luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 82 CÁC TỔN HAO 11. Tổn hao đường truyền dẫn của không gian tự do A 0 (dB). Loại tổn thất này đã được đề cập trong phần truyền sóng trong không gian. Nó phụ thuộc vào tần số sóng mang và độ dài đường truyền và được tính bằng công thức sau: A 0 = 92,5 + 20 lg f(GHz) + 20 lgd(Km) A 0 = 92,5 + 20 lg(1,5) + 20 lg(11,8) = 117,46 dB Trong đó: A 0 : là tồn thất đường truyền cũa không gian tự do (dB) f: là tần số trung tâm của sóng mang (GHz) d: là độ dài đường truyền (Km) 12.Loại Feeder sử dụng ở các trạm A và B. Đối với tuyến thiết kế ta sử dụng loại Feeder RG –59/U có các thông số kỹ thuật như sau: Kiểu Feeder Z 0 () Đường kinh (Inch) Suy hao dB/100ft RG –59/U 73 0,242 3,4 13. Độ dài Feeder của trạm A và B. Trong trường hợp này ta không thể tính chính xác độ dài Feeder do đó các độ dài này được tính cho cả hai trạm A và B bằng cách lấy độ cao của anten tại mỗi trạm nhân với hệ số dự trữ lấy là 1,5. Độ dài Feeder ở trạm A là l f1 = 1,5*19 = 28,5 m Độ dài Feeder ở trạm B là l f2 = 1,5*14 = 21 m 14.Tổn thất Feeder. Ở bước 12 ta có loại feeder sử dụng và ở bước 13 ta có độ dài tương ứng của chúng từ đó ta có thể tính tổn thất của feeder cho cả hai trạm A và B bằng công thức sau: Trạm A: tổn thất Feeder = 28,5*(3,4/100) = 3,18 dB Trạm B: tổn thất Feeder = 21*(3,4/100) = 2,34 dB Tổng tổn thất Feeder = 3.18 + 2,34 =5,52 dB 15.Tổng tổn hao rẽ nhánh. Tổng tổn hao rẽ nhánh được coi là các tổn hao trong các bộ lọc RF (máy phát và máy thu) các bộ lọc xoay vòng (Circulator) và các bộ lọc RF bên ngoài có thể, chúng cho phép một hệ thống song công chỉ sử dụng một anten cho các mục đích thu và phát hoặc một vài hệ thống cùng nối đến một anten. Khoảng giá trò tổn hao rẽ nhánh thường là 2 – 8 dB. Đối với các thiết bò phát và thu sử dụng cho tuyến này thì tổn hao rẽ nhánh là 1,4 dB cho mỗi trạm tức là 2,8 dB cho toàn tuyến. 16.Tổn hao các bộ phối hợp và các bộ đầu nối. -Với các hệ thống lớn phức tạp thì nó có giá trò khoảng 0,8 – 1 dB. -Với các hệ thống lớn phức tạp thì nó có giá trò khoảng 0,5 – 0,7 dB. Với hệ thống này tổn thất bộ phối hợp và các bộ đầu nối là 0,5 dB. 17.Tổn hao của bộ suy hao hoặc các vật chắn. Đối với tuyến thiết kế ta chỉ tính các tổn thất do vật chắn hình nêm. Thông số hình học v được tính bằng phương trình sau: . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 83 V = h c *[(2/)*(1/d 1 *1/d 2 )] ½ Trong đó: : bước sóng của sóng mang trung tâm d 1 : khoảng cách từ trạm 1 đến vật chắn d 2 : khoảng cách từ trạm 2 đến vật chắn h c : độ cao của đỉnh vật chắn so với đường nằm ngang nối hai đầu cuối đường truyền. Nếu độ cao ở dưới đường này thì h là âm. Lúc đó tổn hao cho vật chắn này gây ra được tính bằng công thức: L(v) = 6,4 + 20 lg[(v+1) 1/2 +v] (dB) Đối với tuyến thiết kế có khá nhiều các vật chắn nằm trong đới cầu Fresnel thứ nhất như đã giới thiệu ở phần trước do đó nó là loại tổn thất chính của tuyến. Để tính tổn thất tổng cộng ta có bảng sau: d 1 d 2 h s h c V L v 300 11500 26 -1.82 -0.34 900 10900 26 -1.50 -0.16 3.90 1600 10200 24 -3.17 -0.27 1.74 3400 8400 24 -2.61 -0.17 3.84 3600 8200 24 -2.57 -0.16 3.94 3800 8000 24 -2.53 -0.16 4.02 4000 7800 24 -2.50 -0.15 4.08 4200 7600 24 -2.48 -0.15 4.14 4400 7400 24 -2.46 -0.15 4.19 4600 7200 24 -2.44 -0.15 4.23 5100 6700 23 -3.42 -0.20 3.21 5400 6400 23 -3.42 -0.20 3.23 5800 6000 23 -3.44 -0.20 3.22 6200 5600 23 -3.48 -0.20 3.17 6500 5300 23 -3.52 -0.21 3.11 9800 2000 25 -2.68 -0.21 3.08 10000 1800 27 -0.79 -0.06 552 11000 800 27 -1.41 -0.16 3.91 11500 300 28 -0.77 -0.14 4.28 Tổng tổn hao do vật chắn hình nêm 66.81 Bảng 3-5: Bảng tính tổn thất do vật chắn hình nêm 18. Tổn hao hấp thụ của khí quyển. Giá trò của dB/Km có thể lấy theo các báo cáo 719 –2CCIR. Loại tổn hao này tăng theo tần số và có nhiều đột biến bất thường khi tần số thay đổi. Đối với tuyến thiết kế với tần số trung tâm là 1,5GHz độ dài đường truyền là 11,8 Km thì tổn thất do sự hấp thụ của khí quyển là 0.011dB/Km. . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 84 Vậy tổn thất khí quyển của tuyến là: 0,13 dB 19 Tổng tổn hao. Nó là tổng tổn hao tính toán ở các phần trên. Tổng tổn hao = Tổn hao không gian + Tổn hao bộ rẽ nhánh + Tổn hao các bộ đầu nối + Tổn hao Feeder + Tổn hao vật chắn + Tổn hao khí quyển = 117,46 + 2,8 + 5,52 + 0,5 + 66.81 + 0,13 = 193,22 dB . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 85 ĐỘ LI 20. Độ lợi của anten Độ lợi của anten phụ thuộc vào đường kính anten, tần số làm việc góc mở hiệu dụng của của anten và được biểu diễn bằng công thức; G= 20 lgD – 20 lg + 10 lg n + 9,943 dB Trong đó: D : là đường kính dóa anten (m) : là bước sóng ở tần số trung tâm (m) n : là góc mở hiệu dụng của anten Với tuyến thiết kế đường kính anten Parabol là D=1,6 m, bước sóng là 0,2 m, n=0,5. Độ lợi của anten: G = 20 lg 1,6 – 20 lg 0,2 + 10lg 0,5 + 9,943 = 25 dB 21.Độ lợi máy phát. Đây là công suất ở đầu ra chính máy phát: 36 dBm 22. Tổng độ lợi. Tổng độ lợi = 2*Độ lợi anten + Độ lợi máy phát = 2*25 +36 = 86 dB 23. Tổng tổn hao. A 1 = Tổng tổn hao – Tổng độ lợi A 1 = 193,22 – 86 = 107,22 dB 24. Mức đầu vào của máy thu P r (dBm) Nó bằng công suất đưa ra của máy phát P r trừ đi tổng tiêu hao A 1 đã được tính biễu diễn bằng công thức sau: P r = P t – A 1 (dBm) P r = 36 – 107,22 = - 71,22 dBm 25-26. Các ngưỡng thu được. Theo các thông số kỹ thuật của thiết bò RMD1504 ta có: RX a = -94dB RX b = -92dB 27-28. độ dự trữ Fading phẳng. Fm a = P r – RX a đối với BER = 10 -3 Fm a = -7,22 – (-94) = 22,78 dB Fm b = P r – RX b đối với BER = 10 -6 Fm b = -7,22 – (-92) = 20,78 dB . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 86 CÁC HIỆU ỨNG FADING PHẲNG 29. Xác suất Fading nhiều tia P o . Để tính Fading nhiều tia dùng phương trình của Majoli như sau: P 0 = 0,3*a *C (f/4)(d/50) -3 Trong đó: P 0 :Xác suất xuất hiện Fading phẳng nhiều tia d: độ dài đường truyền (Km) C: Hệ số đòa hình f: Tần số trung tâm của sóng mang (GHz) a: là hệ số cải tiến đặc trưng cho độ gồ ghề của đòa hình. Theo tuyến thiết kế ta lấy C=1, a=4: P 0 =0,3*4*1*(1,5/4)*(11,8/50) 3 =5,91*10 -3 30-31. Xác suất đạt các mức ngưỡng RX a và RX b . P a = 10 1FMa/10 P a = 10 –2,278 = 5,27*10 -3 dB P b = 10 1FMb/10 P b = 10 –2,078 = 8,36*10 -3 dB 32-33 Khoảng thời gian Fading: T T a = C 2 10 -a2Fma/10 f 2 , BER>10 -3 T b = C 2 10 -a2Fmb/10 f 2 , BER>10 -6 Trong đó: F: là độ dự trữ fading sâu độ dự trữ fading FM a và FM b FM a , FM b : độ dự trữ fading phẳng 2, 2 , C 2 :n là các hằng số có liên quan đến số fading trên một giờ đối với tuyến thiết kế ta lấy các giá trò bằng hằng số liên quan đến Fading trên một giờ như sau: 2 = 0,5 , 2 = -0,5 , C 2 = 10,3 d T a = 10,3*11,8*10 -0,5*20,78/10 (1,5) -0,5 ,BER>10 -3 T a = 7,206s T b = 10,3*11,8*10 -0,5*20,78/10 (1,5) -0,5 ,BER>10 -6 T b = 9,071s 34-35. Xác suất fading dài hơn 10s và 60s. Nó được tính bằng biểu thức sau: P(T a 10)=P(10)=0,5 [1-erf(Z a )] = 0,5 erfc(Z a ) P(T b 10)=P(10)=0,5 [1-erf(Z b )] = 0,5 erfc(Z b ) Trong đó: Erfc(Z) là hàm xác suất lỗi tích chập có cho ở phần phụ lục. Các giá trò Z a và Z b được tính toán theo biểu thức: Z a = 0,548 ln(10/T a ) = 0,548* ln(10/0,9901) = 0,1796 Z b = 0,548 ln(10/T b ) = 0,548* ln(10/1,2465) = 0,0534 . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 87 Tra theo hàm ercf(Z) ở phần phụ lục ta có xác suất fading dài hơn 10s và 60s là: P(T a 10)=P(10)=0,5 [1-erf(Z a )] = 0,5 erfc(0,1796) = 0,3995 P(T b 10)=P(10)=0,5 [1-erf(Z b )] = 0,5 erfc(0,0534) = 0,469 36.Xác suất BER vượt 10 -3 Xác suất BER 10 -3 = P 0 *P a = 5,91*10 -3 =3,115*10 -3 37.Xác suất mạch trở nên không thể sử dụng được do fading phẳng P u P u = P 0 *P a *P(10) = 5,91*10 -3 *5,27*10 -3 *0,3995 = 1,244*10 -5 38. Độ khả dụng của tuyến. độ khả dụng = 100(1-P u ) % = 100*(1-1,244*10 -5 ) % 39. Xác suất BER>10 6 Xác suất BER>10 6 = P 0 *P b = 5,91*10 -3 *8,36*10 -3 = 4,94*10 -5 40. Xác suất BER>10 6 trong khoảng 60s. Xác suất BER>10 6 trong khoảng 60s =P 0 *P(600 = 5,91*10 -3 *0,469 =2,77* 10 -3 41. Xác suất BER>10 -3 do Fading chọn lựa. Theo Majoli ta có xác suất BER > 10 -3 đối với fading lựa chọn như sau: % thời gian gián đoạn thông tin do Fading = 200K[2*d 1,5 ( b /log 2 M)*10 -6 ] 2 % Trong đó: : là khoảng thời gian xuất hiện trong đó xuất hiện sự hoạt động của Fading nhiều tia xấu nhất. = 1,44*P 0 do P0<10 -2 K là một hằng số phụ thuộc vào cách điều chế ở tuyến thiết kế dùng kỹ thuật OQPSK nên ta chọn k = 1. Thay vào công thức ta có: %Thời gian gián đoạn thông tin do Fading = 200*1,44*5,91*10 -3 *1*[2*11,8 1,5 (2/log 2 4)*10 -6 ] 2 % = 11,186*10 -9 42. Tổng gián đoạn thông tin BER>10 -3 Tổng gián đoạn thông tin BER>10 -3 = 11,186*10 -9 + 3,115*10 -5 = 3,116*10 -5 43. Xác xuất BER>10 -6 do Fading chọn lựa. Xác xuất BER>10 -6 do Fading chọn lựa = 9,37*10 -7 *9,82 = 9,210*10 -6 44.Tổng BER>10 -6. Tổng gián đoạn thông tin BER>10 -6 = ,210*10 -6 +4,49*10 -5 = 5,41*10 -5 . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 88 CÁC TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG SỬ DỤNG 45. Độ không sử dụng của thiết bò. Độ khả dụng = 100*[(MTTR)/(MTBF + MTTR)] % Độ không khả dụng = 100 –100*[(MTTR)/(MTBF + MTTR)] % Trong đó: MTBF: là thời gian trung bình giữa các sự cố tính bằng giờ. MTTR: là thời gian trung bình để khôi phục lại dòch vụ tính bằng giờ thường là 2, 4, 8 giờ. Theo thống kê của CCIR giá trò đặc trưng của MTBF đối với tuyến thiết kế là Ghép kênh sơ cấp là 4,5 năm Máy thu phát vô tuyến 2Mbit/s không bảo vệ là 1 năm Vậy 1/MTBF = (1/1+1/4,5)*2 Suy ra MTBF = 0,4091 năm hay MTBF = 3584 giờ Thời gian sửa chữa của mỗi lần hư hỏng chọn bằng 2 giờ suy ra MTTR = 2 giờ vì ở đây các thiết bò thay thế có sẵn dạng module, luôn luôn có người ở trung tâm nên khi phát hiện có hư hỏng có thể sửa chữa dễ dàng và nhanh chóng. Thay vào ta được: Độ khả dụng của thiết bò = 100* 3584 3584+2 = 99,945% Độ khả dụng của thiết bò = 100 – 99,945 = 0,055 % 46. Độ không sử dụng được do mưa. Vì tần số trung tâm của tuyến là 1,5 GHz<<7GHz nên độ không sử dụng được do mưa cho phép bỏ qua. 47. Độ không sử dụng được do Fading phẳng nhiều tia. % xác xuất của tuyến trở nên không xử dụng được = 100*P u = 100*1,244*10 -5 = 1,244*10 -3 % 48. Độ không sử dụng được do Fading nhiều tia chọn lựa. Độ không sử dụng được = 100*P(10)*(xác suất của BER>10 3 chọn lựa) Độ không sử dụng được = 100*0,3995*11,186*10 -9 = 4,469*10 -7 % 49. Tổng độ không sử dụng được tính theo phần trăm. Tổng độ không sử dụng được tính theo phần trăm = = 100 – 99,945)% + 1,244*10 -3 + 4,469*10 -7 = 0,05624445 % Hay Trong một tháng thời không sử dụng của hệ thống là = 0.0005624445*30*24*60 = 24,29 phút hay là 24 phút 18 giây KẾT LUẬN : Với kết quả tính toán đựơc của tuyến thiết kế như trên ta thấy tuyến có thể thực thi với độ tin cậy sử dụng đáp ứng tốt cho nhu cầu thực tập của sinh viên. . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 89 BƯỚC 6 CẤU HÌNH HỆ THỐNG 1.Dạng cơ bản Dạng cơ bản của một hệ thống Viba điểm nối điểm có cấu hình đơn giản không dùng hệ thống dự phòng như sau: Hình 3-9 :cấu hình hệ thống thực hiện Lắp đặt trên các kệ để: Hình 3-10:Dạng bố trí hệ thống Bộ ghép Bộ ghép Máy phát A Máy thu B M áy phát A Máy thu B f 1 f 2 f 1 f 2 Trạm A Trạm B . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 90 Các tín hiệu thoại tại trạm A được bộ ghép đưa đến anten phát với tần số f 1 đồng thời tại trạm A cũng nhận một tín hiệu có tần số f 2 từ trạm B gởi tới và sử lý cho ra tín hiệu thoại Bộ ghép kênh cho phép kết nối máy phát và máy thu có thể sử dụng cùng một anten mà không bò giao thoa tương hỗ đồng thời cho tính chọn lọc để chống lại các kênh kế cận . 2. Hệ thống dự phòng Hệ thống dự phòng để bảo vệ sự gián đoạn của mạch điện: - Do hệ thống thiết kế sử dụng cho nhu cầu thực tập nên đòi hỏi độ tin cậy không cao. - Do tần số làm việc của hệ thống 1,5 GHz ít bò ảnh hưởng Fading sâu và ảnh hưởng Fading do mưa không đáng kể và tần số hoạt động của tuyến không gây ảnh hưởng đến các hệ thống khác . -Tuyến thiết kế không sử dụng hệ thống dự phòng . 3. Các hệ thống điều khiển và cảnh báo. Hệ thống thiết kế sử dụng một kênh giám sát và điều khiển để ruyền một số thông tin cảnh báo ALS, hiển thò và điều khiển sau đây: 1. Hiển thò: - Sự hiện hưũ của nguồn điện. - Trạng thái hoạt động của máy . - Trạng thái hoạt động bình thường và không bình thường của máy phát và máy thu. 2. Cảnh báo: - Các hư hơng máy móc thiết bò kết nối (nếu xảy ra). - Sóng bò nhiễu hoàn toàn 3. Điều khiển: - Báo hiệu sự khởi động của máy móc. - Điều khiển các cuộc gọi. 4. Các kênh phục vụ. Trong hệ thống thiết kế sử dụng một kênh phục vụ dùng cho việc bảo dưỡng giám sát và điều khiển khi cần thiết. Các trạm có thể liên lạc với nhau qua kênh phục vụ khi cần thiết. 5. Các hệ thống anten - Hệ thống anten được sử dụng trong tuyến thiết kế là loại anten parabol có cấu tạo đơn giản và ít tốn kém hơn anten dạng kèn, có độ lợi cao. - Đường kín của anten Parabol được chọ là D=1,6 m. - Tháp anten sử dụng là loại tháp anten tự đỡ. 6. Các hệ thống nguồn cung cấp a/Các hệ thống nguồn cung cấp AC . luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số 91 - Sử dụng nguồn cung cấp AC điện lưới thương mại. - Các hệ thống máy phát dự phòng nhằm giúp hệ thống tránh gián đoạn . - Thiết bò dự phòng sử dụng có thể chọn cho tuyến là các USP(Uninterupted Supply Power) trên thò trường. b/ Các hệ thống cung cấp nguồn DC - Sử dụng nguồn Ac sau đó cho qua bộ nắn điện để tạo ra nguồn DC. - Điện áp một chiều cung cấp cho thiết bò RMD1504lá 20-60V DC. Dạng nguồn DC có dạng sau: Hình3-11: Cấu hình nguồn DC cung cấp cho trạm . . là các tổn hao trong các bộ lọc RF (máy phát và máy thu) các bộ lọc xoay vòng (Circulator) và các bộ lọc RF bên ngoài có thể, chúng cho phép một hệ thống song công chỉ sử dụng một anten cho các. f: là tần số trung tâm của sóng mang (GHz) d: là độ dài đường truyền (Km) 12.Loại Feeder sử dụng ở các trạm A và B. Đối với tuyến thiết kế ta sử dụng loại Feeder RG –59/U có các thông số kỹ. Đối với các thiết bò phát và thu sử dụng cho tuyến này thì tổn hao rẽ nhánh là 1,4 dB cho mỗi trạm tức là 2,8 dB cho toàn tuyến. 16.Tổn hao các bộ phối hợp và các bộ đầu nối. -Với các hệ thống