Trong thời đại bùng thông tin và phát triển xã hội như hiện nay thì việc giao lưu mọi mặt giữa các quốc gia trên thế giới, các khu vực hay đơn giản chỉ là các vùng trên cùng một lãnh thổ là rất cần thiết. Việc giao lưu đó có thể diễn trên nhiều phương thức như: thông tin vệ tỉnh, thông tin quang, hay thông tin vi ba số. Xong, truyền bằng sóng vô tuyến trên các đường vi ba giữ một vai trò quan trọng, và đựơc sử dụng ở nhiều lĩnh vực khác nhau: phát thanh, truyền tin, an ninh, đồng bộ hay dự phòng... Ưu điểm nổi bật của hình thức thông tin sóng ngắn hay vi ba số đơn giản chất lượng vẫn đảm bảo...Nhưng nhược điểm của hình thức này là thông tin không ổn định và chịu nhiều ảnh hưởng của môi trường, đặc biệt là hiện phađinh (fading). Do vậy mà việc thiết kế tuyến vi ba đòi hỏi phải cụ thể và chính xác. Là một sinh viên, việc thiết kế một tuyến truyền vỉ ba số đã giúp cho em có thêm các kỹ năng về tư duy và kỹ năng thực tế, từ đó giúp chúng em có thể củng cố và mở rộng kiến thức chuyên ngành, đặc biệt là khả năng tính toán, phân tích và xử lý số liệu phù hợp với thực tế. Trong quá trình thực hiện tuy có rất nhiều khó khăn nhưng nhờ sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS. Nguyễn Hoàng Hải cũng như nỗ lực của bản thân mà chúng em đã hoàn thành được đề tài này, nhưng do thời gian cũng như trình độ sinh viên có hạn nên không thể tránh khỏi một vài sai sót. Chúng em mong nhận được những lời khuyên của thầy để chúng em có thể hiểu thêm về đề tài này nói riêng và môn học này nói chung. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy !
Giới thiệu về các tuyến thiết kế
Các tuyến thiết kế bao gồm một tuyến đường trục khu vực miền trung và một số tuyếnPDH khu vực Hà Nội Các đường truyền PDH dùng tần số 7GHz và 15GHz, các tuyếnSDH dùng tần số 8GHz Trong đó, với PDH, các tuyến ngắn và trong khu vực có nhiều trạm BTS dùng tần số 15GHz Còn ở các vùng nông thôn, khoảng cách giữa các trạm xa thì dùng tần số 7GHz.
Hình 1.1 : Mô hình mạng truyền dẫn trong hệ thống thông tin di động
Các thiết bị truyền dẫn viba dùng trong thiết kế là thiết bị của hãng NEC, anten của Andrew Thiết bị vô tuyến của NEC có nhiều dòng sản phẩm với dung lượng và tần số hoạt động khác nhau Trong thiết kế này, sử dụng thiết bị Pasolink cho các đường truyền PDH dung lượng nhỏ, và Pasolink+ với các đường truyền SDH dung lượng lớn hơn.
Hình 1.2 : Tần số và dung lượng của các thiết bị truyền dẫn viba của
Hình ảnh các tuyến thiết kế
Thiết kế này bao gồm 28 đường link, 26 SDH tuyến dùng tần số 8Ghz và 2 tuyến SDH dùng tần số 6 Ghz
Hình 1.3: Hình ảnh về mạng ở chế độ map grid
Hình 1.4 : Hình ảnh network khi chèn bản đồ địa hình
Bước 1: Dựa vào các thông tin khảo sát thực tế về vị trí có thể đặt các trạm, tạo một file csv bằng Micrsoft Excel gồm có thông tin ở các cột lần lượt là: tên trạm, vĩ độ, kinh độ, call sign của trạm.
Bảng 1.1: các tên toạ độ và call sign của các trạm
Site name Call sign Latitude Longitude Elevation
Sitel7 HCSitel7a 09 10 27.70 N 105 08 59.50 E 6.0Site4SO HCSite45Oa 09 21 21.60 N 105 13 40.20 E 3.0
Sitel8 HCSitel8a 0935 17.1ON 10521 13.70E 4.0 Site22 HCSite22a 10 01 04.30 N 105 05 01.60 E 6.0 5ite1249 HCSitel249a 1005 19.50 N 105 1601.OOE 9.0
5ite462 HCSite462a 10 06 53.40 N 105 54 02.20 E 3.0 5ite782 HCSite782a 09 30 21.10 N 105 51 20.60 E 5.0 Site44O HCSite44Oa 09 39 07.70 N 105 56 22.90 E 4.0
Bước 2: Từ file csv đã tạo ra, dùng chức năng nhập dữ liệu các site từ một file text của
Pathloss Ta sẽ có một site list và bản đồ vị trí các trạm.
Hình 1.5: Danh sách các Site được thành lập
Bước 3: Tiếp theo là link connectivity và frequency planning Trong bước này, xác định các liên kết có thể và chọn ra liên kết thích hợp nhất như khoảng cách truyền ngắn, phân bố dung lượng hợp lý, chọn đường truyền ít bị cản nhất…
Dựa vào yêu cầu về dung lượng và dải tần số hoạt động của nhà cung cấp dịch vụ, lựa chọn các thiết bị truyền dẫn thích hợp và tính toán các thông số đường truyền sao cho độ khả dụng đạt 9,9999%
Với các tần số sử dụng, có thể tính được nhiễu giữa các trạm với nhau Việc tính toán được thực hiện trong Network module.
Dưới đây là giao diện thiết kế của một đường truyển SDH HC353007 -HC 353002 dùng băng tần 8GHz và dung lượng đường truyền là STM1.
Hình 1.6 : Bảng tóm tắt thiết kế tuyến Terrain Data module
Hình 1.7: Nhập dữ liệu về địa hình cho đường truyền
Hình 1.8: Chọn chiều cao anten cho tuyến Multipath module
Hình 1.9: Multi Path của tuyến
Hình 1.10: Nhập độ tin cậy cho đường truyền
Hình 1.11:Nhập dữ liệu cho mưa
Hình 1.12: Profile của tuyến Diffraction module
Hình 1.13: Hình ảnh về tính nhiễu xạ của đường truyền
Hình 1.14: Hình ảnh về tính phản xạ của tuyến
Các báo cáo từ bản thiết kế
Sau khi hoàn tất các thiết kế, ta có một số các báo cáo về các thống số chung của mạng.
Báo cáo chung về các trạm trong mạng: Đây là báo cáo tổng quát về đặc điểm của từng trạm trong mạng, từ tên, toạ độ, tên anten, thiết bị viba, tần số sử dụng, độ khả dụng…
Hình 1.15: Báo cáo về thiết kế tuyến Báo cáo về tần số:
Khi chọn các tần số thu phát cho từng trạm, các tần số đó phải tuân thủ quy tắc
Hi-Low PathLoss sẽ đưa ra báo cáo về các tần số được sử dụng và thông báo nếu có tần số ở trạm nào đó vi phạm quy tắc
Khi có tần số vi phạm quy tắc:
Hình 1.16: Báo cáo về thiết kế tần số cho tuyến
Khi không có tần số vi phạm:
Hình 1.17: Kiểm tra về vi phạm quy luật High_low Báo cáo về nhiễu:
Các trường hợp can nhiễu đến nhau sẽ được nêu ra trong báo cáo này.
Trong các báo cáo này, có báo cáo chung về tất cả các trường hợp nhiễu xảy ra trong mạng và báo cáo chi tiết riêng cho từng trường hợp Dựa vào báo cáo này người thiết kế sẽ tính toán sao cho các tần số trong mạng thích hợp để không gây nhiễu giữa các trạm với nhau.
Báo cáo về các trường hợp nhiễu:
Hình 1.18: Báo cáo về các trường hợp của nhiễu
Chi tiết về từng trường hợp nhiễu
Hình 1.19:Báo cáo về chi tiết các trường hợp của nhiễu
Hình 1.20: Báo cáo về chi tiết các trường hợp của nhiễu
Khi không có trường hợp nào can nhiễu, ta sẽ nhận được thông báo “no interference case”.
Hình 1.21: Hình vẽ cho thấy mạng không còn nhiễu
3 Tính toán các tham số ảnh hưởng và các tham số của đường truyền
Tính toán các nhân tố ảnh hưởng đến đường truyền
Công suất tín hiệu truyền giữa trạm phát và trạm thu bị suy hao trên đường truyền
Sự mất mát công suất này do các yếu tố gây nhiễu trên đường truyền:
+ Độ dự trữ fadinh phăng: tác động của fadinh là làm thay đôi mức ngưỡng thu của máy thu, khi bị ảnh hưởng của fadinh phẳng máy thu có thể nhận được tín hiệu rất yếu từ đường truyền và có thể làm gián đoạn thông tin Độ dự trữ fadinh phẳng Fm (dB) liên quan đến mức tín hiệu thu không fadinh W0 (dB) và mức tín hiệu thu được thực tế thấp W(dBm) trước lúc hệ thống không còn hoạt động tính theo biểu thức:
+ Fadinh lựa chọn: chủ yêu ảnh hưởng đến các hệ thống viba số có dung lượng trung bình (34Mb/s) và dung lượng cao (140Mb/S)
+ Suy hao do mưa: cùng với fadinh là các ảnh hưởng truyền lan chủ yếu các tuyến vô tuyến tầm nhìn thẳng trên mặt đất làm việc ở các tần sô trong dải tân GHz Tiêu hao do mưa tăng nhanh theo sự tăng của tần số sử dụng đặc biệt với các tần số trên 35GHz thường suy hao nhiều, do đó đề đảm bảo thì khoảng cách lặp phải nhỏ hơn 20Km.
Tính toán các tham số của tuyến
Các tham số sử dụng trong, tính toán đường truyền: mức suy hao trong không gian tự do, công suất phát, ngưỡng thu, các suy hao trong thiết bị có vai trò quan trọng để xem xét tuyến có hoạt động được hay không và hoạt động ở mức tín hiệu nào
+ Tổn hao không gian tự do (Free space loss) (A0): là tổn hao lớn nhất cần phải xem xét Đây là tổn hao do sóng vô tuyến lan truyền từ trạm này đến trạm kia trong môi trường không gian Và được tính theo công thức:
Với: f là tần số sóng mang (GHz), d là độ dài tuyến (km)
+ Tổn hao phi đơ (feeder): Khi tính toán suy hao này thì phải căn cứ vào mức suy hao chuẩn được cho trước bởi nhà cung cấp thiết bị
VD: Feeder sử dụng loại WC 109 có mức suy hoa tiêu chuẩn là 4.5dB/100m và cộng với 0.3dB suy hao của vòng tròng để chuyển tiếp ống dẫn sóng
+ Tổn hao rẽ nhánh: Tổn hao này cũng được cho bởi nhà cung cấp thiết bị Mức tổn hao này thường khoảng (2 – 8) dB
+ Tổn hao hấp thụ trong khí quyển: Khi tính toán mức suy hoa này dựa theo các chỉ tiêu đã khuyến nghị ở các nước Châu Âu Chẳng hạn đối với hệ thống thông tin vô tuyến 18 và 38 GHz thì mức suy hao chuẩn Lsp0 được khuyến nghị vào khoảng
0,04dB/km – 0,19dB/km khi đó tổn hao toàn tuyến truyền dẫn được xác định bằng:
Với: d là khoảng cách truyền tính bằng km.
II MÔ PHỎNG VÀ TỐI ƯU TRUYỀN DẪN
1 THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN DẪN
Sau khi đã đã nghiên cứu kỹ Khuyến nghị ITU-530.8, khảo sát kỹ vị trí đặt trạm, dung lượng cần thiết, loại thiết bị cần dùng, các chỉ tiêu về truyền dẫn chúng ta sử dụng phần mềm Pathloss4.0 để thiết kế topology của mạng
Số trạm thết kế là: 10, số các liên kết là: 18
Vị trí các trạm thiết kế được tóm tắt trong bảng sau:
Bảng 2.1: Bảng tóm tắt vị trí thiết kế của các trạm
Sau khi nối các liên kết giữa các site cần thiết lại với nhau và chèn bản đồ địa hình của khu vực ta được topology của mạng như sau:
Hình 2.1 Topology mạng thiết kế Bảng 2.2: Dữ liệu mạng hiện tại (Băng tần 15 Ghz)
BGG_ BNH_BN 17.37 1461 1503 V V 8800 15 GHz NEC - -
2 PHÂN TÍCH NHIỄU VÀ TỐI ƯU
Thủ tục tối ưu cho vấn đề nhiễu
- Giữ nguyên quy tắc High-Low
- Quy hoạch lại các kênh RF, CH và thay đổi phân cực của antenna có thể thay đổi mức độ nhiễu
- Đối với các link song song không nên sử dụng cùng kênh tần số hoặc sử dụng XPIC
- Antenna 2 cực khuyến khích nên sử dụng trong mọi trường hợp
- Theo Khuyến nghị ITU thì việc sắp xếp các kênh tần số khoảng cách giữa các kênh liền kề phải được giữ
Về phần nhiễu, phần mềm mô phỏng chưa đưa ra được báo cáo về nhiễu giữa các tuyến trong trạm.
3 Kết quả tính toán và mô phỏng
Bản thiết kế chung của một tuyến:
Thông số trong module Worksheet:
