Post on 28-Feb-2019
Instrukcja korzystania z aplikacji portalu PIAST
www.piast.edu.pl
Rozkład natężenia pola
[wersja bezpłatna]
v1.6
Instytut Łączności – Państwowy Instytut Badawczy, Wrocław 2019
Instrukcja narzędzia internetowego Rozkłady natężenia pola (wersja bezpłatna) 2 / 14
Spis treści
1. Wprowadzenie .......................................................................................................................3
2. Opis aplikacji ..........................................................................................................................5
2.2. Definicja obszaru obliczeń ....................................................................................................7
2.3. Definicja analizy ...................................................................................................................7
2.4. Parametry systemowe..........................................................................................................8
2.5. Parametry propagacyjne ......................................................................................................9
2.6. Obliczenia ............................................................................................................................9
2.7. Wizualizacja ....................................................................................................................... 10
2.8. Korekta mocy nadajnika ..................................................................................................... 11
2.9. Zapis wyniku analizy do pliku png ....................................................................................... 12
2.10. Zapis wyniku analizy do pliku asc ........................................................................................ 12
3. Realizacja projektu ............................................................................................................... 12
Załącznik A: Zakresy przyjętych parametrów domyślnych dla systemu .............................................. 13
Załącznik B: Zakresy parametrów dla metod propagacyjnych ............................................................ 14
B.1 Metoda ITU-R P.1546 .................................................................................................................. 14
Instytut Łączności – Państwowy Instytut Badawczy, Wrocław 2016
3 / 14I Instrukcja narzędzia internetowego Rozkłady natężenia pola (wersja bezpłatna)
1. Wprowadzenie
Aplikacja internetowa do obliczeń rozkładów natężenia pola została stworzona i uruchomiona
na platformie informatycznej (www.piast.edu.pl) w ramach projektu UE POIG o akronimie PIAST
„Platforma Informatyczna do celów Analiz propagacyjnych, kompatybilności elektromagnetycznej
i optymalizacji sieci bezprzewodowych Systemów Telekomunikacyjnych i teleinformatycznych”.
Aplikacja „Rozkłady natężenia pola” powstała z myślą o studentach studiów technicznych,
a także dla użytkowników bezpłatnych (z ograniczoną liczbą funkcjonalności, np. obliczenia
realizowane z mniejszą dokładnością). Na bazie tych narzędzi stworzono rozbudowaną wersję płatną
aplikacji dla użytkowników komercyjnych, dla których wymagania obliczeniowe i merytoryczne są
przede wszystkim uzasadniane biznesowo.
Pierwszym celem aplikacji było zapoznanie studentów i zainteresowanych osób
z praktycznym wykorzystywaniem metod analiz propagacji fal radiowych oraz czynnikami mającymi
wpływ na uzyskiwane wyniki, zasięgi stacji i sieci różnych systemów radiowych w różnych pasmach
częstotliwości. Wiedza ta, w rozumieniu twórców aplikacji, może być przydatna w późniejszej praktyce
inżynierskiej do wymiarowania i planowania różnych sieci bezprzewodowych przy użyciu
analogicznych narzędzi informatycznych. Wyniki uzyskiwane przy pomocy aplikacji dedykowanej dla
studentów mogą być wykorzystywane wyłącznie w ramach zajęć dydaktycznych do celów
edukacyjnych. Do aplikacji mogą mieć dostęp studenci tych uczelni wyższych, które zawarły stosowne
porozumienie o współpracy.
Istnieją trzy rodzaje dostępu do serwisu PIAST:
- wersja bezpłatna, do której jest w pełni otwarty dostęp za pomocą dowolnej przeglądarki
internetowej,
- wersja edukacyjna, przeznaczona dla studentów uczelni technicznych oraz pracowników
naukowych, których jednostki naukowe podpisały odpowiednie umowy z Instytutem Łączności. Jest to
dostęp poprzez wygenerowane konto przy rejestracji. Użytkownik grupy „student” ma dostęp
do większej liczby funkcjonalności niż użytkownik bezpłatny, a użytkowanie aplikacji jest realizowane
w oparciu o zapis umowy,
- wersja komercyjna, przeznaczona dla Klientów indywidualnych, którzy podpisali umowę
z Instytutem Łączności, a użytkowanie i zasób aplikacji jest dostosowany indywidualnie do potrzeb
Klienta.
Użytkownik grupy „bezpłatnej” ma dostęp do ograniczonej funkcjonalności, m. in. ma
możliwość korzystania z jednego modelu propagacyjnego (ITU-R P.1546). Narzędzie znajdujące się
na portalu Piast pozwala na przeprowadzenie analiz propagacyjnych oraz wyliczenie tzw. zasięgów
bezinterferencyjnych (bez uwzględnienia zakłóceń od innych stacji) dla danej stacji nadawczej. Wyniki
przeprowadzonych analiz są uzależnione od wielu parametrów wejściowych: umiejscowienia stacji
nadawczej, modelu propagacyjnego, charakterystyki anteny, rodzaju analizy (np. rozkłady natężenia
pola). Parametry które również powinny zostać zdefiniowane przez użytkownika to poziom mocy
promieniowanej stacji, częstotliwość pracy nadajnika, wysokość anten nadawczej i odbiorczej,
numeryczny model terenu, krok obliczeń (w wersji bezpłatnej krok jest zdefiniowany przez
administratora). Użytkownik powinien określić podstawowe parametry propagacyjne poprawne dla
Instytut Łączności – Państwowy Instytut Badawczy, Wrocław 2019
Instrukcja narzędzia internetowego Rozkłady natężenia pola (wersja bezpłatna) 4 / 14
wybranego zalecenia. Użytkownik który nie posiada konta na portalu Piast może wygenerować wyniki
swoich obliczeń tylko w postaci pliku graficznego o rozszerzeniu png. Opcja generowania wyników
nadających się do dalszej obróbki w celach przygotowania wyników do dokumentacji inżynierskiej
może zostać udostępniona użytkownikowi po zawarciu indywidualnej umowy z Instytutem Łączności.
Portal obliczeniowy został wdrożony w Centrum Obliczeniowym w Pracowni Gospodarki
i Inżynierii Widma Zakładu Kompatybilności Elektromagnetycznej Instytutu Łączności - PIB
we Wrocławiu i jest udostępniany poprzez stronę www.piast.edu.pl.
Zapytania w sprawie wykorzystywania wersji o rozszerzonych możliwościach - dedykowanych
dla uczelni wyższych (wersja edukacyjna) i podmiotów biznesowych (wersja biznesowa) prosimy
zgłaszać na adres piast@il.wroc.pl. Wersja bezpłatna wyznaczania Rozkładów natężenia pola
posiada ograniczoną funkcjonalność i dokładność i ma na celu zapoznanie z zagadnieniem obliczeń
prognozowania rozkładów natężenia pola.
Instytut Łączności – PIB nie bierze odpowiedzialności za wykorzystywanie wyników
uzyskiwanych w wersji bezpłatnej do celów komercyjnych, projektowych, regulacyjnych czy
dokumentacyjnych.
Instytut Łączności – Państwowy Instytut Badawczy, Wrocław 2016
5 / 14I Instrukcja narzędzia internetowego Rozkłady natężenia pola (wersja bezpłatna)
2. Opis aplikacji
Analiza rozkładu natężenia pola elektrycznego odbywa się z wykorzystaniem cyfrowych map
wysokościowych terenu (w wersji darmowej tylko ASTER) oraz zaimplementowanych metod
propagacyjnych (w wersji darmowej tylko ITU-R P.1546, ITU-R. P.1812). Pozwala ona uzyskać wynik,
stanowiący istotną składową w analizach zasięgów systemów radiowych.
W celu uruchomienia aplikacji na stronie głównej serwisu PIAST www.piast.edu.pl należy wybrać
z menu „Narzędzia obliczeniowe” podmenu „Rozkład natężenia pola”.
Poniżej przedstawiona została formatka aplikacji do obliczania rozkładu natężenia pola, która składa
się z następujących obszarów:
1 – formatki do określenia obszaru obliczeń i zarządzania wynikami, obszar „1a” staje się widoczny
(aktywny) po wykonaniu obliczeń,
2 – interaktywna mapa do definiowania obszaru obliczeń, umiejscowienia stacji nadawczej oraz
podglądu wyników, w obszarze 2a po wykonaniu analizy pojawi się legenda wyników, a w przypadku
wprowadzenia niepoprawnych parametrów pojawi się opis błędu,
3 – obszar informacyjny,
4 – obszar definiujący rodzaj analizy,
5 – obszar wprowadzania charakterystyki anteny,
6 – obszar podstawowych parametrów analizy,
7 – obszar parametrów propagacyjnych dla wybranego zalecenia,
8 – przycisk wyzwalający obliczenia.
Instytut Łączności – Państwowy Instytut Badawczy, Wrocław 2019
Instrukcja narzędzia internetowego Rozkłady natężenia pola (wersja bezpłatna) 6 / 14
Rysunek 1 Aplikacja internetowa "rozkłady natężenia pola".
Przed przystąpieniem do obliczeń należy zdefiniować obszar analiz oraz umiejscowić w nim
stację nadawczą oraz uzupełnić wszystkie wymagane pola parametrów wejściowych. Należy zwrócić
uwagę na wielkość obszaru obliczeń, ponieważ wpływa on na długość czasu ich wykonywania.
Zakresy parametrów wejściowych został określony w załącznikach A i B.
Lewa strona mapy interaktywnej zawiera narzędzia umożliwiające nawigację oraz zbliżanie i oddalanie
widoku, natomiast po prawej stronie znajdują się narzędzia umożliwiające włączanie i wyłączanie
widocznych warstw na mapie.
Instytut Łączności – Państwowy Instytut Badawczy, Wrocław 2016
7 / 14I Instrukcja narzędzia internetowego Rozkłady natężenia pola (wersja bezpłatna)
2.1. Rejestracja i logowanie
Rejestracja i logowanie dotyczy partnerów biznesowych i edukacyjnych.
2.2. Definicja obszaru obliczeń
W obszarze oznaczonym jako „1” znajdują się narzędzia przeznaczone do definiowania
obszaru analizy, położenia stacji nadawczej, pomiaru odległości, odczytywania wyznaczonych
wartości oraz przesuwania mapy.
Rysunek 2 Narzędzia analizy.
W celu przeprowadzenia analizy należy z menu narzędzia w obszarze „1” wybrać opcję
„zaznaczanie obszaru analizy” i zakreślić obszar na mapie. Wielkość zaznaczonego obszaru musi być
zgodna z zakresem parametrów. Następnie należy wybrać „wstawianie nadajnika" i umiejscowić
go wewnątrz zaznaczanego obszaru.
W obszarze aplikacji oznaczonej jako „3” znajdują się informacje o położeniu nadajnika,
obszarze, który został zaznaczony, wysokości terenu oraz poziomie sygnału w punkcie, który zostanie
wyświetlony po wykonaniu obliczeń.
Rysunek 3 Okno parametrów położenia.
2.3. Definicja analizy
Określenie wymaganych parametrów do przeprowadzenia analizy znajduje się w obszarze
aplikacji oznaczonym jako „4”. Należy wybrać takie parametry jak „Model propagacyjny”,
„Typ charakterystyki anteny”, „Odniesienie” mocy, „Rodzaj systemu” oraz „Rodzaj analizy”.
Instytut Łączności – Państwowy Instytut Badawczy, Wrocław 2019
Instrukcja narzędzia internetowego Rozkłady natężenia pola (wersja bezpłatna) 8 / 14
Rysunek 4 Okno definicji analizy.
2.4. Parametry systemowe
W obszarze „4” „Podstawowe parametry analizy” oraz w obszarze „5” „Parametry
propagacyjne” należy wprowadzić wartości z podanego zakresu w załącznikach A i B. W przypadku
określenia charakterystyki anteny, należy uzupełnić tabelę z obszaru „5”. Istnieje możliwość wczytania
charakterystyki z pliku w formacie txt po przez kliknięcie przycisku „Wybierz plik anteny”. Plik musi
zawierać 36 wartości reprezentujących charakterystykę anteny. Wartości rozdzielone są średnikiem
np. 1;2;3;4;5;6;7;8;9;0;1;12;13;14;15;16;17;18;19;20;21;22;23;24;25;26;27;28;29;30;31;32;33;34;35;36
Przy definiowaniu parametrów należy zwrócić uwagę na opcję „krok odczytu profilu terenu”
w obszarze „6”. Zalecany krok odczytu to 30 sekund kątowych, wprowadzenie większej wartości
może znacząco wydłużyć czas obliczeń.
Rysunek 5 Okna parametrów systemowych.
Instytut Łączności – Państwowy Instytut Badawczy, Wrocław 2016
9 / 14I Instrukcja narzędzia internetowego Rozkłady natężenia pola (wersja bezpłatna)
2.5. Parametry propagacyjne
W obszarze „7” „Parametry propagacyjne” należy uzupełnić wymagane parametry dla wybranego
zalecenia. Rodzaj parametrów zmienia się w zależności od wybranego modelu propagacyjnego.
Rysunek 6 Okno parametrów propagacyjnych dla wybranego zalecenia.
2.6. Obliczenia
Po uzupełnieniu wszystkich niezbędnych parametrów należy uruchomić obliczenia poprzez
przycisk „Wykonaj obliczenia”. W przypadku wprowadzenia lub wyboru błędnych parametrów zostanie
wyświetlony odpowiedni komunikat w obszarze aplikacji „2a”. Należy wtedy poprawić parametry, które
zostały wprowadzone niezgodnie z zakresem dostępnych wartości i ponownie uruchomić obliczenia.
Rysunek 7 Przycisk rozpoczynający obliczenia.
W trakcie analizy będzie widoczne okno obrazujące postęp działania aplikacji. Po zakończeniu
obliczeń należy wybrać przycisk „Dalej” – wynik analizy zostanie zobrazowany w obszarze „2”
na interaktywnej mapie. Jeśli analiza, pomimo prawidłowego określeniu wszystkich parametrów
nie powiedzie się, zostanie wyświetlony pod paskiem stanu odpowiedni komunikat o błędach.
Rysunek 8 Okno stanu analizy.
ITU-R.P.1546
Instytut Łączności – Państwowy Instytut Badawczy, Wrocław 2019
Instrukcja narzędzia internetowego Rozkłady natężenia pola (wersja bezpłatna) 10 / 14
Wynik obliczeń zobrazowany na mapie jest prezentowany jako interpolacja 5-barwna, gdzie
każdy z kolorów, oznaczający odpowiedni poziom natężenia pola elektrycznego, opisano w legendzie
w obszarze „2a”. Mapa posiada standardowe narzędzia do ustawiania widoku (przybliżanie,
oddalanie, przesuwanie obrazu). W celu odczytania dokładnej wartości natężenia pola elektrycznego
w wybranym punkcie należy wybrać wskaźnik zaznaczania , który znajduje się w obszarze „1”.
Następnie należy kliknąć w punkcie, w którym chcemy poznać wartość poziomu sygnału. Wartość
ta zostanie wyświetlona w obszarze „3”. Po wykonaniu obliczeń obszary aplikacji z parametrami
wejściowymi zostaną ukryte, możliwość edycji parametrów będzie możliwa po kliknięciu przycisku
„Wykonaj nową analizę”.
2.7. Wizualizacja
Po wykonaniu analizy, w obszarze „1” zostaje zobrazowany wynik, natomiast w obszarze „1a”
zostaje wyświetlone dodatkowe menu przeznaczone do modyfikacji rozkładu barwnego uzyskanego
wyniku, przeprowadzenia korekty mocy, zmiany przeźroczystości wyniku na mapie oraz zapisu wyniku
do pliku png oraz do pliku asc (ESRI ASCII Raster format).
Rysunek 9 Narzędzia wizualizacji korekty mocy.
Suwak służy do zmiany przezroczystości uzyskanego rozkładu natężenia pola elektrycznego
na mapie.
Przycisk „wskazanie zakresu i wartości natężenia pola” umożliwia określenie prezentacji wyników:
na podstawie interpolacji lub poprzez wprowadzenie wartości granicznych danego poziomu
dla obrysów zasięgu.
Interpolacja - umożliwia wyświetlenie wyniku na podstawie interpolacji dwóch wartości natężenia pola
(min - max).
Rysunek 10 Narzędzia zmiany typu rozkładu barwnego
Instytut Łączności – Państwowy Instytut Badawczy, Wrocław 2016
11 / 14I Instrukcja narzędzia internetowego Rozkłady natężenia pola (wersja bezpłatna)
Rysunek 11 Narzędzie zmiany wartości minimalnej i maksymalnej zakresu prezentowanych wartości
Kontury - po kliknięciu tej opcji, zostanie rozwinięta tabelka, którą należy uzupełnić o wartości
graniczne natężenia pola, które chcemy wyświetlić na mapie.
Rysunek 12 Narzędzie zmiany wartości granicznych prezentacji natężenia pola
Po zatwierdzeniu wprowadzonych zmian poprzez kliknięcie przycisku „OK” wynik zostanie
zobrazowany na mapie. Będzie on prezentowany zgodnie z wprowadzonymi wartościami granicznymi,
a wartości w legendzie zostaną dostosowane do wprowadzonych modyfikacji.
Poniżej zaprezentowano przykładowe legendy dla dwóch typów modyfikacji zobrazowania
wyników.
Rysunek 13 Przykładowa legenda dla wyniku "interpolacja"
Rysunek 14 Przykładowa legenda dla wyniku "kontury"
2.8. Korekta mocy nadajnika
Po wykonaniu analizy oraz kliknięciu przycisku „zmiana mocy nadajnika” w obszarze „1a”
rozwija się narzędzie do edycji mocy nadajnika oraz zmiany odniesienia mocy.
Rysunek 15 Narzędzie zmiany mocy nadajnika
Użytkownik może wprowadzić korektę mocy bez ponownego przeprowadzania analizy
propagacyjnej, która jest z reguły czasochłonna. Po ustawieniu nowej wartości należy kliknąć przycisk
OK. Wynik zostanie wyświetlony w oknie „2”, a wartości w legendzie zostaną odpowiednio
dopasowane.
Instytut Łączności – Państwowy Instytut Badawczy, Wrocław 2019
Instrukcja narzędzia internetowego Rozkłady natężenia pola (wersja bezpłatna) 12 / 14
2.9. Zapis wyniku analizy do pliku png
Po wykonaniu analizy oraz kliknięciu w obszarze „1a” przycisku „zapis do pliku” wynik
obliczeń zostanie zapisany na lokalnym komputerze użytkownika jako obraz png.
2.10. Zapis wyniku analizy do pliku asc
Zapis do pliku asc jest dostępny w wersjach edukacyjnych i biznesowych aplikacji.
3. Realizacja projektu
Projekt: „Platforma informatyczna do celów analiz propagacyjnych, kompatybilności
elektromagnetycznej i optymalizacji sieci bezprzewodowych systemów telekomunikacyjnych
i teleinformatycznych”, współfinansowanego ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju
Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka, 2007 – 2013.
Instytut Łączności – Państwowy Instytut Badawczy, Wrocław 2016
13 / 14I Instrukcja narzędzia internetowego Rozkłady natężenia pola (wersja bezpłatna)
Załącznik A: Zakresy przyjętych parametrów domyślnych dla systemu
Załącznik A zawiera dozwolone zakresy parametrów wejściowych dla użytkowników
korzystających z narzędzia obliczeniowego PIAST w wersji bezpłatnej.
Tabela A1 zawiera główne parametry dotyczące analizy
Tabela A1 Parametry analizy.
Tabela A.2 zawiera listę możliwych do wyboru parametrów propagacyjne dla zalecenia ITU-R P.
1546.
Tabela A2 Parametry propagacyjne dla zalecenia ITU-R P.1546.
Parametr Wartość
Obszar obliczeń
min 1km/1km
max 300km/300km
Położenie anteny nadawczej poza
obszarem obliczeń N/A
Wybór typu anteny odniesienia
dBi, dBd
System brak
Model propagacyjny 1546
Rodzaj analizy Nat. Pola E
Moc [dBW] -60 ÷ 99
Mapa ASTERv2
Opcja zmiany charakterystyki
0-99
(liczby całkowite)
Rozdzielczość [sek. geo.]
wyznaczana automatycznie (max 100 pkt.)
Parametr Wartość
Nieregularność terenu
Brak
Wersja metody 4
Instytut Łączności – Państwowy Instytut Badawczy, Wrocław 2019
Instrukcja narzędzia internetowego Rozkłady natężenia pola (wersja bezpłatna) 14 / 14
Załącznik B: Zakresy parametrów dla metod propagacyjnych
Załącznik B zawiera dozwolone zakresy parametrów wejściowych dla określonych metod
propagacyjnych dla użytkowników korzystających z narzędzia obliczeniowego PIAST. Na życzenie
i w uzgodnieniu z klientem mogą zostać zaimplementowane również inne modele propagacyjne.
B.1 Metoda ITU-R P.1546
W tabeli B.2 przedstawiono zakres dozwolonych parametrów wejściowych metody
ITU-R P.1546 (0, 1, 2, 3, 4, 5).
Tabela B.1 Zakres parametrów wejściowych dla zalecenia ITU-R P.1546.
Model propagacyjny ITU-R P. 1546 (wersja 0, 1, 2, 3, 4, 5)
Parametr jednostka Wartość minimalna Wartość maksymalna
Częstotliwość MHz 30 3000
Procent czasu % 1 50
Procent lokalizacji % 1 99
Wysokość anteny nadawczej [m n.p.t.]
m 1 3000
Wysokość anteny odbiorczej [m n.p.t.]
m 1 3000
Odległość między nadajnikiem
a odbiornikiem km >0 1000
Szerokości geograficzne
st. Geo. -90 +90
Długości geograficzne
st. Geo. -180 +180