ĐIỆN tử VIỄN THÔNG nhom 2 1 d5 DTVT2 thiet ke tuyen viba ha noi bac ninh khotailieu

Thiết kế tuyến viba Hà Nội-Bắc Ninh Yêu cầu: Ta thiết kế tuyến thông tin viba để truyền thông tin giữa Bưu điện Thăng Long Hà Nội và trung tâm viễn thông Bắc Ninh để truyền được 10 luồng

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG



Thiết kế tuyến thông tin viba

Hà Nội – Bắc Ninh

Bộ môn : Thông tin vi ba

Giảng viên: ThS Hoàng Thị Phương Thảo

Sinh viên thực hiện: Nhóm 2.1

1 Bùi Trung Hưng ( Nhóm trưởng) 3 Nguyễn Trọng Hòa

2 Trịnh Đình Bắc 4 Lê Văn Trình

Trang 3

1 Lý thuyết thiết kế tuyến

Trang 17

2 Thiết kế tuyến viba Hà Nội-Bắc Ninh

Yêu cầu:

Ta thiết kế tuyến thông tin viba để truyền thông tin giữa Bưu điện Thăng Long (Hà Nội) và trung tâm viễn thông Bắc Ninh để truyền được 10 luồng E1 với dung lượng là 10 * 2Mb/s = 20Mb/s, tương ứng với 300 kênh dữ liệu với tỉ lệ lỗi bit BER=

Trang 18

2.1 Nghiên cứu dung lượng đòi hỏi

 Với dung lượng đòi hỏi là 10 luồng E1, ở đây ta sẽ thiết kế tuyến đáp ứng được với dung lượng lớn hơn để đáp ứng đủ cho nhu cầu sử dụng hiện tại và dự phòng cho tương lai

Trang 19

2.2 Chọn băng tần vô tuyến sử dụng

 Căn cứ vào sự cho phép của tổng cục tần số, căn cứ vào các

hệ thống thu phát làm việc ở khu vực lân cận, căn cứ vào thiết

bị có trên thị trường ta chọn tần số làm việc cho tuyến như

Trang 20

2.2 Khảo sát các thông số của tuyến

 Dựa vào bản đồ và phần mềm hỗ trợ Google Earth và google Maps ta

đã đo được độ dài tuyến là 35,8Km

Trang 21

 Trên bản đồ ta có thể thấy tuyến truyền thẳng phần lớn đi qua khu vực khu dân cư và độ dài của tuyến là 35,8Km Như vậy chỉ cần thiết kế 1 hop cho tuyến Hà Nội-Bắc Ninh mà không cần trạm chuyển tiếp (lặp).

Trang 22

 Dựa vào bản đồ địa hình và độ cao ta thấy rằng, trong toàn tuyến Hà Nội-Bắc Ninh, địa hình khá gồ ghề điểm có vật chắn cao nhất là

điểm có độ cao 17,9m so với mực nước biểm và cách trạm A 6,9Km

Trang 23

 Tại Hà Nội đặt trạm tại Bưu Điện Thăng Long, số 5 Phạm Hùng, Mỹ Đình, Hà Nội (Trạm A) Đặt trên toà nhà 10 tầng cao 30m

 Tại Bắc Ninh đặt tại Trung Tâm Viễn Thông Bắc Ninh, số 64 Ngô Gia Tự, p.Vũ Ninh, tp Bắc Ninh, Bắc Ninh (Trạm B) Đặt trên tòa nhà 5 tầng cao 15m

Trang 24

 Thông số của tuyến:

Qua quá trình khảo sát thực địa cho ta các thông số của tuyến như sau:

 Độ dài tuyến truyền: 35,8Km

 Nhiệt độ trung bình hằng năm: 23 độ C

 Lượng mưa trung bình hằng năm: 1500mm

Khoảng cách từ điểm cao nhất d1= 6,9km d2=28,9 km

Độ cao so với mực nước biển h1=12,3 m h2= 22,5m

Chọn độ cao cột anten ha1=50m Cần tính

Trang 25

 Từ đó ta có sơ đồ mặt cắt nghiêng của tuyến truyền như sau:

Trang 26

 Mặt cắt nghiêng của tuyến Hà Nội – Bắc Ninh:

Trang 27

2.3 Các thông số của thiết bị

 Ta chọn các thiết bị làm việc cho tuyến phù hợp với tuyến thỏa mãn các thông số sau:

 Tần số làm việc trạm A (Hà Nội): 7,725Ghz, tần số làm việc trạm B ( Bắc Ninh): 8,275Ghz, tần số làm việc trung tâm: 8Ghz

 Dung lượng truyền dẫn 10 luồng E1:10 * 2Mb/s = 20 Mb/s

Trang 28

 Máy phát, máy thu: Sử dụng máy phát và máy thu Mini-link của

ERICSSON: là thiết bị truyền dẫn vi ba nổi tiếng nhất thế giới của

ERICSSON,được dùng phổ biến trong các mạng thông tin di động.

Trang 29

 Ở đây sử dụng Model Mini-link 8E 17x2 HP của hãng Ericsson cho cả bên phát và bên thu:

Trang 30

Trang 31

 Mini-link 8E 17x2 HP hoạt động ở tần số 7,7Ghz đến 8,5Ghz

đáp ứng yêu cầu về tần số, mặt khác nó có khả năng truyền

17 luồng E1 đủ đáp ứng yêu cầu đặt ra là 10 luồng E1 và và

dự phòng cho tương lai, sử dụng phương thức điều chế QPSK với các thông số cơ bản như sau:

 Công suất phát : 26 dBm

 Ngưỡng thu BER=là -77 dBm

Trang 32

 Anten: ở đây ta lựa chọn anten của hãng Andrew với model là HXPD8-77GC cho cả bên phát và bên thu với các thông số như sau:

 Đường kính anten: 2,4m

 Dải tần hoạt động: 7,725Ghz đến 8,275Ghz

 Độ lợi Gain: 43,4 dBi ( ở bước sóng 8Ghz)

Trang 33

 Anten Andrew HXPD8-77GC:

Trang 34

 Feeder: Ta chọn Feeder Andrew với model EFX2-50 với các thông

số sau: đường kính feeder 3/8 inch, suy hao là 0,25dB/100m, dải tần hoạt động từ 0,5Mhz đến 13500 Mhz

Trang 35

 Feeder Andrew EFX2-50:

Trang 36

2.4 Tính toán các giá trị đường truyền

 Độ lồi của trái đất:

E = (m)

 Với K= 4/3 là hệ số bán kính của trái đất, thay số vào ta có:

E = = 23,46 (m)

Trang 37

 Bán kính thứ nhất của miền Frensen thứ nhất F1:

Được tính bởi công thức:

F =

Với:

 F: Bán kính của miền Fresnel

 f: Tần số trung tâm sóng điện từ

 d= d1 + d2: Khoảng cách hai trạm

Trong đó:

d1= 6,9 km: Khoảng cách từ trạm A (Hà Nội) đến điểm có vật chắn cao nhất d2= 28,9 km: Khoảng cách từ điểm có vật chắn cao nhất đến trạm B (Bắc Ninh).

d= d1+ d2= 35,8 Km.

f= 8 GHz.

Thay số vào ta tính được bán kính miền Fresnel thứ nhất F1 là:

F 1 = = 14,43 (m)

Trang 38

 Khoảng hở đường truyền (F1-CF1): là khoảng an toàn cho truyền sóng mà ít bị fading và nhiễu xạ

 (F1-CF1)= C.F1 với C=0,6.F1 nên ta có:

(F1-CF1)= 0,6 * 14,43 = 8,658 (m)

Trang 39

 Xác định độ cao anten:

 Để xác định độ cao của tháp anten thì trước tiên ta phải xác định

được độ cao của tia vô tuyến truyền giữa 2 trạm, trên cơ sở của độ cao của tia đã có để tính độ cao tối thiểu của tháp anten để thu được tín hiệu

 Việc tính toán độ cao của tia vô tuyến cũng phải dùng đến sơ đồ mặt cắt ngang giữa 2 trạm trong đó có xét đến độ cao vật chắn O giữa tuyến và bán kính miền Fresnel thứ nhất F1

Trang 40

Trang 41

Như vậy ta đã có độ cao của tuyến theo tính toán trên, bây giờ ta

đi tính độ cao của anten trạm A để không gây can nhiễu tới đường truyền vô tuyến

Trang 42

 Xác định độ cao anten:

Ở trên ta đã xác định được độ cao của trạm A so với mực nước biển h1 là 42,3 m Tại trạm A ta chọn độ tháp của cột anten h là 50m Độ cao của tháp anten trạm B được tính theo công thức:

ha 2 = h 1 + ha 1 + [B – (h 1 + ha 1 ) – h 2 (m)

ha 2 = 42,3 + 50 + [92,05– (42,3 + 50)] – 37,5 = 53,5 (m)

Thực tế ta phải cộng thêm vào giá trị tính toán một khoảng dự

phòng, ta chọn khoảng dự phòng là 5 m Vậy độ cao cột anten à:

Trạm A (Hà Nội) h: 50 + 5= 55m

Trạm B (Bắc Ninh) h: 53,5 + 5= 58,5m

Trang 43

 Độ cao anten của 2 trạm sau khi tính toán:

Trang 44

2.5 Tính toán các tham số của đường truyền

2.5.1 Tính toán suy hao đường truyền

a Suy hao trong không gian tự do

Suy hao trong không gian tự do được tính theo công thức:

= 20 log = 92,5 + 20.log(f) + 20.log(d) (dB)

Với f= 8 GHz, d= 35,8 Km

= 92,5 + 20.log8 + 20.log35,8= 141,64 (dB)

Trang 45

b Suy hao Feeder L:

 Suy hao do feeder là suy hao mà ống dẫn sóng để truyền giữa anten

và máy phát/máy thu Ở đây ta sử dụng loại feeder Andrew EFX2-50

có suy hao là 0,25dB/100m suy hao sẽ là 0,0025dB/m và xét với độ

Trang 46

c Suy hao rẽ nhánh

 Theo quy định của CCIR thì tổn hao rẽ nhánh trong quy định từ 2-8

dB Ta dựa vào thông số kỹ thuật của thiết bị thu phát do đó suy hao

rẽ nhánh cho mỗi phía là 4 dB, vậy suy hao rẽ nhánh tổng cộng là:

= 4 *2 = 8 (dB)

Trang 47

c Suy hao hấp thụ khí quyển

Lsp = Lsp0 * d (dB)

 Dựa theo tiêu chuẩn của CCIR về suy hao trong khí quyển thì ứng với tần số 8 Ghz ta có suy hao Lsp0 là 0,01 dB/km thay vào công thức trên ta tính được:

Lsp = 0,01*35,8 = 0,358 (dB)

Trang 48

d Suy hao bộ phối hợp trở kháng và đầu nối

 Suy hao này là 0,5dB cho một trạm suy hao của cả 2 bộ là 1 dB

Trang 49

e Tổng suy hao cả tuyến

 Tổng suy hao cả tuyến = Suy hao không gian tự do + suy hao feeder + suy hao rẽ nhánh + suy hao hấp thụ khí quyển + suy hao phối hợp trở kháng và đầu nối (1dB):

= + (Ltxat + Lrxat) + + Lsp + 1

= 141,64 + (0,50625 + 0,51938) + 8 + 0,358 + 1

= 152,02363 (dB)

Trang 50

2.5.2 Độ khuếch đại ( độ lợi) G

 Ở đây ta chọn anten Andrew HXPD8-77GC có hệ số tăng ích = 43,4 dBi ở tần số 8 Ghz, mà 2 phía đều sử dụng anten loại này tổng cộng độ khuếch đại của cả 2 phía sẽ là:

G = 2* = 2*43,4 = 86,8 (dBi)

Trang 51

2.5.3 Tính công suất đầu vào máy thu

Trang 52

2.5.4 Tính độ dự trữ fading thực tế

 Ở đây ta đã chọn máy thu Mini-link 8E 17x2 HP có ngưỡng thu là

RX = -77 dBm

 Độ dự trữ fading là lượng chênh lệch giữa công suất thu được và

ngưỡng thu của máy thu, trong đó công suất thu được lớn hơn

ngưỡng thu của máy thu,viết tắt là FMtt

FM tt = P r – RX

= -39,22363 – (-77) = 37,77637 (dB)

Trang 53

2.5.5 Tính độ dự trữ fading yêu cầu

Độ dự trữ fading yêu cầu của tuyến được tính theo biểu thức sau:

Trong đó:

• là xác suất hiện tượng Fading vượt quá độ trữ Fading yêu cầu (FM) gây gián đoạn thông tin trong tháng xấu nhất và = 0,1%.

• c: Hệ số địa hình và khí hậu:

 c= 4: Vùng biển hoặc ven biển.

 c=1: Vùng trung du, khí hậu ôn hoà, không phải ven biển.

 c=1/4: Vùng núi, khí hậu ôn hòa.

• f: tần số sóng mang.

• B: 0,85≤ B≤1,5, thường lấy B=1.

• d: Khoảng cách tuyến (km).

• C: 2≤C≤3,5 :thường lấy C=3.

Trang 54

2.5.5 Tính độ dự trữ fading yêu cầu

 Do khí hậu tuyến Hà Nội – Bắc Ninh là nhiệt đới nên chọn c=1

Từ công thức trên ta suy ra độ dự trữ Fading yêu cầu là:

FM yc = -10log

= -10 log

= 24,1 dB

 Từ kết quả tính toán độ dự trữ Fading thực tế (FM tt =

37,77637 dB) và độ dự trữ Fading yêu cầu ( FM yc = 24,1 dB) ta thấy : FM tt >FM yc tuyến thoả mãn

Trang 55

Tại Bắc Ninh nơi đặt trạm là trung tâm viễn thông Bắc Ninh, số 64 Ngô Gia

Tự, p.Vũ Ninh, tp Bắc Ninh, Bắc Nin ta lắp đặt anten có độ cao 21m trên tòa nhà

5 tầng cao 15m

Trang 56

2.7 Đánh giá, kiểm tra chất lượng truyền dẫn

 Đây là bước được tiến hành sau khi đã tính toán được khả năng làm việc của tuyến và tính xong các tham số cần thiết để thiết lập tuyến

có nghĩa là trên tính toán thiết kế thì tuyến đã hoạt động Tuy nhiên vẫn còn nhiều vấn đề tồn tại sẽ tác động lên tuyến và có thể làm cho khả năng làm việc của tuyến không như mong muốn của người thiết kế

Trang 57

a Độ dự trữ fading

 Như tính toán ở trên ta thấy FMtt > FMyc nên thỏa mãn đường truyền

Do d = 35,8 km (d <280 km) nên BER < 0,0006% tháng bất kỳ

Xác suất fading nhiều tia được tính theo phương pháp CCIR:

Với KQ= 1,4.10-8, B=1, C=3,5 (theo khuyến nghị CCIR)

=> P 0 = 1,4.10 -8 8 1 35,8 3,5 = 30,74.10 -3

Trang 58

c Xác suất đạt tới ngưỡng RXb, Pb

Trang 59

d Thời gian fading

Với C2= 10,3*d, α = β = -0.5 lấy theo khuyến nghị Thay các giá trị vào ta có:

Ta = 10,3*35,8* * = 0,82 (s)

Trang 60

e Xác suất fading phẳng dài hơn 60s

Với tỉ lệ lỗi BER = 10 -6 thì ta xét xác suất lỗi xuất hiện lớn hơn 60s là:

P(t>60) = P(60) = 0,5.(1- erf Za)= 0,5 erf Za

Trang 61

f Khả năng sử dụng tuyến truyền Av

Av = (1-P u ).100%

Trong đó: Pu là xác suất mạch trở lên không sử dụng được và tính bằng công thức sau:

Pu = Po Pb P(60)

Trong đó: Po.Pb là xác suất để mạch có BER >

P(60) là xác suất fading phẳng dài hơn 60s ( đã tính ở mục e)

Pu = 30,74.10 -3 3,74.10 -3 0,79 = 9 10 -5

 Av= (1 – 9.10 -5 ).100% = 99,9909 %

 Do vậy khả năng hiệu dụng của tuyến lớn và đạt yêu cầu.

Trang 62

Thank You!

Cảm ơn cô và các bạn đã lắng nghe!

Định dạng
Số trang	62
Dung lượng	9,34 MB