ΟΜΑΔΑ ΦΟΙΤΗΤΩΝ: Χριστιάνα Δαυίδ 960057 Ιάκωβος Στυλιανού 992129 ΕΠΛ 476: ΚΙΝΗΤΑ ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ (MOBILE NETWORKS) Δρ. Χριστόφορος Χριστοφόρου Πανεπιστήμιο Κύπρου - Τμήμα Πληροφορικής Παρουσίαση 1- ΚΕΡΑΙΕΣ
Ορισμός 1 Ηλεκτρικός αγωγός (ή σύστημα αγωγών) που μετατρέπει ένα ηλεκτρικό σήμα σε ηλεκτρομαγνητικό κύμα και αντίστροφα Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εκπομπή και λήψη, δηλαδή εκπέμπει ή/και συλλέγει ηλεκτρομαγνητική ενέργεια
Τρεις θεμελιώδεις ιδιότητες: 2 Κέρδος Κατευθυντικότητα Πόλωση
Κέρδος (Gain) G 1/2 3 Ο λόγος της ισχύος που μια κεραία παράγει ως προ ς την ισχύ που παράγει μια ισοτροπική κεραία αν η ε ισερχόμενη ισχύς είναι ίδια. Ισοτροπική κεραία: η κεραία που εκπέμπει την ίδια ισχύ προς όλες τις κατευθύνσεις. Το κέρδος ορίζεται για συγκεκριμένη κατεύθυνση και μετράται συνήθως σε dbi.
Κέρδος (Gain) G 2/2 4 Ο τύπος υπολογισμού του κέρδους ορίζεται ως: όπου: f η συχνότητα εκπεμπόμενου κύματος λ το μήκος κύματος c ταχύτητα φωτός Αe ενεργός περιοχή κεραίας- εξαρτάται από το είδος της κεραίας
Κατευθυντικότητα 1/3 5 Η μορφή του διαγράμματος ακτινοβολίας διαφέρει ανάλογα με το είδος της κεραίας Δύο είδη κεραίων ως προς την κατευθυντικότητα - Ομοιοκατευθυντικές κεραίες - Κατευθυντικές κεραίες Κάθε τύπος κεραίας έχει εφαρμογές σε διαφορετικούς τύπους δικτύων
Ομοιοκατευθυντικές Κεραίες 2/3 6 Σχεδιάζεται για να παρέχει ένα διάγραμμα ακτινοβολίας 360 μοιρών στο οριζόντιο επίπεδο. Χρησιμοποιείται όταν απαιτείται η κάλυψη σε όλες τις κατευθύνσεις που περιβάλλουν τις κεραίες. Όταν μια ομοιοκατευθυντική κεραία σχεδιάζεται για να έχει υψηλότερο κέρδος, οδηγεί σε απώλεια κάλυψης σε ορισμένες περιοχές.
Κατευθυντικές Κεραίες 3/3 7 Οι κατευθυντικές κεραίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να παρέχουν μακρύτερο εύρος σε ορισμένες κατευθύνσεις και για να απομονώσουν το ωφέλιμο σήμα από άλλα σήματα. Δεδομένου ότι το κέρδος μιας κατευθυντικής κεραίας αυξάνεται, η ολική περιοχή κάλυψης συνήθως μειώνεται. Κοινοί τύποι κατευθυντικών κεραιών WLAN αποτελούν οι παραβολικές κεραίες, οι κεραίες Patch και οι κεραίες Yagi.
Πόλωση 8 Δύο επίπεδα χρησιμοποιούνται στις ακτινοβολίες RF: το επίπεδο E (ηλεκτρικό πεδίο) και H (μαγνητικό πεδίο). Το επίπεδο E καθορίζει τον προσανατολισμό των ραδιοκυμάτων όπως ακτινοβολούνται από την κεραία. Εάν το E είναι κάθετο στη γήινη επιφάνεια, αναφέρεται ως κάθετα πολωμένο.
Τα μέρη μιας Κεραίας 9 Η κεραία αποτελείται από τρεις τομείς: Κατευθυντήρας: ενισχύει το σήμα που δέχεται ή εκπέμπει. Ανακλαστήρας: Ανακλά το σήμα που ενισχύθηκε από τον κατευθυντήρα αποτρέπoντας παρεμβολές από την αντίθετη πλευρά της κεραίας. Δίπολο: ο συντονιστής της ταλάντωσης για την λήψη ή την εκπομπή.
Είδη Κεραίων 10 1. Κεραίες Τηλεοπτικού Σήματος 2. Κεραίες Ραδιοφωνικού Σήματος 3. Κεραίες Τηλεπικοινωνιακού Σήματος 4. Κεραίες Διαδικτυακού Σήματος
Κεραίες Τηλεοπτικού Σήματος 11 Βασικές κεραίες επίγειας λήψης για τηλεοπτικό σήμα είναι: UHF και VHF Οι UHF είναι αυτές που χρησιμοποιούνται λόγω του ψηφιακού σήματος Οι UHF χωρίζονται σε τρεις βασικές κατηγορίες: 1.1 Collinear antenna (panel) 1.2 Υagi-Uda antenna 1.3 Log periodic dipole antenna (LPDA)
Collinear antenna (panel) 12 Εφαρμογές Στην ταράτσα, με ισχυρό σήμα, με το λόφο πίσω να δέχεται πολύ ισχυρότερο, γιατί υπάρχουν είδωλα στην λήψη των αναλογικών προγραμμάτων. Ψηλές πολυκατοικίες περιβάλλουν και δεν υπάρχει οπτική επαφή με το σημείο εκπομπής, αλλά υπάρχει σήμα από αντανακλάσεις Πλεονεκτήματα Απορρίπτουν τα είδωλα που έρχονται από πίσω. Μειονεκτήματα Έχουν μέτριο κέρδος και μεγάλη γωνία λήψης.
Υagi-Uda antenna (Τρίαινα) 1/2 13 Πιο ευέλικτη, πιο συνηθισμένη κεραία στις εγκαταστάσεις Διάφορες υποκατηγορίες Εφαρμογές - Θάλασσα δίπλα από το κέντρο εκπομπής και έρχονται κανάλια που δημιουργούν παρεμβολές - Για κέντρα εκπομπής ανάμεσα από λόφους και πολυκατοικίες με οπτική επαφή - Όταν τα σήματα είναι αδύναμα έως ανύπαρκτα (με χρήση ενισχυτή) ΣΗΜΕΙΩΣΗ : Για να γίνει σωστά η εγκατάσταση μιας κατευθυντικής κεραίας, πρέπει να γνωρίζουμε τα υψόμετρα των κεραιών εκπομπής και λήψης, και βάση μαθηματικού τύπου να δώσουμε στην κεραία λήψης την κατάλληλη γωνία σε σχέση με τον οριζόντιο άξονα.
Υagi-Uda antenna (Τρίαινα) 2/2 14 Πλεονεκτήματα Μεγάλο κέρδος (μπορεί να φτάσει μέχρι και 19 dbd) Κατευθυντική με στενή γωνία λήψης Μειονεκτήματα Απεικονισμός ειδώλων στην λήψη των αναλογικών προγραμμάτων, αν υπάρχει ακριβώς πίσω της μια πηγή ειδώλου. Τότε το σήμα ενισχύεται εν μέρει συμμετρικά της. Το μέγεθος αυτής της ενίσχυσης ορίζετε από τον συντελεστή f/b (front to back ratio) που γράφει ο κατασκευαστής.
Υagi-Uda antenna (Χελιδόνα) 15 Εφαρμογές -Ύπαρξη θάλασσας δίπλα στο κέντρο εκπομπής και έρχονται κανάλια που δημιουργούν παρεμβολές. - Για κέντρα εκπομπής ανάμεσα από λόφους και πολυκατοικίες με οπτική επαφή. -Όταν τα σήματα είναι αδύναμα έως ανύπαρκτα (με χρήση ενισχυτή).
16 Υagi-Uda antenna Τρίαινα Υagi-Uda antenna Χελιδόνα Vs Μια διάταξη τύπου χελιδόνας αποσκοπεί σε μια αύξηση του κέρδους παραλληλίζοντας 2 κεραίες. Σχεδιάστηκε από την FUBA και συμπεριφέρεται σαν 2 κεραίες εντελώς παράλληλα και χωρίς τους άνωκάτω λοβούς που έχει μια τρίαινα, οπότε δεν δίνει και τα είδωλα στην λήψη των αναλογικών προγραμμάτων, που μπορεί να δώσει μια τρίαινα. Το κέρδος της έχει σχέση με το μήκος της, οπότε σε μικρά μήκη έχει λιγότερο κέρδος από μια τρίαινα άλλα σε μήκος μεγαλύτερο από 120 cm έχει κέρδος παρόμοιο με αυτό μιας τρίαινας.
1.3 Log Periodic Dipole Antenna (LPDA) Λογαριθμική 17 Εφαρμογές Για λήψη καλύτερης ποιότητας στη συνολική εικόνα, έστω και αν με την ενσωματωμένη κεραία μιας φορητής τηλεόρασης λαμβάνουμε τα κανάλια στην ταράτσα πολύ καλά. Πλεονεκτήματα Καμία κυμάτωση του κέρδους στο φάσμα συχνοτήτων για το οποίο είναι σχεδιασμένες. Άριστη απόρριψη τόσο πλευρικών όσο και οπίσθιων ειδώλων στην λήψη των αναλογικών προγραμμάτων και παρεμβολών. Μειονεκτήματα Δεν έχουν μεγάλο κέρδος (μέγιστο 10 db).
2. Κεραίες Ραδιοφωνικού Σήματος 18 Εσωτερικού χώρου Εξωτερικού χώρου - Ραδιοφώνου - Τηλεφώνου - Αυτοκινήτου - Εκπομπής σήματος
3. Κεραίες Τηλεπικοινωνιακού Σήματος 1/2 19 Η κινητή τηλεφωνία βασίζεται στο σύστημα GSM (900 και 1800 MHz και UMTS). Το σύστημα GSΜ είναι κυψελωτό, δηλαδή διαιρείται σε μικρότερες περιοχές (κυψέλες) που ορίζονται από τις περιοχές κάλυψης των σταθμών βάσης (κεραίες).
3. Κεραίες Τηλεπικοινωνιακού Σήματος 2/2 20 Κάθε φορά που κάνουμε μια κλήση από το κινητό μας τηλέφωνο, μεταδίδεται ένα σήμα στον κοντινότερο σταθμό βάσης, και μέσω του δικτύου, το σήμα μεταφέρεται στο σταθμό βάσης που βρίσκεται πιο κοντά στη συσκευή του παραλήπτη, ή στο αντίστοιχο δίκτυο σταθερής τηλεφωνίας.
21
22
23
24
Όλες οι κεραίες αποστολής είναι ίδιες; 25 Ίδιες ως προς την κατασκευή και τον τρόπο λειτουργίας. Διαφορές ως προς την ισχύ εκπομπής Αγροτικές περιοχές, αραιοκατοίκηση άρα κεραίες με εμβέλεια μερικών χιλιομέτρων. Αστικές περιοχές,πυκνοκατοίκηση άρα κεραίες με εμβέλεια μέχρι μερικές εκατοντάδες μέτρα. Vs
26 Παρατήρηση: Οι μεγάλες μεταλλικές κατασκευές είναι στηρίγματα κεραιών, στην κορυφή τοποθετούνται οι κεραίες κινητής τηλεφωνίας. Δεν πρέπει λοιπόν να τρομάζουμε από τον όγκο, αρκεί να γνωρίζουμε ότι το ενεργό μήκος της κεραίας είναι πολύ μικρό.
Σύγκριση μεταξύ συστημάτων κινητής τηλεφωνίας με ραδιοφωνίας και τηλεόρασης 27 Σύστημα Κινητής Τηλεφωνίας Αμφίδρομη επικοινωνία Εκπομπή μικρής ισχύος σε πολλές θέσεις Σύστημα Ραδιοφώνου και Τηλεόρασης Μονόδρομη επικοινωνία Εκπομπή μεγάλης ισχύος από μια θέση
28 Για ποιο λόγο δεν τοποθετούνται και οι κεραίες κινητής τηλεφωνίας μακριά από τα αστικά κέντρα, όπως οι ραδιοφωνικοί και τηλεοπτικοί σταθμοί; Τα συστήματα κινητής τηλεφωνίας GSM και UMTS λειτουργούν έτσι ώστε να είναι αναγκαία η τοποθέτηση σταθμών βάσης πολύ χαμηλής ισχύος (2 έως 15 watt) μέσα σε κατοικημένες περιοχές και πολύ κοντά ο ένας με τον άλλο, ώστε να καλύπτει ο καθένας μια μικρή περιοχή (cell). Εάν αντί για όλους αυτούς τους σταθμούς τοποθετούσαμε έναν ή περισσότερους εκτός κατοικημένων περιοχών θα έπρεπε η ισχύς τους να ήταν πολύ μεγαλύτερη, αλλά και πάλι θα είχαμε πολλά και μεγάλα προβλήματα ποιότητας της επικοινωνίας διότι δεν θα ήταν δυνατή η πλήρης κάλυψη της περιοχής
4. Κεραίες Διαδικτυακού Σήματος 29 Kανονικές κεραίες, όπως αυτές που προαναφέρθηκαν Ενώνονται σε δρομολογητές (routers) Διακρίνονται σε εσωτερικού και εξωτερικού χώρου
Κεραία εσωτερικού χώρου 30 Τοποθετούνται πάνω στους δρομολογητές (routers) Kεραίες που ενισχύουν τη λήψη σήματος όταν είμαστε σε απόσταση από τον πομπό
Κεραία εξωτερικού Χώρου 31 Χρήση: σε ξενοδοχεία για κάλυψη στα όρια του χώρου έκτασης σε χωριά όπου 3-4 κεραίες είναι αρκετές για κάλυψη ολόκληρου του χωριού
32 Ερωτήσεις;