Instrukcja korzystania z aplikacji portalu PIAST Rozkład natężenia pola [wersja bezpłatna] v1.6

Transkrypt

1 Instrukcja korzystania z aplikacji portalu PIAST Rozkład natężenia pola [wersja bezpłatna] v1.6

2 2 / 14 Spis treści 1. Wprowadzenie Opis aplikacji Definicja obszaru obliczeń Definicja analizy Parametry systemowe Parametry propagacyjne Obliczenia Wizualizacja Korekta mocy nadajnika Zapis wyniku analizy do pliku png Zapis wyniku analizy do pliku asc Realizacja projektu Załącznik A: Zakresy przyjętych parametrów domyślnych dla systemu Załącznik B: Zakresy parametrów dla metod propagacyjnych B.1 Metoda ITU-R P Instytut Łączności Państwowy Instytut Badawczy, Wrocław 2019

3 3 / 14I 1. Wprowadzenie Aplikacja internetowa do obliczeń rozkładów natężenia pola została stworzona i uruchomiona na platformie informatycznej ( 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 2016

4 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 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 2019

5 5 / 14I 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 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 2016

6 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 2019

7 7 / 14I 2.1. Rejestracja i logowanie Rejestracja i logowanie dotyczy partnerów biznesowych i edukacyjnych 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 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 2016

8 8 / 14 Rysunek 4 Okno definicji analizy 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 2019

9 9 / 14I 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. ITU-R.P.1546 Rysunek 6 Okno parametrów propagacyjnych dla wybranego zalecenia 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. Instytut Łączności Państwowy Instytut Badawczy, Wrocław 2016

10 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 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 2019

11 11 / 14I 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 rozwija się narzędzie do edycji mocy nadajnika oraz zmiany odniesienia mocy. w obszarze 1a 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 2016

12 12 / Zapis wyniku analizy do pliku png Po wykonaniu analizy oraz kliknięciu w obszarze 1a przycisku zapis do pliku obliczeń zostanie zapisany na lokalnym komputerze użytkownika jako obraz png. wynik 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, Instytut Łączności Państwowy Instytut Badawczy, Wrocław 2019

13 13 / 14I 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 Obszar obliczeń Tabela A1 Parametry analizy. Parametr min max Położenie anteny nadawczej poza obszarem obliczeń Wybór typu anteny odniesienia System Wartość 1km/1km 300km/300km N/A dbi, dbd brak Model propagacyjny 1546 Rodzaj analizy Nat. Pola E Moc [dbw] Mapa Opcja zmiany charakterystyki Rozdzielczość [sek. geo.] ASTERv (liczby całkowite) wyznaczana automatycznie (max 100 pkt.) Tabela A.2 zawiera listę możliwych do wyboru parametrów propagacyjne dla zalecenia ITU-R P Tabela A2 Parametry propagacyjne dla zalecenia ITU-R P Parametr Wartość Nieregularność terenu Brak Wersja metody 4 Instytut Łączności Państwowy Instytut Badawczy, Wrocław 2016

14 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 Model propagacyjny ITU-R P (wersja 0, 1, 2, 3, 4, 5) Parametr jednostka Wartość minimalna Wartość maksymalna Częstotliwość MHz Procent czasu % 1 50 Procent lokalizacji % 1 99 Wysokość anteny nadawczej [m n.p.t.] Wysokość anteny odbiorczej [m n.p.t.] Odległość między nadajnikiem a odbiornikiem Szerokości geograficzne Długości geograficzne m m km > st. Geo st. Geo Instytut Łączności Państwowy Instytut Badawczy, Wrocław 2019