Калькулятор бюджету зв'язку MANET

Інтерактивний калькулятор бюджету зв'язку для військових MANET-радіосистем. Розрахунок SNR, запасу, зони Френеля та максимальної дальності для Silvus StreamCaster на 140–600 МГц.

Interactive: MANET Link Budget & Range Calculator

Втрати поширення у вільному просторі та надійність MANET

Калькулятор бюджету зв'язку визначає чи може радіолінія між двома вузлами MANET-мережі функціонувати надійно. Основне рівняння — формула Фрііса: FSPL = 20×log10(d) + 20×log10(f) + 32,44 де d — відстань у кілометрах а f — частота в мегагерцах. Для Silvus StreamCaster на 300 МГц на відстані 10 км втрати у вільному просторі становлять 102,0 дБ. Прийнята потужність дорівнює потужності передавача плюс підсилення антен мінус втрати поширення мінус втрати середовища. Якщо прийнята потужність перевищує рівень шуму (−110 дБм) більше ніж на необхідне SNR (10 дБ) лінія працює. Запас у децибелах понад мінімальний поріг визначає надійність за несприятливих умов.

Вибір антени для тактичного розгортання MANET

Калькулятор порівнює три типи антен доступних у польових умовах. Всенаправлені антени (+2 дБі) випромінюють однаково у всіх напрямках — підходять для рухомих платформ. Патч-антени (+6 дБі) концентрують енергію в секторі 60–90° — для наземних станцій з відомим напрямком до ретранслятора. Антени Yagi (+9 дБі) фокусують в промені 30–45° — найвище підсилення для фіксованих ліній. Заміна всенаправленої на Yagi більш ніж подвоює ефективну дальність за приблизно 30 євро.

Фактори втрат середовища в нордичній місцевості

Формула вільного простору передбачає безперешкодний вакуум. Нордична місцевість додає значні втрати. Рідка рослинність (ялиновий ліс з прогалинами) додає приблизно 6 дБ і вдвічі зменшує дальність. Густий бореальний ліс додає 15 дБ і зменшує дальність на 80%. Міська забудова (Кіруна, Лулео) додає 25 дБ. Тому Fischer 26 як ретрансляційний дрон на висоті 200 метрів є критичним — він забезпечує пряму видимість над кронами дерев і повністю усуває втрати від рослинності.

Реалізація

# MANET Link Budget — Friis Free-Space Path Loss
import math

def link_budget(tx_dbm, tx_gain, rx_gain, freq_mhz, dist_km, env_loss=6):
    """Calculate received power and SNR margin."""
    fspl = 20*math.log10(dist_km) + 20*math.log10(freq_mhz) + 32.44
    rx = tx_dbm + tx_gain + rx_gain - fspl - env_loss
    snr = rx - (-110)  # noise floor
    margin = snr - 10   # required SNR
    return {"rx_dbm": round(rx,1), "snr": round(snr,1),
            "margin": round(margin,1), "link_ok": margin > 0}

# Silvus SL5200: 33dBm TX, 300MHz, omni antennas
r = link_budget(33, 2, 2, 300, 10, env_loss=6)
print(f"RX: {r['rx_dbm']} dBm | SNR: {r['snr']} dB | Margin: {r['margin']} dB")
print(f"Link: {'OK' if r['link_ok'] else 'FAIL'}")

Джерела

• ArduPilot — ardupilot.org
• FOI — FOI publications catalogue (foi.se/publications)