深入解析如何在醫(yī)療設(shè)備中開(kāi)發(fā)利用5GHz頻段?

2013-08-19 11:25 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng) 作者:洛小辰

21世紀(jì)初,被稱(chēng)為Wi-Fi的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)成為一種主流技術(shù)。筆記本電腦這類(lèi)計(jì)算設(shè)備開(kāi)始支持IEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn),這種標(biāo)準(zhǔn)的最高數(shù)據(jù)速率為11Mb/s,工作在2.4GHz頻段。在802.11b之后是802.11g,后者速率比前者快5倍,接著是802.11n,其數(shù)據(jù)速率可比有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)速率。今天,Wi-Fi不僅被廣泛用于計(jì)算類(lèi)設(shè)備,而且被用于醫(yī)療設(shè)備,如成像系統(tǒng)、病人監(jiān)護(hù)系統(tǒng)和輸液泵。

絕大多數(shù)Wi-Fi客戶(hù)端設(shè)備工作在2.4GHz頻段。在這個(gè)頻段只有三個(gè)非重疊的信道可用,因此每個(gè)Wi-Fi客戶(hù)端設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備(如接入點(diǎn) (AP))必須工作在這三個(gè)信道中的一個(gè)信道上。當(dāng)兩個(gè)工作在同一信道上的Wi-Fi客戶(hù)端設(shè)備或接入點(diǎn)設(shè)備相互靠得較近時(shí),其中一個(gè)設(shè)備的發(fā)射信號(hào)將成為另一個(gè)設(shè)備的干擾或噪聲。2.4GHz頻段也是微波爐、嬰兒監(jiān)視器、某些無(wú)繩電話(huà)和藍(lán)牙使用的頻段。雖然一個(gè)Wi-Fi客戶(hù)端設(shè)備只在一個(gè)信道上發(fā)射信號(hào),但其它無(wú)線(xiàn)設(shè)備可能在整個(gè)頻段上造成干擾。在許多醫(yī)院,2.4GHz頻段中的無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)幾乎達(dá)到飽和狀態(tài)。隨著Wi-Fi不斷普及,確保2.4GHz頻段上的可靠連接越來(lái)越具挑戰(zhàn)性。

幸運(yùn)的是,還有另外一個(gè)頻段可供Wi-Fi使用,即5GHz頻段。這個(gè)頻段可以提供多得多的Wi-Fi信道(北美有23個(gè))。由于很少有設(shè)備工作在 5GHz,這個(gè)頻段要相對(duì)干凈許多。然而,5GHz頻段的Wi-Fi部署有別于2.4GHz頻段的部署。下面就討論其中的一些差異。

1.多徑

聲波碰到物體會(huì)發(fā)生反射,并以不同的時(shí)間到達(dá)目的地,結(jié)果就形成了回波。當(dāng)Wi-Fi發(fā)射信號(hào)碰到物體發(fā)生反射并以不同時(shí)間到達(dá)目的地時(shí),也會(huì)產(chǎn)生多徑傳播現(xiàn)象。多徑傳播通常會(huì)對(duì)Wi-Fi工作產(chǎn)生負(fù)面影響,因?yàn)閭鬏斝盘?hào)的接收方必須篩選并排序信號(hào)的多份拷貝,因?yàn)槠渲幸恍┬盘?hào)的到達(dá)順序是亂的。5GHz 頻段中的多徑傳播效應(yīng)要比2.4GHz頻段更加顯著。

2.覆蓋范圍

覆蓋范圍是指Wi-Fi客戶(hù)端與接入點(diǎn)可以建立并保持連接的最大距離。因?yàn)椴ㄐ翁匦?、信?hào)衰減、數(shù)據(jù)速率和發(fā)射功率等原因,5GHz時(shí)的覆蓋范圍一般要小于2.4GHz。

在室內(nèi),頻率和信號(hào)傳播距離之間呈反比關(guān)系——頻率越高,信號(hào)傳播的距離就越短。5GHz時(shí)的Wi-Fi使用的頻率近似于2.4GHz的Wi-Fi所用頻率的兩倍(如圖1所示)。因此,工作在2.4GHz頻段的設(shè)備的覆蓋范圍通常要比工作在5GHz頻段的設(shè)備大。

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圖1: 2.4GHz和5GHz的波形。

衰減指的是一個(gè)信號(hào)被物體吸收的程度。較低頻率的無(wú)線(xiàn)電波滲透固體的程度通常要比較高頻率的無(wú)線(xiàn)電波高。5GHz電波被普通建筑材料衰減的程度就比2.4GHz要高。另一方面,2.4GHz波形是水吸收的最佳頻率。微波爐工作在2.4GHz就是因?yàn)槭澄镏械乃莺苋菀孜者@個(gè)頻率的微波能量并產(chǎn)生熱量。

較低數(shù)據(jù)速率的工作距離要比較高數(shù)據(jù)速率時(shí)遠(yuǎn),因此在2.4GHz時(shí)的較低數(shù)據(jù)速率也能導(dǎo)致更大的覆蓋范圍。工作在2.4GHz頻段的Wi-Fi無(wú)線(xiàn)電設(shè)備支持802.11b(包括802.11g或802.11n),而802.11b支持的數(shù)據(jù)速率要比5GHz頻段中的802.11a和802.11n標(biāo)準(zhǔn)低。

然而,802.11b的1Mb/s和2Mb/s最低速率對(duì)今天即使是最中等性能要求的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來(lái)說(shuō)也是不夠的。一些醫(yī)院關(guān)閉了這些最低速率,即使它們支持更大的范圍,因?yàn)楣ぷ髟谌绱说蛿?shù)據(jù)速率的連接沒(méi)有任何實(shí)際好處,還會(huì)降低802.11g設(shè)備的性能。

影響覆蓋范圍的最后一個(gè)因素是發(fā)射功率。因?yàn)?GHz時(shí)的發(fā)射功率一般要比2.4GHz時(shí)的發(fā)射功率低,因此5GHz的覆蓋范圍要小于2.4GHz。

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