THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN HỆ THỐNG VIỄN THÔNG Đề tài THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN Mã lớp học 129258 Giảng viên hướng dẫn PGS TS NGUYỄN HOÀNG HẢI.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN HỆ THỐNG VIỄN THÔNG Đề tài: THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN Mã lớp học : 129258 Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS NGUYỄN HỒNG HẢI Nhóm sinh viên thực : STT Nhóm Họ tên Mã sinh viên Lưu Đình Việt Ân 20186300 Đinh Đức Anh 20182330 Phạm Tuấn Hải 20182486 Trần Văn Cương 20182394 Vũ Đức Tuấn 20182869 Lê Tuấn Anh 20182340 Hà Nội, 01/2022 MỤC LỤC PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC v LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG GIỚI THIỆU PHẦN MỀM PATHLOSSError! Bookmark not defined 1.1 Chức phần mềm thiết kế PathLoss 1.1.1 Mơ đun tóm tắt 1.1.2 Mơ đun liệu địa hình 1.1.3 Mô đun ăng ten 1.1.4 Mô đun bảng làm việc 1.1.5 Mô đun đa đường 1.1.6 Mô đun phản xạ 1.1.7 Mô đun nhiễu xạ 1.1.8 Mô đun vùng phủ 1.1.9 Mô đun hiển thị mặt cắt nghiêng đường truyền 1.1.10 Mô đun mạng 1.2 Các sở lý thuyết dùng phần mềm thiết kế PathLoss 1.3 Một số thiết kế sử dụng phần mềm PATHLOSS 1.3.1 Giới thiệu tuyến thiết kế CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN Error! Bookmark not defined 2.1 Sử dụng Goole earth: 2.1.1 Mục đích: Xác định kinh độ, vĩ độ hai trạm phát thu, hiển thị độ cao so với mực nước biển… 2.1.2 Cách thực hiện: 2.2 Sử dụng Pathloss 4.0 để thiết kế tuyến ii 2.2.1 Mục đích 2.2.2 Tiến hành thiết kế 2.2.3 Các báo cáo từ thiết kế…………………………………………………….23 KẾT LUẬN 255 iii DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU Hình 1.1 Các tuyến thiết kế Hình 1.2 Tần số dung lượng thiết bị truyền dẫn viba Hình 2.1 Giao diện Google earth Hình 2.2 Đánh dấu vị trí đặt trạm Hình 2.3 Bảng tóm tắt thiết kế tuyến 10 Hình 2.4 Cửa sổ SRTM 12 Hình 2.5 Nhập liệu địa hình cho đường truyền 13 Hình 2.6 Chọn chiều cao cho Ăng-ten 14 Hình 2.7 Multipath tuyến 21 Hình 2.8 Profile tuyến 21 Hình 2.9 Hình ảnh module Map Grid 22 Hình 2.10 Hình ảnh mạng vô tuyến sau kết nối trạm 22 Bảng 2.1 Các tên toạ độ call sign trạm Bảng 2.2 Site list đồ vị trí trạm Error! Bookmark not defined iv PHÂN CƠNG CƠNG VIỆC Cơng việc Thành viên Lưu Đình Việt Ân Tìm hiểu phần mềm + thiết kế chặng Đinh Đức Anh Tìm hiểu phần mềm + thiết kế chặng Phạm Tuấn Hải Tìm hiểu phần mềm + thiết kế chặng Trần Văn Cương Thiết kế chặng + Báo cáo Vũ Đức Tuấn Tìm hiểu phần mềm + thiết kế chặng Lê Tuấn Anh Thiết kế chặng + Slide v LỜI MỞ ĐẦU Gắn liền với phát triển nhân loại, thông tin liên lạc trở nên quan trọng, khơng thể thiếu đời sống người phát triển xã hội, đáp ứng nhu cầu người ngày cao Để thỏa mãn nhu cầu cần phải có mạng lưới viễn thơng mạnh Để có điều điều phải có mạng truyền dẫn vơ tuyến Trong q trình học tập học phần: Hệ thống viễn thông thầy Nguyễn Hoàng Hải thầy Nguyễn Anh Quang giảng dạy chúng em hướng dẫn, trợ giúp để hoàn thành việc thực hành dự án môn học thiết kế mạng truyền dẫn vô tuyến.Sau trải qua khoảng thời gian, chúng em hồn thành việc thiết kế mạng truyền dẫn vơ tuyến phần mềm pathloss Việc thiết kế mạng truyền dẫn vơ tuyến số giúp cho em có thêm kỹ tư kỹ thực tế, từ giúp chúng em củng cố mở rộng kiến thức chuyên ngành, đặc biệt khả tính tốn, phân tích xử lý số liệu phù hợp với thực tế Nhưng thời gian trình độ sinh viên có hạn nên khơng thể tránh khỏi vài sai sót Chúng em mong nhận lời khuyên thầy để chúng em hiểu thêm đề tài nói riêng mơn học nói chung Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy! Kết việc thiết kế mạng truyền dẫn vơ tuyến số trình chi tiết qua báo cáo Trong báo cáo chúng em trình bày cụ thể làm thời gian vừa qua thông qua chương sau: Chương 1: Giới thiệu công cụ thiết kế phần mềm Pathloss Chương 2: Thiết kế mạng truyền dẫn vô tuyến phần mềm Pathloss CHƯƠNG GIỚI THIỆU CÔNG CỤ THIẾT KẾ PHẦN MỀM PATHLOSS 1.1 Chức phần mềm thiết kế PathLoss PathLoss công cụ thiết kế đường truyền vô tuyến hoạt động khoảng tần số từ 30 MHz đến 100 GHz Pathloss có module thiết kế, module vùng phủ sóng tín hiệu, module network cho phép kết hợp việc phân tích tuyến truyền với đồ số Việc lựa chọn làm việc với module lựa chọn từ menu module menu Các chức module sau: 1.1.1 Mơ đun tóm tắt Summary module hiển thị ban đầu chương trình, bao gồm chức năng: − Cung cấp giao diện để nhập thơng số đường truyền Các bước tính tốn thực để tính mức tín hiệu thu Các phương pháp phân tích đường truyền tin cậy thực module Worksheet Một số thông số site name hay call sign phải nhập vào từ module Các giá trị khác độ cao anten nhập thay đổi từ module thiết kế khác − Cung cấp giao diện cho sở liệu PạthLoss để phân tích nhiễu − Thiếp lập dạng truyền sóng : điểm - điểm, điểm – đa điểm hay VHF – UHF 1.1.2 Mô đun liệu địa hình Từ Terrain Data module ta tạo thơng tin địa hình đường truyền hai trạm Module bao gồm bảng khoảng cách độ cao tương ứng địa hình hai site Module cho phép tạo sửa chữa thông số độ cao địa hình đường truyền theo cách: − Nhập tay thơng số từ đồ địa hình − Nhập trực tiếp thơng tin từ đồ địa hình số hóa − Chuyển đổi liệu sang dạn file text từ nguồn liệu khác − Lấy thông tin độ cao khoảng cách từ sở liệu địa hình (bản đồ số) Module thiết kế tối ưu cho việc nhập thay đổi thông số tay Người thiết kế dựa vào khảo sát thực tế để thêm vật cản đường truyền như: cối, nhà, tháp, hay hồ nước Vật cản vật cản đơn hay khoảng (dãy) vật cản 1.1.3 Mô đun ăng ten Trong antenna module, người thiết kế nhập thông số xác định độ cao anten nhằm thiết lập khoảng hở thích hợp với hệ số bán kính trái đất tương đương K, bán kính miền Fresnel thứ điều kiện độ cao anten Khoảng hở đường truyền xác định cho anten anten phân tập Có thể thay đổi độ cao anten tuỳ ý chọn điều kiện tối ưu (tổng bình phương độ cao anten nhỏ nhất) Trong Antenna module, tính giá trị khoảng hở đường truyền nhập giá trị tham số bán kính tương đương Trái đất K hay giá trị phần trăm bán kinh miền Fresnel thứ 1.1.4 Mơ đun bảng làm việc Các phân tích tính tốn thơng số đường truyền cưối thực Microwave Worksheet module Các bảng nhập thông số chọn cách click vào biểu tượng thiết bị Các kết tính tốn hiển thị bảng thơng số Trong module có số đặc tính: Phương pháp tính độ tin cậy: Việc tính tốn độ tin cậy truyền dẫn theo phương pháp sau: − ITU-R P.530-6 (tính độ nghiêng đường truyền, góc ngẩng hệ số khí hậu địa hình) Góc ngẩng tính cách xác định mặt phản xạ đường truyền − ITU-R P.530-7 (tính độ nghiêng đường truyền hệ số khí hậu địa hình) − Hệ số KQ − Hệ số KQ có bao gồm độ gồ ghề địa hình Độ tin cậy biểu diễn độ khả dụng độ không khả dụng − Tổng thời gian tín hiệu mức cho phép tính theo tháng xấu tính theo hàng năm − Độ không khả dụng tháng xấu giây lỗi nghiêng trọng (SES) Các hệ thống có cải thiện phân tập Suy hao mưa: Sự gián đoạn thơng tin lượng mưa lớn tính theo p Crane theo khuyến nghị ITU-R P.530 sử dụng liệu thông kê mưa sau: − Khu vực mưa Crane − Khu vực mưa Crane điều chỉnh − Khu vực mưa ITU-R − Dữ liệu Canada cho 47 khu vực Các lặp thụ động: Các đường truyền có lặp thụ động tạo cách sử dụng phản xạ vuông góc đơn/kép, back-to-back anten Trên đường truyền có tối đa lặp Chia đường truyền tính khoảng hở riêng cho đoạn sau kết hợp lại để tính thơng số cần thiết Mẫu: Một file pahtloss sử dụng mẫu để nhập thông tin ban đầu đường truyền 1.1.5 Mô đun đa đường Trong Multipath module kỹ thuật bám theo đường sóng sử dụng để phân tích đặc tính phản xạ đánh giá điều kiện truyền dẫn bất thường đường truyền Có hai cách biểu diễn: − Constant Gradient: Dùng bán kính tương đối Trái đất tia sáng truyền theo đường thẳng Chương trình biểu diễn đường tín hiệu đo khoảng cách truyền cho sóng trực tiếp sóng phản xạ − Variable Gradient: Biểu diễn Trái đất mặt phẳng để minh họa bất thường truyền sóng tượng ống dẫn hay lỗ hổng 1.1.6 Mơ đun phản xạ Reflection module phân tích thay đổi mức tín hiệu thu đường truyền có phản xạ Tín hiệu thu hàm tham số: độ cao anten site 1, site 2, hệ số bán kính Trái đất K, tần số, mức thuỷ triều Trước tiên ta phải chọn điểm đầu cuối mặt phản xạ Ảnh hưởng tượng phân tán tín hiệu (sự phân tán tín hiệu phản xạ bề mặt cong Trái đất), độ gồ ghề địa hình, độ bao phủ mặt đất suy hao khoảng hở có thê có phép tính 1.1.7 Mơ đun nhiễu xạ Các thuật tốn nhiễu xạ: Trước tính tốn nhiễu xạ cần xác định loại vật cản có đường truyền Có thuật tốn để xác định nhiễu xạ − TIREM- Terrain Integrated Rough Earth Model − NSMA- National Spectrum Managers Asscociation − NSMA- National Spectrum Managers Asscociation − PathLoss (là thuật toán mà người thiết kế thay đổi được) Mỗi thuật tốn có quy tắc để xác định địa hình tham số tính tốn, phủ sóng phương pháp tính nhiễu khác 1.1.8 Mơ đun vùng phủ Để phân tích vùng phủ sóng cần có sở liệu địa hình Q trình hiển thị vùng phủ sóng gồm ba bước: Bước 1: Tạo liệu địa hình Bước 2: Tính suy hao kết hợp nhiễu xạ tán xạ với góc theo phương thẳng đứng dọc theo khu vực Bước 3: Xác định thông số vô tuyến anten, tiêu chuẩn mức tín hiệu yêu cầu thay đổi thời gian vị trí Các tính tốn điều chỉnh cách thay đổi thơng số bước thích hợp Việc phân tích quan tâm đến góc ngẩng đường truyền tầm nhìn thẳng góc theo phương ngang đường truyền có vật cản Và vùng phủ sóng biểu diễn cách mảng màu 1.1.9 Mơ đun hiển thị mặt cắt nghiêng đường truyền Print Profile module cung cấp định dạng: - Biểu diễn với Trái đất phẳng Ở định dạng hiển thị bốn giá trị khác hệ số bán kính Trái đất K phần trăm miền Fresnel - Biểu diễn với Trái đất cong dùng trục thẳng với giá trị K bốn giá trị phần trăm miền Fresnel - Biếu diễn với Trái đất cong dùng trục congvới giá trị K bốn giá trị phần trăm miền Fresnel Với trường hợp có phân tập khơng gian, phần trăm miền Fresnel xác định cho anten anten phân tập 1.1.10 Mơ đun mạng Network module cung cấp giao diện địa lý làm cho việc thiết kế đường truyền hai trạm dễ dàng Chức làm công việc thiết kế đơn giản cách đáng kể thiết kế cho dự án lớn Tính tốn nhiễu hệ thống tính tốn module Trong q trình thiết kế, module kiểm tra tất thay đổi từ tên trạm, toạ độ, độ cao… để đảm bảo thống liệu Với network module, việc thiết kế bắt đầu cách nhập thông tin trạm đường truyền ghi sẵn định dạng file text file Hình 2.4 Cửa sổ SRTM Terrain Data Sau load liệu địa hình SRTM vào phần Module công cụ chọn Terrain Data Xuất cửa sổ Chọn Operations → Generate Profile, xuất hộp thoại: Điền khoảng cách để tạo liệu, chọn 10m->Generate Khi Generate Profile báo Profile Complete có nghĩa tạo dạng địa trên, sau ta thêm vật chắn tòa nhà, cối, … Click double vào Structure mục: Single Structure (vật chắn đơn), Range of Structures (đa vật chắn) Và cuối phần Terrain Data hình sau: 12 Hình 2.5 Nhập liệu địa hình cho đường truyền Antenna Heights Trên công cụ chọn Module->Antenna Heights Cửa sổ Sau kích vào biểu tượng máy tính, Pathloss tự tính chiều cao anten trạm 13 Hình 2.6 Chọn chiều cao cho Ăng-ten Worksheets Trên công cụ chọn Module->Worksheets Xuất cửa sổ sau Thiết lập chanel cho trạm: Nhấp vào biểu tượng trên, xuất cửa sổ mới: Chọn Lookup để xem freqplan (kế hoạch tần số theo chuẩn), nhập trực tiếp vào TX (MHz) cho trạm Sau chọn Lookup xuất cửa sổ 14 Chọn File-> Open để load tần số thu phát thư viện Pathloss với *.txc Sau load chạy Site hay Site có tần số cao hơn, tắt cửa sổ sau nhấn OK cửa sổ TX chanels Chọn thiết bị (Radio Equipment): Tiếp tục chon Code Index để lấy mã thiết bị Chọn New index để lấy thiết bị mới, dẫn tới thư viện Pathloss chọn thư mục EQUIPMENT→chọn thiết bị (alcatel, nec, nokia,…) Code Index bao gồm: code (mã thiết bị), Manuf (hãng sản xuất), Model (loại), Cap (kiểu data E1, STM,…), Mode (phương thức điều chế QAM, QPSK,…) F LOW (tần số thấp nhất), F HI (tần số cao nhất)… Chọn thiết bị phù hợp với tần số ban đầu (ở 15GHz) → OK 15 Sau nhấn Both để sử dụng cho trạm Đóng cửa sổ Radio Code Index, nhấn OK cửa sổ Radio Equipment để kết thúc việc chọn thiết bị Chọn dây Feeder nối từ thiết bị tới anten: Tương tự chọn Chanel (Ch), sau nhấp vào biểu tượng ta chọn Lookup Sau 16 cửa sổ ta chọn File->Open dẫn tới thư viện Pathloss->chọn thư mục EQUIPMENT->chọn thư mục txl chọn file đó, sau chọn ta chọn dây feeder cho phù hợp với tần số ban đầu 15GHz Sau chọn Both để dùng cho trạm Chọn suy hao lọc phân nhánh: Chọn nhập hình Chọn anten cho trạm: 17 Tương tự chọn thiết bị TR: chọn biểu tượng anten->hiển thị cửa sổ antennas TRTR→Code Index Chọn New Index để Browse đến thư viện anten→Equipment→anten→chọn hãng chọn thiết bị anten phù hợp với tần số ban đầu 15GHz Ở chọn anten Andrew→142-153 Sau nhấn Both để chọn cho anten trạm Tiếp theo ta chọn suy hao đương truyền: 18 Kích vào đường truyền xuất cửa sổ: Tích thơng số hình Cuối chọn suy hao mưa: Nhấp vào biểu tượng thời tiết xuất cửa sổ chọn method giống trên, chọn nút Load Rain File->Browers đến thư viện Rain Pathloss chọn vùng mưa theo ITU, Việt Nam N Sau Kích Open Close cửa sổ Rain 19 Sau chọn đầy đủ thông số dấu tich màu xanh thơng báo hồn thành Diffraction Trên công cụ chọn Module→Diffraction Hiển thị vùng Fresnel thứ nhất, click vào Operations→Fresnel Zones Chọn hình →Close Click chọn vào biểu tượng máy tính cơng cụ hộp thoại tính tốn xuất Kết tính tốn hình với suy hao không gian tự 117.91dB, suy hao khơng khí 0.03dB, tổng suy hao 117.95dB 20 Multipath Trên cơng cụ chọn Module →Multipath Hình 2.7 Multipath tuyến Printprofile Trên công cụ chọn Module →Printprofile Hình 2.8 Profile tuyến Network Trên công cụ chọn Module->Network 21 Để load map vào Network phải Save trước với *.gr4 Muốn save phải đặt call sign cho hai trạm tab summary với tên Hình 2.9 Hình ảnh module Map Grid Sau chọn Site Data -> Create Background Hình 2.10 Hình ảnh mạng vơ tuyến sau kết nối trạm 22 2.2.3 Các báo cáo từ thiết kế Sau hoàn tất thiết kế, ta có số báo cáo thống số chung mạng Báo cáo chung trạm mạng: Đây báo cáo tổng quát đặc điểm trạm mạng, từ tên, toạ độ, tên anten, thiết bị viba, tần số sử dụng, độ khả dụng… 23 24 KẾT LUẬN Sau thiết kế hiểu rõ thông tin viba Việc thiết kế truyền dẫn vơ tuyến phức tạp cơng việc chuẩn bị cho q trình thiết kế quan trọng Đồng thời việc tối ưu đòi hỏi phải tỉ mỉ nắm vững kiến thức truyền dẫn tiêu truyền dẫn đặc biệt công việc quy hoạch tần số, khảo sát đường truyền Trong q trình làm báo cáo khơng tránh khỏi sai sót nhóm chúng em mong nhận nhận xét thầy để hoàn thiện báo cáo tốt Nhóm chúng em xin cảm ơn thầy Nguyễn Hoàng Hải thầy Nguyễn Anh Quang giúp chúng em hồn thành tốt mơn học 25 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO https://www.pathloss.com/ https://www.pathloss.com/mapsearch.html https://www.pathloss.com/p4prod.html https://ilide.info/doc-viewer T Salman, M Zolanvari, A Erbad, R Jain, M Samaka, Security services using blockchains: A state of the art survey, IEEE Commun Surv Tutor.21 (1) (2018) 858–880 26 ... em hướng dẫn, trợ giúp để hoàn thành việc thực hành dự án môn học thiết kế mạng truyền dẫn vô tuyến. Sau trải qua khoảng thời gian, chúng em hoàn thành việc thiết kế mạng truyền dẫn vô tuyến phần... thiết kế phần mềm Pathloss Chương 2: Thiết kế mạng truyền dẫn vô tuyến phần mềm Pathloss CHƯƠNG GIỚI THIỆU CÔNG CỤ THIẾT KẾ PHẦN MỀM PATHLOSS 1.1 Chức phần mềm thiết kế PathLoss PathLoss công cụ thiết. .. Pasolink cho đường truyền PDH dung lượng nhỏ, Pasolink+ với đường truyền SDH dung lượng lớn Hình 1.2 Tần số dung lượng thiết bị truyền dẫn viba CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN BẰNG PHẦN