В данной статье представлен комплексный анализ и математическое моделирование распространения радиоволн внутри зданий и помещений с акцентом на технологии Wi-Fi, что является ключевым аспектом при проектировании беспроводных сетей. Постоянное развитие технологий связи и рост потребности в высокоскоростном доступе в Интернет обуславливают актуальность изучения факторов, влияющих на качество передачи данных в условиях многолучевого распространения сигналов. Авторами рассмотрены наиболее широко используемые детерминированные модели распространения радиосигналов: модель распространения в свободном пространстве и двухлучевая модель (в модификации «двойного наклона»). В статье подробно описаны методы количественного анализа, а также предложены модифицированные версии указанных моделей. Результаты показывают, что изменение мощности принимаемого сигнала в значительной степени зависит от местоположения и типа препятствий. Полученные данные демонстрируют взаимосвязь между качеством связи и архитектурными особенностями помещений, расположением оборудования и особенностями распространения сигнала. На их основе разработаны рекомендации по усовершенствованию проектирования беспроводных сетей, что позволяет существенно повысить эффективность функционирования Wi-Fi-систем в различных условиях. Работа будет полезна как исследователям, так и практикам, занимающимся проектированием и развертыванием беспроводных сетей, стремящимся создавать надёжные и высокопроизводительные системы связи, соответствующие современным требованиям.
This paper presents a comprehensive analysis and mathematical modeling of radio wave propagation inside buildings and indoor environments, with a focus on Wi-Fi technology-a key aspect in the design of wireless networks. The continuous advancement of communication technologies and the growing demand for high-speed Internet access necessitate a thorough investigation of factors affecting data transmission quality under multipath signal propagation conditions. The authors examine the most widely used deterministic radio signal propagation models: the free-space propagation model and the two-ray model (in its “dual-slope” modification). The article provides a detailed description of quantitative analysis methods and proposes modified versions of these models. The results demonstrate that the received signal power is significantly influenced by the location and type of obstacles. The obtained data reveal a clear relationship between communication quality and architectural features of the premises, equipment placement, and signal propagation characteristics. Based on these findings, practical recommendations are developed to improve the design of wireless networks, thereby substantially enhancing the performance and reliability of Wi-Fi systems under diverse real-world conditions. This work will be valuable to both researchers and practitioners involved in the design and deployment of wireless networks who aim to develop robust, high-performance communication systems that meet modern requirements.
1. Ку Дык Тоан, Ахметшин Д.А., Нуриев Н.К., Печеный Е.А., До Као Минь, Фам Тхи Тхуи, Ле Ван Дьеп, Дао Минь Шанг. Математическая модель и алгоритм распространения радиосигналов для поддержки эффективного проектирования беспроводных сетей // Современные наукоемкие технологии. 2024. № 5-2. C. 294-301. DOI: 10.17513/snt.40042.
2. Wycliffe K., Musa S.A., Danlami G., Hassan U.S. Planning and Designing Different Types of Surveillance Networks for Enhanced Security and Monitoring // FMDB Transactions on Sustainable Computer Letters. 2024. Vol. 2. № 1. P. 52–62. DOI: 10.69888/FTSCL.2024.000181.
3. Ming W.H., Hawari M.Z.K. and Apandi N.I. Mathematical modeling on application of wireless networks for industrial automation-factory automation // Journal of Physics Conference Series. July 2021. P. 1–11. DOI: 10.1088/1742-6596/1988/1/012024.
4. Clarke R.H. A statistical theory of mobile radio reception. Bell Systems Technical Journal. July‐August 1968. Vol. 47. Is. 6. P. 957–1000. [Электронный ресурс]. URL: https://ia600305.us.archive.org/21/items/bstj47-6-957/bstj47-6-957_text.pdf (дата обращения: 15.10.2025).
5. Ахметшин Д.А., Ку Дык Тоан, Нуриев Н.К., Печеный Е.А. Постановка математической задачи организации бесшовной беспроводной сети по технологии WiFi с фильтрацией контента // Современные наукоемкие технологии. 2019. № 11-1. С. 15–23. [Электронный ресурс]. URL: https://s.top-technologies.ru/pdf/2019/11/37758.pdf (дата обращения: 15.10.2025).
6. Савищенко Н.В., Дырин В.И., Макаренко В.П. Двухлучевая модель с диффузным замиранием мощности сигнала // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2021. Т. 13. № 1. C 18–23. DOI: 10.36724/2409-5419-2021-13-1-18-23.
7. Андреев Ю.В., Петросян М.М. Двухлучевая модель распространения сверхширокополосного радиосигнала // Всероссийская открытая научная конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн». Муром, 2022. С. 136–143. DOI: 10.24412/2304-0297-2022-1-136-143.
8. Manjuladevi Vasudevan and Murat Yuksel. Machine Learning for Radio Propagation Modeling: A Comprehensive Survey // IEEE Open Journal of the Communications Society. August 2024. Vol. 5. P. 5123–5153. DOI: 10.1109/OJCOMS.2024.3446457.
9. Мамченко М.В., Зорин В.А., Романова М.А. Эмпирическая модель расчета затухания сигнала с учетом коэффициента застройки местности для беспилотных транспортных средств // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2022. Вып. 1. С. 59–73. DOI: 10.35330/1991-6639-2022-1-105-59-73.
10. Nabaa A. Abdullrazaq and Hasanain A.H. Al-Behadili. A comprehensive review of radio signal propagation prediction for terrestrial wireless communication systems // Misan Journal of Engineering Sciences. July 2024. Vol. 3. № 1. P. 100–120. DOI: 10.61263/mjes.v3i1.80.
11. Чжо Чжо Ньян Лин. Разработка гибридной модели распространения радиоволн внутри помещений с учетом затенения фиксированными и подвижными объектами: автореф. дис. ... канд. тех. наук. Москва, 2011. 24 с. [Электронный ресурс]. URL: https://www.dissercat.com/content/razrabotka-gibridnoi-modeli-rasprostraneniya-radiovoln-vnutri-pomeshchenii-s-uchetom-zatenen/read (дата обращения: 16.03.2025).
12. Letícia Carneiro de Souza, Celso Henrique de Souza Lopes, Rita de Cassia Carlleti dos Santos, Arismar Cerqueira Sodré Junior, Luciano Leonel Mendes. A Study on Propagation Models for 60 GHz Signals in Indoor Environments. Frontiers in Communications and Networks. January 2022. Sec. Wireless Communications. Vol. 2. P. 1–14. [Электронный ресурс]. URL: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frcmn.2021.757842/full (дата обращения 15.10.2025). DOI: 10.3389/frcmn.2021.757842.
13. Ку Дык Тоан, Нгуен Минь Хиеу, Нуриев Н.К., Печеный Е.А., Ахметшин Д.А., Нгуен Нгок Кхай, Нгуен Ван Тхинь. Математическое и имитационное моделирование распространения сигнала Wi-Fi с учетом различных типов препятствий внутри помещения // Научно-технический вестник Поволжья. 2025. № 8. C. 11–14. [Электронный ресурс]. URL: https://www.ntvprt.ru/ru/archive-vypuskov (дата обращения: 15.10.2025).
14. Jongwoo J., Leung T., Xiaolan X., Simon H.Y., Steven A.M. Full-wave electromagnetic model simulations of p-band radio signal propagation through forest using the fast hybrid method // IEEE journal of selected topics in applied earth observations and remote sensing. 2023. Vol. 16. P. 6711–6722. DOI: 10.1109/JSTARS.2023.3292324.
15. Ахметов О.И., Мингалев И.В., Мингалев О.В., Белаховский В.Б., Суворова З.В. Особенности распространения радиосигналов в диапазоне ОНЧ в высоких широтах во время солнечных протонных событий // Геомагнетизм и аэрономия. 2023. Выпуск: Т. 63. № 4. C. 411–421. DOI: 10.31857/S0016794022600545.