luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 72 BƯỚC5 KHẢO SÁT VÀ TÍNH TOÁN ĐƯỜNG TRUYỀN DẪN I.KHẢO SÁT TUYẾN TRUYỀN DẪN VIBA SỐ. 1.Xác nhận vò trí của hai trạm của tuyến trên bản đồ. - Sử dụng bản đồ thành phố loại mới có tỉ lệ 1:40000 và xác đònh hai điểm đặt trạm của tuyến trên bản đồ. - Trạm A: Trung tâm I (Điểm A). - Đòa chỉ: Đường Nguyễn Thò Nhỏ- Quận 9- Thành Phố Hồ Chí Minh - Trạm B: Trung tâm II (Điểm B). - Đòa chỉ: số 7 đường Nguyễn Đình Chiểu -Quận 3-Thành Phố Hồ Chí Minh 2. Một số đo đạc tuyến truyền dẫn trên bản đồ. Sau khi xác hai điểm đầu cuối trên bản đồ Thành Phố Hồ Chí Minh có tỷ lệ 1:40000 ta tiến hành một số tín toán đo đạc như sau: - Dùng bút chì vẽ đường thẳng nố hai điểm giữa A đến điểm B. - Dùng thước đo có độ chính xác cao đo chiều dài đoạn AB ta được AB=296mm. Vậy độ dài của tuyến thực tế là: d =296*40000=11840000mm d=11,84 Km Chú ý: giá trò đo đạt củ tuyến truyền dẫn chỉ có độ chính xác tương đối vì các lí do sau đây: Tỉ lệ bản đồ quá lớn 1:40000 do đó việc xây dựng chính xác vò trí đặt anten ở hai đầu của tuyến là rất khó thực hiện. Giá trò d này chưa tính đến độ nghiêng của đường truyền do độ cao của hai anten là khác nhau. 3. Các đặc điểm về đòa hình của tuyến. Sau khi vẽ đøng thẳng gỉa đònh dường truyền của tuyến nối hai vò trí trung tâm I và trung tâm II . Ta tiến hành khảo sát thực tế tuyến truyền dẫn và kết hợp số liệu này với một số số liệu khác của sở đo đạc đòa chính Thành Phố Hồ Chí Minh, số 12 đường Phan Đăng Lưu, Quận Bình Thạnh. Ta thấy dòa hình của tuyến có đặc điểm như sau: a. Tại trạm B: Trung Tâm II - Độ cao so với mặt nước biển tại trạm I là 10m. - Dãy phòng học chính của trung tâm có 3 tầng chiều cao của 3 tòa nhà này là 13m so với mặt bằng của trung tâm. - Nóc của phòng học chính đổ bằng bê tông - Hiện nay trên nóc của dãy phòng này có đặt một tháp anten dây néo và một tháp anten giá đỡ chiều cao của anten này là khoảng 30m và không sử dụng cho một hệ thống thông tin liên lạc nào. b. Tại Trạm A: Trung Tâm I . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 73 - Độ cao so với mặt nước biển là 14m (số liệu này hoàn toàn chính xác do nó dựa trên một số độ cao khác so với mặt nước biển của một số điểm gần vò trí của trạm 2). - Dãy phòng học chính của trung I, nơi có thể đặt tháp anten có hai tầng chiều cao của tòa nhà này khoảng 9m so với mặt bằng của trung tâm. - Nóc nhà của dãy nhà đổ bằng bê tông. c. Đặc điểm của một số điểm khác trên đường truyền sóng của tuyến. - Sau khi tiến hành khảo sát thực tế đòa hình và kết hợp với các thông số của cơ sở đo đạc ta có thể chia tuyến thành các bộ phận sau: Khu Thò Nghè Khu Qui Hoạch Khu Biệt thự cao cấp Khu Tăng Nhơn Phú Khu Quận 9 gần Trung Tâm I Mỗi khu trên đều có đòa hình khác nhau sau đây ta xét cho từng khu. Khu Thò Nghè Khu này tính từ Trung Tâm II đến điểm cách trung tâm này một khoảng xa nhất 1,2Km hướng về trung tâm I. Nó có đặc điểm sau: - Cách Trung TâmII khoản 300m có nhà cao tầng cao khoảng 15m. - Cách trung tâm II khoản 900m có nhà cao khoảng 18m. - Độ cao của mặt nước biển so với vùng này lấy bằng với Trung Tâm II là 10m. Khu vực cách Trung Tâm II từ 1,2 đến3,4 Km (Qua cầu Sài Gòn). - Trên đường truyền của khu vực này không có nhà cao tầng không có các cây cối cao. - Độ cao so với mặt nước biển là 9m. Khu biệt thự cao cấp Khu vực này cách Trung Tâm II từ 3,4 đến 4,7 Km có đặc điểm sau: - Độ cao so với mặt nước biển là 8m. - Đây là khu vực có nhiều nhà cao tầng tuy nhiên theo qui hoạch thì các nhà cao tầng có chiều cao không vượt quá 15m (hiện nay khu vực này chỉ có một số nhà cao 2 hoặc 3 tầng nên chiều cao của nó không quá 16m so với mặt bằng). - Để dự trù cho sự phát triển trong tương lai ta xem khu này có nhiều nhà cao tầng và nhà này cách nhà kia khoảng 200m. - Có nhiều hồ sông nên dễ gây phản xạ. Khu Thanh Đa - Khu này cách Trung Tâm II từ 4,7 đến 6,5 Km có các đặc điểm sau: - Nhà cửa cây cối vùng này không quá14m. - Độ cao so với mặt nước biển khoảng 8m. - Có nhiều sông hồ Khu Tăng Nhơn Phú. Khu này cách Trung Tâm II khoảng 6,5 Km có các đặc điểm sau: - Độ cao so với mặt nước biển tăng dần từ 8 đến 14 m. . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 74 - Đây là vùng dân cư tuy nhiên sóng của đường truyền đi qua không có các trục lộ giao thông chính nên không có các nhà cao tầng hay các nhà máy có độ cao lớn. - Có một số cây cối trong vùng này cụ thể như sau: Cách Trung Tâm I khoảng 300m có một số cây cao khoảng 12 m. Cách Trung Tâm I khoảng 1600 m có một số cây cao khoảng 15 m. Trên đây là một số đặc điểm của đường truyền của tuyến truyền dẫn Viba số. Do gặp nhiều khó khăn trong việc tìm độ cao của các điểm khác nhau trên đường truyền và xác đònh chiều cao của các cây cối nằm trên đường truyền nên các số liệu sau đây không hoàn toàn chính xác. II.KIỂM TRA TÍNH TRUYỀN DẪN. 1.Chuẩn bò mặt cắt nghiêng của đường truyền: Để xác đònh trạng thái trực xa của đường truyền cần phải vẽ mặt cắt nghiêng đường truyền. Độ cong của các đường truyền trên tờ mặt cắt nghiêng cho phép vẽ đường cong chính xác của đường truyền như là một đường thẳng. Dựa vào khái niệm của hệ số hiệu dụng bán kính trái đất K. Trong điều kiện đòa hình và thời tiết nước t khí hậu nhiệt đới và ở miền Nam có hai mùa nên hệ số K được chọn bằng 4/3. Từ đây ta xây dựng mặt cắt nghiêng của đường truyền. Như đã đề cập đến trong phần trước đầu tiên ta phải vẽ đường biểu diễn độ cong của trái đất để từ đó có thể vẽ đường truyền sóng theo dạng đường thẳng. Ta có độ cao (x) của độ cong của trái đất từ đường thẳng ở bất kỳ điểm nào (d1,d2) ở trong một mặt cắt nghiêng với một gía trò cho sẵn của K có thể tính bằng công thức sau đây: d 1 d 2 x = 2Ka Trong đó: a : Bán kính của trái đất 6,37*10 6 m d 1 : Khoảng cách từ một đầu cuối đến điểm đó tính bằng mét. d 2 : khoảng cách từ đầu cuối còn lại đến điểm đó tính bằng mét. x : Độ cao của độ cao trái đất(m). -Để dễ dàng cho việc tính toán và phần vẽ mặt cắt nghiêng đường truyền ta lập bảng tính giá trò của x ở các điểm khác nhau trên đường truyền . -Đường truyền có chiều dài 11800 m nên ta lập bảng cho một nửa đường truyền tức là 5800 mét của nó tính từ một bên -Bảng tính có dạng như sau: . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 75 d 1 (m) d 2 (m) X(m) 200 11600 0.14 400 11400 0.27 600 11200 0.40 800 11000 0.52 1000 10800 0.64 1200 10600 0.75 1400 10400 0.86 1600 10200 0.96 1800 10000 1.06 2000 9800 1.15 2200 9600 1.24 2400 9400 1.33 2600 9200 1.41 2800 9000 1.48 3000 8800 1.55 3200 8600 1.62 3400 8400 1.68 3600 8200 1.74 3800 8000 1.79 4000 7800 1.84 4200 7600 1.88 4400 7400 1.92 4600 7200 1.95 4800 7000 1.98 5000 6800 2.00 5200 6600 2.02 5400 6400 2.03 5600 6200 2.04 5800 6000 2.05 Bảng 3-1: Độ cao của độ cong trái đất ở các điểm khác nhau trên đường truyền. Bước 2 trong việc xây dựng mặt cắt nghiêng đường truyền là vẽ đới cầu Fresnel thứ nhất của sóng vô tuyến. Bán kính của đới cầu Fresnel thứ nhất ở bất kỳ điểm nào giữa hai vò trí có thể tính bởi công thức: d 1 d 2 h 0 = _____ d Trong đó: . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 76 h 0 : Bán kính của đới cầu Fresnel thứ nhất (m). : Bước sóng (m). d 1 ,d 2 ,d: khoảng cách(m). - Để dễ dàng cho việc tính toán và phần vẽ đới cầu Fresnel thứ nhất ta lập bảng tính giá trò của bán kính đới cầ Fresnel thứ nhất ho như sau : - Đường truyền có chiều dài 11800 mét nên ta lập bảng cho một nửa đường truyền tức là 5800 mét của nó tính từ một bên. - Bảng tính có dạng như sau: d 1 (m) d 2 (m) h 0 (m) 200 11600 6.27 400 11400 8.79 600 11200 10.67 800 11000 12.21 1000 10800 13.53 1200 10600 14.68 1400 10400 15.71 1600 10200 16.63 1800 10000 17.47 2000 9800 18.23 2200 9600 18.92 2400 9400 19.55 2600 9200 20.14 2800 9000 20.67 3000 8800 21.15 3200 8600 21.60 3400 8400 22.00 3600 8200 22.37 3800 8000 22.70 4000 7800 23.00 4200 7600 23.26 4400 7400 23.49 4600 7200 23.69 4800 7000 23.86 5000 6800 24.01 5200 6600 24.12 5400 64000 24.20 5600 6200 24.26 5800 6000 24.29 Bảng 3-2: Tính bán kính của đới cầu Fresnel thứ nhất . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 77 3. Khoảng hở an toàn Trong hình vẽ khoảng hở an toàn h c giữa đường thẳng của một tuyến trực xạ và gợn sóng cản trở h s được tính bằng: d 1 d 1 d 2 hc=h 1 - (h 1 -h 2 ) - -h s d 2Ka Trong đó : h 1 độ cao của anten ở vò trí A so với mặt đất. h 2 độ cao của anten ở vò trí B so với mặt đất. h s độ cao của vật chắn ở vò trí cách A một khoảng d 1 h c khoảng hở an toàn của vật chắn ở vò trí cách A một khoảng d 1 Hình 3-8 :khoảng hở an toàn của đường truyền. Dựa trên kết qủa khảo sát thực tế như đã nói ở phần đầu ta đã có được vò trí và độ cao của các vật chắn ở trên đường truyền . Dựa vào các số liệu đo đạc ở trên ta có thể vẽ được sơ đồ mặt cắt đòa hình của tuyến (phần mặt cắt đòa hình này sẽ vẽ cụ thể ở trong các bản vẽ khi bảo vệ). Ở đây ta chỉ lấy các kết qủa để tính toán tổn thất do vật chắn gây ra. Có hai phương án để chọn độ cao anten cho hai trạm đầu cuối: Phương án 1: Chọn độ cao của hai anten ở hai trạm đầu cuối sau chúng thỏa mãn điều kiện trực xạ tức là không có vật chắn cắt bầu Fresnel thứ nhất khi K lấy giá trò tiêu chuẩn là 4/3. Ta thấy khi đó điểm giữa của bầu fresnel có bán kính lớn nhất là h m = 24,3 m. Độ cao tương ứng của các vật chắn ở điểm này là 12 m so với đòa hình hay theo tính toán là 12 m (vật chắn) + 2,05 m (do độ cong vỏ trái đất) + 8 m (chiều cao đòa hình so với mặt nước biển) = 22,05 m. Khi đó độ cao của Anten ở hai đầu là: Trung tâm I h 1 =27 (m) so với mặt bằng. Trung tâm II h 2 =42 (m) so với mặt bằng. Phương án này tính toán không khả thi vì không có tính kinh tế. Nó chỉ được áp dụng khi mà phương án 2 đã tiến hành nhưng không đạt chỉ tiêu về độ sử dụng và tin cậy. Phương án 2: chọn độ cao của anten ở hai trạm đầu cuối không thoả điều kiện trực xạ nhưng vẫn bảo đảm độ sử dụng và tin cậy đã đề ra đồng thời làm cho chi phí xây dựng tháp anten giảm làm tăng kinh tế của tuyến thiết kế. . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 78 Sau khi đã tính toán thử cho tuyến, nhóm thực hiện luận án quyết đònh chọn phương án 2 lúc này độ cao anten của hai trạm đầu cuối như sau: Trung tâm I h 1 = 14 (m) so với mặt bằng. Trung tâm II h 2 = 19 (m) so với mặt bằng. Khi thực hiện tuyến các anten này được gắn trên nóc nhà cao tầng ở hai đầu cuối đã có sẵn với chiều cao như sau: Trung tâm I có độ cao nhà cao tầng là 9 (m) Trung tâm II có độ cao nhà cao tầng là 13 (m) Vậy độ cao của các tháp anten là: Trung tâm I h anten1 =5 (m) Trung tâm II h anten2 =6 (m) Bảng tính toán của các khoảng hở an toàn của các vật cản so với đường thẳng nối giữa hai anten như sau: d1 d2 hs hc 300 11500 26 -1.82 900 10900 24 -1.50 1600 10200 24 -3.17 3400 8400 24 -2.61 3600 8200 24 -2.57 3800 8000 24 -2.53 4000 7800 24 -2.50 4200 7600 24 -2.48 4400 7400 24 -2.46 4600 7200 24 -2.44 5100 6700 23 -3.42 5400 6400 23 -3.42 5800 6000 23 -3.44 6200 5600 23 -3.48 6500 5300 23 -3.52 9800 2000 25 -2.68 10000 1800 27 -0.79 11000 800 27 -1.44 11500 300 28 -0.77 Bảng 3-3: Tính khoảng hở an toàn của vật cản. Chú ý : các giá trò trong bảng của h c là các giá trò dương nếu tính theo công thức. . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 79 III.BẢNG DỮ LIỆU TÍNH TOÁN ĐƯỜNG TRUYỀN. 1/ Chuẩn bò một bảng tính toán dữ liệu như ở bảng 3-4 Các đặc tính của đường truyền dẫn Mô tả tuyến Kí hiệu Đơn vò Trạm A Trạm B Kết quả tính toán và ghi chú 1. Vò trí các trạm 2. Số các loại thiết bò 3. tần số làm việc f GHz 4.Phân cực 5. Dung lượng kênh Mbit/s Mbit/s 6. loại điều chế máy phát x m 7. độ nâng vò trí d km 8. độ dài đường truyền dẫn h m 9. độ cao của anten 10. loại tháp của anten 0 Tự dở hoặc dây néo Tổn thất tuyến 11. Tổn thất đường truyền dẫn của không gian tự do A 0 dB 12. loại feeder của trạm A và B 13. độ dài feeder của trạm A và B l m 14. Tổn thất feeder L f dB 15. Tổn hao rẽ nhánh L B dB 16. Tổn hao bộ phân phối và bộ nối dB 17. Tổn hao của bộ tiêu hao vật chắn L T dB 18.Tổn hao hấp thụ của khí quyển dB 19.Tổng tổn thất dB Độ lợi 20. độ lợi của anten G dBm 21. độ lợi của máy phát A và B G t dBm 22. Tổng độ lợi của tất cả các cột dBm 23. Tổng tiêu hao A t dB 24. Mức vào máy thu dBm 25. Mức ngưởng thu được với BER> 10 -3 dBm 26. Mức ngưởng thu được với BER> 10 -6 dBm 27. độ dự trữ Fading phẳng A FM a dB 28. độ dự trữ Fading phẳng B FM b dB . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 80 Các hiệu ứng Fading phẳng 29. xác xuất fading nhiều tia P 0 30. xác xuất đạt mức ngưỡng RX a P a 31. xác xuất đạt mức ngưỡng RX b P b 32. Khoảng thời gian fading T a T a s 33. Khoảng thời gian fading T b T b s 34. Xác xuất khoảng fading lớn hơn 10 s P(10) 35. Xác xuất khoảng fading lớn hơn 60 s P(60) 36. Xác xuất Ber vượt 10 -3 37. Xác xuất để mạch trở nên không dùng được do fading phẳng P u 38. Độ khả dụng của đường truyền % 39. Xác xuất BER>10 -6 40. Xác xuất BER>10 -6 trong khoảng 60s 41. Xác xuất BER>10 -3 do Fading chọn lựa 42. Tổng gián đoạn thông tin BER>10 -3 43. Xác xuất BER>10 -6 do Fading chọn lựa 44. Tổng BER>10 -6 Các tính toán khả năng sử dụng 45. độ không sử dụng của thiết bò: % 46. độ không sử dụng được do mưa: % 47. độ không sử dụng được do Fading phẳng nhiều tia 48. độ không sử dụng được do Fading phẳng nhiều tia lựa chọn: 49. Tổng độ không sử dụng được tính theo phần trăm Sau đó ta tiến hành tính toán các thông số và điền vào bảng tính. Việc tính toán này như sau: . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 81 MÔ TẢ TUYẾN 1. Vò trí các trạm. Trạm A : Trung tâm I Trạm B : Trung tâm II 2. Số loại thiết bò. Sử dụng thiết bò AWA RMD1504 cho cả hai trạm A và B 3. Tần số làm việc: - Tần số phát ở trạm A f 1 = 1455 MHz - Tần số phát ở trạm B f 1 = 1510 MHz - Tần số trung tâm được sử dụng trong các tính toán : f = 1500 MHz 4. Phân cực: - Sử dụng phân cực đứng. 5.Dung lượng kênh: (Mbit/s) Trong sheet tính toán đường truyền dung lượng kênh được biểu diễn dưới dạng Mbit/s nó là dung lượng luồng tín hiệu số tối đa có thể truyền trên hệ thống. Với thiết bò này dung lượng kênh là 2x2 Mbit/s 6. Loại điều chế của máy phát. Sử dụng phương pháp điều chế máy phát OQPSK 7. Độ nâng của vò trí: (x) Độ nâng của vò trí chính là độ cao của mặt bằng xây dựng trạm so với mực nước biển. Độ nâng vò trí ở trạm A là 14 m Độ nâng vò trí ở trạm B là 10 m 8. Độ dài đường truyền dẫn : (d) Nó là khoảng cách giửa hai anten tuy nhiên ta không thể lấy chính xác được thông số này vì nhiều lý do khác nhau, nên thường nó là khoảng cách giửa hai vò trí đặt trạm. Đối với tuyến thiết kế : d =11,8 Km 9. Độ dài của anten: h 1, h 2 Theo phương án thiết kế ở trên ta có độ cao của anten so với mặt bằng là: Trung Tâm I h 1 =19m Trung Tâm II h 1 =14m 10. Loại tháp anten. Sử dụng loại tháp tự đỡ. . . 1. Vò trí các trạm. Trạm A : Trung tâm I Trạm B : Trung tâm II 2. Số loại thiết bò. Sử dụng thiết bò AWA RMD1504 cho cả hai trạm A và B 3. Tần số làm việc: - Tần số phát ở trạm A f 1 . f 1 = 1455 MHz - Tần số phát ở trạm B f 1 = 1510 MHz - Tần số trung tâm được sử dụng trong các tính toán : f = 1500 MHz 4. Phân cực: - Sử dụng phân cực ứng. 5.Dung lượng kênh: (Mbit/s) Trong. 3-4 Các đặc tính của đường truyền dẫn Mô tả tuyến Kí hiệu Đơn vò Trạm A Trạm B Kết quả tính toán và ghi chú 1. Vò trí các trạm 2. Số các loại thiết bò 3. tần số làm việc f GHz 4.Phân