L ỜI NÓI ĐẦU
2.2.2Giới thiệu phần mềm Giraplan của ProGira
2.2.2.1 Dữ liệu vào và hiển thị kết quả của phần mềm
Giraplan là phần mềm mô phỏng vùng phủ sóng của các trạm phát sóng
truyền hình, viễn thông trên nền bản đồđịa hình số DEM ( Digital Elevation Model)
và bản đồ phân lớp gồm các dữ liệu sông ngòi,thực vật, đất đai…
60
Hình 2.21 Bản đồ địa hình sử dụng trong Giraplan
Giraplan được nhúng trên phần mềm xử lí bản đồ ArcGis như một công cụ
trực tiếp. ArcGis thực hiện việc phân tích, hiển thị kết quả tính toán có được từ
Giraplan. Vì được liên kết với ArcGis công cụ rất mạnh về bản đồ số nên Giraplan
cho phép hiển thì bản đồ phủ sóng trên nhiều loại bản đồ nền khác nhau. Giraplan
cũng cho phép hiển thị kết quả lên Bingmap, Googlemap…
61
2.2.2.2 Liên kết dữ liệu và tính toán trong Giraplan
Phần mềm Giraplan cho phép mô phỏng vùng phủ sóng của một trạm phát
riêng biệt hay của một mạng phát sóng đơn tần hoặc đa tần số bao gồm nhiều trạm
phát sóng. Kết quả tín toán phủ sóng của trạm đơn lẻđược sử dụng làm đầu vào của
phép mô phỏng vùng phủ sóng của mạng. Dữ liệu và các bước của quá trình mô phỏng của phần mềm Giraplan được minh họa trong hình dưới đây:
Hình 2.23 Dữ liệu và quá trình mô phỏng của phần mềm Giraplan
Khởi đầu của quá trình mô phỏng người dùng cần nhập các dữ liệu của trạm phát đơn lẻ như: thông tin tọa độ, thông tin công suất, tần số hoạt
động của máy phát…hoặc có thể xuất các dữ liệu trạm có sẵn để sử dụng.
Lựa chọn và tính toán vùng phủ sóng của trạm phát ( có thể bao gồm nhiều máy phát)
Kết quả tính toán vùng phủ sóng của một trạm Lựa chọn trạm và tính toán vùng phủ sóng của mạng ( gồm nhiều trạm – một kênh tần số) Tổng hợp mạng của nhiều kênh
62
Dữ liệu trạm được đưa vào Fs Setup nơi người dùng bổ sung thêm các
thông tin phía thu như độ cao anten, mô hình truyền sóng lựa chọn hay
đơn giản thiết lập phạm vi của phép mô phỏng. Bộ các thiết lập này sau
đó được tính toán cho ra bản đồ phân bố cường độtrường của từng trạm
phát sóng riêng biệt.
Tiếp theo đó nếu trạm phát sóng này nằm trong một mạng phát sóng gồm nhiều trạm, người dùng có thể tiếp tục mô phỏng vùng phủ sóng của
mạng dựa trên kết quả tính toán cường độtrường phủ sóng của trạm đơn
bằng thiết lập Fs sum. Kết quả của phép mô phỏng này có thể là phân bố
cường độtrường hoặc xác suất thu của mạng.
Nếu người dùng là một nhà mạng mà vùng dịch vụ của họ gồm nhiều mạng đơn tần hoặc đa tần thì người dùng có thể tiếp tục tổng hợp dự liệu phủ sóng của các mạng đơn thành bản đồ dịch vụ tổng thể của mình bằng
thiết lập Network sum.
2.2.2.3 Giao diện và tính năng cơ bản của Giraplan phiên bản 4.9
Giraplan được xây dựng như một công cụ nhúng trên phần mềm xử lý
bản đồ ArcGis. Giraplan cung cấp nhiều tính năng hữu ích thao tác tương đối
đơn giản giúp người sử dụng có thể nhanh chóng tiếp cận và sử dụng. Giraplan là công cụ thích hợp để tính toán phủ sóng mạng đơn tần trong truyền hình với một sốtính năng:
So sánh kết quả tính toán và kết quảđo thực tế, đây là tính năng hữu hiệu
giúp người sử dụng có thể đánh giá, hiệu chỉnh nâng cao tính chính xác của kết quả mô phỏng.
Khảo sát khả năng thu sóng của điểm thu bất kỳ trong mạng. Với tính
năng này người sử dụng có thể vẽ ra bản đồ vùng dịch vụ, đánh giá xem
máy thu có thểthu được tín hiệu từ bao nhiêu trạm phát sóng trong mạng.
Chức năng phân tích lớp: giúp người sử dụng có thể phân tích và thu thập
63
thông tin tọa độ, cường độtrường tín hiệu có ích, can nhiễu, thời gian trễ
của các tín hiệu so với tín hiệu chính, tỉ số bảo vệ, tỉ số tín hiệu trên nhiễu
yêu cầu,…
Chức năng rà soát mạng: là tính năng nâng cao nhằm đánh giá, so sánh
kết quả mô phỏng và kết quảđo thực tế. Với tính năng này các kết quảđo
thực tế tương ứng với tọa độ điểm đo được nhập vào phần mềm sau đó được so sánh, tìm sai khác và hiển thị kết quả. Đây là công cụ rất trực
quan đểđánh giá tính chính xác của phép mô phỏng.
Hình dưới đây là giao diện chính của phần mềm:
Hình 2.24 Giao diện chính của phần mềm Giraplan phiên bản 4.9
Ba cửa sổ thao tác chính của Giraplan bao gồm:
Cửa sổ tùy chọn hiển thị: cho phép người dùng chọn hay bỏ chọn hiển thị kết
quả mô phỏng hay các loại bản đồ nền. Trong cửa sổnày người dùng có thể
Cửa sổ tùy chọn hiển thị ( Table of contents) Cửa sổ quản lí project ( Project Explorer) Cửa sổ tính toán (Job list) Hiển thị kết quả mô phỏng Giraplan nhúng trên nền ArcGis
64
tùy chọn màu sắc, phân màu theo giá trị của kết quả cường độ trường, xác
suất thu…
Cửa sổ quản lý các thiết lập: chứa các thiết lập tính toán của các trạm phát
đơn lẻ, hay thiết lập tính toán của mạng phát sóng. Trong cửa sổ này người dùng có thể thêm, bớt sửa đổi các thiết lập thông số mô phỏng.
Cửa sổ tính toán: Sau khi tạo được các bản thiết lập thông số mô phỏng
người dùng đưa các dữ liệu này xuống cửa sổ tính toán đơn giản chỉ bằng
thao tác kéo thả chuột để thực hiện mô phỏng. Quá trình mô phỏng sẽ được
thực hiện tuần tự từ trên xuống dưới theo thứ tự kéo thả của các bản thiết lập.
2.2.2.4 Mô phỏng vùng phủ sóng trạm đơn với Giraplan
Bước 1: Việc đầu tiên để bắt đầu mô phỏng ta cần tạo ra một project mới
“Giraplan> Project > New” . Sau đó phần mềm yêu cầu chọn cấu
hình mô phỏng
65
Hình 2.26 Chọn cấu hình mô phỏng
Bước 2 : Khởi tạo các thông số của trạm phát sóng “ Giraplan>Transmitter >
New Site ” theo thứ tựnhư sau:
Hình 2.27 Khởi tạo thông số trạm phát trong Giraplan
Đặt tên trạm Nhập tọa độ hoặc chọn trực tiếp trên bản đồ Điền thông số trạm
Sau khi đặt tên và chọn thư mục
lưu Project chọn “ ok”
Chọn cấu hình ( nếu có nhiều cấu hình khác nhau)
66
- Bước 2.1: Xác định vị trí trạm phát sóng
Hình 2.28 Xác định vị trí trạm phát sóng trong Giraplan
Trong giao diện chính Position chọn “Edit” xuất hiện giao diện như trên, ta
có thể tùy chọn các kiểu tọa độ theo ý muốn hoặc trực tiếp chọn chuột trên giao diện bản đồ để chỉ định vị trí trạm. Trên hình là 2 trong số các kiểu tọa độ có thể
nhập.
- Bước 2.2: Xác nhận kiểu trạm phát
Trong giao diện “Transmitter” chọn “New”
Hình 2.29 Chọn kiểu phát sóng trong Giraplan
- Bước 2.3 :Chọn các thông số trạm phát
Nhập số liệu theo đúng thông số của trạm phát vào các phần tương ứng ,
riêng phần nhập đồ thị phương hướng bức xạ ( bao gồm H pattern và V pattern )
tiến hành như sau :
Trong Drop Down list chọn kiểu trạm phát mong muốn
67
Cách 1: có thể tự nhập theo pattern thực tế của loại anten sử dụng trong trạm
Cách 2 : nhập vào từ file định dạng *.ant có sẵn( chứa dữ liệu pattern anten)
- Bước 2.4 : Hiệu chỉnh các thông số phát sóng (công suất, suy hao, kiểu điều
chế…). Để thực hiện ta chọn các thẻ: System, ERP,Gapfiler,…để hiệu chỉnh các thông số
Sau
Hình 2.30 Thiết lập các thông số phát sóng
Ấn chuột phải , chọn “Import Diagram” sau đó chọn
68
Bước 3: Tính toán vùng phủ sóng với thông số vừa nhập
- Bước 3.1 : Chọn “Giraplan >Fs> New setup” điền các thông số cần thiết
Hình 2.31 Cài đặt thông số kênh truyền cho mô phỏng
Chọn Add để nhập dữ liệu của trạm phát đã thực hiện ởbước 2, các
thông số quan trọng khác như sau :
Propagation model : chọn mô hình truyền sóng mong muốn
Rx antenna height : chiều cao anten thu
Azimuth step : góc quét của tính toán
Cell size : độ chính xác (độ mịn khi hiển thị) của kết quả tính toán tùy
69
- Bước 3.2 : Cửa sổ Project Explorer xuất hiện như sau:
- Bước 3.3: Đưa Setup “ FieldStreng_Ch58” vào job list
Cách 1: Ấn chuột phải vào “ FieldStreng_Ch58” chọn “ Add to Job list”
70
- Bước 3.4 : Sau khi kết thúc bước 3.3 cửa sổ Job list xuất hiện như sau :
Hoàn tất tính toán ,trên cửa sổ Project Explorer xuất hiện :
Kết quả trên cửa sổ hiển thị của Giraplan thu được như sau :
Chọn biểu tượng Bắt đầu mô phỏng
71
Hình 2.32 Hiển thị kết quả mô phỏng với Giraplan
Như vậy ta đã hoàn thành xong quá trình mô phỏng vùng phủ sóng của một
trạm phát sóng DVB-T với phần mềm Giraplan.
72
CHƯƠNG 3: QUY HOẠCH MẠNG ĐƠN TẦN KHU VỰC NAM BỘ 3.1 Yêu cầu phủ sóng
Mạng đơn tần phủ sóng khu vực Nam Bộ, đảm bảo phủ trên 60% dân số khu vực với chi phí thấp.
Mạng đơn tần không gây can nhiễu với các hệ thống khác, không xảy ra can nhiễu nội mạng. Hệ thống sử dụng kênh tần số 42 (642 MHz) theo quy hoạch lộ
trình số hóa của chính phủ,
Sốlượng kênh chương trình truyền tải trong mạng khoảng 20 kênh.
3.2 Đặc điểm khu vực 3.2.1 Đặc điểm địa hình 3.2.1 Đặc điểm địa hình
Địa hình toàn khu vực Nam Bộ khá bằng phẳng. Khu vực Đông Nam Bộđộ
cao trung bình 100-200m so với mực nước biển, diện tích toàn vùng 23598 km2.
Đông Nam Bộ có cấu tạo địa chất chủ yếu là đất đỏbazan và đất phù sa cổ bao gồm
hai khu vực: khu vực núi giáp với Tây Nguyên và khu vực đồng bằng rộng lớn.
Tây Nam Bộ có độ cao trung bình 2m, cấu tạo chủ yếu là đất phù sa mới
nhiều kênh rạch, diện tích toàn vùng 40553,1 km2. Khu vực đồng bằng sông nước ở
đây chiếm diện tích khoảng 613000 ha với trên 4000 kênh rạch lớn nhỏ.
Khu vực đồng bằng Nam Bộ được hình thành chủ yếu từ phù sa từ hai hệ
thống sông lớn: sông Đồng Nai, sông Cửu Long. Cho đến nay đồng bằng sông Cửu
Long vẫn là một vùng đất thấp, một số khu vực như Tứ Giác Long Xuyên, Đồng
Tháp Mười và Phía Tây Sông Hậu có độ cao trung bình dưới mực nước biển.
Địa hình núi chủ yếu tập trung ở rìa của Đông Nam Bộ trên địa phận các
tỉnh: Bình Phước, Đồng Nai, Bà Rịa Vũng Tàu. Ngoài ra lác đác còn một số dãy núi
73
Hình 3.1 Địa hình, bản đồ hành chính Nam Bộ
Với những đặc điểm địa hình như vậy ta có thể thiết lập một mạng đơn tần
kích thước lớn phủ sóng khu vực đồng bằng. Tuy nhiên cần chú ý đến đặc điểm địa
hình sông nước tạo khảnăng truyền xa của sóng tiềm ẩn nguy cơ can nhiễu SFN
nếu không thiết lập khoảng bảo vệ thích hợp.
3.2.2 Đặc điểm dân cư
Dân cư Nam Bộ phân bố không đồng đều, tập trung chủ yếu ở các khu vực
thành thị. Theo thống kê năm 2012, dân số trung bình khu vực Đông Nam Bộ là
15192,3 nghìn người, mật độ dân cư 644 người/km2 và dân số tây Nam Bộ là
17390,5 nghìn người, mật độdân cư 429 người/km2. Dân cư tại các đô thị có mật độ
rất cao, điển hình như TP Hồ Chí Minh 3666 người/km2 , Cần Thơ 862 người/km2, Vĩnh Long 687 người/km2, Tiền Giang 675 người/km2.
Dân số trung bình (nghìn người) Diện tích (km2) Mật sốdân cư (người/km2) Đông Nam Bộ 15192,3 23598,0 644 Bình Phước 912,7 6871,5 133 Tây Ninh 1089,9 4039,7 270 Bình Dương 1748 2694,4 649
74 Đồng Nai 2720,8 5907,2 461 Bà Rịa Vũng Tàu 1039,2 1989,5 522 TP Hồ Chí Minh 7681,7 2095,6 3666 Tây Nam Bộ 17390,2 40553,1 429 Long An 1458,2 4492,4 325 Tiền Giang 1692,5 2508,3 675 Bến Tre 1258,5 2357,7 534 Trà Vinh 1015,3 2341,2 434 Vĩnh Long 1033,6 1504,9 687 Đồng Tháp 1676,3 3377 496 An Giang 2153,7 3536,7 609 Kiên Giang 1726,2 6348,5 272 Cần Thơ 1214,1 1409 862 Hậu Giang 769,7 1602,5 480 Sóc Trăng 1301,9 3311,6 393 Bạc Liêu 873,4 2468,7 354 Cà Mau 1217,1 5294,9 230
Bảng 3.1 Số liệu thống kê dân số, mật độ dân cư Nam Bộ năm 2012
Hình 3.2 Bản đồ mật độdân cư khu vực Nam Bộ
Đồng Nai Bình Dương Bình Phước Tây Ninh TP HCM Bà Rịa Vũng Tàu Long An Tiền Giang Bến Tre Đồng Tháp Trà Vinh An Giang Vĩnh Long Sóc Trăng Cần Thơ Hậu Giang Kiên Giang Bạc Liêu Cà Mau
75
3.3 Các loại hình thu tín hiệu 3.3.1 Thu trong nhà 3.3.1 Thu trong nhà
Thu tín hiệu bằng anten đặt trong nhà, thường là anten vô hướng được tích
hợp trên máy thu hoặc anten rời gắn cốđịnh với độ cao tiêu chuẩn 1.5m.
3.3.2 Thu di dộng
Thu tín hiệu sử dụng anten được tích hợp trên máy thu di dộng (lắp đặt trên
các phương tiện giao thông, thiết bị cầm tay), độ cao anten tiêu chuẩn 1.5m.
3.3.3 Thu cốđịnh trên mái nhà
Là loại hình sử dụng anten định hướng gắn cố định trên nóc nhà có độ cao
khoảng 10m.
3.4 Lựa chọn mô hình mạng phát sóng 3.4.1 Mô hình mạng phân bốđều 3.4.1 Mô hình mạng phân bốđều
Để nghiên cứu các đặc tính của mạng SFN, mạng đối xứng thường được sử
dụng. Vùng dịch vụ được mô phỏng theo hình lục giác và mạng SFN gồm N hình
lục giác, mỗi một máy phát với ăng-ten phát đẳng hướng nằm ở trung tâm của hình
lục giác.
76
Tùy thuộc vào diện tích phủsóng, kích thước mạng mà có thểxác định số
lượng máy phát phù hợp. Sau đây là một số loại kích thước của mô hình mạng phân
bốđều:
a. Mạng SFN kích thước lớn
Kích thước mạng được giới hạn trong đường kính từ 150 đến 200km, với
một máy phát ở trung tâm và 6 máy phát ở6 đỉnh hình lục giác, sử dụng anten phát
vô hướng và khu vực phát sóng không vượt quá 15% ra ngoài hình lục giác. Lựa chọn tốt nhất cho khoảng cách giữa 2 trạm phát sẽ từ 40-50 Km.
Hình 3.4 Mô hình phân bốđều của mạng SFN kích thước lớn b. Mạng SFN kích thước nhỏ
Kích thước của mạng thường là từ30 đến 50 km, mạng gồm 3 máy phát đặt
ở3 đỉnh của tam giác đều, mô hình vùng phát vẫn là hình lục giác. Đối với mạng
này, khoảng cách giữa các máy phát là 25 km với trường hợp thiết bị thu là thiết bị
di động. Trong trường hợp thiết bị thu là thiết bị cố định thì khoảng cách giữa các
77
Hình 3.5 Mô hình phân bố đều của mạng SFN kích thước nhỏ
c. Mạng SFN đơn giản thích hợp khu vực thành thị
Mô hình mạng giống với trường hợp mạng SFN kích thước nhỏ tuy nhiên
yêu cầu công suất bức xạmáy phát cao hơn.
3.4.2 Mô hình mạng phân bốkhông đều
Trong thực tế do đặc điểm địa hình, dân cư mà ta không thể lựa chọn được
mô hình phân bố đều phù hợp. Trong quá trình số hóa cơ sở hạ tầng của các đài
phát tương tự có thểđược tái sử dụng để tiết kiệm chi phí. Đặc điểm của địa hình có
ảnh hưởng lớn đến các điều kiện truyền sóng và dịch vụ phải gắn liền với sự phân bố dân cư. Do đó, mạng có sự phân bố không đều về công suất phát và vị trí đặt máy phát.
78
Hình 3.6 Mô hình mạng phân bố không đều phụ thuộc địa hình