Bài tập lớn môn thông tin vệ tinh - Thiết kế và tính toán tuyến truyền dẫn Viba số thực tế

m 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. 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 định 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 bị mặt cắt nghiêng của đường truyền: Để xác định 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 địa 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 trị cho sẵn của K có thể tính bằng công thức sau đây: d1d2 x = 2Ka Trong đó: a : Bán kính của trái đất 6,37*106m d1: Khoảng cách từ một đầu cuối đến điểm đó tính bằng mét. d2: 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 trị 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: d1(m) d2(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 vị trí có thể tính bởi công thức: l d1d2 h0= _____ d Trong đó: h0 : Bán kính của đới cầu Fresnel thứ nhất (m). : Bước sóng (m). d1,d2,d: khoảng cách(m). - Để dễ dàng cho việc tính toán và phần vẽ đới cầu Fresnel thứ nhất ta lập bảng tính giá trị 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: d1(m) d2(m) h0(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 3. Khoảng hở an toàn Trong hình vẽ khoảng hở an toàn hc giữa đường thẳng của một tuyến trực xạ và gợn sóng cản trở hs được tính bằng: d1 d1d2 hc=h1- (h1 -h2) - -hs d 2Ka Trong đó : h1 độ cao của anten ở vị trí A so với mặt đất. h 2 độ cao của anten ở vị trí B so với mặt đất. hs độ cao của vật chắn ở vị trí cách A một khoảng d1 hc khoảng hở an toàn của vật chắn ở vị trí cách A một khoảng d1 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 vị 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 địa hình của tuyến (phần mặt cắt địa 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 trị tiêu chuẩn là 4/3. Ta thấy khi đó điểm giữa của bầu fresnel có bán kính lớn nhất là hm = 24,3 m. Độ cao tương ứng của các vật chắn ở điểm này là 12 m so với địa hình hay theo tính toán là 12 m (vật chắn) + 2,05 m (do độ cong vỏ trái đất) + 8 m (chiều cao địa hình so với mặt nước biển) = 22,05 m. Khi đó độ cao của Anten ở hai đầu là: Trung tâm I h1=27 (m) so với mặt bằng. Trung tâm II h2=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. Sau khi đã tính toán thử cho tuyến, nhóm thực hiện luận án quyết định chọn phương án 2 lúc này độ cao anten của hai trạm đầu cuối như sau: Trung tâm I h1= 14 (m) so với mặt bằng. Trung tâm II h2= 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 hanten1=5 (m) Trung tâm II hanten2=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 trị trong bảng của hclà các giá trị dương nếu tính theo công thức. III.BẢNG DỮ LIỆU TÍNH TOÁN ĐƯỜNG TRUYỀN. 1/ Chuẩn bị một bảng tính toán dữ liệu như ở bảng 3-4 Các đặc tính của đường truyền dẫn Mô tả tuyến Kí hiệu Đơn vị Trạm A Trạm B Kết quả tính toán và ghi chú 1. Vị trí các trạm 2. Số các loại thiết bị 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 vị 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 A0 dB 12. loại feeder của trạm A và B 13. độ dài feeder của trạm A và B l m 14. Tổn thất feeder Lf dB 15. Tổn hao rẽ nhánh LB dB 16. Tổn hao bộ phân phối và bộ nối dB 17. Tổn hao của bộ tiêu hao vật chắn LT 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 Gt dBm 22. Tổng độ lợi của tất cả các cột dBm 23. Tổng tiêu hao At 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 FMa dB 28. độ dự trữ Fading phẳng B FMb dB Các hiệu ứng Fading phẳng 29. xác xuất fading nhiều tia P0 30. xác xuất đạt mức ngưỡng RXa Pa 31. xác xuất đạt mức ngưỡng RXb Pb 32. Khoảng thời gian fading Ta Ta s 33. Khoảng thời gian fading Tb Tb 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 Pu 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 bị: % 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: MÔ TẢ TUYẾN 1. Vị trí các trạm. Trạm A : Trung tâm I Trạm B : Trung tâm II 2. Số loại thiết bị. Sử dụng thiết bị AWA RMD1504 cho cả hai trạm A và B 3. Tần số làm việc: - Tần số phát ở trạm A f1 = 1455 MHz - Tần số phát ở trạm B f1 = 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 bị 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 vị trí: (x) Độ nâng của vị trí chính là độ cao của mặt bằng xây dựng trạm so với mực nước biển. Độ nâng vị trí ở trạm A là 14 m Độ nâng vị 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 vị trí đặt trạm. Đối với tuyến thiết kế : d =11,8 Km 9. Độ dài của anten: h1, h2 Theo phương án thiết kế ở trên ta có độ cao của anten so với mặt bằng là: Trung Tâm I h1=19m Trung Tâm II h1=14m 10. Loại tháp anten. Sử dụng loại tháp tự đỡ. CÁC TỔN HAO 11. Tổn hao đường truyền dẫn của không gian tự do A0 (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: A0 = 92,5 + 20 lg f(GHz) + 20 lgd(Km) A0 = 92,5 + 20 lg(1,5) + 20 lg(11,8) = 117,46 dB Trong đó: A0 : 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 Z0 (W) 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 lf1 = 1,5*19 = 28,5 m Độ dài Feeder ở trạm B là lf2 = 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 trị tổn hao rẽ nhánh thường là 2 – 8 dB. Đối với các thiết bị 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 trị khoảng 0,8 – 1 dB. -Với các hệ thống lớn phức tạp thì nó có giá trị 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: V = hc*[(2/l)*(1/d1*1/d2)] ½ Trong đó: l : bước sóng của sóng mang trung tâm d1 : khoảng cách từ trạm 1 đến vật chắn d2 : khoảng cách từ trạm 2 đến vật chắn hc : 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: d1 d2 hs hc V Lv 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 trị 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. 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 ĐỘ LỢI 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 l + 10 lg n + 9,943 dB Trong đó: D : là đường kính dĩa anten (m) l : 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. A1 = Tổng tổn hao – Tổng độ lợi A1 = 193,22 – 86 = 107,22 dB 24. Mức đầu vào của máy thu Pr (dBm) Nó bằng công suất đưa ra của máy phát Pr trừ đi tổng tiêu hao A1 đã được tính biễu diễn bằng công thức sau: Pr = Pt – A1 (dBm) Pr = 36 – 107,22 = - 71,22 dBm 25-26. Các ngưỡng thu được. Theo các thông số kỹ thuật của thiết bị RMD1504 ta có: RXa = -94dB RXb = -92dB 27-28. độ dự trữ Fading phẳng. Fma = Pr – RXa đối với BER = 10-3 Fma = -7,22 – (-94) = 22,78 dB Fmb = Pr – RXb đối với BER = 10-6 Fmb = -7,22 – (-92) = 20,78 dB CÁC HIỆU ỨNG FADING PHẲNG 29. Xác suất Fading nhiều tia Po. Để tính Fading nhiều tia dùng phương trình của Majoli như sau: P0= 0,3*a *C (f/4)(d/50)-3 Trong đó: P0:Xác suất xuất hiện Fading phẳng nhiều tia d: độ dài đường truyền (Km) C: Hệ số địa hình f: Tần số trung tâm của sóng mang (GHz) a: là hệ số cải tiến đặc trưng cho độ gồ ghề của địa hình. Theo tuyến thiết kế ta lấy C=1, a=4: P0=0,3*4*1*(1,5/4)*(11,8/50)3=5,91*10-3 30-31. Xác suất đạt các mức ngưỡng RXa và RXb. Pa = 101FMa/10 Pa = 10 –2,278 = 5,27*10-3 dB Pb = 101FMb/10 Pb = 10 –2,078 = 8,36*10-3 dB 32-33 Khoảng thời gian Fading: T Ta = C210-a2Fma/10 fb2 , BER>10-3 Tb = C210-a2Fmb/10 fb2 , BER>10-6 Trong đó: F: là độ dự trữ fading sâu ³ độ dự trữ fading FMa và FMb FMa , FMb : độ dự trữ fading phẳng a2,b2, C2 :n là các hằng số có liên quan đến số fading trên một giờ đối với tuyến thiết kế ta lấy các giá trị bằng hằng số liên quan đến Fading trên một giờ như sau: a2 = 0,5 ,b2= -0,5 , C2 = 10,3 d Ta = 10,3*11,8*10-0,5*20,78/10 (1,5)-0,5 ,BER>10-3 Ta = 7,206s Tb = 10,3*11,8*10-0,5*20,78/10 (1,5)-0,5 ,BER>10-6 Tb = 9,071s 34-35. Xác suất fading dài hơn 10s và 60s. Nó được tính bằng biểu thức sau: P(Ta³10)=P(10)=0,5 [1-erf(Za)] = 0,5 erfc(Za) P(Tb³10)=P(10)=0,5 [1-erf(Zb)] = 0,5 erfc(Zb) Trong đó: Erfc(Z) là hàm xác suất lỗi tích chập có cho ở phần phụ lục. Các giá trị Za và Zb được tính toán theo biểu thức: Za = 0,548 ln(10/Ta) = 0,548* ln(10/0,9901) = 0,1796 Zb = 0,548 ln(10/Tb) = 0,548* ln(10/1,2465) = 0,0534 Tra theo hàm ercf(Z) ở phần phụ lục ta có xác suất fading dài hơn 10s và 60s là: P(Ta³10)=P(10)=0,5 [1-erf(Za)] = 0,5 erfc(0,1796) = 0,3995 P(Tb³10)=P(10)=0,5 [1-erf(Zb)] = 0,5 erfc(0,0534) = 0,469 36.Xác suất BER vượt 10-3 Xác suất BER >10-3 = P0*Pa = 5,91*10-3 =3,115*10-3 37.Xác suất mạch trở nên không thể sử dụng được do fading phẳng Pu Pu= P0*Pa*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-Pu) % = 100*(1-1,244*10-5) % 39. Xác suất BER>106 Xác suất BER>106 = P0*Pb = 5,91*10-3*8,36*10-3 = 4,94*10-5 40. Xác suất BER>106 trong khoảng 60s. Xác suất BER>106 trong khoảng 60s =P0*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 = 200hK[2*d1,5(Gb/log2M)*10-6]2 % Trong đó: h : là khoảng thời gian xuất hiện trong đó xuất hiện sự hoạt động của Fading nhiều tia xấu nhất. h = 1,44*P0 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*11,81,5(2/log24)*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 CÁC TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG SỬ DỤNG 45. Độ không sử dụng của thiết bị. 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 dịch vụ tính bằng giờ thường là 2, 4, 8 giờ. Theo thống kê của CCIR giá trị 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 bị 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 bị = 100*= 99,945% Độ khả dụng của thiết bị = 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*Pu = 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>103chọn 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. 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: f1 f1 f2 f2 Bộ ghép Bộ ghép Máy phát A Máy phát A Máy thu B Máy thu B Trạm A Trạm B Hình 3-9 :cấu hình hệ thống thực hiện Lắp đặt trên các kệ để: Hình 3-10:Dạng bố trí hệ thống Các tín hiệu thoại tại trạm A được bộ ghép đưa đến anten phát với tần số f1 đồng thời tại trạm A cũng nhận một tín hiệu có tần số f2 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 bị 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 bị 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 thị và điều khiển sau đây: 1. Hiển thị: - 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 bị kết nối (nếu xảy ra). - Sóng bị 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 - 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 bị dự phòng sử dụng có thể chọn cho tuyến là các USP(Uninterupted Supply Power) trên thị 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 bị RMD1504lá 20-60V DC. Dạng nguồn DC có dạng sau: Hình3-11: Cấu hình nguồn DC cung cấp cho trạm BƯỚC 7 KẾ HOẠC