻傳輸方式只衰減載波信號(hào)，圖像信號(hào)衰減比較小，亮度、色度傳輸同步嵌套，保證圖像質(zhì)量達(dá)到4級(jí)左右；采用75Ω同軸非平衡方式傳輸使其具有很強(qiáng)抗干擾能力，電磁環(huán)境復(fù)雜場(chǎng)合仍能保證圖像質(zhì)量。其缺點(diǎn)是：采用弱信號(hào)傳輸，系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)要求高，必須使用專(zhuān)業(yè)儀器，如果干線(xiàn)線(xiàn)路有一臺(tái)設(shè)備有問(wèn)題，可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)沒(méi)圖像，另外寬頻調(diào)制端需外加AC220V交流電源供電（但大多監(jiān)控點(diǎn)都具備AC220V交流電源這個(gè)條件）。

　　6、無(wú)線(xiàn)SmartAir傳輸

　　SmartAir技術(shù)是通信業(yè)界唯一的單天線(xiàn)模式千兆級(jí)無(wú)線(xiàn)高速傳輸技術(shù)。其采用多頻帶OFDM空口技術(shù)，TDMA的低延時(shí)調(diào)度技術(shù)，以及低密度奇偶校驗(yàn)碼LDPC，自適應(yīng)調(diào)制編碼AMC和混合自動(dòng)重傳HARQ等高級(jí)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)到達(dá)1Gbps的傳輸速率。

　　無(wú)線(xiàn)設(shè)備傳輸距離估算

　　無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的傳輸距離或覆蓋范圍受多種因素的影響，除了信號(hào)源的發(fā)射功率、天線(xiàn)的增益、接 收設(shè)備的靈敏度、頻率、自由空間衰減、噪聲干擾外，還有現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的影響，例如建筑物、樹(shù)木和墻壁的遮擋，人體、氣候等對(duì)電磁波的衰減，純粹自由空間的傳輸環(huán)境在實(shí)際應(yīng)用中是不存在的。

　　由于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的工程，必須在實(shí)施前進(jìn)行設(shè)計(jì)和預(yù)算，必須事前對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的傳輸距離或覆蓋范圍進(jìn)行估算，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)部署規(guī)模有一個(gè)估計(jì)，下面的表格就是對(duì)一個(gè)“基站”的覆蓋能力進(jìn)行估算的辦法。

　　第一步：計(jì)算無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)上下行總增益。

　　第二步：計(jì)算最大視距傳輸距離。計(jì)算公式為： 最大視距傳輸距離（m）＝10（系統(tǒng)總增益－40）/30

　　第三步：估算現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際覆蓋距離。

　　例如：

　　通過(guò)上述三個(gè)步驟可以對(duì)每個(gè)基站所覆蓋的范圍有一個(gè)初步的估計(jì)，進(jìn)一步估算出所要覆蓋區(qū)域的基站數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。

　　費(fèi)里斯傳輸公式解析

　　弗里斯（1893年2月22日 - 1976年6月15日）是出生于丹麥的美國(guó)人，他在1920年加入了西電公司的研究小組，該小組在1925年成為貝爾實(shí)驗(yàn)室的一部分。他在貝爾實(shí)驗(yàn)室對(duì)無(wú)線(xiàn)電傳播，射電天文學(xué)和雷達(dá)研究做出了開(kāi)創(chuàng)性貢獻(xiàn)。他的兩個(gè)Friis公式仍然在通信系統(tǒng)中被廣泛使用。今天我們介紹一下其中之一的“Friis傳輸方程”。

　　費(fèi)里斯傳輸公式將傳輸功率、天線(xiàn)增益、距離、波長(zhǎng)與接收功率聯(lián)系起來(lái)。弗里斯公式也可以用來(lái)計(jì)算從一個(gè)天線(xiàn)到第二個(gè)天線(xiàn)的接收功率。

　　在上面這個(gè)方程式中，PT　為發(fā)送器功率；PR（d） 為接收功率，并為發(fā)射到接收機(jī)間隔距離 d 的一個(gè)函數(shù)；GT　為發(fā)送器天線(xiàn)增益；GR　為接收機(jī)天線(xiàn)增益；d 為發(fā)送器和接收機(jī)之間的間隔距離，單位為米；λ 為波長(zhǎng)，單位為米。

　　我們把上面的公式可以推倒換算成一個(gè)距離的等式，如下：

　　在上面的轉(zhuǎn)換公式中：通信距離等于發(fā)射和接收天線(xiàn)間的距離（米），Pr=接收功率，Pt=發(fā)射功率，Gt=天線(xiàn)發(fā)射增益，Gr=接收天線(xiàn)增益。

　　弗里斯傳輸公式是一種遠(yuǎn)場(chǎng)理想狀態(tài)的表達(dá)關(guān)系，它的局限性很多，例如需要滿(mǎn)足收發(fā)天線(xiàn)均阻抗共軛匹配、極化匹配，且最大輻射方向相互對(duì)準(zhǔn)等條件，且弗里斯傳輸公式也不能預(yù)測(cè)接收信號(hào)的相位。用這個(gè)公式去估算無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的傳輸距離，其實(shí)是一種數(shù)值上的理想情況，在現(xiàn)實(shí)中其的傳輸距離會(huì)受到很多因素制約，其實(shí)際傳輸距離會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于通過(guò)這個(gè)公式計(jì)算的結(jié)果。