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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
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
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
ISEL – IT – Uma Ferramenta para Cálculo de Cobertura Rádio em Túneis Rodoviários
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
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
ISEL – IT – Uma Ferramenta para Cálculo de Cobertura Rádio em Túneis Rodoviários
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:
ISEL – IT – Uma Ferramenta para Cálculo de Cobertura Rádio em Túneis Rodoviários
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
ISEL – IT – Uma Ferramenta para Cálculo de Cobertura Rádio em Túneis Rodoviários
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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ISEL – IT – Uma Ferramenta para Cálculo de Cobertura Rádio em Túneis Rodoviários
Funcionalidades e interacção com a interface gráfica
5.2 Funcionamento da aplica5.2 Funcionamento da aplicaççãoão
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
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
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
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
Obrigado pela atençãoISEL – IT – Uma Ferramenta para Cálculo de Cobertura Rádio em Túneis Rodoviários