NGHIÊN CỨU THÔNG TIN VIBA VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PATHLOSS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÀI TẬP LỚN HỆ THỐNG VIỄN THÔNG Đề tài NGHIÊN CỨU THÔNG TIN VIBA VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PATHLOSS Sinh viên thực hiện MSSV Phạm Thị.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG BÀI TẬP LỚN HỆ THỐNG VIỄN THÔNG Đề tài: NGHIÊN CỨU THÔNG TIN VIBA VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PATHLOSS Sinh viên thực MSSV Phạm Thị Thu Hường 20182569 Lê Khánh Hịa 20182531 Tơ Ái Dũng 20182447 Hoàng Đức Nam 20182692 Phan Trọng Minh 20182690 Trần Mai Hữu Dũng 20182449 Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN HOÀNG HẢI Hà Nội, 1/2022 LỜI NÓI ĐẦU Vi ba số hệ thống thông tin tầm nhìn thẳng (anten phát anten thu phải nhìn trực tiếp thấy nhau) sử dụng sóng siêu cao tần (sóng vơ tuyến có tần số siêu cao cỡ GHz) để truyền dẫn thông tin số, đựơc sử dụng nhiều lĩnh vực khác nhau: phát thanh, truyền tin, an ninh, đồng hay dự phịng Tuy nhiên hình thức có nhược điểm thơng tin khơng ổn định chịu nhiều ảnh hưởng môi trường, đặc biệt tượng fading Do việc thiết kế tuyến vi ba địi hỏi phải cụ thể xác Để hiểu truyền thơng tin viba, nhóm chúng em thực tập lớn Báo cáo gồm phần chính: Tổng quan thông tin viba Giới thiệu công cụ mô : Google Earth Pathloss Mô Kết luận Dưới hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Hồng Hải, nhóm chúng em hồn thành tập lớn Tuy nhiên, kết cịn nhiều thiếu sót, chúng em mong nhận góp ý thầy để hồn thiện i MỤC LỤC CHƯƠNG TỞNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VIBA 1.1 Hệ thống thông tin viba 1.2 Đặc điểm hệ thống vi ba 1.3 Mô hình hệ thống 1.4 Phân loại 1.5 Ưu nhược điểm của hệ thống viba CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG 2.1 Google Earth 2.1.1 Chức 2.1.2 Cách thực 2.2 Pathloss 4.0 2.2.1 Chức 2.2.2 Các module Pathloss CHƯƠNG MÔ PHỎNG 10 3.1 Các bước thiết kế 10 3.2 Báo cáo từ thiết kế 16 KẾT LUẬN 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO 21 i DANH MỤC HÌNH ẢNH Figure 1.1 Sơ đồ tuyến viba đơn giản Figure 1.2 Bảng băng tần viba Figure 3.1 Danh sách Site thành lập 11 Figure 3.2 Bảng tóm tắt thiết kế tuyến 12 Figure 3.3 Nhập liệu địa hình cho đường truyền .12 Figure 3.4 Chọn chiều cao anten cho tuyến 13 Figure 3.5 Multi Path tuyến 13 Figure 3.6 Nhập độ tin cậy cho đường truyền 14 Figure 3.7 Nhập liệu cho mưa 14 Figure 3.8 Profile tuyến 15 Figure 3.9 Hình ảnh tính nhiễu xạ đường truyền 15 Figure 3.10 Báo cáo thiết kế tuyến 16 Figure 3.11 Kiểm tra vi phạm quy luật High_low 17 Figure 3.12 Báo cáo trường hợp nhiễu 18 Figure 3.13 Báo cáo chi tiết trường hợp nhiễu 19 ii PHÂN CƠNG CƠNG VIỆC Phạm Thị Thu Hường Tìm tài liệu mô phỏng, mô Google earth pro, Pathloss 4.0, viết báo cáo, làm slide thuyết trình Lê Khánh Hịa Tìm tài liệu mơ phỏng, mơ Google earth pro, Pathloss 4.0, viết báo cáo, làm slide thuyết trình Tơ Ái Dũng Tìm hiểu đề tài liệu, tìm kiếm tài liệu, mơ phỏng, thuyết trình Hồng Đức Nam Làm powerpoint, làm báo cáo Tìm hiểu đề tài liệu Phan Trọng Minh Làm powerpoint, Tìm hiểu đề tài liệu Trần Mai Hữu Dũng Làm powerpoint, Tìm hiểu đề tài liệu CHƯƠNG TỞNG QUAN VỀ HỆ THỚNG VIBA Sóng Viba tia điện từ có tần số dao động từ 300MHz đến 300GHz phổ điện từ Vi sóng trường hợp nhỏ, nhỏ sóng phát Phạm vi hoạt động chúng nằm sóng vơ tuyến sóng hồng ngoại Đây sóng có chiều di chuyển theo đường thẳng bị ảnh hưởng phần tầng đối lưu 1.1 Hệ thớng thơng tin viba Từ tiếng Anh microwave có nghĩa sóng cực ngắn hay viba theo cách dịch qua tiếng Trung Quốc Từ viba sử dụng chung cho hệ thống vệ tinh, di động hay vô tuyến tiếp sức mặt đất, song nước ta từ viba sử dụng từ trước để hệ thống vơ tuyến tiếp sức Do đó, tài liệu kỹ thuật ta, nói viba nói tới hệ thống vơ tuyến tiếp sức mặt đất Thơng tin sóng cực ngắn hai điểm bắt đầu xuất vào năm 30 kỷ trước nhiên lúc khó khăn mặt kỹ thuật nên làm việc dải sóng mét ưu điểm thơng tin siêu cao tần chưa phát huy Năm 1935 đường thông tin VTTS thành lập Newyoec Philadenphi chuyển tiếp qua địa điểm chuyền kênh thoại Và TTVTTS bùng nổ sau chiến tranh giới lần thứ hai Hệ thống viba số bắt đầu hình thành từ đầu năm 50 phát triển mạnh mẽ với phát triển kỹ thuật viễn thông Hệ thống viba (microwave link): hệ thống truyền thơng tin điểm sóng vơ tuyến cực ngắn Figure 1.1 Sơ đồ tuyến viba đơn giản 1.2 Đặc điểm hệ thống vi ba Thông tin vi ba số phương tiện thông tin phổ biến (bên cạnh thông tin vệ tinh thông tin quang) Hệ thống vi ba số sử dụng sóng vơ tuyến Sóng mang vơ tuyến truyền có tính định hưởng cao nhờ anten định hướng Hệ thống Vi ba số hệ thống thông tin vô tuyến số sử dụng đường truyền dẫn số phần tử khác mạng vô tuyến Hệ thống Vi ba số sử dụng làm:  Các đường trung kế số nối tổng đài số  Các đường truyền dẫn nối tổng đài đến tổng đài vệ tinh  Các đường truyền dẫn nối thuê bao với tổng đài tổng đài vệ tinh  Các tập trung thuê bao vô tuyến  Các đường truyền dẫn hệ thống thông tin di động để kết nối máy di động với mạng viễn thông 1.3 Mô hình hệ thống Figure 1.2 Bảng băng tần viba Sóng Viba có dải cao phổ vơ tuyến khác với sóng vơ tuyến Dựa bước sóng chúng chia thành nhiều băng tần Một số dải tần số vi sóng định cụ thể sau:  Băng tần L có thông số từ GHz đến GHz truyền khoảng cách từ 15cm đến 30cm Băng tần L ứng dụng chủ yếu việc điều hướng, điện thoại di động ứng dụng quân Hay đo độ ẩm đất rừng vào mùa mưa  Băng tần S có dải sóng từ GHz đến GHz với khoảng cách bước sóng tù 7.5cm đến 15cm Đây loại băng tần sử dụng đèn điều hướng, thông tin quang mạng khơng dây  Băng tần C có bước sóng phạm vị từ GHz đến GHZ khoảng cách truyền khoảng từ 3.75cm đến 7.5 cm Sóng Viba xuyên qua bụi bẩn, khói, tuyết, mưa… Sóng băng tần C ứng dụng viễn thông vô tuyến dài  Sóng băng tần X có dải từ GHz đến 12 GHz với khoảng cách từ 25 mm đến 37.5 mm Những sóng ứng dụng thơng tin vệ tinh, băng thông rộng, thông tin liên lạc…  Băng tần Ku có dải từ 12 GHz đến 18 GHz với khoảng cách từ 16.7 mm đến 25 mm Sóng ứng dụng thơng tin vệ tinh với mục đích thay đổi lượng xung vi sóng  Sóng băng tần V có dải sóng từ 50 GHz đến 75 GHz với khoảng cách từ 4mm đến 6mm Băng tần V có dải khác với tần số cao sử dụng nhiều lĩnh vực 1.4 Phân loại Phụ thuộc vào tốc độ bít tín hiệu PCM cần truyền, thiết bị vô tuyến phải thiết kế, cấu tạo phù hợp để có khả truyền dẫn tín hiệu Có thể phân loại sau:  Vi ba số băng hẹp (tốc độ thấp): dùng để truyền tín hiệu có tốc độ 2Mbit/s, Mbit/s Mbit/s, tương ứng với dung lượng kênh thoại 30 kênh, 60 kênh 120 kênh Tần số sóng vơ tuyến (0,4 - 1,5)GHz  Vi ba số băng trung bình (tốc độ trung bình): dùng để truyền tín hiệu có tốc độ từ (8-34) Mbit/s, tương ứng với dung lượng kênh thoại 120 đến 480 kênh Tần số sóng vơ tuyến (2 - 6)GHz  Vi ba số băng rộng (tốc độ cao): dùng để truyền tín hiệu có tốc độ từ (34140) Mbit/s, tương ứng với dung lượng kênh thoại 450 đến 1920 kềnh Tần số sóng vơ tuyến 4, 6, 8, 12GHz 1.5 Ưu nhược điểm của hệ thống viba  Ưu điểm:  Không bị phụ thuộc vào hình thức kết nối  Truyền lượng thông tin cao tần số hoạt động tốt  Tạo nhiều kênh truy cập riêng  Sử dụng anten nhỏ tín hiệu tần số cao bước sóng ngắn  Nhược điểm:  Có thể gây suy giảm từ vật thể rắn  Việc xây dựng tịa tháp phát sóng tốn lượng chi phí cao  Gây phản chiếu từ bề mặt nước kim loại  Ảnh hưởng khúc xạ từ bầu khí CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG 2.1 Google Earth 2.1.1 Chức Google Earth phần mềm hiển thị hình ảnh Trái Đất, chủ yếu dựa hình ảnh vệ tinh Sử dụng Google Earth thực q trình mơ nhằm đo khoảng cách trạm thu phát, hiển thị độ cao so với mực nước biển lấy địa hình thực địa trạm phát-thu 2.1.2 Cách thực  Bước 1: Mở Google earth sẽ có giao diện sau:  Bước 2: Đánh dấu vị trí đặt trạm đo khoảng cách chúng  Bước 3: Vẽ đa giác bao trọn đường line trạm vừa đánh dấu Ấn chuột phải vào “Untitled Polygon” chọn “Save place as”, ta sẽ file đuôi kmz đưa vào trang web: https://earthexplorer.usgs.gov/ sau đó, ta sẽ file hgt Đây file liệu địa hình cần cài đặt Configure Terrain Database để liệu địa hình hai trạm phát thu phần mềm mô Pathloss 2.2 Pathloss 4.0 2.2.1 Chức Pathloss công cụ thiết kế đường truyền vô tuyến hoạt động khoảng tần số từ 30 MHz đến 100 GHz với ưu điểm vượt trội dễ sử dụng, đầy đủ thơng số bên cạnh có nhược điểm tính chống nhiễu khơng quan tâm đến địa hình 2.2.2 Các module Pathloss  Module Summary: Nhập thông tin đường truyền, bước tính tốn thực để tính mức tín hiệu thu  Module Terrain Data: Như tên gọi module dùng để tạo thơng tin địa hình địa hình đường truyền hai trạm  Module Anten: 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  Module Worksheet: Là nơi phân tích tính tốn thơng số đường truyền cuối  Module Multipath: Các 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  Module Reflection: 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  Module Nhiễu xạ: Áp dụng cho đường truyền có vật cản với thuật tốn xác định nhiễu xạ là: TIREM, NSMA, PathLoss  Module vùng phủ: Phân tích vùng phủ sóng qua dư liệu địa hình  Module Network: 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 CHƯƠNG MÔ PHỎNG 3.1 Các bước thiết kế  Bước 1: Dựa vào thông tin khảo sát thực tế vị trí đặt trạm, tạo file csv Micrsoft Excel gồm có thơng tin cột là: tên trạm, vĩ độ, kinh độ, call sign trạm  Bước 2: Từ file csv tạo ra, dùng chức nhập liệu site từ file text Pathloss Ta sẽ có site list đồ vị trí trạm 10 Figure 3.1 Danh sách Site thành lập  Bước 3: Tiếp theo link connectivity frequency planning Dựa vào yêu cầu dung lượng dải tần số hoạt động nhà cung cấp dịch vụ, lựa chọn thiết bị truyền dẫn thích hợp tính tốn thơng số đường truyền cho độ khả dụng đạt 9,9999% Với tần số sử dụng, tính nhiễu trạm với Việc tính tốn thực Network module  Dưới giao diện thiết kế đường truyền NA_NLC_NGHI_THUAN_2 tới NA_NLC_NGHI_LONG_2 dùng băng tần 15GHz dung lượng đường truyền 16E1 Summary module 11 Figure 3.2 Bảng tóm tắt thiết kế tuyến Terrain Data module Figure 3.3 Nhập liệu địa hình cho đường truyền Anten Height module 12 Figure 3.4 Chọn chiều cao anten cho tuyến Multipath module Figure 3.5 Multi Path tuyến Worksheet module: 13 Figure 3.6 Nhập độ tin cậy cho đường truyền Figure 3.7 Nhập liệu cho mưa Print Profile module 14 Figure 3.8 Profile tuyến Diffraction module Figure 3.9 Hình ảnh tính nhiễu xạ đường truyền 15 3.2 Báo cáo từ thiết kế Sau hồn tất thiết kế, ta có số báo cáo thống số chung mạng:  Báo cáo chung trạm mạng: Figure 3.10 Báo cáo thiết kế tuyến  Báo cáo tần số: 16 Figure 3.11 Kiểm tra vi phạm quy luật High_low  Báo cáo nhiễu: 17 Figure 3.12 Báo cáo trường hợp nhiễu  Chi tiết trường hợp nhiễu 18 Figure 3.13 Báo cáo chi tiết trường hợp nhiễu 19 KẾT LUẬN Qua tập lớn này, nhóm chúng em hiểu rõ hệ thống truyền thông tin viba nhờ việc thiết kế, mô phỏng, tính tốn Vì thời gian có hạn, khó khăn giao tiếp, làm việc với dịch bệnh với kiến thức nhiều hạn chế nên khơng tránh khỏi sai sót việc báo cáo Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo PGS.TS Nguyễn Hoàng Hải thầy giáo TS Nguyễn Anh Quang hướng dẫn giúp đỡ nhóm em suốt q trình làm thực đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn! 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Guideline and Tutorial How to Use Pathloss for Radio Network Planning Measurement (dokumen.tips) [2] https://www.pathloss.com/ [3] Hướng dẫn chi tiết Google Earth Pro | Vẽ điểm, đường, vùng Google Earth Pro chuyển sang Mapinfo - YouTube 21 ... 1.1 Sơ đồ tuyến viba đơn giản 1.2 Đặc điểm hệ thống vi ba Thông tin vi ba số phương tiện thông tin phổ biến (bên cạnh thông tin vệ tinh thông tin quang) Hệ thống vi ba số sử dụng sóng vơ... thể xác Để hiểu truyền thơng tin viba, nhóm chúng em thực tập lớn Báo cáo gồm phần chính: Tổng quan thông tin viba Giới thiệu công cụ mô : Google Earth Pathloss Mô Kết luận Dưới hướng dẫn tận... tầng đối lưu 1.1 Hệ thống thông tin viba Từ tiếng Anh microwave có nghĩa sóng cực ngắn hay viba theo cách dịch qua tiếng Trung Quốc Từ viba sử dụng chung cho hệ thống vệ tinh, di động hay vô tuyến