В далеком 1999 году я написал и опубликовал статью с таким названием в журнале Сети. Тема была актуальной в эпоху бурного развития уличного Wi‑Fi и радиомодемов, которыми занимались многочисленные тогда беспроводные операторы. Сейчас их немного, успешные были поглощены крупными компаниями, остальные просто ушли.

У крупных компаний проблем с расчетом на сегодня нет, они используют профессиональные расчетные среды и цифровые модели местности. Стоят они дорого, но успешно решают задачи по расчету радиоканалов и зон покрытия. Тем не менее круг пользователей радиоканалов остается достаточно большим и не сильно богатым, чтобы позволить себе приобретение профессиональных расчетных программ. Это разработчики радиосистем связи, уже немногочисленные системные интеграторы, корпоративные структуры, да просто радиолюбители.

Все они часто задаются вопросом: как рассчитать и какими, желательно недорогими или бесплатными программами воспользоваться. Ниже — краткое пояснение методики расчета и обзор таких средств.

Как считать

Радиоканал будет работать, если

Z = E — W > 0

где:
Z — запас на помехи, дБ;
E — потенциал (бюджет) радиоканала, дБ;
W — потери в радиоканале, дБ.

Потенциал радиоканала в дБм определяется выражением:

E = Pt + Gt + Gr — Pr min,

где:
Pt — мощность передатчика на входе передающего антенно‑фидерного тракта, дБм;

Gt — эффективный (с учетом потерь в тракте) коэффициент усиления передающей антенны в направлении на приемную антенну, дБи;

Gr— эффективный (с учетом потерь в тракте) коэффициент усиления приемной антенны в направлении на передающую антенну, дБи;

Pr min — реальная чувствительность приемника, дБм.

Эти параметры радиоканала входят в состав технических характеристик оборудования. Отдельно следует заметить, что реальная чувствительность приемника зависит от целого ряда характеристик оборудования: метода модуляции, ширины спектра, особенностей сигнально‑кодовых конструкций, скорости передачи. Определение реальной чувствительности является нетривиальной задачей, однако большинство производителей в последние годы приводят ее в спецификациях приемников.

Потери в радиоканале W зависят от:

· частоты сигнала,

· протяженности радиолинии,

· рельефа местности,

· типа подстилающей поверхности,

· поляризации,

· состояния атмосферы,

· ряда других факторов.

В простейшем случае распространения сигнала в свободном пространстве потери определяются выражением:

W = 92.442 + 20 log10(f) + 20 log10(d),

где:
f — частота сигнала, ГГц,
d — дальность, км.

Для расчета потерь разработаны десятки методик, в том числе и Международным Союзом Электросвязи (МСЭ), каждая из которых имеет свою область применения.

Далее — обзор программ и web‑сервисов для расчета радиоканалов и зон связи.

Чем считать

LinkTest

Бесплатный онлайн сервис для расчета уличных радиоканалов Wi‑Fi в диапазонах 2,4 и 5 ГГц.

Точки размещения узлов выбираются на Яндекс картах.

Достоинства:

· высокое быстродействие;

· интуитивно понятный интерфейс не требующий настройки;

· показывает уровень сигнала на профиле трассы;

· позволяет выбрать для расчетов реальное оборудование производства MicroTik, Ubiquiti, Motorola или Cambium Networks, а также позволяет выбрать показатели передающей и приемной аппаратуры вручную;

· содержит несколько полезных калькуляторов для пересчета используемых в радиотехнике величин в разные системы счисления, расчета зон Френеля и запаса на помехи для канала свободного пространства.

Недостатки:

· расчет только для диапазонов Wi‑Fi по формуле для свободного пространства;

· исходные данные не сохраняются.

InfiPlanner

Бесплатный онлайн сервис для расчета уличных радиоканалов на оборудовании Infinet Wireless в диапазоне 2,4–6,4 ГГц. Использует карты Google Maps.

Достоинства:

· позволяет выбрать местоположение станций на карте или вводом координат;

· рисует профиль трассы и зону Френеля.

Недостатки:

· расчет только для оборудования Infinet;

· бинарный результат — связь возможна или невозможна;

· методика расчета неизвестна;

· необходима регистрация на сайте.

RadioMobile

Существует в вариантах бесплатных онлайн сервиса и ПО для Windows.

Использует для расчетов модель ITM — Irregular terristrial model Лонгли‑Райса. Файлы высот земной поверхности SRTM3 и типов местности LCV загружаются из интернета по мере необходимости. Диапазон частот 20 МГц — 20 ГГц.

Достоинства:

· достаточно точная и широко используемая программа;

· имеется подробное руководство объемом более 100 страниц;

· позволяет рассчитывать радиоканалы и сети связи, графики зависимости запаса от дальности.

Недостатки:

· сложный и запутанный интерфейс, требующий большого времени на освоение;

· требуются предварительные настройки;

· введенные исходные данные сохраняются в нескольких бинарных файлах различной структуры.

Планировщик радиосвязи (RCP)

Условно бесплатная программа. После месяца использования требует покупки лицензии. Реализует методику Рекомендации МСЭ‑R P.2001–5 (08/2023) Серия P: Распространение радиоволн. Универсальная модель наземного распространения радиоволн для широкого применения в полосе частот 30 МГц — 50 ГГц.

Операционные системы — Windows, Linux.

Файлы высот земной поверхности SRTM3, типов земной поверхности LCV и справочные файлы Международного Союза Электросвязи (МСЭ — ITU) загружаются при скачивании программы и имеют объем около 15.5 Гбайт для всей поверхности Земли.

Достоинства:

· для выбора местоположения станций используются отображаемые в программе карты любого из 8 бесплатных поставщиков, в том числе OpenStreetMap, Yandex Map и др. Возможен также ручной ввод координат станций;

· точный расчет по самой совершенной методике;

· простой и интуитивно понятный интерфейс;

· не требует предварительных настроек;

· позволяет одновременно рассчитывать двухсторонний радиоканал, графики зависимости запаса на помехи от расстояния и зоны связи для обеих станций;

· позволяет оценить возможности обнаружения и подавления средствами РЭБ в условиях простейшей модели;

· введенные исходные данные сохраняются в одном текстовом файле;

· формирует отчет о выполненных расчетах в формате html с возможностью его печати из браузера, в том числе в формате pdf.

Недостатки:

· расчет протяженных радиоканалов и зон покрытия, особенно в высоких широтах, может занимать до нескольких минут;

· в качестве десятичного разделителя воспринимает только точку.

RadioExpert

Упрощенный бесплатный вариант предыдущей программы RCP без РЭБ и графиков зависимости запаса от расстояния для Windows. Работает только с картами OpenStreetMap.

ITS Irregular Terrain Model (ITM‑master)

Бесплатная реализация модели ITM на языке C++.

Требует компиляции в используемой операционной системе, поддерживающей C++. Достоинства:

· рассчитывает общие потери передачи для каналов точка‑точка и зон связи.

Недостатки:

· неудобный интерфейс;

· сложность использования для не программистов;

· геопараметры вводятся вручную.

Эксперт РРЛ

Узкоспециализированная платная программа для расчета радиорелейных линий PDH/SDH по методике ГОСТ Р 53363–2009 «Цифровые радиорелейные линии. Показатели качества. Методы расчёта». Windows. Диапазон 3,4 — 40,5 ГГц.

Достоинства:

· использование для оценки профиля трассы файлов SRTM3 и цифровых моделей местности для отдельных районов России.

Недостатки:

· узкая специализация;

· профиль трассы строится в отдельной подпрограмме;

· защищена аппаратным ключом, активация через интернет невозможна.

RadioPlanner  

Частотно‑территориальное планирование сетей радиосвязи, ТВ‑ и радиовещания. Мощная платная программа для Windows. В зависимости от типа оборудования использует различные методики расчета, в частности ряд рекомендаций МСЭ‑R, ITM (Irregular Terrain Model) и ряд других.

Достоинства:

· мощная профессиональная среда для расчета радиоканалов и зон связи;

· поддержка различных видов карт, включая цифровые модели местности;

· поддержка практически всех современных систем наземной радиосвязи.

Недостатки:

· стоимость лицензии на 3 года — около 80 000 ₽

DRRL 

Платная профессиональная программа для проектирования радиорелейных линий и сетей радиодоступа в диапазоне 140 МГц — 86 ГГц.

Достоинства:

· мощная профессиональная программа для расчета радиорелейных линий и сетей радиодоступа;

· автоматическая загрузка всех необходимых геоданных по мере необходимости на любую территорию на планете.

Недостатки:

· Стоимость лицензии на 3 года — около 70 000 ₽

Заключение

По сравнению с 1999 годом, когда приходилось рассчитывать радиолинию буквально «на листочке», сейчас есть из чего выбрать. В обзоре представлено ПО, попавшее в поле зрения автора, но отражающее в целом весь спектр расчетных программ.

Буду признателен за дополнения и замечания.