bài tập lớn hướng dẫn sử dụng phần mềm path loss và google earth, thiết kế tuyến vi ba bằng pathloss và google earth.....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM GOOGLE EARTH
Giới thiệu chung
Google Earth là một phần mềm ảo, được xây dựng dựa trên những hình ảnh được thu thập từ vệ tinh, các hệ thống chụp trên không, và từ hệ thống thông tin địa lý GIS cho phép người dùng xem hình ảnh vệ tinh, bản đồ, địa hình và các thông tin khác về Trái Đất và các hành tinh khác Phần mềm này được phát triển bởi Google và có thể được tải về miễn phí từ trang web của Google Google Earth có nhiều tính năng hữu ích cho người dùng, như:
- Khám phá bất kỳ địa điểm nào trên thế giới bằng cách nhập tên, địa chỉ hoặc tọa độ
- Xem các hình ảnh vệ tinh chi tiết và cập nhật của các khu vực khác nhau, bao gồm cả các thành phố, địa danh, công trình kiến trúc và thiên nhiên
- Chuyển đổi giữa các chế độ xem khác nhau, như 2D, 3D, Street View và Sky
- Tham gia vào các hoạt động giáo dục, giải trí và tham quan bằng cách sử dụng các tính năng như Voyager, Timelapse và Earth Studio
- Google Earth cũng cho phép người dùng tạo ra các bản đồ tùy chỉnh của riêng họ, thêm các đánh dấu, đường vẽ, hình ảnh và video, chia sẻ các bản đồ với người khác qua email hoặc mạng xã hội, và tham gia vào các cộng đồng trực tuyến liên quan đến Google Earth
Google Earth là một công cụ mạnh mẽ và linh hoạt cho người dùng muốn khám phá thế giới từ máy tính của họ Phần mềm này cũng giúp nâng cao nhận thức về môi trường và các vấn đề toàn cầu bằng cách cung cấp các thông tin khoa học và thống kê.
Cài đặt
Để có thể cài đặt phần mềm Google Earth, mở trình duyệt truy cập vào trang: https://www.google.com/earth/about/versions/ - download-pro để tải bản cài đặt, Tiến hành chạy file vừa tải và làm theo hướng dẫn để tải về dữ liệu của phần mềm, quá trình này có thể mấy từ vài phút đến vài chục phút tùy vào tốc độ mạng Chương trình này là một chương trình miễn phí và được cải tiến không ngừng, giúp đáp ứng tốt cho mục đích sử dụng thông thường và nghiên cứu
Sau khi tải và cài đặt xong, chương trình khi được chạy sẽ có cửa sổ như hình dưới đây:
Các thao tác trên phần mềm Google Earth Pro
Có hai cách để thao tác trên phần mềm Google Earth là sử dụng chuột hoặc sử dụng nút chỉnh hướng có sẵn trên phần mềm
• Scroll: zoom in và zoom out bản đồ
• Double click: zoom in điểm chuột đang trỏ đến
• Click và kéo: dịch chuyển bản đồ
• Click chuột và kéo sang phải/ trái: xoay bản đồ
• Click chuột và kéo lên trên/ xuống dưới: zoom in và zoom out bản đồ Góc nhìn của bản đồ sẽ thay đổi khi zoom in hết mức
❖ Đối với nút chỉnh hướng:
Dùng con trỏ chuột thao tác trực tiếp với nút này( bao gồm nút chỉnh hướng và chỉnh kích thước của bản đồ như hình bên), bản đồ sẽ thay đổi theo ý muốn Khi click vào nút chữ N phía trên nút chỉnh hướng thì bản đồ sẽ quay về hướng chính Bắc
Các tùy chọn hiển thị trên phần mềm Google Earth
1 Tùy chọn hiển thị lớp dữ liệu
Trong Google Earth, tùy vào mục đích sử dụng mà người sử dụng có thể tùy chọn hiển thị các lớp khác nhau:
Những lớp thường được sử dụng là: road, panoramio, places Để tối giản và dễ nhìn thường người sử dụng sẽ chỉ bật những lớp cần thiết để tránh tình trạng rối mắt
Hiện tại, Google Earth có hỗ trợ nhiều ngôn ngữ khác nhau Để tùy chỉnh ngôn ngữ, tiến hành vào Tool ➝ Options ➝ tag General ➝ mục Language
3 Tùy chọn công cụ hỗ trợ
Trong mục này, chú ý đến:
• Show Navigation( hiển thị điều hướng): tùy chọn cho bộ nút điều hướng để làm việc trên bản đồ
• Status bar (thanh trạng thái): thanh nằm phía dưới bản đồ, thể hiện tọa độ, độ cao,
• Grid (lưới): lưới tọa độ
• Overview Map( bản đồ toàn cảnh): bản đồ thế giới nhỏ nằm ở góc dưới bên phải
• Scale Legend (chú thích tỷ lệ): một cây thước độ dài trên bản đồ
4 Đăng nhập với tài khoản Google
Khi đăng nhập với tài khoản Google, người dùng có thể chia sẻ dữ liệu lên Google+ hoặc gửi Email cho những gì bạn đang xem trên Google Earth
Trên thanh công cụ của ứng dụng bao gồm:
Theo thứ tự từ trái sang phải, chức năng của các công cụ lần lượt như sau:
Nút 1: Chế độ xem toàn màn hình, 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 bằng cách click chọn trên bản đồ hoặc nhập tọa độ trực tiếp
Nút 3: Thêm 1 vùng chọn hình đa giác lên bản đồ bằng cách chọn các điểm sau đó chúng sữ tự động nối lại với nhau và tạo ra một vùng chọn hình đa giác
Nút 4: Thêm một lộ trình bằng cách click chọn các điểm trên bản đồ, sau đó các điểm này sẽ nối lại với nhau tạo thành một lộ trình Các điểm này có thể thay đổi bằng cách chọn và di chuyển đến vị trí khác, sau khi hoàn tất thì nhấn OK
Nút 8: Xem thời tiết các vùng, là một tính năng khá thú vị của Google Earth Các thông tin thời tiết sẽ được hiển thị tho thời gian thực tại các vùng mà bạn lựa chọn trên cửa sổ chương trình Để có thể kích hoạt tính năng này, tiến hành đánh dấu kiểm
6 vào Weather trong Sidebar nằm bên trái, bao gồm một số mục như mây, hình ảnh radar, nhiệt độ trước khi tìm kiếm vùng cần hiển thị
Nút 9: Chọn hành tinh, ngoài Trái Đất, Google Earth còn có thể hiển thị một số hành tinh khác như Sao Hỏa, Mặt Trăng có rất nhiều khám phá và trải nghiệm mới
Nút 10: Thước đo, dùng để đo khoảng cách đường chim bay giữa hai điểm đã chọn trên bản đồ theo đơn vị tùy chọn
6 Chia sẻ thông tin – gửi đi Đây được xem là một công cụ khá hữu ích trong việc tìm đường, có thể lưu lại một tuyến đường nào đó để sử dụng hoặc để hướng dẫn một người nào đó đến vị trí hiện tại của mình bằng cách đánh dấu vị trí các tuyến đường cần đi qua, sau đó gửi qua Email
Hình dưới đây thể hiện danh sách các điểm, lộ trình, đa giác mà các bạn chọn trên bản đồ Để có thể gửi Email cho người khác, các bạn click chuột phải vào mục cần gửi và chọn Email
• Cần có MS Outlook đã được cài đặt thành công hay một tài khoản Google Cửa sổ đăng nhập có thể hiện ra và yêu cầu
• File chứa thông tin có thể gửi đi là file có đuôi kmz
7 Chia sẻ thông tin – nhận
Các bạn cũng có thể mở file kmz ma các bạn nhận được từ người khác, hoặc là các định dạng khác như gpx, mps, bằng thao tác sau:
Vào File ➝ Open và chọn tới nơi chứa file cần mở
8 Mô phỏng chuyến bay trên Google Earth
Thêm một tính năng cực kỳ thú vị trên Google Earth nữa là Flight Simulation Để thực hiện tính năng này, chúng ta tiến hành vào Tools, chọn tiếp mục Enter Flight Simulator Chọn hai điểm đầu và điểm cuối của chuyến bay, sau đó bạn có thể thực hiện mô phỏng chuyến bay từ tất cả các sân bay trên thế giới hay bất kì nơi nào trên bản đồ.
TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PATHLOSS
Các dữ liệu cần thiết cho 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
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
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
• VAS chứa các thông tin về các loại cáp dẫn, phider của các nhà sản xuất khác nhau
3 Các dữ liệu cơ sở về bản đồ
Bao gồm các cơ sở về địa hình, khu vực Để có thể tải được file cơ sở về địa hình chứa thông tin về độ cao của khu vực từ Google Earth, chúng ta tiến hành làm theo các bước như sau:
Bước 1: Mở ứng dụng Google Earth, chọn 2 địa điểm trên bản đồ và vẽ chọn một vùng hình đa giác bằng công cụ Polygon có trong Google Earth Ví dụ dưới đây mình chọn một khu vực từ Quy Nhơn đến Hải Giang
Bước 2: Lưu vùng vừa chọn với định dạng file là kmz
Bước 3: Truy cập trang Earth Explore theo link https://earthexplorer.usgs.gov/ để tải file chứa thông tin độ cao cho khu vực bạn đã đánh dấu bằng hình đa giác ở bước 1 ( Lưu ý rằng để có thể tải được file thì bạn cần phải đăng ký tài khoản ở trang https://earthexplorer.usgs.gov/ và trang https://urs.earthdata.nasa.gov/home )
Trong mục Search Criteria, chọn mục KML/Shapefile Upload và tiến hành tải lên file có đuôi kmz mà bạn đã lưu ở bước 2
Chuyển sang mục Data Sets, click chọn mục Digita Elevation ➝ SRTM ➝ STRM 1 Arc-Second Global sau đó chọn Result
Cuối cùng, ở tab Result, Click chọn biểu tượng Download, chọn định dạng file để tải về ( ở đây chọn BIL 1 Arc-second )
Sau khi hoàn thành tất cả các bước trên thì bạn đã tải được file chứa thông tin độ cao ở khu vực mà bạn mong muốn.
Chức năng của các Module
• Cung cấp những điểm chính để nhập dữ liệu đường dẫn Tính toán các thông số để đảm bảo cho việc nhận dữ liệu Module 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 module này Các mục khác như chiều cao anten được thay đôi trong bất kỳ module 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
Mục này là một điều kiện tiên quyết để truy cập vào hầu hết các module 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
Module 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 module terrain Cấu trúc có thể được thêm vào, chỉnh sửa hoặc thậm chí chuyển trực tiếp trong module antenna height
Một phân tích truyền dẫn hoàn chỉnh được thực hiện trong module 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 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: o Tổng thời gian dưới mức thấp cho tháng thời tiết xấu và những tháng cơ bản hàng năm o 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 o Thời gian duy trì mức thấp được coi là SES
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
Nhiều định dạng in ấn được thực hiện trong module này
Module Network và Map grid cho ta những miêu tả của mạng trong vùng đang xét Mỗi đường liên kết trong mạng chứa một tập tin dữ liệu tham chiếu của nó Mỗi module có thể được truy nhập bằng cách chọn đường dẫn từ module Network.Những tính toán can nhiễu cho một hệ thống lớn được thực hiện trong module Network Map grid đóng vai trò như một phần của can nhiễu Viba hoặc module vùng phủ
Hiển thị tín hiệu và vùng phủ đường truyền thẳng được tính toán trong module 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.
QUY TRÌNH THIẾT KẾ TUYẾN THÔNG TIN VÔ TUYẾN
Mục đích
Thuyết kế tuyến vi ba hai chiều, vị trí tự chọn, truyền được 8 luồng E1, điều chế 32QAM, tần số hoạt động 13 GHz, các thông số thuyết bị tùy chọn phù hợp.
Thiết kế
1 Chọn vị trí đặt trạm Viba từ Google Earth
Ta thực hiện thiết kế tuyến Viba giữa núi Bà Hỏa Quy Nhơn và Hải Giang, dựa vào Google Earth để xác định vị trí, kinh độ vĩ độ, khoảng cách và cấu hình độ cao giữa hai điểm trên
Tiếp đến, tiến hành chọn vùng đa giác để tải được file địa hình chứa thông tin độ cao của vùng mà bạn chọn từ trang web Earth Explorer (hướng dẫn ở chương II)
2 Thiết kế tuyến trong Pathloss
2.1 Cài đặt vị trí đặt trạm, tần số, đặt tên các vị trí đặt trạm của tuyến
- 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 TXRX- TXRX
2.2 Add file địa hình vào Path Loss
- Sử dụng file địa hình đã tải ở trang web Earth Explorer đã tải ở bước 1
- 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,
18 nhấn vào file/BIL-HBL-BLW, chọn đường dẫn tới file địa hình (.bil) 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
2.3 Hiển thị mặt cắt địa hình, chọn các chướng ngại vật trong môi trường đặt tuyến
Vào module Terrain Data, ở thẻ Operations chọn Generate Profile, trong hộp thoại Generate Profile hiện ra, chọn tỉ lệ phân giải 0.01, chọn Generate, copy
Ta có dạng địa hình thực tế vùng khảo sát hiện ra như sau:
- 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 0.18-0.90 có dải cây cao 15m, 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
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:
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
- Để xem hiệu ứng đa đường có xảy ra ở mức độ nhiều hay ít, vào module Multipath
Tuyến chiếu thẳng hướng từ trạm phát đến trạm thu, ít xảy ra hiệu ứng đa đường, đảm bảo đường truyền tốt Tiếp tục thực hiện các bước khác Nếu hiệu ứng đa đường quá nhiều, không tốt nên chọn lại chiều cao cho Anten
2.6 Chọn các thiết bị cho trạm Để thực hiện chức năng này ta vào modum Worksheet Cửa sổ Worksheet như sau: Ở phần Chanel ID, đây là phần khai báo thiết bị kênh phát, thu Cửa sổ làm việc của nó như sau:
Nhấn vào nút Lookup để chọn tới mã code thuyết bị do nhà xản xuất đưa ra:
Chọn file/open, tìm tới thư mục chứa file TX chanel(*.txc) trong folder PLW40 Chọn file có tần số phù hợp với tuyến, Open Áp dụng cho cả hai Site 1 và Site 2
2.7 Chọn thiết bị cho TX
Cửa sổ Radio Equiment như dưới:
Click vào Code Index để show các mã code thiết bị do các nhà sản xuất quy định, lựa chọn thiết bị phù hợp với tần số tuyến thiết kế
Nếu chưa có danh sách các mã code thiết bị trong của sổ Radio Code Index thì nhấn vào NewIndex để tìm đến file chữa code thiết bị File này nằm trong thư mục Equiment của Path Loss, có đuôi dạng “*.mrs” Sau khi chọn mã code phù hợp, áp dụng cho cả hai Site, đóng cửa sổ Radio Code Index, ta đã chọn xong mã code cho TX Sau khi tìm được mã code phù hợp, các thông số về Radio Equiment hiển thị trong cửa sổ sau:
+ Radio model: FibeAir 1228P 13Ghz + Traffic code: 116Mbit-32QAM
+ TX power: 20 dBm + Tỉ số BER: 10 -6
Nhấn OK để đóng cửa sổ Radio Equiment
2.8 Chọn loại dây Phider cho line TX-TX
Nhấn vào đường cáp phider TX-TX => Cửa sổ Transmission Lines TX-
Có hai cách để nhập thông số cho mục này là có thể chọn lookup và tìm tới thư mục Equipment chứa dữ liệu cho mục này hoặc có thể tiến hành nhập thủ công (ở đây mình nhập thủ công do không có sẵn thư viện cho mục này) Sau khi hoàn tất, nhấn OK
2.9 Xác định suy hao cho phider line TX-TX
Nhấn vào biểu tượng suy hao do phider TX-TX, cửa sổ Branching Network TX-TX xuất hiện, trong cửa sổ này ta nhận suy hao cho cả hai site, suy hao này do loại cáp phider đã chọn ở trên quy định
2.10 Chọn thiết bị Anten TX
Click vào biểu tượng Anten TX, cửa sổ Anten TX-TX hiện ra:
Click vào Code Index để tìm thiết bị Anten phù hợp, cửa sổ Antenna Code Index xuất hiện, tại cửa sổ này hiển thị các mã code khác nhau, tùy thuộc vào tần số tuyến mà chọn mã cho phù hợp, sau đó nhấn vào Both để áp dụng cho cả 2 site Nếu muốn tìm đến các mã code khác, hay chưa có các dòng code trong của sổ này ta nhấn vào New Index để tìm file *.mas File này nằm trong thư mục Equiment
Sau khi hoàn tất việc lựa chọn, nhấn Ok để đóng cửa sổ Antenna
2.11 Xác định suy hao do mưa cho tuyến