uma ferramenta para cálculo de cobertura rádio em túneis
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Uma Ferramenta para CUma Ferramenta para Cáálculo de lculo de Cobertura RCobertura Ráádio em Tdio em Túúneis neis
RodoviRodoviááriosrios
Carlos MonteiroCliff VelosaPedro Vieira
António Rodrigues
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SumSumááriorio
1. Introdução2. Modelos de propagação indoor3. Desenvolvimento e funcionamento da aplicação4. Case Study
4.1 Parâmetros usados4.2 Situação existente4.3 Solução final
5. Conclusões
ISEL – IT – Uma Ferramenta para Cálculo de Cobertura Rádio em Túneis Rodoviários
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1.1. IntroduIntroduççãoão
Cobertura rádio indoorCobertura rádio ao nível de túneis e infra-estruturas afinsCriação duma aplicação para simulação do projecto de implementaçãoModelos de propagação indoorEstudo de cobertura rádio (FM a 108MHz) para o maior túnel do país:– Túnel do Cortado (Madeira), comprimento: 3200m
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SumSumááriorio
1. Introdução2. Modelos de propagação indoor3. Desenvolvimento e funcionamento da aplicação4. Case Study
4.1 Parâmetros usados4.2 Situação existente4.3 Solução final
5. Conclusões
ISEL – IT – Uma Ferramenta para Cálculo de Cobertura Rádio em Túneis Rodoviários
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2. 2. ModelosModelos de de PropagaPropagaççãoão IndoorIndoor
Modelo de Keenan-MotleyCOST 231 – One Slop Model (1SM)
Modelo de Y.P.Zhang Modelo determinístico
Modelos empíricos
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2.1 2.1 ModeloModelo de de KeenanKeenan--MotleyMotley
Atenuação é dada por:( ) [ ]( ) [ ]( ) ( ) ][log20log204.32 dBddDLnLndfdL bffwwKmMhz −+++++=
( ) ( ) [m]22
21 4222222 ⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛+⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛Δ+Σ−Δ−Σ=
λλλbd
O Break Point é dado por:
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2.2 COST 2312.2 COST 231-- One Slop ModelOne Slop Model
Atenuação é dada por:
])[log(10)1( dBdnmLL DFS ⋅+=
nd - Índice de decaimento
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2.3 2.3 ModeloModelo de de Y.P.ZhangY.P.Zhang
A atenuação é dada por:
[ ]dBCLCLRhRw
rL rtHV
AROM ++⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛+⋅= 21022102
1log11log15λ
][dBLL AROMLFS =
( ) ][4log10 2
2
10 dBrLLFS ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ ⋅⋅=
λπ
-Analitical Ray Optical Model(Ondas guiadas):
-Single Ray Optical Model(Espaço livre):
O Break Point é dado por:
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SumSumááriorio
1. Introdução2. Modelos de propagação indoor3. Desenvolvimento e funcionamento da aplicação4. Case Study
4.1 Parâmetros usados4.2 Situação existente4.3 Solução final
5. Conclusões
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3.1 Desenvolvimento da aplica3.1 Desenvolvimento da aplicaçção (1)ão (1)
Ponto de emissão
Ponto onde se calcula a atenuação de propagação
Obstáculos
Ponto de emissão
Ponto onde se calcula a atenuação de propagação
Obstáculo
( ) ( ) ][dBLnLndLdL ffwwFS ++=
Adaptação dos modelos:Keenan-Motley (Cálculo das atenuações)Y.P.Zhang (Localização das antenas)
][1log11log15 21022102 dBCLCLRhRw
rL rtHV
AROM ++⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛+= λ
][coscos2log10 22
,2, dB
hy
wx
GwhCL
rtrt ⎟
⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛= −− ππ
λπ
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3.1 Desenvolvimento da aplica3.1 Desenvolvimento da aplicaçção (2)ão (2)
Adaptação das plantas:– Remoção da informação– Atribuição de cores– Conversão numa matriz
][dBLLLGGPP ConectCabosSplitterRpAntRxSinalExtt −−−++=
Ponto de emissão
Pontos onde se calcula a atenuação de propagação
Ponto de emissão
Pontos onde se calcula a atenuação de propagação
Resolução da simulação
Valor médio da potência recebida:][_ dBLGGPP rAzimuteTXtr −++=
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Funcionalidades e interacção com a interface gráfica
5.2 Funcionamento da aplica5.2 Funcionamento da aplicaççãoão
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3.2 3.2
Funcionamento Funcionamento da aplicada aplicaççãoão
Fluxograma deinteracção com aaplicação
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SumSumááriorio
1. Introdução2. Modelos de propagação indoor3. Desenvolvimento e funcionamento da aplicação4. Case Study
4.1 Parâmetros usados4.2 Situação existente4.3 Solução final
5. Conclusões
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44. Case . Case StudyStudy
Propor condições ideais para a cobertura rádio
no interior do túnel do Cortado – Madeira:
– Garantir uma percentagem de 97% de cobertura
com um nível de potência superior a -90 dBm
– Equipamento (antenas e outros), quantidade e
posicionamento
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4.1 Parâmetros usados4.1 Parâmetros usados
Características do túnel
Equipamentos (antenas, repetidores, splitters
cabos e conectores)
– Largura (w) = 9.60 m
– Altura (h) = 7.5 m
– Comprimento (d) = 3200 m
Fonte da planta do túnel: Via Expresso-Madeira
– Antenas directivas com um ganho de 9.15 dBi
– Ganho do Repetidor: entre os 10 e os 90 dB
– Perdas do Splitter: de 3, 5 e 6 dB (2, 3 ou 4 saídas)
– Perdas de 2.25 dB/100m (cabo coaxial)
– Perdas de 0.1 dB por conectorISEL – IT – Uma Ferramenta para Cálculo de Cobertura Rádio em Túneis Rodoviários
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SumSumááriorio
1. Introdução2. Modelos de propagação indoor3. Desenvolvimento e funcionamento da aplicação4. Case Study
4.1 Parâmetros usados4.2 Situação existente4.3 Solução final
5. Conclusões
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4.2 Situa4.2 Situaçção Existenteão Existente
Entrada Norte Entrada Sul
N
-200 -150 -100 -50 00
50
100
150
200Histograma das amostras superior a -90dBm
Potência recebida [dBm]
nº d
e am
ostra
s
Nível de sinal nas entradas: -35 dBm
100 m
100 m
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SumSumááriorio
1. Introdução2. Modelos de propagação indoor3. Desenvolvimento e funcionamento da aplicação4. Case Study
4.1 Parâmetros usados4.2 Situação existente4.3 Solução final
5. Conclusões
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4.3 Solu4.3 Soluçção Finalão Final
1
2 3 46
7 89
10
R1
R2
5
S1
S3
S2
Antena emissoraSplitterRepetidorCabo coaxial
-200 -150 -100 -50 0 500
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000Histograma de todas as amostras do sinal
Potência recebida [dBm]
nº d
e am
ostra
s
-200 -150 -100 -50 0 500
500
1000
1500
2000Histograma das amostras superior a -90dBm
Potência recebida [dBm]
nº d
e am
ostra
s
N
N
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4.3 Solu4.3 Soluçção Finalão Final
Repetidores Nº da Antena Azimute [º]
Distância da antena à entrada
Norte [m]
Distância àúltima
antena[m]
Nº de Splitterse tipo
Nº de conectores
Comprimento do Cabo [m]
Potência à entrada da antena[dBm]
1 128 210 0 1 (4 saidas) 2 210 48,22
2 160 450 240 1 (4 saidas) 2 450 42,82
3 160 870 420 1 (4 saidas) 2 870 33,381
4 340 1505 635 1 (4 saidas) 2 1505 19,08
5 340 1862 357 1 (3 saidas)1 (4 saidas) 4 1327 17,89
6 340 2154 292 1 (3 saidas)1 (4 saidas) 4 1035 24,46
7 308 2402 248 1 (3 saidas)1 (4 saidas) 4 787 30,04
8 172 2537 135 1 (4 saidas) 2 652 38,28
9 127 2852 315 1 (4 saidas) 2 337 45,36
2
10[1] 266 2986 134 1 (4 saidas) 2 203 48,38
[1] Esta antena situa-se, sensivelmente a 203 m da entrada sul.
1
2 3 46
7 89
10
R1
R2
5
S1
S3
S2
Antena emissoraSplitterRepetidorCabo coaxial
Repetidor Nº da Antena Azimute [º]
Distância da antena à entrada
Norte [m]
Distância àúltima
antena[m]
Nº de Splitterse tipo
Nº de conectores
Comprimento do Cabo [m]
Potência à entrada da antena[dBm]
1 128 210 0 1 (4 saidas) 2 210 48,22
2 160 450 240 1 (4 saidas) 2 450 42,82
3 160 870 420 1 (4 saidas) 2 870 33,381
4 340 1505 635 1 (4 saidas) 2 1505 19,08
Repetidor Nº da Antena Azimute [º]
Distância da antena à entrada
Norte [m]
Distância àúltima
antena[m]
Nº de Splitterse tipo
Nº de conectores
Comprimento do Cabo [m]
Potência à entrada da antena[dBm]
2
5 340 1862 357 1 (3 saidas)1 (4 saidas) 4 1327 17,89
6 340 2154 292 1 (3 saidas)1 (4 saidas) 4 1035 24,46
7 308 2402 248 1 (3 saidas)1 (4 saidas) 4 787 30,04
8 172 2537 135 1 (4 saidas) 2 652 38,28
9 127 2852 315 1 (4 saidas) 2 337 45,36
10[1] 266 2986 134 1 (4 saidas) 2 203 48,38
PEntradaAntena = PSinalExt + GAntRecepção + GRep – LSplitter – LCabos – LConect [dBm]
N
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4.1 Parâmetros usados4.2 Situação existente4.3 Solução final
5. Conclusões
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5. 5. ConclusõesConclusõesEscolha e implementação dos modelos:
– Keenan-Motley– COST 231-1SM– Y.P.Zhang
– Situação existente:• 4,62% de cobertura (superior a -90 dBm)
– Solução proposta:• 97,57% de cobertura (superior a -90 dBm)• 10 antenas e 2 repetidores
Limitações na aplicação dos modelos
Case Study:
Potencialidades da aplicaçãoISEL – IT – Uma Ferramenta para Cálculo de Cobertura Rádio em Túneis Rodoviários
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Obrigado pela atençãoISEL – IT – Uma Ferramenta para Cálculo de Cobertura Rádio em Túneis Rodoviários