diplomovÁ prÁca slavomÍr straka ŽilinskÁ …diplom.utc.sk/wan/727.pdf · tab. 4.2 parametre...

Návrh rádiovej prístupovej siete v oblasti – Vysoké Tatry

DIPLOMOVÁ PRÁCA

SLAVOMÍR STRAKA

ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINEElektrotechnická fakultaKatedra telekomunikácií

Študijný odbor: TELEKOMUNIKÁCIE

Vedúci diplomovej práce: Ing. Martin Kizek

Stupeň kvalifikácie: inžinier (Ing.)Dátum odovzdania diplomovej práce: 19.05.2006

ŽILINA 2006

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta,Katedra telekomunikácií

ANOTAČNÝ ZÁZNAM - DIPLOMOVÁ PRÁCA

Priezvisko, meno: STRAKA Slavomír školský rok: 2005/2006

Názov práce: Návrh rádiovej prístupovej siete v oblasti – Vysoké Tatry

Počet strán: 47 Počet obrázkov: 21 Počet tabuliek: 5

Počet grafov: 5 Počet príloh: 28 Použitá lit.: 20

Anotácia (slov. resp. český jazyk): Dokument je venovaný téme mikrovlnných

rádiových spojov a prostredníctvom nich realizovaným rádiovým prístupovým sieťam.

Ponúka náhľad do problematiky princípov šírenia elektromagnetických vĺn voľným

prostredím. Zameriava sa na mechanizmy úpadku rádiového signálu v horskom prostredí

a na metódy jeho potlačenia. Výsledkom práce je praktický návrh rádiovej prístupovej

siete do siete GSM/UMTS v lokalite Vysoké Tatry, realizovaný rádiovými zariadeniami

Ericsson a NEC.

Anotácia v cudzom jazyku (anglický resp. nemecký): The document is devoted to

microwave radio links and to radio access networks that are built of them. It offers a view

into the principles of electromagnetic wave free space propagation.

It discusses mechanisms of degradation of a radio signal that propagates through

mountain areas and provides methodes for elimination of its influence. At the end it

presents a practical radio access network design, in the location of High Tatras

specifically, with the support of Ericsson and NEC’s microwave radio products.

Kľúčové slová: Prístupová sieť, Line-of-Sight, Fresnelova zóna, ITU, Rádiové spektrum,

NTFS, Útlm, Viaccestné šírenie, Diverzita, PDH, SDH

Vedúci práce: Ing. Martin Kizek, Orange Slovesko, a.s., Bratislava

Recenzent práce : Ing. Marek Krasnovský, KT, ŽU v Žiline

Dátum odovzdania práce: 19. 05. 2006

OBSAHstrana

KATEDRA TELEKOMUNIKÁCIÍ ............................................................................................................. 2

Priezvisko, meno: STRAKA Slavomír školský rok: 2005/2006 .......................................... 2

1 ÚVOD 1

2 LEGISLATÍVA ............................................................................................................................................ 2

2.1 ZÁKLADNÉ POJMY PODĽA ZÁKONA O ELEKTRONICKÝCH KOMUNIKÁCIÁCH .................................................................. 2

2.2 NÁRODNÁ TABUĽKA FREKVENČNÉHO SPEKTRA (NTFS) ......................................................................................... 5

2.2.1 Rozdelenie rádiového spektra podľa ITU ................................................................................................ 6

3 POSTUP NÁVRHU RÁDIOVÉHO SPOJA .............................................................................................. 7

3.1 STRATY ŠÍRENÍM .............................................................................................................................................. 7

3.1.1 Tlmenie vo voľnom priestore ................................................................................................................... 7

3.1.2 Straty na LOS trase .................................................................................................................................. 8 3.1.2.1 Atmosférická refrakcia ............................................................................................................................................. 8

3.1.2.2 Difrakcia ................................................................................................................................................................ 11

3.1.2.3 Odraz rádiových vĺn .............................................................................................................................................. 17

3.1.3 Fresnelova zóna a jej efekty ................................................................................................................... 20

3.1.4 Tlmenie atmosférickými plynmi ............................................................................................................. 23

3.1.5 Tlmenie zrážkami ................................................................................................................................... 23

3.1.6 Viaccestné šírenie ................................................................................................................................... 23

3.2 TERÉNNY PROFIL ........................................................................................................................................... 26

3.3 RUŠENIE SPOJOV A FREKVENČNÉ PLÁNOVANIE ..................................................................................................... 27

3.3.1 Rušenie vo vlastnom spoji ...................................................................................................................... 29

3.3.2 Rušenie vyvolané inými RR spojmi ........................................................................................................ 31

3.4 CHARAKTERISTIKA HORSKÉHO PROSTREDIA Z POHĽADU ŠÍRENIA RÁDIOVÝCH VĹN ...................................................... 32

3.5 PRENOSOVÁ HIERARCHIA ................................................................................................................................. 33

3.5.1 Pleziochrónna digitálna hierarchia, PDH ............................................................................................. 34

3.5.2 Synchrónna digitálna hierarchia ........................................................................................................... 37

3.6 ANTÉNY PRE MIKROVLNNÉ RÁDIOVÉ SPOJE ......................................................................................................... 40

4 PRAKTICKÝ NÁVRH RÁDIOVEJ PRÍSTUPOVEJ SIETE DO SIETE GSM/UMTS

V LOKALITE VYSOKÉ TATRY ............................................................................................................... 42

4.1 MIKROVLNNÉ RÁDIOVÉ ZARIADENIA ................................................................................................................. 42

4.1.1 Ochranné konfigurácie .......................................................................................................................... 43

4.2 VYSOKÉ TATRY A MOBILNÉ KOMUNIKÁCIE ......................................................................................................... 45

4.3 STRATEGICKÉ BODY PRE UMIESTNENIE ZÁKLADŇOVÝCH STANÍC .............................................................................. 47

5 ZÁVER 49

Zoznam obrázkov, grafov a tabuliekstrana

OBR. 2.1 DELENIE RÁDIOVÉHO SPEKTRA PODĽA ITU..................................................................6

OBR. 3.2 TIENIACI EFEKT PREKÁŽKY...............................................................................................11

OBR. 3.3 JEDNODUCHÁ OSTRÁ PREKÁŽKA – DEFINÍCIA A OZNAČENIE UHLOV................13

OBR. 3.4 ROZLOŽENIE UHLOV A VZDIALENOSTÍ PRE PRÍPAD JEDNODUCHEJ

ZAOKRÚHLENEJ PREKÁŽKY...............................................................................................................14

OBR. 3.5 KONFIGURÁCIA PREKÁŽOK S DVOMI IZOLOVANÝMI VRCHOLMI.......................16

OBR. 3.6 OHRANIČENIA FRESNELOVYCH ZÓN...............................................................................20

OBR. 3.7 RUŠIACI EFEKT ODRAZENEJ VLNY..................................................................................21

OBR. 3.8 VÝPOČET POLOMERU PRVEJ FRESNELOVEJ ZÓNY...................................................22

OBR. 3.9 POOTOČENIE POLARIZAČNEJ ROVINY VPLYVOM KANÁLA....................................26

OBR. 3.10 FREKVENČNÝ PLÁN..............................................................................................................28

OBR. 3.11 INTERFERENCIA V OPAKOVAČI........................................................................................30

OBR. 3.12 SPOJ S DVOJFREKVENČNÝM PLÁNOM S MENIACOU SA POLARIZÁCIOU.........31

OBR. 3.13 MERANIE ROZPTYLU RÁDIOVÉHO LÚČA OD OKRAJA LESA.................................33

OBR. 3.14 ROZPTYL RÁDIOVÉHO LÚČA SPÔSOBENÝ VRCHOLMI STROMOV......................33

OBR. 3.15 PLEZIOCHRÓNNA DIGITÁLNA HIERARCHIA, PDH....................................................35

OBR. 3.16 MULTIPLEXOVANIE V HIERARCHII PDH.......................................................................36

OBR. 3.17 MULTIPLEXNÁ ŠTRUKTÚRA SDH.....................................................................................37

OBR. 3.18 SIEŤOVÁ ARCHITEKTÚRA..................................................................................................40

OBR. 3.19 MIKROVLNNÁ PARABOLICKÁ ANTÉNA S TYPICKÝM VYŽAROVACÍM

DIAGRAMOM..............................................................................................................................................41

OBR. 4.20 KONFIGURÁCIA S FREKVENČNOU DIVERZITOU........................................................44

OBR. 4.21 KONFIGURÁCIA S PRIESTOROVOU DIVERZITOU.......................................................45

OBR. 4.22 PLÁN ROZMIESTNENIA ZÁKLADŇOVÝCH STANÍC V OBLASTI.............................47

GRAF 3.1 TYPICKÉ ROZLOŽENIE PRAVDEPODOBNOSTI GRADIENTU REFRAKTIVITY.....9

GRAF 3.2 DIFRAKČNÉ TLMENIE JEDNODUCHOU OSTROU PREKÁŽKOU AKO FUNKCIA

PARAMETRA ν............................................................................................................................................12

GRAF 3.3 PRÍDAVNÉ TLMENIE T(M,N) AKO FUNKCIA PARAMETROV M, N...........................15

GRAF 3.4 DIFRAKČNÉ STRATY NA PREKÁŽKOU BLOKOVANEJ LOS MIKROVLNNEJ

RÁDIOVEJ TRASE.....................................................................................................................................17

GRAF 3.5 TYPICKÝ ODRAZ VĹN OD POVRCHU ZEME..................................................................18

TAB. 3.1 FREKVENČNÝ PLÁN PRE PÁSMO 38 GHZ A ŠÍRKU KANÁLOV 7 MHZ...................29

TAB. 4.2 PARAMETRE MIKROVLNNÉHO RÁDIOVÉHO ZARIADENIA ERICSSON, MINI-

LINK E 42

TAB. 4.3 PARAMETRE MIKROVLNNÉHO RÁDIOVÉHO ZARIADENIA NEC, PASOLINK+....48

TAB. 4.4 RÁDIOVÉ SPOJE PRÍSTUPOVEJ SIETE ............................................................................48

TAB. 4.5 RÁDIOVÉ SPOJE CHRBTICOVEJ ČASTI SIETE................................................................49

Zoznam použitých skratiek

Skratka Anglický význam Slovenský významANSI American National Standards

InstituteAmerický inštitút národných štandardov

ATPC Automatic Transmitter Power Control Automatická regulácia výkonu vysielača

BER Bit - Error - Rate Bitová chybovosť

BTS Base Transceiver Station Základňová stanica

BSC Base Station Controller Ovládač základňovej stanice

DXC Digital Cross Connect Digitálny krížový prepínač

EDGE Enhanced Data rates for Global (GSM) Evolution

Zvýšené prenosové rýchlosti pre globálny (GSM) vývoj

EIRP Effective Isotropic Radiated Power Efektívny izotropický vyžiarený výkon

F/B Front to Back Pomer zisku antény v priamom smere,k zisku v opačnom smere (chrbte antény)

FAS Frame Alignment Signal Signalizačné slovo pre zoskupenie rámca

FDM Frequency - division - multiplexing Frekvenčne delené multiplexovanie

FM Fade Margin Rozpätie úniku

GSM Global System for Mobile communication

Globálny systém pre mobilné komunikácie

HSB Hot Standby Konfigurácia s horúcou rezervou

IDU Indoor Unit Vnútorná jednotka mikrovlnného rádiového zariadenia

ITU-R International Telecommunication Union- Radiocommunication Sector

Medzinárodná telekomunikačná úniapre rádiokomunikácie

LOS Line - of - Sight Linka priamej viditeľnosti

MFAS Multi-frame Alignment Signal Signalizačné slovo pre zoskupenie multirámca

NTFS - Národná Tabuľka Frekvenčného Spektra

ODU Outdoor Unit Vonkajšia jednotka mikrovlnného rádiového zariadenia

PCM Pulse - code - modulation Impulzová kódová modulácia

PDH Plesiochronous Digital Hierarchy Pleziochrónna Digitálna Hierarchia

ppm parts - per - million počet z milióna

RR Radio - Relay Rádioreléový

SDH Synchronous Digital Hierarchy Synchrónna digitálna hierarchia

SHF Super High Frequency frekvenčné pásmo od 3 do 30 GHz

SONET Synchronous Optical Network Synchónna optická sieť - hierarchia prenosových rýchlostí

SNR Signal to Noise Ratio Odstup signálu voči šumu

SNCP Subnetwork connection protection Ochrana pod-okruhom

STM-1 Synchronous Transfer Module - 1 Synchrónny prenosový modul - 1, 155 Mbit/s

TDM Time - division - multiplexing Časovo delené multiplexovanie

UHF Ultra High Frequency frekvenčné pásmo od 0,3 do 3 GHz

UMTS Universal Mobile Telecommunications System

Univerzálny systém mobilnýchtelekomunikácií

Žilinská univerzita v ŽilineElektrotechnická fakultaKatedra telekomunikácií


(textová časť)

Slavomír Straka

2006

Ž I L I N S K Á U N I V E R Z I T A V Ž I L I N E Elektrotechnická fakulta

1 Úvod

Bezdrôtová komunikácia počas poslednej dekády zaznamenáva obrovský rozmach.

Na trhu sa objavujú nové, prenosovú kapacitu konzumujúce aplikácie, dopyt po ktorých

neustále rastie, rovnako ako aj počet nových používateľov štandardných mobilných

systémov. Zvyšuje sa požiadavka na kvalitu služby s ktorou sa musí komunikačná sieť

vysporiadať. Zároveň sa kladie dôraz na možnosť poskytnutia komunikačnej služby čo

najväčšiemu počtu obyvateľstva, na čo najväčšom možnom území, to znamená vynaložiť

snahu priniesť prístup k službe nie len v lokalite miest, ale aj na vidieku a dokonca

aj v ťažko dostupných horských terénoch.

Predkladaný dokument ponúka náhľad do problematiky návrhu mikrovlnného

rádiového spoja v horskom prostredí. Ide o špecifický prípad terénu, v ktorom sú aj

mechanizmy šírenia odlišné v porovnaní s mestskými oblasťami. Signál nie je v takom

rozsahu ovplyvňovaný zástavbou, výrazne naň však vplýva zalesnenie, vegetácia, pôda

a pod. V mnohých prípadoch je priamy zásah človeka do takéhoto prostredia, v snahe

zlepšiť pomery šírenia neprípustný, podlieha početným legislatívnym

a environmentálnym normám a nariadeniam. Návrh systému je preto nutné v značnej

miere prispôsobiť prostrediu, do ktorého má byť inštalovaný.

Ešte pred tým, ako bude pristúpené k inštalácii, by však pozornosť mala byť

upriamená na princípy šírenia rádiového signálu, ktorý je vo svojej podstate médiom pre

prenos informácie či už hlasového, dátového, alebo obrazového charakteru. Na

nasledujúcich stranách bude podané primerané priblíženie témy, zaoberajúcej sa šírením

rádiového signálu na priamu viditeľnosť, zásadami prenosu energie vo Fresnelovych

zónach, úpadkom signálu vplyvom nepriaznivých podmienok v atmosfére, únikom

spôsobeným viaccestným šírením, interferencou systémov a spôsobmi akými je jej vplyv

možné eliminovať.

1


2 Legislatíva

Rádiová prístupová sieť je komplex komunikačných zariadení, ktoré umožňujú

mobilnému účastníkovi pripojiť sa prostredníctvom mobilného komunikačného

zariadenia ku pevnej časti komunikačnej siete. Pri návrhu je potrebné pridržiavať sa

legislatívnych predpisov vydávaných telekomunikačným úradom štátu. V Slovenskej

republike sú tieto pravidlá definované zákonom č. 610/2003 Z.z. o elektronických

komunikáciách. Využitím tohto zákona je užitočné hneď na začiatku vymedziť niektoré

základné pojmy.

2.1 Základné pojmy podľa zákona o elektronických komunikáciách

Elektronické komunikácie zabezpečujú výmenu alebo prenos informácií medzi

konečným počtom užívateľov uskutočňovaných po elektronických komunikačných

sieťach. Nezahŕňajú informácie prenášané ako súčasť televízneho a rozhlasového

vysielania.

Elektronické komunikácie zriaďujú, prevádzkujú a poskytujú:

• zariadenia elektronických komunikácií

• elektronické komunikačné siete

• elektronické komunikačné služby

Zariadenia elektronických komunikácií

Telekomunikačné zariadenie je technické zariadenie na vysielanie, prenos,

smerovanie, príjem, prepojenie alebo spracovanie signálov a informácií vo forme obrazu,

zvuku alebo dát prostredníctvom vedení.

Rádiové zariadenie je telekomunikačné zariadenie alebo jeho technická časť, ktoré

je schopné komunikovať pomocou vysielania, príjmu alebo vysielania a príjmu rádiových

vĺn vo frekvenčnom spektre pridelenom pozemským alebo kozmickým

rádiokomunikáciám.

2


Koncové zariadenie je telekomunikačné zariadenie alebo jeho technická časť,

ktoré umožňuje komunikáciu a je určené na priame alebo nepriame pripojenie na koncové

body sietí.

Pridružené prostriedky sú technické zariadenia a iné vybavenie pridružené k sieti,

ktoré umožňujú alebo podporujú poskytovanie služieb prostredníctvom tejto siete alebo

služby. Zahŕňajú systémy podmieneného prístupu a elektronických programových

sprievodcov.

Rádiové vlny sú elektromagnetické vlny s frekvenciou od 9 kHz do 3 000 GHz,

ktoré sa šíria vo voľnom priestore bez umelého vedenia.

Elektronické komunikačné siete

Elektronická komunikačná sieť je funkčne prepojená sústava prenosových

systémov a v prípade potreby prepájacích a smerovacích zariadení, ako aj iných

prostriedkov, ktoré umožňujú prenos signálu po vedení, rádiovými, optickými alebo

inými elektromagnetickými prostriedkami.

Verejná sieť je úplne alebo prevažne používaná na poskytovanie verejne dostupných

elektronických komunikačných služieb.

Verejná telefónna sieť je používaná na poskytovanie verejne dostupných

telefónnych služieb; umožňuje prenos hlasovej komunikácie medzi koncovými bodmi

siete alebo iné formy komunikácie ako sú napríklad faksimilný prenos alebo prenos dát.

Rozhranie je:

• koncový bod siete, ktorý je fyzickým bodom, v ktorom sa účastníkovi

poskytuje pripojenie k verejnej sieti a v prípade sietí zahŕňajúcich

spojovanie alebo smerovanie je tento bod určený špecifickou sieťovou

adresou, ktorá sa môže vzťahovať na telefónne číslo účastníka; a jeho

technické špecifikácie,

• rozhranie v priestore, ktoré vymedzuje rádiovú spojovaciu cestu medzi

rádiovými zariadeniami a jeho technické špecifikácie

• rozhranie na prepojenie sietí alebo pripojenie osobitných sietí a jeho

technické špecifikácie alebo

• rozhranie pre aplikačné programy, ktorým sú softvérové rozhrania

medzi aplikáciami poskytovanými prevádzkovateľmi rozhlasového

3


a televízneho vysielania alebo poskytovateľmi služieb a medzi

prostriedkami v digitálnych televíznych zariadeniach určených pre

digitálne televízne a rozhlasové služby a jeho technické špecifikácie.

Prístup je sprístupnenie zariadení a/alebo elektronických komunikačných služieb

inému podniku na poskytovanie elektronických komunikačných služieb, najmä prístup k:

a. účastníckemu vedeniu a k prostriedkom a službám potrebným na

poskytovanie služieb prostredníctvom účastníckeho vedenia

b. pevným sieťam a mobilným sieťam, najmä službám roamingu

c. zariadeniam na prevod čísel alebo k systémom ponúkajúcim ekvivalentnú

funkciu

d. príslušným softvérovým systémom vrátane prevádzkových podporných

systémov

e. infraštruktúre vrátane stavieb, priestorov a častí vedení sietí

f. systémom podmieneného prístupu na služby digitálnej televízie

g. službám virtuálnych sietí

Prepojenie je fyzické a logické spojenie verejných sietí používaných tým istým

alebo iným podnikom umožňujúce užívateľom siete jedného podniku komunikovať

s užívateľom toho istého alebo iného podniku alebo umožňuje prístup k elektronickým

komunikačným službám poskytovaných iným podnikom.

Účastnícke vedenie je fyzické spojenie koncového bodu siete v priestoroch

účastníka s hlavným rozvádzačom alebo rovnocenným zariadením v pevnej verejnej

telefónnej sieti.

Elektronické komunikačné služby

Elektronická komunikačná služba je služba obvykle poskytovaná za úhradu,

ktorá spočíva úplne alebo prevažne v prenose signálov v sieťach, vrátane

telekomunikačných služieb a prenosových služieb v sieťach používaných na rozhlasové a

televízne vysielanie.

Verejná telefónna služba je verejne dostupná služba na uskutočnenie a príjem

národných a medzinárodných volaní a na prístup k tiesňovým volaniam prostredníctvom

jedného alebo viacerých čísel národného alebo medzinárodného číslovacieho plánu.

4


Volanie je elektronické komunikačné spojenie zostavené prostredníctvom verejnej

telefónnej služby, ktoré umožňuje obojsmernú komunikáciu v reálnom čase.

Užívateľ je fyzická osoba alebo právnická osoba, ktorá používa alebo požaduje

poskytovanie verejne dostupnej služby.

Koncový užívateľ je osoba, ktorá používa alebo požaduje verejne dostupnú službu

a túto službu ďalej neposkytuje a ani prostredníctvom nej neposkytuje ďalšie služby.

Účastník je ten koncový užívateľ, ktorý uzavrel s podnikom poskytujúcim verejné

služby zmluvu o pripojení [2].

2.2 Národná tabuľka frekvenčného spektra (NTFS)

Základné rozdelenie frekvenčných pásiem rádiového spektra je pre rôzne služby

uvedené v Rádiokomunikačnom poriadku, vydanom Medzinárodnou Telekomunikačnou

Úniou (ITU). Každý štát prideľuje frekvenčné pásma všetkým rádiokomunikačným

službám vo vlastnej kompetencii v koordinácii s medzinárodnými odporúčaniami ITU.

Národná tabuľka frekvenčného spektra je základným dokumentom z hľadiska

využívania frekvenčného spektra a prideľovania frekvencií v Slovenskej republike. Týka

sa frekvencií od 9 kHz do 1000 GHz. Telekomunikačný úrad Slovenskej republiky

zverejňuje plán využívania frekvenčného spektra, ktorý je spracovaný na základe NTFS

schválenej vládou SR a ustanovuje spôsob a podmienky, podľa ktorých je možné

frekvenčné spektrum využívať rádiovými zariadeniami a elektronickými komunikačnými

sieťami. V národnej tabuľke frekvenčného spektra sa uvádza, ktoré frekvenčné pásma sú

pridelené jednotlivým službám a rádiovým zariadeniam. NTFS zverejňuje ministerstvo na

internete [2].

Úrad na základe NTFS vypracuje plán využívania frekvenčného spektra

s prihliadnutím na potrebu európskej harmonizácie, stupeň technického rozvoja rádiových

zariadení a na úroveň prevádzkových sietí a služieb v konkrétnom frekvenčnom pásme.

5


2.2.1 Rozdelenie rádiového spektra podľa ITU

Medzinárodnou telekomunikačnou úniou (ITU) je rádiové spektrum rozdelené na

deväť frekvenčných pásiem, značených s ohľadom na veľkosť frekvencie, od pásma

veľmi nízkych až po extrémne vysoké frekvencie, resp. podľa vlnovej dĺžky,

od myriametrových až po pásmo decimilimetrových vĺn.

Obr. 2.1 Delenie rádiového spektra podľa ITU

Na území SR sú pre rádioreléové systémy používané na úrovni prístupovej siete

vyhradené frekvenčné pásma v oblasti: - 6 GHz

- 7 GHz

- 13 GHz

- 17.7 ÷ 19.7 GHz

- 22 ÷ 23.6 GHz

- 37 ÷ 39.5 GHz

6


3 Postup návrhu rádiového spoja

Plánovanie je založené na detailných informáciách o špecifickom prostredí,

infraštruktúre a požiadavkách na funkcie a služby siete. Je samozrejme dôležité uvažovať

aj energetické pomery, do istej miery podmienené výberom zariadení ktoré budú použité.

Jednotlivé parametre systému by mali byť stanovené na základe ponúkaných služieb, to

znamená s ohľadom na šírku prenosového pásma, bitovú chybovosť, dostupnosť.

Definovaním skutočného počtu okruhov s prislúchajúcimi prenosovými kapacitami tak

možno vytvoriť flexibilnú a výkonnú rádiovú sieť.

3.1 Straty šírením

Pri návrhu pozemného rádiového systému je potrebné zaoberať sa intenzívne

úpadkom signálu šírením, teda aj mechanizmami jeho vzniku a následne sa snažiť tieto

vplyvy vhodným spôsobom potlačiť.

• tlmenie plynmi v atmosfére

• difrakčný únik

• viaccestný únik, ktorý vedie k Rayleighovmu (interferenčný únik)

• rozbiehavosť lúča

• tlmenie zrážkami

• vplyv uhla dopadu/vysielania signálu

Každý z týchto príspevkov k celkovej degradácii signálu má svoje špecifické

charakteristiky, závislé od frekvencie, dĺžky trasy a geografickej polohy a vyžaduje tak

osobitú pozornosť.[3]

3.1.1 Tlmenie vo voľnom priestore

Útlm signálu vo voľnom priestore medzi dvomi izotropickými žiaričmi, to znamená

v priestore ktorý je ovplyvňovaný jedine atmosférou, je s dostatočnou presnosťou možné

určiť vzťahom pre základné tlmenie vo voľnom priestore Lbf (basic free-space Loss) [6]:

=

λπdLbf 4log20 [dB] (3.1)

7


kde:

d vzdialenosť

λ vlnová dĺžka; ( d a λ sú vyjadrené v rovnakých jednotkách )

Vzťah (3.1) môže byť tiež zapísaný použitím frekvencie namiesto vlnovej dĺžky:

dfLbf log20log204.32 ++= [dB] (3.1b)

kde:

f frekvencia (MHz)

d vzdialenosť (km)

Dôležitým faktom vyplývajúcim z hore uvedeného vzťahu je, že už dvojnásobné

zväčšenie dĺžky skoku vedie k poklesu výkonu signálu na strane prijímača o približne

6 dB.

3.1.2 Straty na LOS trase

Termín Line-of-Sight (LOS), inak trasa na priamu viditeľnosť, neznamená len prípad,

kedy koncové body rádiového spoja, resp. antény v týchto bodoch sú viditeľné vizuálne.

O LOS trase možno hovoriť aj vtedy, ak dĺžka spoja presiahne za optický horizont.

Znamená to, že je potrebné pozerať sa ne tento problém z pohľadu rádiového, kedy

elektromagnetické vlny v atmosfére jemne sledujú zakrivenie zeme. Prítomnosť LOS na

trase však bezpodmienečne neznamená, že pri výpočtoch strát je možné postupovať ako

v prípade určovania tlmenia vo voľnom priestore. Existujú tu tri mechanizmy vzniku

strát, ktoré môžu viesť k odlišnostiam vo výpočte v porovnaní s prípadom voľného

priestoru. [4]

• refrakcia v atmosfére zeme, ktorá vplýva na trajektóriu rádiových vĺn

a môže byť časovo premenná

• difrakcia na objektoch v blízkosti priamej trasy šírenia signálu

• odrazy vĺn od blízkych alebo vzdialených objektov

3.1.2.1 Atmosférická refrakcia

Ako už bolo spomenuté skôr, elektromagnetické vlny sa v blízkosti zemského

povrchu obyčajne nešíria po striktne priamočiarej trajektórii, ale kopírujú zakrivenie

zeme. Toto sa nazýva refrakcia. Za normálnych okolností index refrakcie monotónne

8


klesá s rastúcou výškou, čo spôsobuje, že vlny vyžarované vysielacou anténou sa ohýbajú

smerom dole namiesto toho, aby sledovali pôvodnú priamu trasu.

Pre gradient refraktivity platí:dhdNG = (3.2)

kde:

N refraktivita

h výška nad zemským povrchom

Hodnota gradientu sa môže v čase prudko meniť z kladnej na zápornú, v extrémnych

hodnotách sa však nachádza len počas malého percenta času.

Graf 3.1 Typické rozloženie pravdepodobnosti gradientu refraktivity

Mediánová hodnota gradientu (50%), označované G alebo ∆N, je -39/km a korešponduje

s k faktorom 4/3. Tento prípad je nazývaný štandardná refraktivita. V prípade zvláštnych

poveternostných podmienok sa môže profil refraktivity dramaticky meniť, čo vedie

k niekoľkým rozdielnym podmienkam. Ak gradient refraktivity klesne ešte viac smerom

k záporným hodnotám, nižším ako -100/km, nastáva jav nazývaný superrefrakcia. Lúče

sú teraz ohnuté viac ako je normálne a rádiový horizont sa predĺži. Dochádza

k viaccestnému úniku. Extrémny prípad, kedy gradient refraktivity klesne pod hodnotu

9


-157/km, vedie k vzniku takzvaného vlnovodu. Vzniká množstvo ciest šírenia,

rozbiehavosť lúča a dokonca môže dôjsť k výpadku spojenia. Naopak, zmena gradientu

na pozitívny spôsobuje menšie ohnutie lúča a vznik tzv. subrefrakcie, ktorej výsledkom je

difrakčný únik, v niektorých prípadoch opäť vedúci až k výpadku. U rádiových spojov na

krátky dosah vplyv refrakcie nie je potrebné uvažovať.

pozn.: v klimatických podmienkach SR je gradient refraktivity G = -44/km

V súvislosti s ohybom rádiového lúča, ktorý sleduje zakrivenie Zeme, je definovaný vzťah medzi

polomerom zakrivenia lúča a skutočným polomerom Zeme. Polomer zakrivenia rádiového lúča sa

obyčajne označuje ako efektívna hodnota polomeru zeme: Re = a.k [km] (3.3)

kde:

a priemerný polomer Zeme 6371 km

k k – faktor, činiteľ polomeru Zeme; štatistická veličina

Zavedením koeficientu k sa výpočty výrazne zjednodušia, šírenie rádiových vĺn sa tak javí ako

priamočiare vzhľadom k povrchu. Zisťovanie vplyvu prekážok na šírenie teraz nie je tak

komplikované. Možno konštatovať, že hoci sa elektromagnetické vlny nešíria vzduchom

priamočiaro, ale ich dráha sa vplyvom refrakcie zakrivuje, zavedením koeficientu k možno

rádiový lúč zakresliť ako priamku a skutočný polomer Zeme a nahradiť efektívnym polomerom

Re. Pre skutočný fyzikálny tvar Zeme je k = 1, pre rovinné zobrazenie je k = ∞ . V praxi sa pre

mediánovú hodnotu činiteľa polomeru Zeme používa hodnota 4/3. Možno ju určiť za pomoci

výrazu: [4] N

k∆−

=157

157%)50( (3.4)

kde

∆N gradient rádiovej refraktivity

Hodnotu činiteľa k možno spoľahlivo zistiť z meteorologických dát meraním tlaku, vlhkosti

a teploty pre rôzne výšky nad zemou.

10


3.1.2.2 Difrakcia

V porovnaní s refrakciou a odrazom rádiových vĺn je mechanizmus difrakcie

relatívne zložitejšie si predstaviť. Pre jednoduchšie porozumenie majme vlnu postupujúcu

v smere zľava doprava, ktorá narazí na prekážku (Obr. 1).

Obr. 3.2 Tieniaci efekt prekážky

Nech dopadajúca vlna je uniformná, teda v každom bode roviny A-A' nameriame rovnakú

intenzitu poľa. Graf 1 znázorňuje elektromagnetické pole pozdĺž B-B'. Na osi x bod 0

korešponduje s vrcholom jednoduchej ostrej prekážky na ktorú vlna narazí a záporné

a kladné hodnoty vľavo a vpravo sa vzťahujú na pozíciu nad a pod týmto vrcholom.

Očakávalo by sa, že intenzita poľa za prekážkou klesne skokovou zmenou už na jej

okraji. Podľa reálnej krivky však vidieť nie len nedostatok energie v zatienenej oblasti,

11


ale pozorovateľný je aj pokles intenzity signálu na úrovni vrcholu prekážky. Je tu znížená

približne o 6 dB napriek tomu, že bod je v priamej viditeľnosti so zdrojom. K rozruchom

dochádza aj v oblasti nad prekážkou. Analogicky, jav difrakcie rádiových vĺn možno

prirovnať k difrakcii zvuku. Energia, ktorá sa šíri od vzdialeného zdroja zvuku, ak má

dostatočnú úroveň v porovnaní s okolím, napriek tomu, že narazí na prekážku, ktorá ju

čiastočne absorbuje, s istou intenzitou sa dostane aj do zatienenej oblasti. Je teda stále

počuteľná, hoci zdroj zvuku nie je v priamej viditeľnosti. [1]

pozn.: vlnová dĺžka rádiovej vlny o frekvencii 1 kHz je porovnateľná s vlnovou

dĺžkou vlny rádiovej, ktorej frekvencia je 1 GHz

Graf 3.2 Difrakčné tlmenie jednoduchou ostrou prekážkou ako funkcia parametra ν

Rádiové vlny na jednej trase medzi vysielačom a prijímačom prekonávajú aj niekoľko

prekážok. Pre zjednodušenie odhadu strát je výhodné, keď tvary týchto prekážok budeme

idealizovať, jednak predpokladom ostrého zanedbateľne tenkého vrcholu ako aj v druhom

prípade, keď máme tupú hladkú prekážku s presne definovaným polomerom zakrivenia

na vrchole. Tvary reálnych prekážok sú v skutočnosti podstatne komplexnejšie, pre odhad

prípadných strát však takéto nahradenie postačuje.

Už skôr spomínaný príklad predstavuje extrémne idealizovaný prípad mechanizmu

difrakcie, a to difrakciu cez jednoduchú ostrú prekážku, Obr. 3.2.

12


Obr. 3.3 Jednoduchá ostrá prekážka – Definícia a označenie uhlovVšetky geometrické pomery prekážky s ohľadom na polohu voči priamej spojnici medzi

vysielačom a prijímačom sú vyjadrené ich kombináciou v bezrozmernom parametri

ν v jednom z tvarov:

+=

21

112dd

hλ

ν (3.5a)

+

=

21

112

ddλ

θν (3.5b)

λθν h2= ( ν má znamienko podľa h a θ ) (3.5c)

212 ααλ

ν ⋅⋅= d ( ν má znamienko podľa α1 a α2 ) (3.5d)

kde:

13


h výška vrcholu prekážky nad priamočiarou spojnicou koncových bodov trasy;

ak je vrchol pod touto úrovňou, h má zápornú hodnotu

d1 d2 vzdialenosti koncových bodov trasy od vrcholu prekážky

θ uhol difrakcie (rad); znamienko rovnaké so znamienkom h, je predpokladaný

menší ako 0.2 rad, približne 12°

pozn.: v rovniciach (3.5a) až (3.5d) h, d, d1, d2 a λ majú byť v základných jednotkách [5]

Graf 3.2 prezentuje, ako funkciu parametra ν, stratu (dB) spôsobenú prítomnosťou

prekážky. Pre ν väčšie ako -0,7 približnú hodnotu možno získať z výrazu:

( )

−++−+= 1.011.0log209.6)( 2 νννJ [dB] (3.6)

Geometria jednoduchej zaokrúhlenej prekážky s polomerom zaoblenia vrcholu R je

znázornená na Obr. 3. Difrakčná strata pre takýto tvar prekážky môže byť určená

vzťahom:

),()( nmTJA += ν [dB] (3.7)

kde:

J(v) Fresnel-Kirchhoffova strata ekvivalentnou jednoduchou ostrou

prekážkou

s vrcholom v priesečníku dotyčníc d1 a d2

T(m,n) prídavné tlmenie spôsobené zakrivením prekážky

Obr. 3.4 Rozloženie uhlov a vzdialeností pre prípad jednoduchej zaokrúhlenej prekážky

Prídavné tlmenie T(m,n), závislé od parametrov m a n ako funkcií výšky h, vzdialeností

d1 d2, polomeru zaoblenia vrcholu prekážky R a použitej vlnovej dĺžky λ, je možné určiť

aj z Graf 3.3. Treba poznamenať, že v prípade, ak polomer zaoblenia R sa blíži k nule,

14


prídavné tlmenie T(m,n) smeruje tiež k nule a teda rovnica (3.7) sa redukuje na prípad

ostrej prekážky. [5]

Graf 3.3 Prídavné tlmenie T(m,n) ako funkcia parametrov m, n

Model výpočtu difrakčných strát počíta aj s prípadom dvoch izolovaných prekážok na

trase. Aplikuje teóriu difrakcie cez jednoduchú ostrú prekážku, pričom vrchol prvej

z prekážok považuje za zdroj pre difrakciu cez druhú Obr. 3.4. Na prvej difrakčnej trase

definovanej vzdialenosťami a a b a výškou h'1 vzniká strata L1 (dB). Na trase danej b a c

a výškou h‘2 dochádza k strate L2 (dB). Tieto straty sú počítané použitím niektorého zo

vzťahov (3.5a) až (3.5d). Výsledné tlmenie takejto dvojice prekážok ešte dopĺňa

korekčný výraz Lc, ktorý uvažuje deliacu vzdialenosť b, medzi jednotlivými prekážkami.

Je určený nasledujúcim výrazom:

++++=

)())((log10

cbabcbbaLc (3.8)

15


Je platný, ak obidve straty L1 aj L2 presiahnu hodnotu 15 dB. Úplná difrakčná strata je potom: [5]

cLLLL ++= 21 [dB] (3.9)

Obr. 3.5 Konfigurácia prekážok s dvomi izolovanými vrcholmi

Tlmenie difrakciou závisí od typu terénu a vegetácie. Pre danú svetlosť lúča na trase sa

bude difrakčné tlmenie meniť z minimálnej hodnoty pre jednoduchú ostrú prekážku, po

maximálnu hodnotu pre hladkú guľovú zem. Tieto spodné a vrchné limity pre difrakčnú

stratu sú zobrazené v Graf 3.4 [3].

16


Graf 3.4 Difrakčné straty na prekážkou blokovanej LOS mikrovlnnej rádiovej trase

Tlmenie difrakciou cez priemerný terén môže byť pre hodnotu vyššiu ako 15 dB

aproximované použitím rovnice: 10/20 1 +−= FhAd [dB] (3.10)

kde:

h rozdiel výšky (m) najdôležitejšieho blokovania cesty a výšky trajektórie (m)

F1 polomer prvého Fresnelovho elipsoidu daného vzťahom:

dfddF.

3.17 211 = [m] (3.11)

kde:

f frekvencia (GHz)

d dĺžka trasy (km)

d1 d2 vzdialenosti (km) koncových bodov trasy od prekážky

3.1.2.3 Odraz rádiových vĺn

Aj keď LOS trasa spĺňa príslušné kritériá svetlosti Fresnelovej zóny (kap.3.1.3),

stále na nej môžu vznikať straty, ktoré sa značne líšia od strát, ku ktorým dochádza pri

šírení vo voľnom priestore. Môže totiž dochádzať k viaccestnému šíreniu vyvolanému

odrazmi. Bežným prípadom odrazu rádiových vĺn, ktorý je potrebné uvažovať najmä vo

vidieckych oblastiach, je odraz od povrchu zeme. pozn.: V mestskom prostredí budú odrazené vlny v mnohých prípadoch blokované zástavbou.

Na trasách vedených cez relatívne hladký zemský povrch, prípadne ponad vodnú hladinu,

môže byť práve odraz vĺn hlavným mechanizmom strát. V extrémnom prípade, keď sa

odrazená vlna šíri svojou Fresnelovou zónou v ktorej nie je ovplyvňovaná ani útlmom od

stromov, môže jej amplitúda v mieste príjmu dosiahnuť veľkosť priamej vlny. Potom,

v závislosti od vzájomných fázových pomerov oboch vĺn, môže dôjsť k zosilneniu až do

6 dB nad hodnotu výkonovej úrovne signálu prijatej len z priamej cesty, alebo nastane

vzájomné rušenie signálov, ktoré bude mať za následok dodatočnú stratu. Vo väčšine

prípadov nastáva druhý príklad, preto je pri návrhu snahou vyhnúť sa odrazom od

zemského povrchu. Z terénneho profilu možno určiť rozdiel v dĺžkach oboch dráh,

priamej a odrazenej, pretransformovať tento na vlnovú dĺžku a zistiť tak možný fázový

17


rozdiel. Amplitúda a fáza odrazenej vlny závisia od mnohých premenných, zahŕňajúc

vodivosť a permitivitu odrážajúceho povrchu, frekvenciu, uhol dopadu a polarizáciu.

Správanie sa elektromagnetických vĺn pri odraze naznačuje Graf 3.5. Ide o špecifický

príklad pre frekvenciu f = 100 MHz a s typickými parametrami odrážajúceho povrchu,

rovnaký priebeh je ale pozorovateľný pre široký rozsah frekvencií a materiálových

konštánt [1].

Graf 3.5 Typický odraz vĺn od povrchu zeme

Je možné pozorovať značný rozdiel v amplitúdach odrazených vĺn pri použití odlišnej

polarizácie. Vertikálne polarizovaná vlna sa odráža s menšou intenzitou ako horizontálne

polarizovaná. Výrazný rozdiel je však citeľný až od uhlov dopadu väčších ako niekoľko

18


stupňov. Z praktického hľadiska takýto prípad nastáva len na spojoch krátkeho dosahu,

resp., pri uložení antén vo veľkej výške. Obyčajne je uhol dopadu vlny na zemský povrch

relatívne malý, často menej ako jeden stupeň. V takom prípade sú amplitúdy odrazených

vĺn u oboch typov polarizácií takmer totožné.

pozn.: Uhol dopadu je meraný vzhľadom k dotyčnici k odrážajúcemu povrchu v bode dopadu.

Významnejšou oblasťou sú ale fázové zmeny, ku ktorým dochádza u oboch polarizácií,

horizontálnej aj vertikálnej. U horizontálne polarizovanej vlny sa pri jej odraze fáza mení

bez ohľadu na uhol pod ktorým dopadá, zatiaľ čo fázová zmena vertikálne

polarizovaných vĺn je funkciou uhla dopadu a materiálových charakteristík povrchu.

Takéto zistenie vedie k záveru, že kým pre väčšinu trás, na ktorých existuje významný

odraz od zeme, výber typu polarizácie nehrá dôležitú úlohu, na veľmi krátkych trasách,

použitie horizontálnej polarizácie môže viesť k silnejším odrazom. Ak tieto v mieste

príjmu spôsobujú rušenie signálu namiesto zosilnenia, zmena polarizácie na vertikálnu je

možným riešením problému ( voľba polarizácie je pochopiteľne závislá od rôznych

ďalších faktorov ).

Ako už bolo spomenuté skôr, pre ktorúkoľvek polarizáciu, zväčšovaním dĺžky skoku sa

približujeme k stavu, keď odraz produkuje síce zmenu fázy, ale len malé tlmenie.

Zároveň, priama a odrazená trasa sa stávajú takmer rovnakými. Ako zvyšujeme

vzdialenosť, strata na trase vzrastá a klesá, až kým nie je dosiahnutý bod, v ktorom bude

rozdiel dráh lúčov, odrazeného a priameho, rovný práve polovici použitej vlnovej dĺžky.

Spolu s otočením fázy o 180° po odraze to bude mať za následok, že oba smery budú vo

fáze. Dosiahne sa tak zlepšenie výkonových pomerov na prijímacej strane, teoreticky

až o 6 dB. Ďalšie zväčšovanie dĺžky skoku spôsobuje stratu, pričom prijímaná energia

klesá so štvrtou mocninou, nie so štvorcom vzdialenosti, ako by sa očakávalo.

Napríklad, zdvojnásobenie vzdialenosti znamená pokles o 12 dB, namiesto 6 dB

predpokladaných. Vzdialenosť, v ktorej strata začína rásť podľa takéhoto pravidla je

dosiahnutá v momente, kedy sa prvý Fresnelov elipsoid práve dotýka zeme. Dostatočne

presný odhad tejto vzdialenosti možno získať z výrazu [1]:

λ214 hhd = [m] (3.12)

kde:

h1 h2 výšky antén nad bodom odrazu od zeme

λ vlnová dĺžka

19


Vážne problémy spôsobuje odraz na trasách vedených ponad vodnú hladinu. V takom

prípade sú málo účinné aj techniky rozprestretia spektra alebo priestorová diverzita antén.

Riešením môže byť umiestnenie antény do polohy, pri ktorej bude prijímaná len priama

vlna, odrazená bude blokovaná prirodzenou prekážkou, prípadne treba vhodným

spôsobom presunúť bod odrazu do oblasti s nerovným povrchom, ktorý danú vlnu

rozptýli. [1]

3.1.3 Fresnelova zóna a jej efekty

Priame rádiové vlny postupujú vždy po priamočiarej spojnici vysielača s prijímačom.

Treba si ale uvedomiť, že energia nie je prenášaná len prostredníctvom týchto vĺn. Ide

v skutočnosti o vymedzený priestor, kužeľ, resp. elipsoid, podobný tomu z Obr. 3.5.

Obr. 3.6 Ohraničenia Fresnelovych zón

Primárnou zložkou straty na LOS trase je tlmenie vo voľnom priestore (Free-space Loss)

medzi vysielačom a prijímačom. Prídavná strata však môže vznikať na základe

viaccestných odrazov od odrazných povrchov, ktoré sa nachádzajú vo vnútri Fresnelovej

zóny. (podobne, ako bolo spomenuté v kap. 3.1.2.3) Opäť sú dôležité fázové vzťahy

medzi prijímanými vlnami.

20


Obr. 3.7 Rušiaci efekt odrazenej vlny

Stred priamej vlny je súosovo obklopený nekonečným množstvom Fresnelovych zón.

Okraj každej z nich je tvorený bodmi, v ktorých ak by nastal odraz, odrazený signál by

mal vzťah voči priamemu signálu λ/2.

pozn.: Od frekvencie, resp. vlnovej dĺžky závisí polomer Fresnelovej zóny.

Pre polomer prvej Fresnelovej zóny platí: dfddF.

3.17 211 = [m] (3.13)

kde:

f frekvencia (GHz)

d dĺžka trasy (km)

d1 d2 vzdialenosti (km) koncových bodov trasy od prekážky

21


Obr. 3.8 Výpočet polomeru prvej Fresnelovej zóny

Polomer Fresnelovej zóny sa zmenšuje s rastúcou frekvenciou. Platí tiež, že odrazy vo

Fresnelovych zónach nepárneho rádu (1, 3, 5, ..) zosilňujú priamy smer, párny rád

(2, 4, 6, ...) pôsobí opačne.

Polomer n-tej zóny možno určiť nasledovne:

dfddnFn.

3.17 21= [m] (3.14)

Pre zabezpečenie spoľahlivosti, rádiové spoje typu Bod-Bod (Point-to-Point Links), sú

typicky navrhované so svetlosťou prvej Fresnelovej zóny 60%. [7]

Zabezpečenie voľnosti profilu

Charakter terénneho profilu má vplyv na šírenie elektromagnetických vĺn a tým aj

na kvalitu navrhovaného spoja.

Na frekvenciách väčších ako približne 2 GHz, difrakčný únik popísaný

v kap. 3.1.2.2 bol predtým potláčaný inštalovaním antén v dostatočnej výške na to,

aby v najhoršom prípade ohnutia lúča vplyvom refrakcie (mininálne hodnoty k) nedošlo

22


k tomu, že prijímač sa bude nachádzať v difrakčnej zóne. Pri súčasných možnostiach

určenia štatistickej hodnoty k sa antény inštalujú do výšok, kde produkujú istý výpadok.

3.1.4 Tlmenie atmosférickými plynmi

Isté tlmenie signálu spôsobené absorpciou kyslíka a vodnými parami (Absorpčný

únik) je v rádiovom kanále vždy prítomné a malo by preto byť zahrnuté do výpočtov

celkovej straty šírením. Špeciálne to platí pre frekvencie vyššie ako približne 10 GHz.

Tlmenie na trase dĺžky d (km) je dané:

Aa = γa d [dB] (3.15)

Špecifické tlmenie γa (dB/km) závislé od použitej frekvencie je možné zistiť

z grafu, podľa odporúčania ITU-R P.676, ktorý obsahuje Príloha č. 1.

3.1.5 Tlmenie zrážkami

Kvalitu rádiového spoja ovplyvňuje aj hustota zrážok, ktoré v danom okamihu

v jeho zóne spadnú. Útlm spôsobený dažďom môže byť všeobecne na frekvenciách pod

5 až 10 GHz ignorovaný, jeho význam rastie so zvyšujúcou sa frekvenciou.

Najvýraznejšou mierou ovplyvňuje kvalitu spoja vlhký sneh, ktorého čiastočky sú

dostatočne veľké na to, aby spôsobili útlm už aj pri nižších frekvenciách.

Suchý sneh, ako zmes ľadu a vzduchu, spôsobuje na rádiových trasách len nepatrné

tlmenie [8].

3.1.6 Viaccestné šírenie

Parametre chybovosti a dostupnosť sú charakteristickými hodnotiacimi kritériami

rádioreléových systémov. Tlmenie zrážkami, ktoré je dominantné na frekvenciách vyšších

ako 17 GHz, ovplyvňuje dostupnosť spoja, zatiaľ čo na frekvenciách pod

10 GHz je hlavným faktorom vplývajúcim na parametre chybovosti (Bit-Error-Rate,

BER) viaccestné šírenie. Špecifické podmienky v atmosfére, pri ktorých gradient

refraktivity G nadobúda výrazne záporné hodnoty, spôsobujú, že vplyvom refraktivity sa

v priestore spoja vytvára niekoľko ciest šírenia rádiového signálu naraz. Super-refrakčná

vrstva spodnej atmosféry ohýba rádiovú vlnu tzv. atmosférickým vlnovodom, ktorý sa

23


v atmosfére vytvorí, ak gradient refraktivity klesne pod hodnotu -157/km (kap. 3.1.2.1).

Viaccestné šírenie potom v mieste príjmu môže znamenať deštruktívnu interferenciu

vyvolanú nepriaznivými fázovými pomermi signálov z jednotlivých rôzne dlhých

ciest [9]. Je príčinou vzniku frekvenčne selektívneho úniku u stredno

a vysokokapacitných digitálnych systémov, u ktorých spôsobuje vnútropásmové

skreslenie, v nízkokapacitných spojoch zapríčiňuje plochý únik. Cieľom je predpovedať

pravdepodobnosť výskytu takéhoto úniku a snažiť sa tak eliminovať jeho vplyv.

Nebezpečnou formou úniku je štatistická veličina, interferenčný (Rayleighov) únik,

ktorého veľkosť závisí od frekvencie, dĺžky skoku, povahy terénu a klimatických

podmienok.

Kľúčovou úlohou je určiť pre daný rádioreléový skok percento pravdepodobnosti

výskytu interferenčného úniku Pr v najhoršom mesiaci. Možno ho určiť pomocou

vzťahu: Pr = c . f . d0 . 6 . 10 - 8 [ % ] (3.16)

kde:

f frekvencia spoja [MHz]

d0 dĺžka skoku [km]

c faktor vplyvu klimatických podmienok a drsnosti (vertikálnej členitosti)

terénneho profilu, priemerná hodnota c na území SR je 0,127;

v klimatických podmienkach SR platí: 3,1

155.0

−

⋅= wc (3.17)

kde w je drsnosť terénneho profilu (kap. 3.2)

Percento doby, počas ktorej bude v najhoršom mesiaci na jednom skoku prekročená

veľkosť úniku Aum vplyvom interferenčného úniku, sa vyjadruje Rayleighovou

distribučnou funkciou, platnou pre Aum ≥ 20dB:

tfU = Pr . 10 -0,1.Aum [ % ] (3.18)

kde:

Pr pravdepodobnosť výskytu interferenčného úniku [%]

Aum maximálna prípustná hodnota úniku [dB]

Existuje niekoľko metód ochrany pred únikom. Všetky ich možno rozdeliť do troch

hlavných skupín, konkrétne na: - systémové

24


- nediverzitné

- diverzitné

Pri plochom úniku je v mnohých prípadoch účinným spôsobom eliminácie jeho

vplyvu zabezpečenie dostatočne veľkej hodnoty rozpätia úniku (Fade Margin, FM),

a to zvýšením systémového zisku zaradením kvalitnejších antén, resp. prijímača, prípadne

zvýšením výstupného vysielacieho výkonu. Všetky tieto faktory majú svoje ohraničenia,

ak už boli dosiahnuté ich limity, jediným spôsobom ako zlepšiť správanie sa systému je

použiť diverzitné metódy. Pri selektívnom úniku nie je problémom intenzita poľa v

mieste príjmu, ale vnútropásmové skreslenie. Vhodnou cestou zlepšenia stavu je použitie

ekvalizácie, či už vo frekvenčnej, alebo v časovej rovine.

Vplyv úniku je na rôznych frekvenciách rôzny. Ak je počas úniku prevádzka

prepnutá na iný kanál, môže byť zabránené strate dát a prerušeniu komunikačného

spojenia. Takéto zabezpečenie systému sa nazýva konfigurácia s horúcou rezervou

(hot standby, HSB).

V boji proti úniku sú často krát použité tzv. diverzitné techniky. Na podobnom

princípe ako HSB pracuje aj frekvenčná diverzita, obidva vysielače tu ale pracujú súčasne.

Tlmenie v cirkulátore a filtri je preto podstatne menšie ako pri HSB riešení. Na druhej

strane, efektívnou z hľadiska frekvenčného pásma sa javí priestorová diverzita, ktorá

poskytuje dostatočné zabezpečenie systému voči viaccestnému šíreniu. Signál je

prijímaný prostredníctvom dvoch vertikálne oddelených antén. Hoci vplyvom

viaccestného úniku vzniká fázové rušenie hlavnej trasy, diverzitná trasa ním nie je

ovplyvnená [10]. Všeobecne platí, že frekvenčná diverzita je účinnejšia na nižších

frekvenciách, na vyšších je výhodnejšie použiť priestorovú diverzitu.

pozn.: pre zabezpečenie minimálnej korelácie oboch prijímaných signálov je potrebné vertikálne

oddelenie antén o hodnote 200 násobku vlnovej dĺžky

Kombináciou oboch techník je tzv. hybridná diverzita, pri ktorej sú dve antény

použité len na jednom z koncových bodov skoku. Prepínač na strane s jednou anténou

prepína frekvenčne diverzitné kanály. Takouto konfiguráciou je dosiahnutá priestorová aj

frekvenčná diverzita v oboch smeroch [10].

Viaccestné šírenie vplyvom atmosférického vlnovodu spôsobuje aj ďalší problém.

Okrem spomínaného mechanizmu úniku je zároveň jedným z hlavných faktorov,

zhoršujúcich potlačenie krížovej polarizácie (Cross-polarization Discrimination, XPD)

v mikrovlnných komunikačných systémoch s duálnou polarizáciou [9].

25


Obr. 3.9 Pootočenie polarizačnej roviny vplyvom kanála

Čím viac sa zníži XPD, tým viac sa objaví jeden kanál v druhom. Vzniká tak presluch.

3.2 Terénny profil

Prienik zvislej roviny, rovnobežnej so spojnicou koncových bodov rádiového spoja,

s terénom, vrátane terénnych objektov, predstavuje pozdĺžny terénny profil. Pre

zakreslenie terénneho profilu je nutné mať k dispozícii všetky dôležité údaje o teréne,

vrátane terénnych objektov, teda o zástavbe, zalesnení a prípadných ďalších prekážkach,

ktoré do rádiového spoja môžu zasahovať. Prácu s topografickými mapami dnes už

úspešne nahrádzajú počítačové programy s digitálnymi plánmi daných oblastí, ktoré

potrebné údaje o teréne dokážu aj vhodne spracovať a vyhodnotiť. Údaje o terénnych

objektoch sú časovo nestále, v mnohých prípadoch skutočnosť nekorešponduje

s parametrami zaznamenanými v mapách, z tohto dôvodu je mnohokrát potrebné previesť

obhliadku terénu a merania priamo na mieste plánovanej výstavby spoja.

S maximálnou možnou presnosťou je treba určiť nadmorskú výšku význačných

bodov rádiovej trasy, teda výšku vrcholov terénnych zlomov, resp. terénnych objektov,

ako aj výšky koncových bodov skoku a hladín rozľahlých vodných plôch, prípadne iných

rovinných terénnych priestranstiev, ktoré by mohli byť zdrojom nežiadúcich odrazov. Je

potrebné tiež zistiť začiatok a koniec takejto plochy, resp. plochy vymedzenej zástavbou

alebo zalesnením. Špecifickým prípadom sú osamotené terénne objekty, napríklad košaté

stromy, samostatne stojace budovy, komíny, veže a podobne. Ich polohu a výšku je možné

zistiť obvykle len na mieste, alebo u príslušného stavebného úradu.

Dôležitým faktorom terénneho profilu, ovplyvňujúcim šírenie elektromagnetických

vĺn, je jeho drsnosť w. Vplýva na pravdepodobnosť výskytu interferenčného

(Rayleighovho) úniku Pr (kap. 3.1.6).

26


Je definovaný nasledujúcim vzťahom:

2

1 1

2 11 ∑ ∑= =

⋅−⋅=

m

i

m

iii h

mh

mw [m] (3.19)

kde:

hi nadmorská výška terénu v i-tom bode profilu [m]

m počet bodov v ktorých sa meria výška

3.3 Rušenie spojov a frekvenčné plánovanie

Pri návrhu rádioreléového spoja je potrebné počítať so všetkými zložkami šumov

a rušení, ktoré nepriaznivo vplývajú na kvalitu digitálneho prenosu. Podľa mechanizmu

vzniku rozlišujeme niekoľko typov rušení, ktoré možno rozdeliť do dvoch hlavných

skupín, na: a.) rušenia vznikajúce vo vlastnom spoji

b.) rušenia vyvolané inými RR spojmi

Frekvencie, ktoré majú byť použité pre rádiový spoj, musia byť zvážené

s inštitúciou, vykonávajúcou dohľad nad delením spektra (Telekomunikačný úrad SR).

Aby úrad mohol prideliť frekvencie, projekt musí obsahovať presné umiestnenie staníc,

sklon vyžarovacích lalokov antén, výšku stožiarov a stupeň kvality služby. Potom je

zabezpečený výpočet interferencií pre jednotlivé skoky a páry použitých frekvencií.

Z dôvodov interferencie je tiež stanovený maximálny efektívny izotropický vyžiarený

výkon (effective isotropic radiated power, EIRP).

V odporúčaniach ITU-R je možné nájsť rozmiestnenia frekvenčných kanálov pre

konkrétne frekvenčné pásma. Je uvedená referenčná frekvencia pásma fr, duplexný odstup

dopredného a spätného smeru, odstup susedných kanálov a počet kanálov pre vybranú

šírku kanálov.

27


Obr. 3.10 Frekvenčný plán

Jednotlivé frekvenčné kanály sú rozmiestnené po oboch stranách referenčnej frekvencie fr

vľavo a vpravo. Frekvenčné plány pre konkrétne hodnoty frekvencií s rozostupmi

kanálov sú pre jednotlivé šírky kanálov uvedené v odporúčaniach ITU. V záujme úspory

spektra sú kanály často rozmiestnené so striedavou polarizáciou, čím sú zároveň kladené

vyššie nároky na technické parametre systému. Frekvencie použité pre priamy smer sú

obyčajne v dolnej polovici frekvenčnej schémy, pre spätný v hornej. Stanice vysielajúce

v dolnej časti frekvenčného pásma sú tzv. stanice A, a stanice vysielajúce v hornej

polovici sa nazývajú B stanice. Je snahou zaistiť maximálny možný odstup medzi

vysielaním a príjmom, ako aj medzi samotnými kanálmi v danom smere. Preto výber

frekvencií z frekvenčnej schémy má byť tomu podriadený, to znamená, že pokiaľ je to

možné, použijú sa začiatočné a koncové frekvencie dolnej, resp. hornej polovice plánu.

Frekvenčné plány jednotlivých rozsahov sú podľa určenia pre konkrétny typ

prenosu vypracované, v koordinácii s odporúčaniami ITU, telekomunikačným úradom

krajiny. Na území SR je pre rádioreléové spoje vymedzených niekoľko frekvenčných

pásiem (kap. 2.2.1). Ako príklad možného rozvrhnutia frekvenčného spektra je ďalej

uvedený plán pre pásmo 38 GHz, rovnaký, aký bude použitý pri praktickom návrhu siete

na mikrovlnnom skoku medzi tranzitným bodom na hranici Popradu a Popradom.

Pre prenos má byť k dispozícii 4x2 Mbit/s tok. Pre takúto prenosovú rýchlosť je

postačujúca šírka kanála 7 MHz. Počet takto širokých kanálov, ktoré pri danom pláne

budú k dispozícii, potom bude 160 pre obidva smery.

nech: fr referenčná frekvencia o hodnote 37929,5 MHz

28


fn nosné frekvencie kanálov v spodnej polovici spektra

fn = (37929.5 – 630 + 7.n) MHz

f ’n nosné frekvencie kanálov v hornej polovici spektra

fn = (37929.5 + 630 + 7.n) MHz

kde:

n počet kanálov spektra pri danej šírke kanálov

n = 1, 2, 3, .... 160

Takto je na výber k dispozícii 160 párov frekvenčných kanálov na prislúchajúcich

nosných frekvenciách, ako je uvedené v tab. 3.1.

Tab. 3.1 Frekvenčný plán pre pásmo 38 GHz a šírku kanálov 7 MHz

d o l n á p o l o v i c a h o r n á p o l o v i c a

číslo kanála

frekvencia[MHz]

číslo kanála

frekvencia[MHz]

1 37306.5 1’ 38566.52 37313.5 2’ 38573.53 37320.5 3’ 38580.54 37327.5 4’ 38587.55 37334.5 5’ 38594.56 37341.5 6’ 38601.57 37348.5 7’ 38608.58 37355.5 8’ 38615.5

160 38419.5 160’ 39679.5

Pre spoj Hranica 3 – Poprad bude v návrhu siete použitý prvý frekvenčný pár 1 – 1’.

pozn.: Dodržiavanie frekvenčných plánov, vypracovaných podľa odporúčaní ITU a príslušného

telekomunikačného úradu, zabezpečí efektívne využitie obmedzeného rádiového spektra.

3.3.1 Rušenie vo vlastnom spoji

Dvojfrekvenčný plán, pri ktorom systém pracuje len s jedným párom frekvencií je

síce najefektívnejší z hľadiska využitia frekvenčného spektra, neposkytuje však

29


vyhovujúcu odolnosť systému pred rušením a interferenciou za určitých, špecifických

podmienok. Treba uvažovať interferenciu: - v blízkej stanici (v stanici opakovača)

- medzi vzdialenými stanicami (overshoot)

Ako znázorňuje Obr. 3.10, rušenie vzniká aj vo vlastnom RR spoji v stanici opakovača.

f1’ f1 f1 f1’ x y

B A C

Obr. 3.11 Interferencia v opakovači

Stanica A vysiela do oboch smerov na frekvencii f1, stanice B a C pracujú teda v opačnej

polovici plánu, na frekvecii f1’. Zároveň aj prijímač v opakovači (stanica A) je naladený

na frekvenciu f1’. Jedným z parametrov antén je aj pomer F/B, pomer medzi ziskom

antény v priamom smere, k zisku v opačnom smere (front to back). Ak hodnota F/B (dB)

antény y nebude dostatočne veľká, dôjde k interferencii priameho signálu stanice C so

signálom prijatým z opačného smeru, ktorý bol vyslaný stanicou B. Podmienkou pre

realizáciu takéhoto frekvenčného plánu je teda použitie vysokokvalitných smerových

antén s dostatočnou hodnotou F/B. Je potrebné spočítať pomer nosná/interferencia C/N

(carrier to interference), ak výsledok nevyhovuje podmienke minimálnej prípustnej

hodnoty, je nutné previesť opatrenia. Riešením môže byť zmena hodnoty výkonu

prijímaného signálu v stanici A, prípadne zmena veľkosti antén. Ak uvedený postup nie je

dostatočne účinný, treba použiť štvorfrekvenčný plán [11].

Signály vzdialených staníc, takých, ktoré pracujú na rovnakej frekvencii, môžu za

daných podmienok navzájom tiež interferovať. Pokiaľ interferenčný signál nie je

dostatočne tlmený šírením voľným priestorom, resp. na trase medzi kolidujúcimi

anténami mu nebránia v ceste prekážky, je potrebné ho redukovať uhlami natočenia antén

staníc, v ktorých k interferencii dochádza.

Ak interferenčný signál aj po natočení antén, resp. po použití kvalitných antén

s potlačenými postrannými lalokmi, vykazuje v mieste príjmu vysokú hodnotu, je treba

rozlíšiť kanály pomocou rozdielnej polarizácie, to znamená, že prenos cez prvé dva skoky

30


trasy bude realizovaný prostredníctvom horizontálne, ďalšie dva prostredníctvom

vertikálne polarizovanej vlny, resp. naopak. Takáto schéma je naznačená na obr. 3.11.

1H 1H 1V 1V

A B A B A

Obr. 3.12 Spoj s dvojfrekvenčným plánom s meniacou sa polarizáciou

kde:

1H prvý frekvenčný pár na horizontálne polarizovanej vlne

1V prvý frekvenčný pár na vertikálne polarizovanej vlne

A stanice vysielajú na frekvenciách v dolnej polovici prideleného pásma

B stanice vysielajú na frekvenciách z hornej polovice pásma

Ak medzi vzdialenými stanicami RR spoja aj naďalej pretrváva interferenčné

rušenie, jediným riešením je použiť štvorfrekvenčný plán (prípadne až šesťfrekvenčný).

Takýto plán používa dva páry frekvencií, čím sa zabezpečí, že tá istá frekvencia bude

opätovne použitá až v piatom skoku RR spoja . Takéto rozmiestnenie frekvencií je

zložitejšie, na druhej strane však zmierňuje požiadavky na kvalitu antén.

3.3.2 Rušenie vyvolané inými RR spojmi

Tento typ rušenia nastáva v prípadoch, kedy vlastnosti anténových systémov

a terénne prekážky dostatočne netlmia rušiaci signál, prichádzajúci z iného

rádioreléového spoja, ktorý pracuje v rovnakom frekvenčnom pásme. Rušiaca stanica

musí byť opačného typu, ako stanica, na ktorej sa nachádza rušený prijímač. V prípade, že

je rušená a rušiaca stanica rovnakého typu, rušenie nenastáva [11].

pozn.: Stanica typu A je stanica, ktorej vysielač pracuje v dolnej polovici frekvenčného pásma na

frekvencii f, stanica typu B je stanica, ktorej vysielač pracuje v hornej polovici

frekvenčného pásma na frekvencii f’.

31


3.4 Charakteristika horského prostredia z pohľadu šírenia rádiových vĺn

Vysoké Tatry, ako horská, resp. vysokohorská oblasť sú z hľadiska implementácie

mobilnej rádiokomunikačnej siete špecifickou lokalitou. Šírenie elektromagnetických vĺn

je ovplyvňované inak ako v prípade mestských častí so zastavaným územím. Vo

vidieckom a horskom prostredí je pozornosť zameraná na úpadok signálu vplyvom

rozptylu, útlmu od lesného porastu a absorpcie vegetáciou.

Útlm narastá so zmenšujúcou sa vlnovou dĺžkou, keďže prekážky sa pre vlnu

stávajú nepreklenuteľnými. Je výraznejší u vertikálne polarizovanej vlny, pričom vplyv

polarizácie na útlm s rastúcou frekvenciou klesá a v pásme jednotiek až desiatok GHz

(UHF, SHF), kde pracujú mikrovlnné rádioreléové systémy je prakticky zanedbateľný.

pozn.: Výber typu polarizácie má opodstatnenie najmä v zmysle odrazov rádiových vĺn od zeme,

resp. okolitých prekážok (kap.: 3.1.2.3).

Sú pozorovateľné tiež zmeny tlmenia signálu v závislosti od ročného obdobia.

Počas jesene a zimy je útlm na frekvenčnom rozsahu 0,1 – 1 GHz približne o 0,02 dB/m

menší v porovnaní s útlmom v letných mesiacoch [12].

Ďalším efektom vyskytujúcim sa pri šírení elektromagnetických vĺn horským prostredím

je rozptyl spôsobený vegetáciou. Kulemin Gennady P. (Ukrajina) vo svojej štúdii [12]

uvádza výsledky experimentálnych meraní rozptylu spôsobeného jednak okrajom lesa,

tak ako je znázornené na situačnom pláne, obr. 3.12, ako aj vrcholmi stromov, obr. 3.13.

32


Obr. 3.13 Meranie rozptylu rádiového lúča od okraja lesa

Hodnota koeficientu rozptylu s rastúcou frekvenciou tiež narastá. Sú tiež pozorovateľné

rozdielne hodnoty v závislosti od ročného obdobia, pričom k výraznejšiemu rozptylu

rádiového lúča dochádza počas zimy, avšak pri frekvencii nad 300 MHz sú tieto zmeny

takmer nepodstatné, čo znamená, že pre rádioreléové skoky výber polarizácie z hľadiska

rozptylu nemá podstatný význam. Intenzita prijatého signálu je o určitú, malú hodnotu

vyššia v prípade ihličnatého lesa.

Rozptyl od vrcholov stromov bol vyšetrovaný spôsobom naznačeným na obr. 4.4

vľavo, nameraná závislosť, vpravo, predstavuje priestorovú štruktúru EM poľa. Pri

vertikálnej polarizácii je viaccestná štruktúra len nepatrná, horizontálne polarizovaný

signál je viditeľne skreslený vplyvom rozptylu na vrcholoch stromov [12].

Obr. 3.14 Rozptyl rádiového lúča spôsobený vrcholmi stromov

3.5 Prenosová hierarchia

S nástupom digitálnych rádiových systémov, nahrádzajúcich analógové, sa do praxe

dostali nové technológie. Frekvenčne delené multiplexovanie (FDM) vystriedal časovo

delený multiplex (TDM). V záujme zvýšenia prenosovej kapacity a vzájomnej

33


kompatibility prenosových systémov bola Medzinárodnou telekomunikačnou úniou ITU

štandardizovaná hierarchia prenosových rýchlostí. Digitálne toky definované

pleziochrónnou digitálnou hierarchiou (PDH) boli rozšírené synchrónnou digitálnou

hierarchiou (SDH), resp. štandardom SONET (Synchronous Optical Network) pre

optické siete v USA.

Na úrovni rádiovej prístupovej siete do siete GSM/UMTS sa v prevažnej väčšine

používa prenos hierarchiou PDH, preto v nasledujúcej časti bude pozornosť venovaná

práve tejto technológii.

3.5.1 Pleziochrónna digitálna hierarchia, PDH

Hierarchia rozhraní a prenosových rýchlostí popísaná v štandarde ITU-T G.703,

resp. G.704 umožňuje za pomoci multiplexných techník prenos viacerých kanálov

s prenosovou rýchlosťou 64 kbit/s. Základný kanál 64 kbit/s môže byť použitý na prenos

jedného nekomprimovaného telefónneho hovoru, a môže byť tiež použitý na prenos iných

digitálnych informácií. Digitálne systémy, ako už bolo spomenuté, sú založené na časovo

delenom multiplexovaní (TDM), ktorý spolu s impulzovou kódovou moduláciou (PCM)

umožňuje vytvoriť primárnu digitálnu prenosovú rýchlosť E1 (resp. T1 v USA). Pre

vyššie prenosové rýchlosti sa používajú sekundárne multiplexory.

Výraz “pleziochrónny“ znamená “takmer synchrónny“. Dôvodom je absencia

ideálnej hodinovej synchronizácie všetkých zariadení, to znamená, že môžu vzniknúť isté,

aj keď len jemné odchýlky medzi frekvenciami jednotlivých väzieb. Fakt, že každý

z multiplexorov má používať svoj vlastný hodinový takt predstavuje značný problém

v prípade, ak je potrebné multiplexovať niekoľko dátových tokov z viacerých

multiplexorov naraz. Je zložité vybrať správnu frekvenciu časovania. Ak bude zvolené

rýchle časovanie, z pomalšie prichádzajúceho dátového toku nebude dostatok dát na

vyplnenie rámca. Naopak, ak bude časovanie pomalé, dáta z rýchlejšie prichádzajúceho

toku sa stratia [13] [14]. Používané multiplexné techniky umožňujú vyplňovanie rámcov

bitmi, tzv. stafing (bit stuffing), ktorý kompenzuje rozdiely v bitovej rýchlosti. Je teda

permanentne zvolený rýchly hodinový takt, pričom možné prázdne miesta v rámcoch sa

vypĺňajú bitmi, ktoré budú neskôr, počas demultiplexovania odstránené.

34


Obr. 3.15 Pleziochrónna digitálna hierarchia, PDH

V uvedenej schéme, Obr. 3.14, vidieť vzťah medzi jednotlivými úrovňami

digitálnych bitových tokov. Multiplexovaním základného digitálneho toku s prenosovou

kapacitou 64 kbit/s vzniká hierarchia vyšších tokov. Prenosové rýchlosti jednotlivých

úrovní boli definované a štandardizované inak pre Európu, inak pre USA a Kanadu a inak

pre Japonsko.

Najnižším prenosovým stupňom Európskej hierarchie PDH je bitový tok E1, čiže

2 Mbit/s multirámec PCM30. Je rozdelený na 16 rámcov, z ktorých každý obsahuje 32

kanálových intervalov (0. až 31.) tvorených 8 bitmi. Kanálové intervaly 0 a 16 majú

zvláštnu úlohu, obsahujú synchronizačné slová, nultý pre synchronizáciu rámcov (frame

alignment signal, FAS), šestnásty sa týka synchronizácie multirámcov (multi-frame

alignment signal, MFAS). Ostatné kanálové intervaly sú určené pre zakódovanie

užitočných signálov.

Nominálna bitová rýchlosť pre E1 je 2048 kbit/s ± 50 ppm (parts pre million).

Sekundárny multiplexor prvej úrovne 2/8, obr. 3.15, vytvára zo štyroch 2 Mbit/s tokov

jeden 8 Mbit/s tok. Vstupné bitové toky načítava do pružných pamäťových zásobníkov

pracujúcich s taktovacou frekvenciou príslušného vstupného bitového toku. Jednotlivé

bity sú prepísané každým zásobníkom a následne preložené do výsledného toku

v základnom takte multiplexora. Pre uistenie, že najrýchlejší vstupný tok nepretečie

zásobníkom bez prepísania, takt multiplexora má vyššiu rýchlosť akú môže mať

35


najrýchlejší vstupný bitový tok, t.j. 2048 kbit/s + 50 ppm, čo predstavuje rýchlosť

2048,102 kbit/s. Taktovacia rýchlosť multiplexora má byť vyššia aj z dôvodu vkladania

špeciálnych kontrolných bitov do sekundárneho toku. Počas doby, kedy sa tak deje, musí

byť umožnené zastavenie linkového taktu.

Obr. 3.16 Multiplexovanie v hierarchii PDHVyššia taktovacia rýchlosť multiplexora tiež znamená, že zásobníky môžu pracovať

naprázdno. Prevenciou takého stavu je zastavenie zapisovania zásobníka po dosiahnutí

určitej prahovej hodnoty, a súčasné vkladanie tzv. stafingových bitov do výsledného

signálu. Špeciálne kontrolné bity sú pridané z dôvodu jednoduchého rozhodovania počas

demultiplexovania, či sú dané bity užitočné, alebo ide o umelo vložené bity, ktoré treba

odstrániť. Okrem toho sú pridávané aj bity synchronizačného slova FAS. Podobným

spôsobom sú tvorené aj bitové toky vyšších úrovní.

pozn.: Piata úroveň hierarchie bola definovaná, nebola však štandardizovaná.

Pre kvalitatívne ohodnotenie prenosového systému pracujúceho v štandarde PDH sú

smerodajnými nasledujúce parametre:

• Bitová chybovosť (bit error rate, BER) ako pomerné vyjadrenie chybne

prijatých bitov, k celkovému počtu prijatých bitov

• Časová nestabilita (Jitter) charakterizovaná krátkodobými odchýlkami

digitálneho signálu od jeho ideálnej polohy v čase

36


V zmysle prenosových rýchlostí a formátov predstavuje PDH štandardizovaný spôsob

prenosu a multiplexovania dátových tokov [15].

3.5.2 Synchrónna digitálna hierarchia

Hierarchia SDH, ako aj jej americký variant SONET (synchronous optical network)

boli pôvodne koncipované pre optické prenosové systémy. Neznamená to však, že optické

vlákno je jediným médiom v ktorom je SDH prenosové rozhranie používané. Chrbticová

sieť (backbone network) rádiovej časti mobilných telekomunikačných systémov, pre

splnenie požiadaviek kladených na vysokokapacitnú sieť (prenosová rýchlosť nad 100

Mbit/s), používa práve štandard SDH [16].

SONET, definovaný Americkým inštitútom národných štandardov (ANSI), je

používaný v štátoch Severnej Ameriky. Synchrónna digitálna hierarchia SDH bola

navrhnutá a štandardizovaná Medzinárodnou telekomunikačnou úniou ITU

a implementuje sa do prenosových systémov okrem územia USA na celom svete, vrátane

Japonska, ktoré si osvojilo technológiu len s minimálnymi odlišnosťami. Jedná sa teda

o skutočnú medzinárodnú koncepciu digitálnych komunikačných techník [17].

Obr. 3.17 Multiplexná štruktúra SDH

Európsky štandard SDH je založený na synchrónnom mapovaní bitových tokov

nižších rýchlostí do tzv. kontajnerov (container, C), ktoré sú neskôr vkladané do

výsledného rámca. V SDH hierarchii je to základný 155,52 Mbit/s tok, označovaný ako

37


Synchrónny prenosový modul – 1 (synchronous transfer module – 1, STM-1).

Pri mapovaní 2 Mbit/s signálu do SDH rámca je na najnižšej hierarchickej úrovni

E1 signál (container – 12, C-12) spolu s pridaným záhlavím POH (path overhead),

potrebným pre údržbu a kontrolu signálu, vložený do tzv. virtuálneho kontajnera

(virtual container - 12, VC-12), z ktorého sa priradením ukazovateľa (pointer, viď pozn.)

stáva podsystémová jednotka (tributary unit - 12, TU-12). Podsystémové jednotky sú

potom mapované do skupiny podsystémových jednotiek (tributary unit group – 2, TUG-2),

sedem ich je ďalej multiplexovaných do jednej skupinovej jednotky TUG-3. Pomocou

tzv. administratívnej jednotky (administrative unit, AU), tvorenej užitočnou záťažou

(VC vyššieho rádu) a ukazovateľom AU-P, je realizovaná adaptácia medzi vrstvou ciest

vyššieho rádu a vrstvou multiplexnej sekcie. Jedna, alebo viacej administratívnych

jednotiek, ktoré majú definovanú pozíciu v STM rámci sa označujú ako skupina

administratívnych jednotiek (administrative unit group, AUG). Skupiny podsystémových

jednotiek sú potom cez AU a AUG multiplexované do STM rámca, Obr. 3.16 [17] .

pozn.: Synchronizácia je zabezpečená použitím tzv. indikátorových techník (pointer techniques).

Ukazovatele označujú, resp. zacieľujú adresu začiatku virtuálneho kontajnera (VC) vo

vnútri rámca. Tým sa predchádza fázovým odchýlkam, ktoré by inak nastali.

Okrem základného 155 Mbit/s bitového toku sú v SDH hierarchii definované aj

vyššie prenosové rýchlosti, najmä v optických sieťach, ako celočíselné násobky

základného STM-1 rámca:

4 x S T M – 1 (155,52 Mbit/s) . . . S T M – 4 (622,08 Mbit/s)

4 x S T M – 4 . . . S T M – 16 (2,5 Gbit/s)

4 x S T M – 16 . . . S T M – 64 (5 Gbit/s)

4 x S T M – 64 . . . S T M – 256 (10 Gbit/s)

Pre implementovanie SDH do praktických aplikácií je potrebné, aby prenosové siete

boli vybudované použitím kombinácie nasledujúcich sieťových prvkov:

• Terminálový multiplexor poskytuje prístup do SDH siete. (v prípade, že sa

jedná o optickú sieť, zakončuje optickú trasu a konvertuje optické signály späť

na elektrické).

38


• Add/Dropp multiplexor (ADM) je podobný terminálovému multiplexoru,

zabezpečuje prístup k plynúcemu SDH dátovému toku jednoduchým

pridaním/odobratím podsystémovej jednotky (tributary unit) bez potreby

demultiplexovania celého SDH signálu. Pre STM-16 a viac je treba použiť DXC.

• Digitálny Cross-Connect prepínač (DXC) umožňuje neblokujúce prepojenie

medzi ktorýmikoľvek jeho portami. Počas prepájania PDH signálu pripája aj

pridružené záhlavie cesty (path overhead, POH) potrebné pre sieťový

manažment. DXC vyššieho rádu sú obyčajne používané na ochranu a obnovenie

funkčnosti okruhu po výpadku vplyvom nepredvídanej udalosti.

• Regenerátor, niekedy nazývaný aj opakovač, je zodpovedný za zosilnenie

a regeneráciu utlmeného optického signálu. (v rádiovom prenose nie je zahrnutý)

Modelový príklad komunikačnej siete predstavuje obr. 3.17. Všetky základňové

stanice ktoré zabezpečujú plošné pokrytie rádiovým signálom pre mobilné prijímače, sú

prostredníctvom prístupovej PDH siete (zelené, nízkokapacitné spoje) pripojené na

transportnú, resp. chrbticovú časť mobilnej komunikačnej siete s SDH prenosom

(vyznačené modrou farbou).

39


Obr. 3.18 Sieťová architektúra

3.6 Antény pre mikrovlnné rádiové spoje

S návrhom rádiového spoja úzko súvisí aj výber vhodného typu antén.

Pre mikrovlnné spoje typu bod – bod (point-to-point), teda spoje pre realizáciu rádiových

prístupových sietí, resp. rádiových častí transportných chrbticových sietí, sú v zásade

používané dva typy antén. Prvým typom sú parabolické antény, u rádiových spojov tohto

druhu používané najčastejšie. Druhou, menej častou možnosťou výberu sú

40


lievikové antény. V obidvoch prípadoch ide o distribúciu energie prostredníctvom úzkeho

zväzku na trase od východiskového po koncový bod [18].

S narastajúcim počtom mikrovlnných rádiových systémov implemetovaných

v danej oblasti sa zvyšuje aj pravdepodobnosť možnosti ich vzájomnej interakcie

a následného vzniku nežiadúcej interferencie signálov. Výsledky sú pritom najlepšie

ovplyvniteľné anténami použitými v konkrétnych spojoch. Na obr. 3.18 je znázornený

typický mikrovlnný anténový systém s parabolickým reflektorom a ochranným krytom po

obvode, ktorý je na vnútornej strane tvorený pohlcujúcim materiálom, redukujúcim

vyžarovanie v smere postranných lalokov odklonených od priameho lúča (hlavný lalok),

až do 90°. Práve postranné laloky môžu byť zdrojom nechcenej interferencie s priľahlými

rádiovými systémami [19].

Obr. 3.19 Mikrovlnná parabolická anténa s typickým vyžarovacím diagramom

Kryt antény zabezpečuje ochranu anténového systému pred prachom

a poveternostnými vplyvmi a plní aj funkciu ochranného štítu pred náporom vetra.

Z dôvodu čo najmenšieho ovplyvnenia signálu, ktorý ním priamo prechádza je dôležité,

aby mal tento vyhovujúcu hrúbku a bol vyrobený z vhodného materiálu, pričom výber je

41


závislý od frekvencie, na ktorej má anténa vysielať. Pri nevhodne zvolenej hrúbke steny

dôjde k redukcii vysielaného výkonu a teda k redukcii zisku antény [19].

Vhodnosť výberu antény podmieňuje aj ďalšie parametre systému. Správne zvolená

anténa zabezpečí dostatočný odstup signálu voči šumu (SNR) a teda aj efektívne využitie

výkonu. S reguláciou výkonu súvisí aj stále viac aktuálna téma ochrany životného

prostredia. Environmentálne a legislatívne normy vyvolávajú tlak na znižovanie

vyžarovaných výkonov v záujme eliminácie vplyvu elektromagnetického žiarenia na živý

organizmus. Aj z tohto dôvodu je pri návrhu mikrovlnného systému dôležité venovať

značnú pozornosť výberu a správnej inštalácii antén.

4 Praktický návrh rádiovej prístupovej siete do siete

GSM/UMTS v lokalite Vysoké Tatry

S neustálym rozširovaním rádiokomunikačnej siete narastajúcim počtom nových

užívateľov rastú aj požiadavky na zabezpečovanie bezproblémového prenosu dátových

tokov medzi základňovými stanicami mobilnej siete (base transceiver station, BTS)

a bodmi z vyšších hierarchických úrovní siete. Dokonca v ešte väčšej miere je trend

zvyšovania potreby zabezpečenia dostatočnej kapacity na prenos ovplyvnený zavádzaním

nových služieb pre zákazníka v podobe hlasových, dátových a video aplikácií, založených

na platforme siete novej generácie UMTS. V súvislosti s touto skutočnosťou sa

v súčasnosti na celom území Slovenskej republiky prevádza masívna rekonštrukcia, resp.

rozširovanie už existujúcich rádiových prístupových a transportných sietí.

4.1 Mikrovlnné rádiové zariadenia

Prístupová sieť v určenej lokalite bude vybudovaná použitím mikrovlnného

rádiového systému MINI-LINK E, dodávaného spoločnosťou Ericsson (Švédsko), preto

bude teraz vhodné uviesť niektoré z jeho charakteristík a parametrov.

Tab. 4.2 Parametre mikrovlnného rádiového zariadenia Ericsson, MINI-LINK EKategória PASOLINK+

Frekvenčné pásmo 7 / 8 / 13 / 15 / 18 / 23 / 26 / 28 / 32 / 38 GHz

Prenosová kapacita 2 x 2, 4 x 2, 8 x 2, 2 x 8, 17 x 2 Mbit/s

Konfigurácia 1+0, 1+1 (horúca rezerva), 1+1 (horúca rezerva/priestorová diverzita), 1+1 (frekvenčná diverzita)

42


Prenosové rozhrania 2,048 Mbit/s (ITU-T G.703), Ethernet 10/100BASE-T(X)

Modulácia 16 QAM / C-QPSK

Jedná sa o nízko až strednokapacitný rádioreléový systém (do 100 Mbit/s)

pracujúci v PDH hierarchii s prenosovou kapacitou 2 x E1 (ITU-T G.703) až 17 x E1

bitových tokov, v širokom rozsahu prístupových frekvencií v pásme od 7 do 38 GHz.

Je vybavený automatickou reguláciou výkonu (ATPC), ktorá upravuje nastavené

parametre vysielača v rozmedzí až 15 dB a zlepšuje tak interferenčné pomery s inými

systémami pracujúcimi v najbližšom okolí.

Výhodou realizácie prístupovej siete mikrovlnnými terminálmi MINI-LINK E je možnosť

výberu medzi dvomi odlišnými modulačnými schémami, konkrétne medzi amplitúdovou

moduláciou 16 QAM a fázovou moduláciou s konštantnou obálkou C-QPSK. To

umožňuje efektívne vyvážiť spektrálnu a výkonovú účinnosť každého rádiového spoja.

pozn. : Pre všetky PDH skoky projektovanej siete bola vybratá modulácia C-QPSK,

zabezpečujúca rovnakú bitovú chybovosť (BER,) pri zároveň nižšej prahovej hodnote

prijímaného signálu (pozri: Príloha č. 2), čo je pri ťažko predpovedateľnom útlme

signálu v zložitom horskom teréne výhodné.

Terminály MINI-LINK E sú konfigurovateľné v dvoch prevedeniach.

Prvým je klasické, oddelené, tzv. split prevedenie, pri ktorom je zariadenie tvorené

vnútornou jednotkou (indoor unit, IDU), reprezentovanou modemom a prenosovými

a prepojovacími funkciami, a vonkajšou jednotkou (outdoor unit, ODU), ktorá pozostáva

z rádiovej jednotky (radio unit, RAU) a antény. Obidve jednotky, IDU a ODU, sú

vzájomne priestorovo oddelené a sú prepojené pomocou koaxiálneho kábla.

Pri druhej, špeciálnej konfigurácii, v tzv. all outdoor prevedení je možné celé zariadenie

inštalovať do vonkajšieho prostredia bez potreby budovať, alebo prenajímať priestory pre

umiestnenie vnútornej jednotky (IDU).

4.1.1 Ochranné konfigurácie

Pre zabezpečenie požadovanej spoľahlivosti a dostupnosti rádiového spoja bývajú

často rádiové zariadenia konfigurované v chránených módoch. Používané sú diverzitné

techniky, resp. konfigurácie so zálohovanými komponentmi.

43


Nechránená konfigurácia (1+0) pozostáva len z jedného vysielača a jednej antény,

spolu prepojených s vnútornou jednotkou (IDU) prostredníctvom len jedného

koaxiálneho kábla.

Z chránených konfigurácií rádiových zariadení (1+1) je na výber niekoľko zapojení.

Tzv. zapojenie s horúcou rezervou (HSB) využíva dva vysielače pripojené na jednu

anténu, pričom v danom okamihu vysiela len jeden z nich. Druhý je v zálohe a pracuje len

v prípade výrazného úniku v pôvodnom kanále.

V diverzitných technikách možno využiť výberové vysielanie, resp. príjem, buď na rôznej

frekvencii alebo v priestore. V prvom prípade ide o frekvenčnú diverzitu, kedy

sú na anténu pripojené dve rádiové jednotky, vysielajúce simultánne.

Pri konfigurácii s frekvenčnou diverzitou typu 1+1 má každý frekvenčný kanál jeden

záložný variant. Príklad je znázornený na obr. 4.1.

Obr. 4.20 Konfigurácia s frekvenčnou diverzitou

Na vyšších frekvenciách a pri problémoch s viaccestným šírením je výhodné použiť

priestorovú diverzitu. Takáto konfigurácia obsahuje ďalšiu anténu. Obidve antény sú na

stožiari upevnené vo vertikálnej rovine, vo vzájomnej vzdialenosti 200 násobku vlnovej

dĺžky, tak ako naznačuje príklad, obr. 4.2.

44


Obr. 4.21 Konfigurácia s priestorovou diverzitou

Ochranné konfigurácie rádiových terminálov boli použité aj v projektovanej

rádiovej sieti. Všetky PDH skoky sú pre zabezpečenie spoľahlivosti prenosu a odolnosti

voči výpadku ošetrené ochrannou konfiguráciou s horúcou rezervou (1+1) s dvomi

vysielačmi.

Vysokokapacitné spoje, ktoré boli zaradené na trase Štrbské Pleso–Svit a Svit–Poprad

(kap. 4.3), sú už vo svojej podstave konfigurované v ochrannom móde. Pracujú v SDH

topológii SNCP (subnetwork connection protection), ktorá poskytuje ochranný okruh pre

prenos signálu. Z tohto dôvodu na týchto rádiových trasách nebolo potrebné pristúpiť

k aplikovaniu niektorej zo spomínaných techník ochrany.

4.2 Vysoké Tatry a mobilné komunikácie

Lokalita Vysoké Tatry je pre mobilného operátora z pohľadu predaja ponúkaných

služieb mimoriadne zaujímavou oblasťou. Penetrácia používateľmi mobilných telefónov

tu dosahuje počas celého roka vysoký stupeň. Istú, nezanedbateľnú časť predstavujú

pôvodní obyvatelia, najmä väčších miest, ako Svit a Poprad, ktorí tu žijú a pracujú.

Podstatne významnejšou skupinou potenciálnych zákazníkov, ktorí znamenajú návratnosť

investícií vynaložených na výstavbu prístupovej siete, sú ale turisti a lyžiari, ktorí do tejto

oblasti každoročne prichádzajú za oddychom, rekreáciou a zábavou v omnoho väčšom

počte ako do ktoréhokoľvek iného lyžiarskeho a rekreačného strediska na Slovensku.

Celé územie Tatranského národného parku s rozlohou 73 800 ha, rozprestierajúceho sa na

45


území Žilinského a Prešovského kraja v okresoch Tvrdošín, Liptovský Mikuláš a Poprad,

každoročne navštívi takmer 5 mil. návštevníkov [20], trvalo žijúcich nie len na území

Slovenskej republiky. Z tohto celkového počtu tvorí významný percentuálny podiel práve

objem turistov smerujúcich do oblasti Popradu a Vysokých Tatier. Je preto veľmi dôležité

zabezpečiť aj tu prístup k službám hlasového, dátového a najnovšie aj obrazového

charakteru, na ktoré je zákazník zvyknutý z veľkých miest, resp. okolitých krajín.

V blízkej budúcnosti sa samozrejme počíta so zvyšovaním počtu návštevníkov, sú

prijímané početné projekty zamerané na program trvalo udržateľného rozvoja regiónu.

Paradoxne, práve ničivá víchrica z 19. novembra 2004 znamenala impulz pre

naštartovanie rýchlejšieho rozvoja, obnovy okolia a skvalitňovania služieb, ktorých

výsledkom bude v konečnom dôsledku prílev ďalších zákazníkov strediska a teda aj

zákazníkov mobilného operátora.

Víchrica, následkom ktorej ostalo zničené rozsiahle územie chránenej oblasti

Tatranského národného parku spôsobila problémy aj prevádzkovateľom inštalovaných

rádiových sietí. Dovtedy bolo potrebné pri nastavovaní rádiových zariadení základňových

staníc siete (BTS) vyrovnať sa s degradáciou signálu vplyvom stromov zasahujúcim do

linky priamej viditeľnosti, a to inštalovaním antén na stožiaroch vo väčšej výške, tak aby

porast nezasahoval do Fresnelovych zón jednotlivých rádiových skokov väčšou mierou

ako je prípustné, a zároveň nastavením vyšších vysielacích výkonov v snahe

kompenzovať úpadok signálu. V súčasnosti je situácia opačná. Stromy, ktoré pred tým

bránili priamemu prechodu rádiového lúča medzi stanicami už neexistujú a základňové

stanice sú navzájom fyzicky veľmi dobre viditeľné, čo pri pôvodnom nastavení

vysielacích výkonov na vysokú úroveň spôsobilo prebudený stav u viacerých rádiových

jednotiek a preto museli byť výkony dodatočne podľa potreby znížené.

Súčasný problém pri projektovaní rádiovej siete tu predstavuje veľké množstvo odrazov,

ku ktorým teraz dochádza vďaka odhalenému členitého terénu, charakteristickému pre

horskú oblasť. Početné odrazy od skál spôsobujú viaccestné šírenie, ktorého dôsledkom je

únik signálu a zhoršenie parametrov polarizácie. Je preto dôležité teraz pristupovať

mimoriadne citlivo k inštalovaniu antén rádiových jednotiek, k nastavovaniu ich výšky,

sklonu a výkonu resp. v kritických prípadoch použiť relatívne finančne náročnú

priestorovú diverzitu (kap. 3.1.6).

46


4.3 Strategické body pre umiestnenie základňových staníc

Požiadavkou bolo navrhnúť rádiovú prístupovú sieť, ktorá umožní prístup

mobilných terminálov do chrbticovej časti telekomunikačnej siete.

Pre zaistenie dostatočnej bitovej rýchlosti boli v každom PDH rádiovom skoku

použité štyri E1 bitové toky (ITU-T G.703), čo zabezpečí výslednú prenosovú rýchlosť

celkovo 4 x 2,048 Mbit/s a v súčinnosti s už existujúcimi linkami poskytne prenos

vyhovujúci požiadavkám zavádzanej novej mobilnej platformy UMTS.

Pre pokrytie oblasti signálom a pre zabezpečenie prenosu dátových tokov bolo

strategicky, s ohľadom na prístupnosť miesta a rádiovú viditeľnosť, vybraných celkovo

14 bodov pre umiestnenie základňových staníc BTS, na miestach vyznačených

v panoramatickej mape, obr. 4.3.

Obr. 4.22 Plán rozmiestnenia základňových staníc v oblasti

Spoje vo všetkých PDH vetvách sú realizované rádiovými zariadeniami Ericsson.

Každá z týchto vetiev je pripojená k príslušnému tranzitnému/agregačnému bodu.

Hlavným agregačným uzlom je stanica v Poprade, prostredníctvom ktorej je do

47


chrbticovej siete pripojených 8 mikrovlnných PDH vetiev a je tvorená základňovou

stanicou (BTS) a ovládačom základňovej stanice BSC.

Agregačná stanica v Poprade je zároveň súčasťou tranzitnej chrbticovej siete

rádiovej časti mobilnej komunikačnej siete a prostredníctvom nej je prepojená s ďalšou,

vzdialenou základňovou stanicou na Štrbskom Plese. Rádiový spoj tu prechádza

prechodovým bodom v Svite.

Prepojenie je realizované mikrovlnným rádiovým systémom NEC, PASOLINK+,

zabezpečujúcim vysokokapacitný prenos 155 Mbit/s synchrónnym prenosovým modulom

STM-1 definovaným na platforme SDH. Základné parametre systému sú uvedené

v tab. 4.2.

Tab. 4.3 Parametre mikrovlnného rádiového zariadenia NEC, PASOLINK+

Kategória PASOLINK+

Frekvenčné pásmo 4 / 6 / 7 / 8 / 11 / 13 / 15 / 18 / 23 / 26 / 28 / 32 / 38 GHz

Prenosová kapacita 8x2, 16x2, 1x34, 21x2, 155, 2x155 Mbit/s

Konfigurácia 1+0, 1+1 (horúca rezerva), 1+1 (horúca rezerva/priestorová diverzita), 1+1 (frekvenčná diverzita)

Prenosové rozhrania 2,048 Mbit/s (ITU-T G.703), STM-1, 10/100BASE-T(X)

Modulácia 128 QAM

Ďalej je uvedený zoznam jednotlivých rádiových spojov, klasifikovaných podľa typu na

prístupové, tab. 4.3, resp. tranzitné, tab. 4.4.

Tab. 4.4 Rádiové spoje prístupovej siete

P D H r á d i o v é s p o j eč. skoku koncové body skokov

PDH 1 Štrbské Pleso - Štrbské Pleso 2

PDH 2 Mengusovce/Štôla - Poprad

PDH 3 Tatranská Polianka - Poprad

PDH 4 Starý Smokovec - Poprad

PDH 5 Nová Lesná - Poprad

PDH 6 Tatranská Lomnica - Poprad

PDH 7 Stará Lesná - Poprad

PDH 8 Matejovce - Poprad

PDH 9 Veľká Lomnica - Hranica 3

PDH 10 Hranica 3 - Poprad

PDH 11 Hôrka - Poprad

V zóne Štrbského Plesa sú umiestnené dve základňové stanice. Jedna z nich,

Štrbské Pleso 2, zároveň slúži ako tranzitný bod pre prepojenie s ďalšou tranzitnou

stanicou v Svite, cez ktorú prechádza vysokokapacitný SDH tok do hlavného

agregačného uzla v Poprade. Rovnakú funkciu plní aj stanica umiestnená na okraji

48


Popradu, označená ako Hranica 3. Jedná sa o tranzitný bod siete, zaradený do

architektúry siete z dôvodu nepriaznivých geografických podmienok pre vedenie

priameho rádiového spoja Poprad – Veľká Lomnica.

Tab. 4.5 Rádiové spoje chrbticovej časti siete

S D H r á d i o v é s p o j e č. skoku koncové body skoku

SDH 1 Štrbské Pleso 2 - Svit

SDH 2 Svit - Poprad

Pri výbere bodov pre umiestnenie jednotlivých staníc bol rozhodujúcim faktorom

geografický charakter zón. V terénnych profiloch v prílohovej časti je vidieť, že bolo

potrebné umiestniť antény do požadovaných výšok tak, aby prekážky nezasahovali do

linky priamej viditeľnosti (LOS) jednotlivých rádiových signálov, šíriacich sa priestorom

medzi stanicami, vyhradeným Fresnelovymi zónami.

Prostredníctvom navrhnutej rádiovej prístupovej siete sa podarilo zabezpečiť

dostatočný prenos potrebný pre zavedenie a ďalšie rozširovanie novej mobilnej

komunikačnej siete UMTS v horskej oblasti Vysokých Tatier a Popradu.

5 Záver

49


Diplomová práca svojím obsahom v adekvátnom rozsahu približuje problematiku

návrhu mikrovlnných rádiových spojov a prostredníctvom nich realizovaných

prístupových častí mobilných komunikačných sietí.

V úvode ponúka stručný náhľad na legislatívne normy ovplyvňujúce inštalovanie

rádiových systémov v teréne. Využitím zákona o elektronických komunikáciách definuje

niektoré základné pojmy, pozornosť ďalej zameriava na alokáciu spektra podľa Národnej

tabuľky frekvenčného spektra (NTFS) vypracovanej Telekomunikačným úradom SR.

Ťažiskovou témou, ktorej je v dokumente venovaná takmer celá tretia kapitola, sú

princípy šírenia elektromagnetického vlnenia rádiového rozsahu voľným prostredím.

Dôraz pritom kladie na charakter šírenia v oblastiach horského, resp. vidieckeho

prostredia s prítomnosťou lesného porastu a vegetácie a zároveň aj rozľahlých rovinných

plôch bez prekážok. Je výsledkom zdĺhavého procesu zhromažďovania relevantných

informácií z dostupných, do istej miery obmedzených zdrojov, v prevažnej väčšine

získaných v podobe dizertačných a iných prác, najmä zahraničných autorov,

prostredníctvom internetu. Kapitola detailne popisuje šírenie rádiových vĺn pozdĺž linky

priamej viditeľnosti (LOS), zaoberá sa degradáciou signálu vplyvom zhoršených

podmienok v atmosfére, únikom spôsobeným viaccestným šírením, vzájomnou

interferenciou systémov a spôsobmi eliminácie jej vplyvu. Vysvetľuje tiež význam

Fresnelovych zón, veľmi dôležitý pre pochopenie spôsobu šírenia elektromagnetickej

energie prostredím. Do tretej kapitoly je zahrnutý aj výber antén pre rádiové spoje, spolu

s technickou špecifikáciou komunikačných sietí ako prierezom multiplexnými technikami

v PDH resp. SDH digitálnej prenosovej hierarchii.

Zosúladenie poznatkov o princípoch šírenia rádiových vĺn s regulačnými predpismi

a odporúčaniami vedie k úspešnému návrhu rádiovej siete. Požiadavkou bolo zabezpečiť

dostatočnú prenosovú kapacitu pre rozšírené služby ponúkané novým štandardom

mobilnej komunikačnej siete UMTS v oblasti Vysokých Tatier. Pre tento účel bola

paralelne s existujúcou prístupovou sieťou navrhnutá nová prístupová sieť. Na jej

realizáciu boli použité rádiové zariadenia v dvoch typových prevedeniach od dvoch

rôznych výrobcov. Prenos prístupovej časti siete je zabezpečený PDH rádiovými

terminálmi Ericsson MINI-LINK E, vytvárajúce rádiové spojenie agregačného uzla

v meste Poprad s okolitými základňovými stanicami. Prepojenie so vzdialenejšou

oblasťou Štrbského Plesa, ktorá je celá pokrytá signálom dvoch základňových staníc,

vyžadovalo prenosovú kapacitu vyššiu ako 4x2 Mbit/s, ktorá je dostupná na všetkých

PDH skokoch. V návrhu sa preto pristúpilo k zaradeniu vysokokapacitného prenosu,

50


ktorý je schopný vyhovieť náročnejším požiadavkám na prenosovú rýchlosť.

Je realizovaný pomocou SDH rádiového systému PASOLINK+ od japonskej spoločnosti

NEC, Corporation a poskytuje prenos na úrovni prvej hierarchickej úrovne, STM-1,

s rýchlosťou 155 Mbit/s.

Technická špecifikácia návrhu, pre každý rádiový skok zvlášť, je zdokumentovaná

v tabuľkách (hop sheet) zaradených do prílohovej časti diplomovej práce. Rovnako sa

v prílohovej časti nachádzajú aj terénne profily všetkých skokov, ako výsledok

počítačovej simulácie reálnej oblasti. Je vidieť skutočný priebeh rádiového lúča medzi

vysielacou a prijímacou anténou konkrétneho spoja, so znázornením jeho vypočítaných

Fresnelovych zón.

Zoznam použitých zdrojov

51


[1] Barry McLarnon, VHF/UHF/MICROWAVE RADIO PROPAGATION: A PRIMER FOR DIGITAL

EXPERIMENTERS, A workshop, 1997; http://www.tapr.org/ve3jf.dcc97.html

[2] http://www.teleoff.gov.sk

[3] ITU-R P.530-7, Ženeva, 1997

[4] ITU-R P.452-8, Ženeva, 1997

[5] ITU-R P.526-5, Ženeva, 1997

[6] ITU-R P.525-2, Ženeva, 1994

[7] Tom Duckworth, Frank Jiminez, and Douglas Thornton, RESOLVING NTERFERENCE

IN THE UNLICENSED BANDS USING A SPECTRUM ANALYZER

[8] Terje Tjelta, Lars Erling Bråten and Tor Ove Breivik, PREDICTING THE ATENUATION

DISTRIBUTION ON LINE-OF-SIGHT RADIO LINKS DUE TO MELTING SNOW;

www.telenor.com

[9] Xiongwen Zhao, MULTIPATH PROPAGATION CHARACTERIZATION FOR TERRESTRIAL

MOBILE AND FIXED MICROWAVE COMMUNICATIONS,

Thesis for the degree of Doctor of Science in Technology, Helsinki University of Technology, October, 2002

[10] ITU-R F.1039, Ženeva, 1994

[11] Výzkumný ústav spojů Praha, 1990, METODIKA PLÁNOVÁNÍ A NÁVRHU

DIGITÁLNÍCH RADIORELÉOVÝCH SPOJŮ

[12] Kulemin Gennady P., PROPAGATION OF UHF RADIOWAVES IN TOWN AND FOREST AND PARK AREAS, Institute of Radiophysics and Electronics, National Academy of Science, Kharkov, Ukraine

[13] http://www.tahoe-group.com/g703.php

[14] http://www.pulsewan.com/data101/sdh_basics.htm

[15] The PDH hierarchy by JM Caballero, TREND COMMUNICATIONS, prezentácia

[16] Marconi Communications, FIRST IN WIRELESS, Marconi Fixed Wireless Overview Brochure

[17] Robert Wood, Next-Generation Network Services, 2005 http://book.itzero.com/read/cisco/0512/Cisco.Press.Next.Generation.Network.Services.Nov.2005_html/1587051591/toc.html

[18] Mobile Radio Technology Magazine, http://mrtmag.com

[19] Microwaves and RF, http://www.mwrf.com

[20] http://www.tanap.org/narodny-park.php

[mapa] http://www.chemosvit.sk/nadaciachemosvit/mapa/svit_tatry750.htm

52

http://www.chemosvit.sk/nadaciachemosvit/mapa/svit_tatry750.htm

http://www.tanap.org/narodny-park.php

http://mrtmag.com/

http://book.itzero.com/read/cisco/0512/Cisco.Press.Next.Generation.Network.Services.Nov.2005_html/1587051591/toc.html

http://www.pulsewan.com/data101/sdh_basics.htm

Čestne prehlasujem, že predkladanú diplomovú prácu som vypracoval samostatne, pod

odborným vedením vedúceho diplomovej práce Ing. Martina Kizeka a používal som len

literatúru uvedenú v zozname na konci práce.

Súhlasím so zapožičiavaním diplomovej práce.

V Žiline dňa: 19.05.2006 ..........................................

Slavomír Straka

Na tomto mieste sa chcem úprimne poďakovať Ing. Martinovi Kizekovi (Orange Slovensko, a.s., Bratislava) za jeho odborné vedenie, cenné rady a pripomienky, ktoré viedli k vypracovaniu tejto diplomovej práce.

Žilinská univerzita v ŽilineElektrotechnická fakultaKatedra telekomunikácií


(prílohová časť)

Slavomír Straka

2006

Zoznam príloh

Príloha č. 1: Špecifické tlmenie spôsobené atmosférickými plynmi

Príloha č. 2: Technické parametre mikrovlnného rádiového PDH zariadenia Ericsson

Príloha č. 3a: Terénny profil PDH rádiového spoja medzi stanicami Štrbského Plesa

Príloha č. 3b: Parametre rádiového spoja medzi stanicami Štrbského Plesa

Príloha č. 4a: Terénny profil SDH rádiového spoja Štrbské Pleso 2 – Svit

Príloha č. 4b: Parametre rádiového spoja Štrbské Pleso – Svit

Príloha č. 5a: Terénny profil SDH rádiového spoja Svit – Poprad

Príloha č. 5b: Parametre rádiového spoja Svit – Poprad

Príloha č. 6a: Terénny profil PDH rádiového spoja Poprad – Mengusovce

Príloha č. 6b: Parametre rádiového spoja Poprad – Mengusovce

Príloha č. 7a: Terénny profil PDH rádiového spoja Poprad – Tatranská Polianka

Príloha č. 7b: Parametre rádiového spoja Poprad – Tatranská Polianka

Príloha č. 8a: Terénny profil PDH rádiového spoja Poprad – Starý Smokovec

Príloha č. 8b: Parametre rádiového spoja Poprad – Starý Smokovec

Príloha č. 9a: Terénny profil PDH rádiového spoja Poprad – Nová Lesná

Príloha č. 9b: Parametre rádiového spoja Poprad – Nová Lesná

Príloha č. 10a: Terénny profil PDH rádiového spoja Poprad – Tatranská Lomnica

Príloha č. 10b: Parametre rádiového spoja Poprad – Tatranská Lomnica

Príloha č. 11a: Terénny profil PDH rádiového spoja Poprad – Stará Lesná

Príloha č. 11b: Parametre rádiového spoja Poprad – Stará Lesná

Príloha č. 12a: Terénny profil PDH rádiového spoja Poprad – Matejovce

Príloha č. 12b: Parametre rádiového spoja Poprad – Matejovce

Príloha č. 13a: Terénny profil PDH rádiového spoja Poprad – Hôrka

Príloha č. 13b: Parametre rádiového spoja Poprad – Hôrka

Príloha č. 14a: Terénny profil PDH rádiového spoja Hranica Popradu – Veľká Lomnica

Príloha č. 14b: Parametre rádiového spoja Hranica Popradu – Veľká Lomnica

Príloha č. 15a: Terénny profil PDH rádiového spoja Hranica Popradu – Poprad

Príloha č. 15b: Parametre rádiového spoja Hranica Popradu – Poprad

Príloha č. 1: Špecifické tlmenie spôsobené atmosférickými plynmi

Príloha č. 2: Technické parametre mikrovlnného rádiového PDH zariadenia Ericsson

Príloha č. 3a: Terénny profil PDH rádiového spoja medzi stanicami Štrbského Plesa

Príloha č. 3b: Parametre rádiového spoja medzi stanicami Štrbského Plesa

STATIONStation ID & Code 13BB 15KO

Longitude ° ' "Latitude ° ' "

Station X coordinate mStation Y coordinate m

Altitude mAntenna Height m

Antenna Azimuth °Antenna Angle of Site mrad / ° 35.9 -36

Distance m 917.9

EQUIPMENTMicrowave Equipment

ConfigurationCapacity type and value Mbit/sModulation Type and Symbol RateReceiver FkTB dBmReceiver Max Level (BER= 10-3) dBmIF Equalizer

Transmitter Output Power dBm 0 0Port (Tx/Rx)Branching Loss (Tx/Rx) dBAttenuator Loss (Common/Tx/Rx) dBBranching & Attenuator Loss (Tx/Rx) dB

FeederFeeder Length m 0 0Feeder Lineic Loss dB/m 0 0Feeder Loss dB 0 0

AntennasMain Antenna 30 cm ERICSSON-38G 30 cm ERICSSON-38GMain Antenna Gain dBi 38.7 38.7Diversity Antenna N.A. N.A.Diversity Antenna Gain dBi N.A. N.A.Antenna Vertical Spacing m 0 0

Transmit Frequency MHz 38566.50 37306.50Frequency Plan 38G 4E1 (k61..k64) F'(n) = 37929,5 + 630 + 7 x n F(n) = 37929,5 - 630 + 7 x nChannel & Polarisation 1' V 1 VFrequency Spacing (diversity) MHz N.A.

POWER BUDGETEIRP dBm 38.7 38.7

Free Space & Diffraction Loss dB 123,13 + 0,0 123,42 + 0,0Atmospheric Gases Loss (O2 + 7 g/m3 H2O) dB 0.1 0.11

Received Power dBm -45.84 -46.13Spurious Internal/External dBm no spurious no spurious no spurious no spurious

BER 10-3 BER 10-6 BER 10-3 BER 10-6Gross Margin dB 35.16 30.16 34.87 29.87

Receiver Threshold dBm -81 -76 -81 -76Threshold Back-Off (from spurious) dB N.A. N.A. N.A. N.A.Corrected Margin (from spurious) dB N.A. N.A. N.A. N.A.Receiver Selective Fading Margin dB 60 60 60 60Effective Margin without diversity dB 35.15 30.16 34.86 29.86

E.M. with Space Diversity dB N.A. N.A. N.A. N.A.E.M. with Frequency Diversity dB N.A. N.A. N.A. N.A.

E.M. Space & Frequency Diversity dB N.A. N.A. N.A. N.A.

QUALITY BER 10-3 BER 10-6 BER 10-3 BER 10-6Fading ITU-R 530-5 method I Overland above 700m pL: 3,0 K: 8,24E-07Ep: 35,95 mrad

Errored Second Ratio without diversity % 5.11E-11 1.61E-10 5.63E-11 1.78E-10ESR with Space Diversity % N.A. N.A. N.A. N.A.

ESR with Frequency Diversity % N.A. N.A. N.A. N.A.ESR Space & Frequency Diversity % N.A. N.A. N.A. N.A.

UIT-R Objective: Medium Cl 2 (280 km) % 7.50E-03 1.60E-01 7.50E-03 1.60E-01Errored Seconds without diversity s/mth 0" 0" 0" 0"

0,00 / 15,00 / 0,0015,00 / 0,00

RG214 RG214

0,00 / 15,00 / 0,0015,00 / 0,00

1 / 10,00 / 0,00

1 / 10,00 / 0,00

-95-20

none

-2.06

1 + 14x2 Mbit/s

C-QPSK

none

38-E 2||4x2 (ERICSSON)

341.892.06

STRBSKE PLESO 2

020° 03' 35,500" E 49° 07' 41,010" N

869072.45454029.6

136430

161.89

869416.35453178.1

133130

Link Budget of Hop 424KO of Network 900000 STRBSKE PLESO2/STRBSKE PLESO 2STRBSKE PLESO2

020° 03' 49,600" E 49° 07' 12,800" N

Príloha č. 4a: Terénny profil SDH rádiového spoja Štrbské Pleso 2 – Svit

Príloha č. 4b: Parametre rádiového spoja Štrbské Pleso – Svit

STATIONStation ID & Code 14KO 13BB




Antenna Azimuth °Antenna Angle of Site mrad / ° 46.8 -48.2

Distance m 11962.9

EQUIPMENTMicrowave Equipment 13G Pasolink+ (SDH) (NEC)


Transmitter Output Power dBm 12.5 12.5Port (Tx/Rx)Branching Loss (Tx/Rx) dBAttenuator Loss (Common/Tx/Rx) dBBranching & Attenuator Loss (Tx/Rx) dB


AntennasMain Antenna A1213SHPF/NP (120cm- A1213SHPF/NP (120cm-Main Antenna Gain dBi 41.8 41.8Diversity Antenna N.A. N.A.Diversity Antenna Gain dBi N.A. N.A.Antenna Vertical Spacing m 0 0

Transmit Frequency MHz 13031.00 12765.00Frequency Plan 13 GHz SDH F'(n) = 12870 + 133 + 28 x n F(n) = 12870 - 133 + 28 x nChannel & Polarisation 1' V 1 VFrequency Spacing (diversity) MHz N.A.








QUALITY BER 10-3 BER 10-6 BER 10-3 BER 10-6Fading ITU-R 530-5 method I Overland above 700m pL: 3,0K: 8,24E-07Ep: 47,52 mrad




0,00 / 4,00 / 0,004,00 / 0,00

RG214 RG214

0,00 / 4,00 / 0,004,00 / 0,00

1 / 10,00 / 0,00

1 / 10,00 / 0,00

-104-17

none

-2.76

1 + 0155 Mbit/s

128 QAM

none

306.22.68

STRBSKE PLESO2

020° 03' 49,600" E 49° 07' 12,800" N

869416.35453178.1

133142

126.1

879541.45446805.4

72084.5

Link Budget of Hop 96KO (SDH) of Network 714267 : SVIT/STRBSKE PLESO2SVIT

020° 11' 45,600" E 49° 03' 25,100" N

Príloha č. 5a: Terénny profil SDH rádiového spoja Svit – Poprad

Príloha č. 5b: Parametre rádiového spoja Svit – Poprad

STATIONStation ID & Code 3KO 14KO





Distance m 7477.3

EQUIPMENTMicrowave Equipment 18G Pasolink+ (SDH) (NEC)




AntennasMain Antenna A1217SHPF/NP (120cm- A1217SHPF/NP (120cm-Main Antenna Gain dBi 44.6 44.6Diversity Antenna N.A. N.A.Diversity Antenna Gain dBi N.A. N.A.Antenna Vertical Spacing m 0 0

Transmit Frequency MHz 17975.00 18985.00Frequency Plan 18 GHz SDH F(n) = 18452,5 - 505 + 27,5 x n F'(n) = 18452,5 + 505 + 27,5 x nChannel & Polarisation 1 V 1' VFrequency Spacing (diversity) MHz N.A.





Receiver Threshold dBm -68.5 -67.5 -68.5 -67.5Threshold Back-Off (from spurious) dB N.A. N.A. N.A. N.A.Corrected Margin (from spurious) dB N.A. N.A. N.A. N.A.Receiver Selective Fading Margin dB 60 60 60 60Effective Margin without diversity dB 31.65 30.65 32.27 31.27







0,00 / 5,00 / 0,005,00 / 0,00

RG214 RG214

0,00 / 5,00 / 0,005,00 / 0,00

1 / 10,00 / 0,00

1 / 10,00 / 0,00

-104-17

none

-0.49

1 + 0155 Mbit/s

128 QAM

none

272.130.44

SVIT

020° 11' 45,600" E 49° 03' 25,100" N

879541.45446805.4

72053.592.05

887024.35447051.6

67835

Link Budget of Hop 88KO (SDH) of Network 900000 : POPRAD/SVITPOPRAD

020° 17' 53,600" E 49° 03' 16,300" N

Príloha č. 6a: Terénny profil PDH rádiového spoja Poprad – Mengusovce

Príloha č. 6b: Parametre rádiového spoja Poprad – Mengusovce






Distance m 11653.4





AntennasMain Antenna 60 cm ERICSSON-18G c 120 cm ERICSSON-18GMain Antenna Gain dBi 39.2 44.6Diversity Antenna N.A. N.A.Diversity Antenna Gain dBi N.A. N.A.Antenna Vertical Spacing m 0 0

Transmit Frequency MHz 18565.00 19575.00Frequency Plan 18G 4E1 (k110..k113) F(n) = 19047,5 - 505 + 7,5 x n F'(n) = 19047,5 + 505 + 7,5 x nChannel & Polarisation 3 V 3' VFrequency Spacing (diversity) MHz N.A.





Receiver Threshold dBm -86 -81 -86 -81Threshold Back-Off (from spurious) dB N.A. N.A. N.A. N.A.Corrected Margin (from spurious) dB N.A. N.A. N.A. N.A.Receiver Selective Fading Margin dB 60 60 60 60Effective Margin without diversity dB 45 40.1 45.73 40.84







0,50 / 0,00 / 0,000,50 / 0,50

RG214 RG214

0,50 / 0,00 / 0,000,50 / 0,50

1 / 10,00 / 0,00

1 / 10,00 / 0,00

-99-20

none

-0.64

1 + 14x2 Mbit/s

C-QPSK

none


283.280.57

MENGUSOVCE-STOLA

020° 08' 34,700" E 49° 04' 42,300" N

875507.55448923.5

81026

103.16

887024.35447051.5

67835

Link Budget of Hop 222KO of Network 900000 : POPRAD/MENGUSOVCE-STOLAPOPRAD

020° 17' 53,600" E 49° 03' 16,300" N

Príloha č. 7a: Terénny profil PDH rádiového spoja Poprad – Tatranská Polianka

Príloha č. 7b: Parametre rádiového spoja Poprad – Tatranská Polianka






Distance m 11119.1





AntennasMain Antenna 60 cm ERICSSON-18G c VHP4-180AMain Antenna Gain dBi 39.2 44.6Diversity Antenna N.A. N.A.Diversity Antenna Gain dBi N.A. N.A.Antenna Vertical Spacing m 0 0



Free Space & Diffraction Loss dB 139,19 + 0,0 138,73 + 0,0Atmospheric Gases Loss (O2 + 7 g/m3 H2O) dB 1 0.72










0,00 / 0,00 / 0,000,00 / 0,00

RG214 RG214

0,00 / 0,00 / 0,000,00 / 0,00

1 / 10,00 / 0,00

1 / 10,00 / 0,00

-99-20

none

-1.58

1 + 14x2 Mbit/s

C-QPSK

none


312.741.5

TATRANSKA POLIANKA

020° 11' 10,500" E 49° 07' 19,900" N

878332.45454002.9

98423

132.66

887024.35447051.6

67830

Link Budget of Hop 426KO of Network 900000 : POPRAD/TATRANSKA POLIANKAPOPRAD

020° 17' 53,600" E 49° 03' 16,300" N

Príloha č. 8a: Terénny profil PDH rádiového spoja Poprad – Starý Smokovec

Príloha č. 8b: Parametre rádiového spoja Poprad – Starý Smokovec






Distance m 10702.3


















0,00 / 0,00 / 0,000,00 / 0,00

RG214 RG214

0,00 / 0,00 / 0,000,00 / 0,00

1 / 10,00 / 0,00

1 / 10,00 / 0,00

-99-20

none

-1.72

1 + 14x2 Mbit/s

C-QPSK

none


332.31.65

STARY_SMOKOVEC2

020° 13' 47,700" E 49° 08' 22,600" N

881382.75456157.3

100028

152.24

887024.35447051.6

67835

Link Budget of Hop 87KO of Network 714267 : POPRAD/STARY_SMOKOVEC2POPRAD

020° 17' 53,600" E 49° 03' 16,300" N

Príloha č. 9a: Terénny profil PDH rádiového spoja Poprad – Nová Lesná

Príloha č. 9b: Parametre rádiového spoja Poprad – Nová Lesná






Distance m 8093.6





AntennasMain Antenna 60 cm ERICSSON-23G c VHP4-220AMain Antenna Gain dBi 40 46.1Diversity Antenna N.A. N.A.Diversity Antenna Gain dBi N.A. N.A.Antenna Vertical Spacing m 0 0

Transmit Frequency MHz 22193.50 23201.50Frequency Plan 23G 2II4E1 (k55..k57) F(n) = 22690,5 - 504 + 7 x n F'(n) = 22690,5 + 504 + 7 x nChannel & Polarisation 1 V 1' VFrequency Spacing (diversity) MHz N.A.

POWER BUDGETEIRP dBm 53 59.1











0,00 / 7,00 / 0,007,00 / 0,00

RG214 RG214

0,00 / 7,00 / 0,007,00 / 0,00

1 / 10,00 / 0,00

1 / 10,00 / 0,00

-99-20

none

-0.81

1 + 14x2 Mbit/s

C-QPSK

none


337.650.75

NOVA LESNA

020° 15' 21,490" E 49° 07' 18,450" N

883419.55454309.4

81112

157.62

887024.35447051.6

67835

Link Budget of Hop 394BR of Network 900000 : POPRAD/NOVA LESNAPOPRAD

020° 17' 53,600" E 49° 03' 16,300" N

Príloha č. 10a: Terénny profil PDH rádiového spoja Poprad – Tatranská Lomnica

Príloha č. 10b: Parametre rádiového spoja Poprad – Tatranská Lomnica






Distance m 12316.6














QUALITY BER 10-3 BER 10-6 BER 10-3 BER 10-6Fading ITU-R 530-5 method I Overland under 700m pL: 3,0 K: 3,28E-06Ep: 13,48 mrad




2,00 / 3,00 / 0,005,00 / 2,00

RG214 RG214

2,00 / 3,00 / 0,005,00 / 2,00

1 / 10,00 / 0,00

1 / 10,00 / 0,00

-99-20

none

-0.81

1 + 14x2 Mbit/s

C-QPSK

none

18-E HP 2||4x2 (ERICSSON)

352.190.73

TATRANSKA_LOMNICA

020° 16' 30,800" E 49° 09' 51,200" N

884494.25459121.2

85029

172.18

887024.35447051.6

67835

Link Budget of Hop 89KO of Network 900000 : POPRAD/TATRANSKA_LOMNICAPOPRAD

020° 17' 53,600" E 49° 03' 16,300" N

Príloha č. 11a: Terénny profil PDH rádiového spoja Poprad – Stará Lesná

Príloha č. 11b: Parametre rádiového spoja Poprad – Stará Lesná






Distance m 10511.2





AntennasMain Antenna 120 cm ERICSSON-18G HP4-180F (with TeglaMain Antenna Gain dBi 44.6 44.9Diversity Antenna N.A. N.A.Diversity Antenna Gain dBi N.A. N.A.Antenna Vertical Spacing m 0 0













0,00 / 8,00 / 0,008,00 / 0,00

RG214 RG214

0,00 / 8,00 / 0,008,00 / 0,00

1 / 10,00 / 0,00

1 / 10,00 / 0,00

-99-20

none

-0.72

1 + 14x2 Mbit/s

C-QPSK

none


354.640.65

STARA LESNA

020° 17' 05,000" E 49° 08' 55,000" N

885307.75457435.2

81325

174.63

887024.35447051.6

67835

Link Budget of Hop 237KO of Network 714267 : POPRAD/STARA LESNAPOPRAD

020° 17' 53,600" E 49° 03' 16,300" N

Príloha č. 12a: Terénny profil PDH rádiového spoja Poprad – Matejovce

Príloha č. 12b: Parametre rádiového spoja Poprad – Matejovce





Antenna Azimuth °Antenna Angle of Site mrad / ° -5.4 5.1

Distance m 3233.2





AntennasMain Antenna 30 cm ERICSSON-26G C 30 cm ERICSSON-26G CMain Antenna Gain dBi 37.3 37.3Diversity Antenna N.A. N.A.Diversity Antenna Gain dBi N.A. N.A.Antenna Vertical Spacing m 0 0

Transmit Frequency MHz 25098.50 26106.50Frequency Plan 26G 4E1 (k24..k27) F(n) = 25595,5 - 504 + 7 x n F'(n) = 25595,5 + 504 + 7 x nChannel & Polarisation 1 V 1' VFrequency Spacing (diversity) MHz N.A.












Link Budget of Hop 214KO of Network 900000 : POPRAD/MATEJOVCE_PO2POPRAD

020° 17' 53,600" E 49° 03' 16,300" N

887024.35447051.5

67835

39.45-0.31

MATEJOVCE_PO2

020° 19' 35,000" E 49° 04' 37,000" N

888905.55449686.5

67026

219.47

-98-20

none

0.29

1 + 14x2 Mbit/s

C-QPSK

none

26-E HP 2||4x2 (ERICSSON)

1 / 10,00 / 0,00

1 / 10,00 / 0,00

0,00 / 7,00 / 0,007,00 / 0,00

RG214 RG214

0,00 / 7,00 / 0,007,00 / 0,00

Príloha č. 13a: Terénny profil PDH rádiového spoja Poprad – Hôrka

Príloha č. 13b: Parametre rádiového spoja Poprad – Hôrka






Distance m 7180.5


















0,00 / 8,00 / 0,008,00 / 0,00

RG214 RG214

0,00 / 8,00 / 0,008,00 / 0,00

1 / 10,00 / 0,00

1 / 10,00 / 0,00

-99-20

none

0.1

1 + 14x2 Mbit/s

C-QPSK

none


117.81-0.14

HORKA

020° 23' 06,400" E 49° 01' 28,000" N

893606.65444157.5

65048

297.87

887024.35447051.6

67835

Link Budget of Hop 45KO of Network 900000 : POPRAD/HORKAPOPRAD

020° 17' 53,600" E 49° 03' 16,300" N

Príloha č. 14a: Terénny profil PDH rádiového spoja Hranica Popradu – Veľká Lomnica

Príloha č. 14b: Parametre rádiového spoja Hranica Popradu – Veľká Lomnica






Distance m 8222.6


















0,00 / 7,00 / 0,007,00 / 0,00

RG214 RG214

0,00 / 7,00 / 0,007,00 / 0,00

1 / 10,00 / 0,00

1 / 10,00 / 0,00

-99-20

none

-0.17

1 + 14x2 Mbit/s

C-QPSK

none


47.350.11

VELKA_LOMNICA

020° 21' 47,680" E 49° 06' 29,220" N

891349.75453339.8

69340

227.42

8856885447361.3

67835

Link Budget of Hop 1KO of Network 900000 : HRANICNA_3/VELKA_LOMNICAHRANICNA_3

020° 16' 49,100" E 49° 03' 29,300" N

Príloha č. 15a: Terénny profil PDH rádiového spoja Hranica Popradu – Poprad

Príloha č. 15b: Parametre rádiového spoja Hranica Popradu – Poprad






Distance m 1369.8





AntennasMain Antenna 30 cm ERICSSON-38G c 30 cm ERICSSON-38G cMain Antenna Gain dBi 40 40Diversity Antenna N.A. N.A.Diversity Antenna Gain dBi N.A. N.A.Antenna Vertical Spacing m 0 0

Transmit Frequency MHz 37306.50 38566.50Frequency Plan 38G 4E1 (k61..k64) F(n) = 37929,5 - 630 + 7 x n F'(n) = 37929,5 + 630 + 7 x nChannel & Polarisation 1 V 1' VFrequency Spacing (diversity) MHz N.A.

POWER BUDGETEIRP dBm 46 46











0,00 / 9,00 / 0,009,00 / 0,00

RG214 RG214

0,00 / 9,00 / 0,009,00 / 0,00

1 / 10,00 / 0,00

1 / 10,00 / 0,00

-95-20

none

0.23

1 + 14x2 Mbit/s

C-QPSK

none


287.1-0.23

HRANICNA_3

020° 16' 49,100" E 49° 03' 29,300" N

8856885447361.3

67829.5

107.09

887024.35447051.6

67835

Link Budget of Hop 111KO of Network 900000 : POPRAD/HRANICNA_3POPRAD

020° 17' 53,600" E 49° 03' 16,300" N

diplomovÁ prÁca slavomÍr straka ŽilinskÁ …diplom.utc.sk/wan/727.pdf · tab. 4.2 parametre...

Documents