Исследование применения сети vsat в системах сотовой связи Магистрант Абдрахманов км группа мтсп122
 Скачать 2.56 Mb.
|
|
4.5 Выбор оборудования, расчет мощности передатчика и приемника ЗС 5 (г. Астана- VSAT) Таблица ЗС 5 город Астана Наименование Характеристики Широта (север) 51,8 0 Долгота (восточной) 71,22 0 Отметка над уровнем морям Размер антенным Тип антенны параболическая Коэффициент усиления на передаче дБ 48 Коэффициент усиления на передаче дБ 46,5 Система слежения нет Угол места 31,5 0 поляризация на переду вертикальная поляризация на прием горизонтальная Эквивалент шумовая температура приемника, обусловленная его внутренними шумами 60 Расчет наклонной дальности между ЗС 5 и ИСЗ: км 78 , 3 cos 8 , 51 cos 2954 , 0 Расчет суммарной шумовой температуры приемника ИСЗ и приемника ЗС 5 : K T 1885 ) 1 5 , 7 ( 290 пр.ИСЗ ; K T 1160 ) 1 5 ( 290 пр.ЗC1 ; K T 2459 8 , 0 1885 8 , 0 8 , 0 1 290 30 ИСЗ ; K T 1381 9 , 0 1160 9 , 0 9 , 0 1 290 60 ЗС Коэффициент усиления земной станции на передачу и прием ЗС 5 : 021 , 0 10 14 10 3 9 мм 2 2 ЗС G (раз); 44800 025 , 0 2 7 , 0 10 2 2 ЗС G (раз); 85 , 47 60980 log 10 10 ЗС G дБ 5 , 46 44800 log 10 10 ЗС G дБ. Расчет мощности передатчика и приемника ЗС 5 : 7 , 858 8 , 39 981 , 3 08 9 , 0 2512 60980 021 , 0 10 2459 10 38 , 1 443 , 3 ) 10 3856 ( 14 , 3 16 7 23 2 4 2 ЗС P Вт 9 , 355 8 , 39 318 , 1 08 9 , 0 794 44800 025 , 0 10 1381 10 38 , 1 427 , 2 ) 10 3856 ( 14 , 3 16 7 23 2 4 2 ЗС P Вт; 338 , 29 7 , 858 log 10 10 ЗС P дБ 514 , 25 9 , 355 log 10 10 ЗС P дБ. Расчет ослабления сигнала на участки ЗС 5 -ИСЗ и ИСЗ-ЗС 5 : 20 2 2 4 2 0 10 114 , 5 021 , 0 ) 10 3856 ( 14 , 3 16 L ; 20 2 2 4 2 0 10 757 , 3 025 , 0 ) 10 3856 ( 14 , 3 16 L ; 458 , 212 37 , 5 088 , 207 10 доп 10 0 L L дБ 599 , 209 85 , 3 749 , 205 10 доп 10 0 L L дБ. 61 5 Эксперимент, приема сигнала в различных погодных условиях 5.1 Оборудование, использованное для эксперимента 1) Антенна стандарта Е имеется устройство слежения за спутником однозеркальная, параболическая диаметр 4,5 м полоса рабочих частот 10,95- 14, 5 ГГц (Кu-диапазон); координаты наземной станции 76 0 58в.д.; 43 0 14с.ш.; пределы по углу места 5-90 0 ; коэффициент усиления на передачу 54,9 дБ коэффициент усиления на прием 53 дБ. Рисунок 5.1 – Антенна стандарта Е 2) Портативный анализатор спектра типа FSH18 с частотой от 100 кГц до 18 ГГц, может отображать такие сигналы от погодных радарных станций, атак же систем контроля воздушным транспортом, спутниковых систем, микроволновых линий и одновременно определять интерферирующие сигналы. 62 Имеет достаточно крепкий корпус и аккумуляторную батарею, рассчитанную как минимум на 3 часа работы устройтва. Используется для работы на выездах. Устройство FSH18 испоьзуется в лабораториях при проведении измерений на частотах до ГГц. Также, все модели FSH уникальны тем, что являются уникальными в мире и портативными анализаторами спектра, позволяющими проводить не только высокоточные измерения поглощаемой мощности, но итак же проводить направленные измерения мощности с использованием и внешних датчиков мощности, исключая необходимость использования дополнительных приборов для измерения мощности при проведении работ на выезде. Rohde & Schwarz FSH18 – это такой идеальный прибор для быстрого и высокоточного исследования сигнала с минимальными затратами. Он также обладает большим количеством измерительных функций и, может использоваться везде от установки и обслуживания базовой станции сотовой связи до поиска повреждений в ВЧ кабелях. Выпускаемые модели прибора R&S FSH отличаются как верхней частотой порядка 18 ГГЦ таки отсутствием внутреннего следящего генератора. Он удобный, и надежный, и мобильный Анализатор спектра R&S FSH18 – этот прибор, который можно использовать в также ив полевых условиях. R&S FSH18 можно использовать также ив лабораториях. Прибор имеет регулируемую, отгибающуюся подставку, которая позволяет разместить его как под углом, оптимальным для обзора, таки под любым другим углом. Удобен в транспортировке, вместе с принадлежностями можно уложить в компактный и прочный алюминиевый кейс. С помощью встроенных функции TDMA POWER R&S FSH18 прибор выполняет измерения мощности во временной области в пределах тайм слота при многостационном доступе с временным разделением типа TDMA. Все его настройки, требуемые для стандартов GSM и EDGE, определены в приборе R&S FSH 18, чтобы облегчить его пользователю выполнение различных измерений. При измерениях напряженности электрического поля данный прибор R&S FSH18 учитывает как коэффициенты усиления подсоединенных антенн. Напряженность поля отображается непосредственно в таких единицах как дБмкВ/м. Имеется возможность коррекции частотно-зависимых потерь и усиления, как для кабеля, таки для усилителя. Для получения быстрых и простых результатов данного анализа, прибор R&S FSH18 предлагает использовать его две определяемые пользователем ограничительные линии вместе с автоматическим мониторингом ограничения. Прибор R&S FSH18 может определять как мощность выбранного канала передачи с помощью соответствующей функции. Измерение мощности канала для цифровых стандартов радиосвязи таких каких выполняются одним нажатием клавиши, если конечно на приборе установлены верные его настройки. Дополнение прибор R&S FSH-K3 позволяет использовать R&S FSH18 в качестве приемника для его мониторинга или предквалификационных 63 испытаний на электромагнитную совместимость. Измерения также проводятся на определенной частоте с выбираемым пользователем временем измерения. В режиме сканирования прибор R&S FSH18 последовательно измеряет уровень на разных частотах, задаваемых в таблице каналов. Таблица каналов же создается с помощью программного обеспечения системы R&S FSH View, а затем загружается в сам прибор R&S FSH18. Для некоторых стандартов мобильной связи и ТВ-стандартов уже имеются готовые таблицы. Кроме того, прибор имеет полосовые фильтры частот 200 Гц, 9 кГц, 120 кГц, и 1 МГц для измерения излучаемых радиопомех согласно системы CISPR. В распоряжении пользователя имеются как пиковый, таки усредняющий, среднеквадратичный и квазипиковый детекторы. Направленный датчик мощности прибора R&S FSH-Z44 превращает R&S FSH18 в полнофункциональный измеритель мощности в диапазоне частот от 200 кГц до 4 ГГц. С помощью этого же дополнения возможно одновременно измерять как выходную мощность, таки согласование системы передающих антенн в рабочих условиях. Направленный датчик мощности измеряет значения вплоть до 120 Ватт, и, как правило, дополнительные аттенюаторы при его использовании не требуются. Он совместим с общепринятыми стандартами GSM/EDGE, 3GPP WCDMA, cdmaOne, cdma2000 1x, DVB-T и DAB. 3) Комплект программного обеспечения для документирования измерений поставляется вместе прибором с каждым R&S FSH18: работает на базе ОС Windows 98/ME/NT/2000/XP; быстрая и удобная передача данных от прибора R&S FSH18 на персональный компьютер и обратно быстрый перевод данных в формат типа ASCII или MS Excel; вывод на печать всей существующей информации средствами ОС Windows распечатка изображения с экрана R&S FSH18 для документирования получение данных о кабеле с помощью встроенного редактора графические данные хранятся в стандартных форматах (.bmp, .pcx, .png, .wmf); постоянная и непрерывная передача разверток на персональный компьютер возможность дальнейшего анализа (маркеры, масштабирование, и т. д автоматическое сохранение результатов измерений в выбранных интервалах сохранение разверток и другой его информации об измерениях сравнение старых и новых измерений (объем памяти ограничен только размером жесткого диска управляющего компьютера загрузка данных в прибор R&S FSH18 для измерений расстояния до места повреждения (R&S FSH-B1); 64 редактор для его генерации предельных линий, атак же коэффициентов преобразования и поправочных коэффициентов для внешних аттенюаторов и усилителей макро функции системы Word, для быстрого и легкого документирования результатов измерений соединение прибора с ПК посредством защищенного от помех интерфейса типа RS-232-C с оптической развязкой. 5.2 Эксперимент приема сигнал в городе Алматы Погодные данные получены с сайта Казгидромета с сентября 2012 по август 2013 [5]. Вычислены средние значения повремени года (зима, весна, лето, осень, повремени суток (день – ночь) Усредненные результаты мониторинга погодных условий в г. Алматы представлены в таблице 5.1 Таблица Погодные данные города Алматы Погодные данные Зима Весна Лето Осень День Ночь День ночь день ночь День ночь Температура К 272 262 290 279 303 294 289 278 Давление кПа 92 92 93 93 97 92 94 93 Влажность воздуха гм 3,48 1,8 8,52 6 6,95 7,73 5,19 5,29 Произведены замеры ослабления сигнала в атмосфере в городе Алматы. С помощью перечисленного выше оборудования были Вычислены средние значения и представлены в таблице 2, 3 и на рисунках 2,3 для частот f =12, 14 ГГц. Рисунок 5.2 – Удельное поглощение сигнала в кислороде и водяном паре при частоте f =12 ГГц 65 Таблица Удельное поглощение в кислороде и водяном паре при частоте f = 12 ГГц Время года Время суток k ' L , дБ/км в, дБ/км Зима День 0,0078 0,019 Ночь 0,0086 0,012 Весна День 0,0072 0,04 Ночь 0,0074 0,03 Лето День 0,0058 0,022 Ночь 0,0063 0,03 Осень День 0,00686 0,022 Ночь 0,00747 0,026 Таблица Удельное поглощение сигнала в кислороде и водяном паре при частоте f = 14 ГГц Время года Время суток k ' L , дБ/км в, дБ/км Зима День 0,00843 0,038 Ночь 0,00534 0,024 Весна День 0,0078 0,079 Ночь 0,00803 0,058 Лето День 0,00626 0,044 Ночь 0,00685 0,06 Осень День 0,00745 0,042 Ночь 0,0081 0,052 Рисунок 5.3 – Удельное поглощение сигнала в кислороде и водяном паре при частоте f = 14 ГГц 66 Из рисунка 5.3 видно, что наибольшее поглощение сигнала в кислороде приходится на дневное зимнее время, а наименьшее – на ночное зимнее время. Наибольшее поглощение сигнала в водяном паре приходится на дневное весеннее время, и минимальное – на ночное зимнее. Далее был проведен сравнительный анализ поглощения сигнала в спокойной атмосфере и при наличии осадков для двух частот 12 и 14 ГГЦ (см. таблицы 5.4, 5.5, 5.6 и рисунки 5.4, 5.5) Таблица Поглощение сигнала в спокойной атмосфере Время года Время суток 12 ГГц (дБ/км) 14 ГГц (дБ/км) Зима День 0,099 0,108 Ночь 0,11 0,119 Весна День 0,092 0,1 Ночь 0,094 0,103 Лето День 0,074 0,08 Ночь 0,08 0,087 Осень День 0,087 0,095 Ночь 0,095 0,104 Рисунок 5.4 – Поглощение сигнала в спокойной атмосфере при частотах f = 12 и 14 ГГц Из рисунка 5.4 видно, что поглощение сигнала в спокойной атмосфере и при наличии осадков для двух частот f =12, 14 ГГц максимально на частоте f =14 ГГц в ночное зимнее время и минимально на частоте f =12 ГГц в дневное летнее время [26]. 67 Таблица Интенсивность осадков от времени года [5] Время года Интенсивность осадков мм/ч Зима 11 Весна 22 Лето 13 Осень 15 Таблица Поглощение сигнала в осадках при частотах f = 12, 14 ГГц Время года 12 ГГц 14 ГГц Зима 1,495 2,123 Весна 3,72 5,231 Лето 1,864 2,641 Осень 2,251 3,183 Рисунок 5.5 – Поглощение сигнала при осадках при частотах f = 12, 14 ГГц Из рисунка 5.5 видно, что поглощение сигнала при осадках максимально в зимнее время на частоте f = 14 ГГц, а минимально в летнее время на частоте f = 12 ГГц. Значительное поглощение сигнала на приеме, возникает с выпадением осадков (до 5 дБ в весенний период) по сравнению со спокойной атмосферой до 0,12 дБ в зимний период, так как влияет частота сигнала. На частоте 14 ГГц сигнал более подвержен поглощению в осадках, чем на 12 ГГц. 68 Заключение Диссертация посвящена исследованию ослаблению спутникового канала связи в ионосфере, спокойной атмосфере ив осадках в различное время года и суток для необходимого выбора оборудования для построения полносвязное топологии сети для передачи информации сотовой связи в труднодоступных районах на территории Казахстана. Впервой главе рассмотрены анализ существующих систем спутниковой связи, классификация, основные показатели, особенности технологии VSAT, принципы работы, топологии сети, достоинства. Во второй главе рассмотрена спутниковая сеть связи для М, рассмотрена структура GSM, глобальная мобильная система спутниковой связи, выбрана полносвязная топология сети для подключения удаленных базовых станций. В третей главе рассчитаны ослабление сигнала в ионосфере, в спокойно атмосфере и осадках на территории Республики Казахстан в трех городах в зависимости от время года, и времени суток, для выявления наихудшего ослабления сигнала. В четвертой главе рассчитаны мощности передатчиков и приемников земных станций с учетом полученных данных ослабления сигнала, и расчета ослабления сигнала на участки ЗС - ИСЗ, и ИСЗ - ЗС. В пятой главе поведено исследование сигнал – шум, различны погодных условиях. Результаты проведенного исследования показывает, что влияния оказываемые атмосферой и осадками значительно влияют на принимаемый сигнал. Если эти влияния не учитывать, полнослязная топология сети не сможет функционировать полноценно и приведет к отказу оборудования. 69 Список литературы 1 Анпилогов В.Р. Спутниковое вещание – тенденции развития рынка. – М ВИСАТ-ТЕЛ. Спутниковые сети связи VSAT. Материалы сервера www.vsat-telru 2 Спутниковые системы связи Учебное пособие/В. Е. Камнев, В. В. Черкасов, Г. В. Чечин. – М «Альпина Паблишер», 2004. – 536 с. 3 Радиорелейные и спутниковые системы передачи Учебник для вузов/А. С. Немировский, ОС. Даниловичи др. под ред. АС. Немировского. – М Радио и связь, 1986. – 392 с. 4 Регламент радиосвязи. Том 1. – М Радио и связь, 1985. – 509 с. 5 Материалы сервера www.eutelsat.com 6 Машбиц Л.М. Компьютерная картография и зоны спутниковой связи. – М Радио и связь, 2000. - 254 с. 7 Материалы сервера www.boeing.com 8 Анпилогов В.Р. Эффективность и стоимость геостационарных ИСЗ фиксированной связи и вещания. – ВИСАТ-ТЕЛ. Материалы сервера www.vsat- tel.ru 9 Советов В.Я., Рухман Е.А., Яковлев С.А. Системы передачи информации от терминалов к ЦВМ. – Л Изд-во ЛГУ, 1978. –240 с. 10 Спутниковая связь и вещание Справочник/Под ред. Л.Я.Кантора. М Радио и связь, 1997. - 528 с. 11 Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. – М Советское радио, 1969. – 680 с. 12 Диденко МГ, Столяров И.Н. Магистральная спутниковая связь проблемы и решения. Спутниковая связь, №1, Приложение к журналу Технологии и средства связи, с. 18-24. 13 Кампев Е.Ф., Петрович Н.Т., Каблукова Н.В. Космическая радиосвязь. – М Советское радио, 1979. – 278 с. 14 Материалы сервера www.globalstar.com 15 Материалы сервера ww.skybridgesatcllite.com 16 Материалы сервера www.hns.com 17 Материалы сервера www.orblink.com 18 Энергетические характеристики космических радиолиний./Под ред. О.А. Зенкевича. – М Советское радио, 1972. – 436 с. 19 Машбиц Л.М. Компьютерная картография и зоны спутниковой связи. – М Радио и связь, 2000. – 254 с. 20 Чернявский ГМ, Бартенев В.А. Орбиты спутников связи. – М, Связь, 1978, – 240 с. 21 Тепляков ИМ. и др. Радиосистемы передачи информации. – М Радио и связь, 1982. – 264 с. 22 Джакония В.Е. и др. Телевидение. – М Радио и связь, 1998. – 480 с. 23 Материалы сервера http://www.mteleport.ru/ 24 Материалы сервера www.inmarsat.ru 70 25 Материалы сервера www.lockheed.com 26 Абдрахманов КМ. Исследование влияния климатических условий региона на вбор частоты излучения систем для сотовых сетей. Сборник научных трудов Знергетика, Радиотехника, Электроника и Связь. АУЭС.Ч.3, Алмты: 2013, с. 71 Приложение А Зона покрытия спутника ABS 1 Рисунок А – Зона покрытия спутника ABS 1 72 Приложение Б Сигнал – шум в спокойной атмосфере Рисунок Б – График «Сигнал/шум» в спокойной атмосфере 73 Приложение В Сигнал шум в тумане Риссунок В – График «сигнал/шум» в тумане 74 Приложение Г Сигнал/шум при выпадении осадков Рисунок Г – График «Сигнал/шум» при выпадении осадков |