Bài tập lớn hệ thống viễn thông thiết kế viba PDF

Preview

Summary

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ******* □&□ *******BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN:Hệ thống viễn thôngĐỀ TÀI: Nghiên cứu mô phỏng hệ thống thôngtin viba bằng phần mềm PathlossGiảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Anh QuangSinh viên thực hiện:Nguyễn Văn Bình 20182382 Lê Trần Huy 20182...

Description

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ***** □&□ *****

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN:

Hệ thống viễn thông ĐỀ TÀI: Nghiên cứu mô phỏng hệ thống thông tin viba bằng phần mềm Pathloss Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Anh Quang

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Bình 20182382 Lê Trần Huy

20182581

Nguyễn Hồng Sơn 20182757 Ngô Huy Hoàng

20182538

1

MỤC LỤC

Trang

CHƯƠNG I: TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM GOOGLE EARTH.....................................4 1.1. Giới thiệu chung................................................................................................4 1.2. Cài đặt................................................................................................................4 1.3. Thao tác trên bản đồ...........................................................................................5 1.4. Các tùy chọn hiển thị.........................................................................................6 1.4.1. Tùy chọn lớp dữ liệu.................................................................................6 1.4.2. Tùy chọn ngôn ngữ:...................................................................................6 1.4.3. Tùy chọn công cụ hổ trợ............................................................................7 1.5. Đăng nhập với tài khoản Google.......................................................................7 1.6. Các công cụ.......................................................................................................7 1.7. Chia sẽ thông tin - Gửi đi...................................................................................9 1.8. Chia sẽ thông tin - Nhận..................................................................................10 1.9. Mô phỏng chuyến bay trên Google Earth........................................................10 CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM PATHLOSS.........................................12 2.1. Giới thiệu chung..............................................................................................12 2.2. Các dữ liệu cần thiết cho quá trình thiết kế......................................................12 2.2.1. Rain file...................................................................................................12 2.2.2. Equipment file.........................................................................................12 2.2.3. Các dữ liệu cơ sở về bản đồ.....................................................................13 2.3. Chức năng của các modul như sau: .................................................................13 2.3.1. Summary.................................................................................................13 2.3.2. Terrain data..............................................................................................14 2.3.3. Antenna height.........................................................................................14 2.3.4. Worksheet................................................................................................15 2.3.5. Modul Multipath......................................................................................16 2.3.6. Print profile.............................................................................................17 2.3.7. Network and Mapgrid..............................................................................17 2

2.3.8. Coverage.................................................................................................18 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ TUYẾN.............................................................................19 3.1. Mục đích:.........................................................................................................19 3.2. Thiết kế............................................................................................................19 3.2.1. Chọn vị trí đặt trạm vi ba từ Google Earth..............................................19 3.2.2. Thiết kế tuyến trong Path Loss................................................................19 3.2.2.1.Cài đặt vị trí đặt trạm, tần số, đặc tên các vị trí đặt trạm của tuyến..19 3.2.2.2. Add file địa hình vào Path Loss......................................................21 3.2.2.3. Hiển thị mặt cắt địa hình, chọn các chướng ngại.............................21 3.2.2.4. Thiết lập chiều cao các trạm:...........................................................24 3.2.2.5. Làm việc với Multipath...................................................................24 3.2.2.6. Chọn các thiết bị cho trạm: ............................................................25 3.2.2.7. Chọn thiết bị cho TX.......................................................................27 3.2.2.8. Chọn loại dây Phider cho line TX-TX............................................29 3.2.2.9. Xác định suy hao cho phider line TX-TX.......................................30 3.2.2.10. Chọn thiết bị Anten TX.................................................................31 3.2.2.11. Xác định suy hao do mưa cho tuyến..............................................32 3.2.2.12. Tính toán tổng suy hao tuyến:.......................................................34 3.2.2.13. Xem các thông số cụ thể của tuyến...............................................35 3.2.2.14. Xem tuyến ở các định dạng khác..................................................37 3.2.3. Add vùng phủ lên Google Earth..............................................................41 3.3. Kết luận ...........................................................................................................44

3

CHƯƠNG I TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM GOOGLE EARTH 1.1. Giới thiệu chung. Sức mạnh tìm kiếm của Google không chỉ thể hiện ở cỗ máy tìm kiếm quen thuộc tại website của Google. Nhằm đa dạng hoá loại hình thông tin tìm kiếm, năm 2004 Google đã mua lại phần mềm địa cầu ảo nổi tiếng là Keyhole để kết hợp nó với những tính năng của Google Maps. Đến năm 2005, sản phẩm này được đổi tên thành Google Earth và chạy được trên các hệ điều hành Linux, MAC OS và MS Windows. Google Earth là một chương trình địa cầu ảo. Nó vẽ bản đồ trái đất là một quả địa cầu ảo 3D, trên đó là những hình ảnh địa lý được lấy từ ảnh vệ tinh, các ảnh chụp trên không và từ hệ thống thông tin địa lý GIS 1.2. Cài đặt. Để tải bản cài đặt vào trang: http://earth.google.com/download-earth.html, down file cài đặt về. Chạy file này, làm theo các chỉ dẫn, chương trình sẽ tiếp tục down dữ liệu và cài đặt. Quá trình này mất từ vài phút đến vài chục phút, tùy vào tốc độ của mạng. Chương trình này hoàn toàn miễn phí và được cải tiến không ngừng. Bên cạnh đó, còn có phiên bản Pro phải trả phí. Sau khi cài đặt, chương trình được chạy sẽ có cửa sổ như thế này:

4

1.3. Thao tác trên bản đồ. Có 2 cách là dùng chuột và dùng nút chỉnh hướng.  Đối với chuột. + Scroll : zoom in và zoom out bản đồ. + Double click : zoom in điểm trỏ chuột đang trở đến. + Click và kéo : dịch chuyển bản đồ. + Click phải chuột và kéo sang trái / phải : xoay bản đồ. + Click phải chuột và kéo lên trên / xuống dưới : zoom in và zoom out bản đồ.

Khi hết mức zoom in, thao tác này thay đổi góc

nhìn bản đồ.  Đối với nút chỉnh hướng. Thao tác chuột trực tiếp lên các nút này, bản đồ sẽ thay đổi theo ý muốn. Click vào nút có chữ N be bé, bản đồ sẽ xoay về hướng chính Bắc. 1.4. Các tùy chọn hiển thị. 1.4.1. Tùy chọn lớp dữ liệu. Đặc điểm của bản đồ số là nó có khả năng chứa nhiều lớp dữ liệu khác nhau, và tùy vào nhu cầu người sử dụng, thì họ có thể tắt đi hay cho hiển thị lên bản đồ thể hiện.

5

Những lớp thường dùng là : đường, panoramio (hình ảnh), địa điểm, ... Tất nhiên khi bật nhiều lớp thì sẽ rối mắt. 1.4.2. Tùy chọn ngôn ngữ: Vào menu Tools --> Options --> tag General : mục Language. Vào menu Công cụ --> Tùy chọn --> thẻ Chung : mục Ngôn ngữ.

6

Hiện Google Earth có hổ trợ ngôn ngữ tiếng Việt của chúng ta. 1.4.3. Tùy chọn công cụ hổ trợ.

Trong đó chú ý:

7

+ Hiển thị điều hướng: tùy chọn cho bộ nút điều hướng để làm việc trên bản đồ. + Thanh trạng thái : thanh nằm phía dưới bản đồ, thể hiện tọa độ, độ cao, ... + Lưới : lưới tọa độ. + Bản đồ toàn cảnh : bản đồ thế giới nhỏ nằm ở góc dưới bên phải. + Chú thích tỉ lệ : một cây thước độ dài trên bản đồ. 1.5. Đăng nhập với tài khoản Google: Khi bạn đăng nhập, bạn có thể chia sẻ lên Google+ hoặc gửi email cho những gì bạn đang xem trong Google Earth. 1.6. Các công cụ. Thanh công cụ gồm có:

Nút 1. Chế độ xem toàn màn hình. Chế độ này cho phép xem bản đồ ở chế độ toàn màn hình hay có lớp hiển thị bên trái. Nút 2. Thêm 1 điểm lên bản đồ. Click chọn. Có 2 cách là: + Rê chấm màu vàng trên bản đồ. + Nhập tọa độ trực tiếp vào cửa sổ mới. Sau đó thêm các thông tin cần thiết và nhấn OK.

8

Nút 4. Thêm một lộ trình lên bản đồ. Click chọn. Sau đó lần lượt click lên bản đồ các điểm tạo thành lộ trình. Click lên điểm này và di chuyển để thay đổi điểm. Nhấn OK khi hoàn tất. Nút 5, 6, 7. Thanh thời gian. Nút này chỉ có tác dụng khi có một track log được thể hiện lên bản đồ. Sẽ đề cập chi tiết sau. Nút 8. Xem thời tiết các vùng. Xem thông tin thời tiết (nhiệt độ, nắng mưa...) là một tính năng khá thú vị của Google Earth. Các thông tin sẽ hiển thị theo thời gian thực trên những vùng mà bạn lựa chọn trên cửa sổ chương trình. Để kích hoạt tính năng thời tiết này, bạn đánh dấu kiểm vào Weather trong sidebar nằm bên trái, bao gồm một số mục như mây, hình ảnh radar, nhiệt độ... trước khi tìm kiếm vùng hiển thị.

9

Nút 9. Chọn hành tinh . Không chỉ có Trái đất, Google Earth còn có bản đồ của Sao Hỏa và Mặt Trăng có rất nhiều khám phá, trải nghiệm mới. Nút 10. Thước đo. Click chọn. Sau đó lần lượt click 2 điểm trên bản đồ, thước thể hiện khoảng cách đường chim bay giữa 2 điểm đó theo đơn vị tùy chọn.

1.7. Chia sẽ thông tin - Gửi đi.

10

Công cụ này rất hữu ích trong việc tìm đường, nếu muốn lưu lại tuyến đường nào đó hoặc hướng dẫn ai để đi đến vị trí hiện tại của mình chỉ cần việc đánh dấu vị trí các tuyến đường cần đi qua, sao đó gửi qua Email. Trong menu bên trái là danh sách các: điểm, lộ trình, đa giác trên bản đồ của các bác. Các bác muốn gửi thông tin này cho người khác. Click phải chuột lên mục cần gửi và chọn Gửi Email.

Cần có MS Outlook đã được cài đặt thành công hay 1 tài khoản Google. Cửa sổ đăng nhập có thể hiện ra và yêu cầu. File .kmz chứa thông tin cần thiết sẽ được gửi đi. 1.8. Chia sẽ thông tin - Nhận. Vào menu Files --> Open. Vào menu Tệp --> Mở. Các bác có thể mở file .kmz nhận được của người khác, hay các định dạng khác như .gpx, .mps, ... 1.9. Mô phỏng chuyến bay trên Google Earth.

11

Một cách khác để khám phá thế giới là sử dụng tính năng Flight Simulator để tạo ra một chuyến bay trên Google Earth. Để thực hiện, hãy chọn mục Tools và chọn tiếp Enter Flight Simulator. Chọn hai điểm đầu và cuối của chuyến bay, sau đó bạn có thể “cất cánh” từ các sân bay trên toàn thế giới hoặc từ bất kỳ điểm nào trên bản đồ.

12

CHƯƠNG II GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM PATHLOSS 2.1. Giới thiệu chung. Pathloss là công cụ toàn diện để thiết kế các tuyến vô tuyến hoạt động từ tần số 30MHz đến 100 Ghz. Chương trình được chia thành 8 đơn vị để thiết kế. Một modul vùng phủ tín hiệu và cùng phủ sóng được tích hợp các đường dẫn sóng và phân tích vùng phủ. Chuyển đổi giữa các mô-đun được thực hiện bằng cách lựa chọn các mô-đun từ thanh menu. + Summary

+ Terrain data

+ Terrain data

+ Antenna heights

+ Worksheets

+ Terrain data

+ Diffraction

+ Reflection

+ Multipath

+ Print profile

+ Network

+ Map grid

2.2. Các dữ liệu cần thiết cho quá trình thiết kế. Các dữ liệu sau phải được đặt trong thư mục của phần mềm Pathloss để có thể sử dụng chương trình một cách toàn vẹn. 2.2.1. Rain file. Thư mục này bao gồm dữ liệu Rain cho mỗi vùng tùy thuộc vào 4 tiêu chuẩn: Canada, Crane, Crane_96 và ITU. Thường chúng ta sử dụng tiêu chuẩn ITU. 2.2.2.Equipment file. Phần này gồm 4 thư mục nhưng với việc thiết kế của chúng ta chỉ sử dụng 2 thư mục sau: + MAS với những thông tin về Anten Viba với nhiều hãng sản xuất (Andrew, RFS, ERICSSON,…) + MRS chứa những thông tin về sóng Viba với nhiều nhà sản xuất khác nhau. + TXL chứa các thông tin về thiết bị thu phát sóng vi ba.

13

+ VAS chứa các thông tin về các loại cáp dẫn, phider của các nhà sản xuất khác nhau.

2.2.3. Các dữ liệu cơ sở về bản đồ. Bao gồm các cơ sở về địa hình, khu vực, cở sở dữ liệu này được tải về từ trang web: http://www.pathloss.com/mapsearch.html 2.3. Chức năng của các modul như sau: 2.3.1. Summary.

+ Cung cấp những điểm chính để nhập dữ liệu đường dẫn. Tính toán các thông số để đảm bảo cho việc nhận dữ liệu. Modul worksheet hoàn thành việc phân tích độ tin cậy của đường truyền. Một số mục như tên của vị trí và các dấu hiệu cuộc gọi chỉ được nhập vào ở modul này. Các mục khác như chiều cao anten được thay đôi trong bất kỳ modul thiết kế nào của chương trình. + Cung cấp giao diện cơ bản của Pathloss để nhập dữ liệu và phân tích nhiễu. + Cài đặt ứng dụng cho một trong hai loại sóng( point to point hoặc điểm đến đa điểm) hoặc VHF-UHF. 14

2.3.2. Terrain data. Mục này là một điều kiện tiên quyết để truy cập vào hầu hết các modul trong chương trình.Phần này bao gồm một bảng các khoảng cách về độ cao và địa hình giữa hai điểm. Những thông tin về địa hình ở phần này được tạo ra bằng các cách sau : + Nhập bằng tay khoảng cách và độ cao từ bản đồ địa hình. + Trực tiếp nhập độ cao và khoảng cách từ bản đồ địa hình bằng cách sử dụng một bảng lượng tử hóa các điểm.

+ Chuyển đổi thông số khoảng cách và độ cao trong các tập tin văn bản từ nhiều nguồn khác + Dữ liệu khoảng cách và độ cao được đọc từ một bản đồ địa hình. 2.3.3. Antenna height. Modul này xác định chiều cao của anten để đáp ứng một tiêu chí quy định như một hệ số bán kính trái đất, một tỉ lệ của miền Fresnel đầu tiên và chiều cao tự chọn cố định. Hai tiêu chí về mặt bằng có thể được định rõ cho những phần chính và đa dạng của anten. Anten có thể được thay đổi trong bất kỳ tổ hợp nào hoặc chiều cao cũng có thể được tối ưu hóa dựa trên giá trị tối thiểu của tổng bình phương của chiều cao anten. Vị trí của

15

các điểm tới hạn có thể không được rõ ràng khi dữ liệu được tao trong modul terrain. Cấu trúc có thể được thêm vào, chỉnh sửa hoặc thậm chí chuyển trực tiếp trong modul antenna height.

2.3.4. Worksheet. Một phân tích truyền dẫn hoàn chỉnh được thực hiện trong modul worksheet . Các dữ liệu được nhập bằng cách nhấp chuột vào biểu tượng thiết bị, các thông số được tính toán và hiển thị kết quả với dữ liệu đã nhập.

16

Độ tin cậy của phương pháp: Địa hình gồ ghề được tính toán trên bất kỳ đoạn nào của dữ liệu so với mực nước biển hoặc những khung hình vuông nhỏ nhất phù hợp với địa hình. Độ tin cậy trên đường truyền được biểu hiện như là có lợi hoặc có hại trong các quy ước sau: + Tổng thời gian dưới mức thấp cho tháng thời tiết xấu và những tháng cơ bản hàng năm. + Những tháng thời tiết xấu không có giá trị và lỗi những giây nghiêm trọng vói những tiêu chí mờ đi mà kéo dài hơn 10 giây liên tiếp được coi là hệ thống không có giá trị + Thời gian duy trì mức thấp được coi là SES 2.3.5. Modul Multipath.

17

Kỹ thuật Ray tracing được sử dụng để phân tích các đặc tính phản chiếu của đường truyền và mô phỏng những điều kiện truyền bất thường. Màn hình hiển thị hoạt động ở hai chế độ: + Đường dốc liên tục: Biểu tượng độ cong của mặt đất được sử dụng và tất cả các tia được vẽ như đường thằng. Đường đi của các tiaphản xạ cho thấy sự nhạy cảm của đường truyền với điểm phản xạ và giúp xác định mức độ phản xạ. Trong chế độ này, sự thay đổi của tín hiệu như một hàm số của chiều cao anten có thế được hiển thị. + Đường dốc thay đổi: Người sử dụng xác định độ dốc của tính khúc xạ hoặc K là một hàm số của độ cao. Màn hình hiển thị sự biểu diễn phẳng của mặt đất và các tia là các đường cong. 2.3.6. Print profile. Nhiều định dạng in ấn được thực hiện trong modul này. 2.3.7. Network and Mapgrid.

18

Modul Network và Map grid cho ta những miêu tả sinh động của mạng trong vùng đang xét. Mỗi đường liên kết trong mạng chứa một tập tin dữ liệu tham chiếu của nó.Mỗi modul có thể được truy nhập bằng cách chọn đường dẫn từ modul Network.Những tính toán can nhiễu cho một hệ thống lớn được thực hiện trong modul Network. Map grid đóng vai trò như một phần của can nhiễu Viba hoặc modul vùng phủ. 2.3.8. Coverage. Hiển thị tín hiệu và vùng phủ đường truyền thẳng được tính toán trong modul này. Còn cho phép người thiết kế đưa file vùng phủ lên Google Earth. Các chức năng cụ thể của các module sẽ được giới thiệu cụ thể trong quá trình thiết kế tuyến.

19

CHƯƠNG III THIẾT KẾ TUYẾN 3.1. Mục đích: Thuyết kế tuyến vi ba hai chiều, vị trí tự chọn, truyền được 8 luồng E1, sử dụng điều chế 4CPM, tần số hoạt động 8 GHz, các thông số thuyết bị tùy chọn phù hợp. 3.2. Thiết kế. 3.2.1. Chọn vị trí đặt trạm vi ba từ Google Earth. Ta thực hiện thiết kế tuyến Viba giữa Aeonmall Long Bien và HV Nong Nghiep, dựa vào Google Earth để xác định vị trí, kinh độ vĩ độ, khoản cách giữa hai điểm trên.

. 3.2.2. Thiết kế tuyến trong Path Loss. 3.2.2.1.Cài đặt vị trí đặt trạm, tần số, đặc tên các vị trí đặt trạm của tuyến:

20

- Chọn tuyến hai chiều, dải tần Microware cho thiết kế. + Vào Application, chọn dải tần Microware, hiển thị Kilomet-meters, Point to Point. + Vào Configure / Antenna Confguration, chọn tuyến hai chiều TXRXTXRX.

3.2.2.2. Add file địa hình vào Path Loss. 21

+ Tải file địa hình từ trang web: pathloss.com/mapsearch.html , nhập tọa độ của một trong hai trạm vào trang web trên, chọn loại file SRTM, nhấn download. + Add file đại hình vào Path Loss: vào Configure / Terrain Database. Chọn loại file SRTM, nhấn vào Setup Primary. Trong hộp thoại STRM hiện ra, nhấn vào file/BILHBL-BLW, chọn đường dẫn tới file địa hình (.hgt) vừa tải về, nhấn Open. Vào file/close để đóng hộp thoại STRM. Nhấn OK để thoát khỏi hộp thoại Configure Terrain Database. Như vậy ta đã cài đặt xong file địa hình cho Path Loss. Path Loss dựa vào file này để nhận biết dạng địa hình tại vị trí thiết kế tuyến của ta.

3.2.2.3. Hiển thị mặt cắt địa hình, chọn các chướng ngại vật trong môi trường đặt tuyến. Vào modum Terrain Data, ở thẻ Operations chọn Generate Profile, trong hộp thoại Generate Profile hiện ra, chọn tỉ lệ phân giải 0.1, chọn Generate, copy.

Ta có dạng địa hình thực tế vùng khảo sát hiện ra như sau: 22

- Trong tầm nhìn tuyến ta thiết kế, qua khảo sát thực tế, có các tòa nhà, cây cối, hồ nước trong khu vực tầm nhìn của tuyến, các yếu tố này liên qua đến suy hao, nhiễu, hiệu ứng đa đường, do đó cần thêm chúng vào path loss để xác định lượng suy hao. + Giả sử ở vị trí 0.8-1.2 có dải nhà cao 50m, chúng ta thêm nó vào bằng cách click đôi vào ô structure, hộp thoại mới hiện ra như sau:

Nếu một dãy nhà liên tiếp hay rừng cây ta chọn vào Single Structure. Nếu một tòa nhà độc lập hay một cây cao riêng biệt ta chọn vào Range of Structure.

23

Trong hai hộp thoại này, ta tùy chọn cây cối hay tòa nhà, nhập độ cao ở ô Structure Height, ok. Ta có hình ảnh các cây, tòa nhà hiển thị như sau:

3.2.2.4. Thiết lập chiều cao các trạm: + Để thiết lập chiều cao cho các trạm, vào modum Antenna Heights. + Trước tiên click vào biều tượng tính toán để xem chiều cao các trạm theo tính toán trên phần mềm. + Nếu muốn thay đổi độ cao các trạm, click vào các biểu tượng TX, RX như bên dưới để nhập chiều cao theo yêu cầu. Nếu dùng phương pháp này thì tốt nhất nên đặt chiều cao mới cao hơn so với khi tự động tính toán. 24

3.2.2.5. Làm việc với Multipath. - Để xem hiệu ứng đa đường có xảy ra ở mức độ nhiều hay ít, vào modum Multipath.

25

Tuyến chiếu thẳng hướng...