Instrukcja korzystania z aplikacji portalu PIAST ... · i optymalizacji sieci bezprzewodowych...

14
Instrukcja korzystania z aplikacji portalu PIAST www.piast.edu.pl Rozkład natężenia pola [wersja bezpłatna] v1.6

Transcript of Instrukcja korzystania z aplikacji portalu PIAST ... · i optymalizacji sieci bezprzewodowych...

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 [email protected]. 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