TE155-Redes de Acesso sem Fios
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Dimensionamento de Enlaces Ponto-a-Ponto
Dimensionamento de Enlaces Ponto-a-Ponto
Ewaldo Luiz de Mattos Mehl
• Desobstrução da 1a Zona de Fresnel
Universidade Federal do Paraná
Departamento de Engenharia Elétrica
[email protected]
• Determinação das Alturas das Antenas
TE155-Redes de Acesso sem Fios
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Desobstrução da 1a Zona de Fresnel
Cálculo das alturas das antenas
1GHz < f < 3GHz
f > 3GHz
K 4/3
K=4/3
60% do
d rFresnel
100% do
d rFresnel
Kmínimo
30% do rFresnel
60% do rFresnel
• Verificação com o Perfil Topográfico
Dados
necessários
f = freqüência do rádio
dAB = distância entre as antenas
dAO = distância do ponto A até o obstáculo
obstác lo
dBO = distância do ponto B até o obstáculo
hA = altitude da estação A
hB = altitude da estação B
hO = altitude do obstáculo
dAB
A
B
1a Zona de Fresnel
dAO
dBO
1
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TE155-Redes de Acesso sem Fios
Cálculo das alturas das antenas
Cálculo das alturas das antenas
1. Calcular o Raio da
considerada:
rFresnel
1a
Zona de Fresnel na freqüência
3. Obtenção do Kmínimo: ITU-R P530-11: Propagation
data and prediction methods required for the design
off terrestrial
t
t i l line-of-sight
li
f i ht systems.
t
[f] = MHz
[dAB] = km
k
[dAO] = km
[dBO] = km
d ⋅d
= 550 AO BO
d AB ⋅ f
Curva de Kmínimo para clima continental temperado
1,1
2. Calcular a desobstrução da 1a Zona de Fresnel
necessária para o tipo de rádio que será usado:
f > 3GHz
WiMAX
K=4/3
rdesobK= 0,60 x rFresnel
rdesobK = 1,0 x rFresnel
Kmínimo
rdesobKmin = 0,30 x rFresnel
rdesobKmin = 0,60 x rFresnel
0,9
Kminnimo
1GHz < f < 3GHz
WiFi
1
08
0,8
0,7
0,6
0,5
10
20
30
40
50
60
70
80
90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
Comprimento [km]
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Cálculo das alturas das antenas
Cálculo das alturas das antenas
4. Correção para K=4/3:
6. Correção para K=4/3 + Desobstrução do Raio de
Fresnel para K=4/3:
hK =
d AO ⋅ d BO
12,74 ⋅ K
4/
3
K = =1,333333
[dAB] = km
k
[dAO] = km
hcK = hK + rdesobK
Diâmetro médio da Terra = 12740 km
5. Correção para Kmínimo:
hK min =
d AO ⋅ d BO
12,74 ⋅ K mínimo
Kmínimo = obtido da UTI-R P530
[dAB] = km
[dAO] = km
Obs.: As correções para K=4/3 e Kmínimo são aplicadas somente
no ponto de obstrução para simplificar o cálculo.
7. Correção para Kmínimo + Desobstrução do Raio de
Fresnel para Kmínimo:
hcKK mini = hK mini + rdesobK
d bK min
i
8. Arbitrar uma altura aA [metros] para a antena a ser
instalada no Ponto A.
2
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Cálculo das alturas das antenas
Cálculo das alturas das antenas
9. Considerar uma margem de segurança hveg [metros]
para
a
existência
e/ou
crescimento
de
á
árvores/vegetação
/
t ã no ponto
t de
d obstrução
b t ã (=
( altura
lt
máxima da vegetação/árvores) se for o caso.
11. Calcular a altura da antena no Ponto B para K=4/3:
10. Considerar uma margem de segurança hseg [metros]
para imprecisões nas medidas, se for o caso.
12. Calcular a altura da antena no Ponto B para Kmínimo:
aBK =
d AB (hO + hcK + hveg + hseg − hB ) − d BO (hA + a A − hB )
aBK min =
d AO
d AB (hO + hcK min + hveg + hseg − hB ) − d BO (hA + a A − hB )
d AO
13. Escolher para a antena no Ponto B a MAIOR altura
dentre aBK e aBKmin.
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Exemplo: Cálculo das alturas das antenas
Exemplo: Cálculo das alturas das antenas
27 km
B
f=2,4 GHz
A
aB=?
15 km
aA =
31m
929m
932m
910m
3
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Exemplo: Cálculo das alturas das antenas
Frequencia do enlace
Comprimento
K=4/3
K=mínimo
Distância da estação A até a obstrução
Distância da estação B até a obstrução
Altitude da estação A
Altitude da estação B
Altitude do obstáculo
60 % raio de fresnel no ponto critíco (ver critério de visibilidade)*
30 % raio de fresnel no ponto critíco (ver critério de visibilidade)*
Correção da curvatura da Terra para K=4/3
Correção da curvatura da Terra para K=mínimo
60% do raio de fresnel + correção da curvatura da Terra para K=4/3
30% d
do raio
i d
de ffresnell + correção
ã d
da curvatura
t
d
da T
Terra para K
Kmínimo
í i
Altura da antena A tomada como referência
Margem de crescimento de árvores no ponto de obstrução
Margem de segurança devido a precisão das medidas
Altura da antena B para K=4/3
Altura da antena B para K=mínimo
f
dAB
K
Kmin
dAO
dBO
hA
hB
hO
rFresnel60
rFresnel30
hK
hKmin
hcK
h K i
hcKmin
aA
hveg
hseg
aBK
aBKmin
2400
27
1,33
0,65
15
12
910
932
929
17,39
8,70
10,62
21,74
28,01
30 44
30,44
31
0
0
37,82
42,19
Exemplo: Cálculo das alturas das antenas
MHz
km
km
km
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
f=2,4 GHz
Kmin=0,5
2,1 km
A
713m
10m
B
12m
710m
aB=?
701m
700m
1,2 km
Altura da antena no Ponto B ≥ 42,19 m
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TE155-Redes de Acesso sem Fios
Verificação com o Perfil Topográfico
Verificação com o Perfil Topográfico
Correção da altura de qualquer ponto na rota do enlace
em função do fator K:
Dados
necessários
Altura corrigida
do Obstáculo
f = freqüência do rádio
dAB = distância entre as antenas
dAO = distância do ponto A até o obstáculo
dBO = distância do ponto B até o obstáculo
hA = altitude da estação A
aA = altura da antena na estação A
hB = altitude da estação B
aB = altura
lt
da
d antena
t
na estação
t ã B
hO = altitude do obstáculo
hK = hO +
d AO ⋅ d BO
12,74 ⋅ K
Calcular para:
• K = 4/3
• Kmínimo
Exemplo:
Freqüência
Comprimento
p
Altura antena A
Altura antena B
Altitude da estação A
Altitude da estação B
K = 4/3
K = mínimo
2400
27
31
42,06
910
932
1,33
0,65
MHz
km
m
m
m
m
Altitudes reais do terreno:
• Medições no local (Altímetro +GPS)
• Carta topográfica
Distância Altitude
d1
real
0
923
1
920
2
922
3
923
4
923
5
922
6
920
7
919
8
917
9
917
10
912
11
922
12
922
13
925
14
926
15
929
16
934
17
936
18
925
19
926
20
922
21
923
22
922
23
922
24
924
25
925
26
930
27
932
km
m
4
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Verificação com o Perfil Topográfico
Verificação com o Perfil Topográfico
⎡
d ⎤
heixoP = (hA + a A ) − ⎢(hA + a A − hB − aB ) AP ⎥
d AB ⎦
⎣
Obstáculos na parte
e inferior do Elipsóide
e de Fresnel
heixoP = altitude da linha de visada em um ponto P
hA = altitude da estação A
aA = altura da antena na estação A
hB = altitude da estação
ç B
aB = altura da antena na estação B
dAP = distância entre a estação A e o ponto P
dAB = distância entre as estações A e B
• Os obstáculos geralmente interferem na parte inferior
da superfície do Elipsóide de Fresnel.
⎡
d ⋅d ⎤
hFresnelP = heixoP − ⎢550 AP BP ⎥
f ⋅ d AB ⎦
⎣
Eixo do Elipsóide
de Fresnel =
Li h de
Linha
d visada
i d
[f] = MHz
[d] = km
Superfície Inferior da
1a Zona de Fresnel
hFresnel
Eixo do Elipsóide de Fresnel = Linha de Visada:
Altitude de um ponto
na superfície inferior do
Elipsóide de Fresnel
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Desobstrução da 1a Zona de Fresnel
Verificação com o Perfil Topográfico
• Para desobstrução de 100%:
⎡
d ⋅d ⎤
hFresnelP = heixoP − ⎢550 AP BP ⎥
f ⋅ d AB ⎦
⎣
• Para desobstrução de 60%:
⎡
d ⋅d ⎤
hFresnelP = heixoP − 0,60⎢550 AP BP ⎥
f ⋅ d AB ⎦
⎣
• Para desobstrução
ç de 30%:
⎡
d ⋅d ⎤
hFresnelP = heixoP − 0,30 ⎢550 AP BP ⎥
f ⋅ d AB ⎦
⎣
[f] = MHz
[d] = km
f > 3GHz
K=4/3
f > 3GHz
Kmínimo
-------------1GHz<f<3GHz
K=4/3
1GHz<f<3GHz
Kmínimo
Exemplo:
Verificação da desobstrução
de 30% do Raio da
1a Zona de Fresnel
Eixo de Fresnel =
Linha de Visada:
Distância Altitude
Altitude
Altitude
Eixo de
Fresnel
d1
real
k=4/3 k=minimo Fresnel
k=mínimo
0
923
923
923
941
941,00
921,53
923,14
942,22
938,91
1
920
2
922
924,95
928,04
943,45
938,87
927 25
927,25
931 69
931,69
944 67
944,67
939 17
939,17
3
923
928,43
934,11
945,9
939,68
4
923
5
922
928,49
935,28
947,12
940,32
927,44
935,22
948,35
941,07
6
920
7
919
927,26
935,91
949,57
941,90
8
917
925,97
935,36
950,8
942,81
926,56
936,56
952,02
943,77
9
917
10
912
922,03
932,53
953,24
944,79
11
922
932,39
943,25
954,47
945,87
932,62
943,74
955,69
946,99
12
922
13
925
935,74
946,98
956,92
948,18
936,74
947,98
958,14
949,40
14
926
15
929
939,62
950,74
959,37
950,67
16
934
944,39
955,25
960,59
951,99
946 03
946,03
956 53
956,53
961 82
961,82
953 37
953,37
1
17
936
18
925
934,56
944,56
963,04
954,79
19
926
934,97
944,36
964,26
956,27
930,26
938,91
965,49
957,82
20
922
21
923
930,44
938,22
966,71
959,43
928,49
935,28
967,94
961,14
22
922
23
922
927,43
933,11
969,16
962,94
24
924
928,25
932,69
970,39
964,89
927,95
931,04
971,61
967,03
25
925
26
930
931,53
933,14
972,84
969,53
27
932
932
932
974,06
974,06
km
m
5
TE155-Redes de Acesso sem Fios
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Verificação com o Perfil Topográfico
Verificação com o Perfil Topográfico
Verifica-se que haverá problemas de atenuação no
ponto onde há uma elevação do terreno entre o km 15 e
o km 17 da rota,
rota devido a Kmínimo
í i :
[m]
Superfície
inferior
da 1a Zona
de Fresnel
[km]
TE155-Redes de Acesso sem Fios
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Perfil Topográfico
f=5,4 GHz
15m
15m
25m
20m
20 km
Dist.
Alt.
0
20
1
21
2
25
3
23
4
21
5
22
6
26
7
27
8
18
9
16
10
19
35
11
24
30
12
29
13
30
14
33
15
38
40
25
Dimensionamento de Enlaces Ponto-a-Ponto
Conclusões:
• O projeto de enlaces deve levar em conta a refração
dos sinais de rádio na atmosfera.
• Em enlaces curtos, a influência de Kminimo é
geralmente desprezível.
• Programas e planilhas facilitam o projeto!
20
15
16
35
10
17
32
5
18
30
19
28
20
25
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
6