THIẾT KẾ TUYẾN THÔNG TIN VI BA SỬ DỤNG PHẦN MỀM PATHLOSS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN ĐIỆN TỬ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN HỆ THỐNG VIỄN THÔNG Đề tài THIẾT KẾ TUYẾN THÔNG TIN VI BA SỬ DỤNG PHẦN MỀM PATHLOSS Giảng viên hướng dẫn PSG TS NGUYỄN HOÀNG HẢI.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN HỆ THỐNG VIỄN THÔNG Đề tài: THIẾT KẾ TUYẾN THÔNG TIN VI BA SỬ DỤNG PHẦN MỀM PATHLOSS Giảng viên hướng dẫn: PSG.TS NGUYỄN HỒNG HẢI Mã lớp học: 129258 Nhóm: 12 Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HOÀNG LONG - 20182662 NGUYỄN VĂN HUY - 20182586 LÊ ĐÌNH HỮU - 20182571 PHẠM HỒNG LONG - 20182666 NGUYỄN NGHĨA THĂNG - 20182775 Hà Nội, 1-2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN HỆ THỐNG VIỄN THÔNG Đề tài: THIẾT KẾ TUYẾN THÔNG TIN VI BA SỬ DỤNG PHẦN MỀM PATHLOSS Giảng viên hướng dẫn: PSG.TS NGUYỄN HỒNG HẢI Mã lớp học: 129258 Nhóm: 12 Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HOÀNG LONG - 20182662 NGUYỄN VĂN HUY - 20182586 LÊ ĐÌNH HỮU - 20182571 PHẠM HOÀNG LONG - 20182666 NGUYỄN NGHĨA THĂNG - 20182775 Hà Nội, 1-2022 LỜI NĨI ĐẦU Các hệ thống truyền thơng vô tuyến phát triển bùng nổ giới Việt Nam Trước yêu cầu ngày cao người sử dụng dịch vụ thông tin di động chất lượng, dung lượng tính đa dạng dịch vụ Đặc biệt dịch vụ truyền liệu tốc độ cao đa phương tiện Qua việc nghiên cứu áp dụng cơng nghệ kỹ thuật tiên tiến để đáp ứng nhu cầu đòi hỏi cấp thiết Một kỹ thuật kỹ thuật vi ba Vi ba hệ thống thông tin điểm cố định sóng vơ tuyến có hướng tính cao nhờ anten định hướng Kỹ thuật vi ba dần sử dụng phổ biến tuyến truyền dẫn.[1] Là sinh viên ngành điện tử viễn thông, chúng em cần vào tìm hiểu hệ thống vi ba nắm vững bước thiết kế tuyến vi ba Đó hành trang cho chúng em tiếp cận hệ thống viễn thơng nói chung hệ thống vi ba nói riêng Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PSG.TS Nguyễn Hồng Hải người tận tình hướng dẫn, trao đổi giải đáp thắc mắc cho chúng em q trình tìm hiểu để hồn thành tập lớn MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT i DANH MỤC HÌNH ẢNH ii DANH MỤC BẢNG BIỂU iii TÓM TẮT iv PHẦN I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 THÔNG TIN VI BA 1.2 BĂNG TẦN VIBA 1.3 HIỆN TƯỢNG FADING 1.4 HỆ THỐNG VI BA 1.5 VI BA SỐ 1.6 CHỈ TIÊU KỸ THUẬT PHẦN II PHẦN MỀM THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN DẪN VIBA PATHLOSS 2.1 CHỨC NĂNG PHẦN MỀM THIẾT KẾ PATHLOSS 2.2 ỨNG DỤNG ĐỐI VỚI MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 2.3 CÁC ƯU ĐIỂM CỦA PHẦN MỀM 2.4 ỨNG DỤNG THIẾT KẾ 2.5 KẾT QUẢ CUỐI CÙNG PHẦN III CÁC BƯỚC MÔ PHỎNG PHẦN IV KẾT LUẬN 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT • QAM: Quadrature Amplitude Modulation • QPSK: Quadature Phase Shift Keying • SHF: Super High Frequency i DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 3.1 Giao diện Hình 3.2 Thiết lập thông số ban đầu Hình 3.3 Geographic default Hình 3.4 Cửa số SRTM Hình 3.5 Load liệu địa hình SRTM Hình 3.6 Configure->terrain Database Hình 3.7 Cửa số SRTM 10 Hình 3.8 Terrain Data 10 Hình 3.9 Generate Profile 11 Hình 3.10 Antenna Heights 11 Hình 3.11 Microwave Worksheets 12 Hình 3.12 TX channels 13 Hình 3.13 Radio Equipment 13 Hình 3.14 Radio Code Index 14 Hình 3.15 Transmission line lookup table 15 Hình 3.16 Suy hao lọc phân nhánh 15 Hình 3.17 Thiết lập thơng số anten 16 Hình 3.18 Suy hao đường truyền 17 Hình 3.19 Xuất hộp thoại 17 Hình 3.20 Biểu tượng mặt trời đám mây xám 18 Hình 3.21 Xuất hộp thoại Rain 18 Hình 3.22 Diffraction 19 Hình 3.23 Fresnel Zones Reference 19 Hình 3.24 Multipath 20 Hình 3.25 Printprofile 20 Hình 3.26 Hiển thị Map Network 21 ii DANH MỤC BẢNG BIỂU iii TÓM TẮT Trong báo cáo đề cập đến sở lý thuyết thông tin viba, hiểu biết phần mềm passloth bước mơ nhóm thực iv PHẦN I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 THÔNG TIN VI BA • Vi ba sóng điện từ có bước sóng dài tia hồng ngoại, ngắn sóng radio • Vi ba cịn gọi sóng tần số siêu cao (SHF), có bước sóng khoảng từ 30 cm (tần số GHz) đến cm (tần số 30 GHz)[2] 1.2 BĂNG TẦN VIBA • Phổ viba thường xác định lượng điện từ có tần số khoảng từ 1Ghz đến 1000Ghz.Những ứng dụng viba phổ biến khoảng đến 40Ghz[3]: • Sóng truyền thẳng có cự ly bị hạn chế độ cong trái đất (bán kính trái đất R=6300 (km), gọi h1(m), h2(m) độ cao ăng ten cự ly thông tin tối đa cho viba d(km) √ √ d = 3, 57( h1 + h2)[km] (1.1) • Trong mơi trường khí quyển, chiết xuất khúc xạ sóng cao tần giảm dần theo độ cao, nên tia sóng bị uốn cong phía mặt đất, tang cự ly truyền song • Để dễ dàng tính cự ly, ta coi sóng cao tần truyền thẳng , bán kính trái đất tang lên R’ = 4R/3 = 8500km, : √ √ d = 4, 12( h1 + h2)[km] 1.3 (1.2) HIỆN TƯỢNG FADING • Fading tượng nơi thu nhận đồng thời hai hay nhiều sóng đến lúc, sóng xuất phát nguồn di theo nhiều đường khác • Tùy thuộc vào hiệu đường mà hiệu pha chung khác -Cường độ chung tăng cường hiệu pha=2nπ -Cường độ chúng triệt tiêu hiệu pha=(2n+1)π Hiện tượng Fading gây thu chập chờn,gây gián đoạn thông tin thời gian ngắn kỹ thuật truyền hình, gây tượng fading • Để khắc phục Fading,người ta sủ dụng phân tập tần số, hay phân tập khơng gian 1.4 HỆ THỐNG VI BA • Là hệ thống thông tin hai điểm cố định sóng vơ tuyến có hướng tính cao nhờ anten định hướng • Có dạng viba: Viba tương tự viba số • Nếu đường truyền xa gặp chướng ngại vật, người ta sử dụng trạm chuyển tiếp (Repeater) thu nhận tín hiệu, khuếch đại phát lại - Trong thực tế sử dụng vài dải tần viba - Vùng tần số thấp có băng thông hẹp sử dụng cho hệ thông nhỏ - Vùng tần số cao >12Ghz suy hao tăng mưa • Việc thiêt lập hệ thống viba cần xét điều kiện sau: - Ghép ký sinh anten giá đỡ - Tương tác chùm viba gần can nhiễu lẫn - Độ chọn lọc máy thu - Khả xoay phân cực sóng kênh lân cận - Khả sử dụng tối ưu dải tần sóng mang 1.5 VI BA SỐ • Là hệ thống thơng tin vô tuyến số sứ dụng đường truyền dẫn số phần tử khác mạng vơ tuyến hệ thống viba số dược sử dụng làm : - Các đường trung kế số nối tổng đài số - Các đường truyền dẫn nối tổng đại 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 thơng Hình 3.5: Load liệu địa hình SRTM - Sau có liệu địa hình SRTM bắt đầu load vào Pathloss: cơng cụ Pathloss chọn phần Configure->terrain Database - Chọn Setup Primary (có thể tráo ngược Primary Secondary) lên cửa sổ SRTM (Hình3.7) Hình 3.6: Configure->terrain Database Hình 3.7: Cửa sổ SRTM - Chọn file BIL-HDR-BLW sau load tới file hgt Sau load có dạng Map name, West edge (bờ Tây), South edge (bờ Nam), North edge (bờ Bắc) - Tạo liệu địa hình hiển thị Pathloss Sau load liệu địa hình SRTM vào phần Module cơng cụ chọn Terrain Data (Hình3.8) Hình 3.8: Terrain Data 10 - Chọn Generate Profile, điền khoảng cách để tạo liệu, chọn 10m Hình 3.9: Generate Profile - Tính tốn độ cao anten Trên cơng cụ chọn Module->Antenna Heights Hình 3.10: Antenna Heights 11 - Thực việc thiết kế phần Worksheets Trên công cụ chọn Module->Worksheets Thiết lập chanel cho trạm Hình 3.11: Microwave Worksheets 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 Chọn File-> Open để load tần số thu phát thư viện Pathloss với đuôi *.txc Sau load chạy Site hay Site có tần số cao hơn, tắt cửa sổ sau nhấn OK cửa sổ TX chanel (Hình3.12 ) 12 Hình 3.12: TX channels - Chọn thiết bị (Radio Equipment) Hình 3.13: Radio Equipment Chọn New index để lấy thiết bị mới, dẫn tới thư viện Pathloss chọn thư mục 13 EQUIPMENT->mrs->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) Codan 8800 15 Ghz (16E1) -> OK 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 Hình 3.14: Radio Code Index - Tương tự chọn Chanel (Ch), sau nhấp vào biểu tượng ta chọn Lookup Sau 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 14 Hình 3.15: Transmission line lookup table - Chọn suy hao lọc phân nhánh: Chọn nhập hình3.16 Hình 3.16: Suy hao lọc phân nhánh - Tương tự chọn thiết bị TR: chọn biểu tượng anten->hiển thị cửa sổ antennas 15 TR-TR->Code Index Chọn New Index để Browse đến thư viện anten->Equipment>mas->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 Hình 3.17: Thiết lập thơng số anten - Tiếp theo ta chọn suy hao đương truyền:Kích vào đường truyền xuất cửa sổ 16 Hình 3.18: Suy hao đường truyền - Xuất cửa sổ Path Profile Data chọn Geoclimatic->tích thơng số cửa sổ hình Hình3.19 Hình 3.19: Xuất hộp thoại 17 - Cuối chọn suy hao mưa: Nhấp vào biểu tượng mặt trời đám mây xám (Hình3.20 xuất cửa sổ chọn method , 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 Hình 3.20: Biểu tượng mặt trời đám mây xám Hình 3.21: Xuất hộp thoại Rain 18 - Tính tốn nhiễu xạ (Diffraction): công cụ chọn Module->Diffraction Hiển thị vùng Fresnel thứ nhất, click vào Operations->Fresnel Zones Hình 3.22: Diffraction - Chọn Hình3.23:->Close Hình 3.23: Fresnel Zones Reference 19 - Hiển thị Multipath: công cụ chọn Module->Multipath Hình 3.24: Multipath - Hiển thị Printprofile: cơng cụ chọn Module->Printprofile Hình 3.25: Printprofile 20 - Hiển thị Map Network: công cụ chọn Module->Network Để load map vào Network phải Save trước với *.gr4 Sau chọn Site Data->Create Background Hình 3.26: Hiển thị Map Network 21 PHẦN IV KẾT LUẬN Qua cơng việc nhóm làm tập lớn nói trên, nhóm chúng em học nhiều kiến thức hệ thống viễn thông cách sử phần mềm mơ PathLoss Tuy cịn nhiều thiếu sót mặt kiến thức chưa sâu chúng em hoàn thành hạn nhiệm vụ thầy giao cho nhóm Mặc dù thời gian bệnh dịch phải làm việc online qua chúng em học cách teamwork remote, kĩ cần thiết để phát triển thân Nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn chúng em tận tình mơn học suốt kì qua! Em xin cảm ơn 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] M J Piran, Q.-V Pham, S R Islam, S Cho, B Bae, D Y Suh, and Z Han, “Multimedia communication over cognitive radio networks from qos/qoe perspective: A comprehensive survey,” Journal of Network and Computer Applications, p 102759, 2020 [2] K Y You, “Introductory chapter: Rf/microwave applications,” in Emerging Microwave Technologies in Industrial, Agricultural, Medical and Food Processing IntechOpen, 2018 [3] M M Dawoud, “High frequency radiation and human exposure,” in Proceedings of the International Conference on Non-Ionizing Radiation at UNITEN (ICNIR 2003), 2003, pp 1–7 [4] J A Kosinski, W D Palmer, and M B Steer, “Unified understanding of rf remote probing,” IEEE Sensors Journal, vol 11, no 12, pp 3055–3063, 2011 23 ... (x2, x4, x8) PHẦN II PHẦN MỀM THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN DẪN VIBA PATHLOSS 2.1 CHỨC NĂNG PHẦN MỀM THIẾT KẾ PATHLOSS • Thiết kế đường truyền dẫn viba với đặc điểm sau: - Các đường truyền sử dụng tần số... diện thiết kế trực quan Trợ giúp đầy đủ thông tin chức cách sử dụng • Với kết hợp đồ số, phần mềm PathLoss cho kết thiết kế xác tiết kiệm chi phí cho vi? ??c khảo sát q trình thiết kế 2.4 ỨNG DỤNG THIẾT... BÀI TẬP LỚN HỆ THỐNG VI? ??N THÔNG Đề tài: THIẾT KẾ TUYẾN THÔNG TIN VI BA SỬ DỤNG PHẦN MỀM PATHLOSS Giảng vi? ?n hướng dẫn: PSG.TS NGUYỄN HỒNG HẢI Mã lớp học: 129258 Nhóm: 12 Sinh vi? ?n thực hiện: NGUYỄN