Симметричны ли на практике беспроводные соединения?

Линейная антенна имеет одинаковый коэффициент усиления при приеме или передаче. Аналогично, потери на пути одинаковы в любом направлении. Это свойство называется взаимностью .

Однако большинство, но не все антенны являются линейными. Некоторые могут иметь потери, которые увеличиваются нелинейно с увеличением мощности. Например, рамочная антенна представляет собой небольшую рамочную антенну, состоящую из множества витков тонкой проволоки вокруг ферритового стержня. Ферритовый стержень помогает концентрировать магнитный поток через петлю, давая антенне эффективную апертуру, намного большую, чем ее физический размер. Однако феррит насыщается даже при небольшой мощности передачи. Взаимности не держит.

Также возможно построить среду распространения, в которой взаимность не соблюдается, но для этого требуется нелинейный материал. Поскольку большая часть распространения происходит в воздухе, что является довольно линейным, это скорее теоретическая проблема, чем практическая.

Однако тракт и антенна — это еще не вся система. Существуют практические проблемы, которые делают беспроводные каналы связи несимметричными, то есть, если A может слышать B, B может не слышать A. Нередки случаи, когда одна станция имеет передатчик большей мощности, особенно когда одно из устройств питается от батареи ( сотовые телефоны, Wi-Fi, ...). Приемники или передатчики на обоих концах также могут не иметь одинаковой чувствительности или избирательности.

Кроме того, различное расположение каждой станции может привести к асимметричной связи. Проблема со скрытым узлом, о которой вы упоминаете, — это один из случаев. Также может быть источник шума, который находится близко к А, но далеко от В. В этом случае В может слышать А, но А может не слышать В из-за более высокого уровня шума в месте расположения А. С этим связана проблема с открытым узлом .

Эти проблемы качества асимметричной связи очень важны при разработке беспроводной связи на практике. Обычное решение состоит в том, чтобы станция с самой большой, самой высокой и мощной антенной имела арбитражный доступ к среде. В сотовых сетях используется такой подход: вышка сообщает телефонам, когда они могут передавать. Сотовые вышки также имеют проводные соединения друг с другом для дальнейшего улучшения их сотрудничества. Гораздо сложнее проблема, когда нет центральной власти. См., например , вторую версию BATMAN , которая была разработана в первую очередь для решения этой проблемы в своем ячеистом протоколе.

Сразу после публикации вопроса я подумал о явлении, которое может сделать ссылку если не физически, то практически асимметричной. Это проблема скрытого узла .

Если A передает в то Bвремя, когда он также Cпередает, в этом случае будут помехи в приемнике B. Когда сигнал идет наоборот (от Bк A), помехи могут помешать Bпередаче, но не повлияют на качество сигнала в приемнике A.

Да, это правда. Это фундаментальное свойство из физики. Если бы это было не так, вы могли бы построить вечный двигатель, используя асимметрию.

Я заметил, что быстрое исчезновение не было упомянуто. Пространственно распределенные конструктивные/деструктивные интерференционные картины возникают из-за многолучевых отражений между передатчиком и приемником. Для движущегося устройства это проявляется как временные провалы в усилении канала (быстрые затухания). Являются ли быстрые замирания на прямом и обратном пути «одинаковыми», зависит от нескольких факторов, в том числе от того, находятся ли прямой и обратный каналы на одной и той же радиочастоте и используются ли прямой и обратный каналы одновременно. Вопрос задан о симметрии «на практике». Re быстрое исчезновение, ответ Нет и Да. Стратегии модуляции, кодирования и планирования оптимизированы с учетом быстрого затухания. Таким образом, в системе действительно может присутствовать асимметрия путей распространения.