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SISTEMAS
TELECOMUNICAÇÕES POR
RÁDIO
Projeto de uma Ligação por Feixes Hertzianos
3 DE MAIO DE 2015
JOÃO SANTOS Nº 55128 E RUI RIBEIRO Nº 61039
Professor Francisco Cercas
Projeto Nº 19
Eng. Telecomunicações
e Informática
1
Índice
1.Introdução ................................................................................................................................. 2
2.Frequências do trabalho............................................................................................................ 3
3.Análises de Percurso ................................................................................................................. 5
3.1.Terra Plana .......................................................................................................................... 5
3.2.Terra Esférica....................................................................................................................... 6
4.Atenuação ................................................................................................................................. 7
5.Percurso direto e alternativo.................................................................................................... 7
6.Disponibilidade de ligação ...................................................................................................... 11
6.1.Ligação Lógica................................................................................................................... 11
7.Custos de ligação..................................................................................................................... 12
7.1.Custos para as duas localizações...................................................................................... 14
8.Receitas/Lucro......................................................................................................................... 17
9.Reflexão Final .......................................................................................................................... 20
10.Referências Bibliográficas ..................................................................................................... 21
ANEXOS....................................................................................................................................... 22
ANEXO A – Calculo de ângulos de incidência e área efetiva................................................... 20
ANEXO B – Cotas ..................................................................................................................... 22
ANEXO C – Feixer Final............................................................................................................ 24
2
Introdução
O projecto da cadeira de Sistemas de Telecomunicações Radio tem como objectivo a simulação
de uma ligação de Feixer Hertzianos do Montijo a Fontanelas. Será dimensionado de forma a
permitir uma ligação digital de um sinal STM-1 cujo ritmo binário é de 155 Mbps, de 1ª
Hierarquia Digital, com uma capacidade máxima de 38 canais de vídeo HD, que suporta tráfego
telefónico, utilizando um feixe bidireccional de 25 anos. De forma a realizar os cálculos e normas
da ITU-R foi-nos fornecida a utilização do programa Feixer, cujo funcionamento se dá através do
software Wolfram Mathmatica.
Após definidas as frequências de trabalho a utilizar e uma análise cuidada do percurso é possível
prosseguir com o projecto, respeitando os seguintes parâmetros:
Ligação Montijo – Fontanelas (42.842 km)
Duração do Projecto 25 anos
Potência Máxima do Emissor (p0=5, b=1.3) 𝑃𝑚 = 5 𝑓1.3⁄ [W], 𝑓[GHz]
Factor ruído do receptor (F0=5.0, a=0.2) 𝐹 = 5.0 + 0.2 ∗ 𝑓[dB], 𝑓[GHz]
Número de canais de vídeo 38 canais HD
Encargos de exploração anuais 21% do custo inicial
Encargos com terrenos e direitos de passagem 16% do custo inicial
Taxa de emissão de licença de estação 500 €
Taxa de Utilização
30 € * d[km] * LB[MHz] /feixe
bidirecional/semestre , (dmin[km]=10)
Valor Residual Nulo (0)
Taxa interna de retorno (a preços constantes) 15%
Taxa de inflação 3%
Tabela 1 - dados a respeitar
3
Frequências de trabalho
Neste projecto utilizamos um sinal STM-1, cujo ritmo binário é de 155 Mbit/s. Uma vez que este
tipo de sinal a utilizar é bastante específico e também pela observação das normas restritivas da
ITU-R, foi possível a exclusão de algumas frequências de trabalho.
Tabela 2 – frequências em função de banda
Na coluna “Utilização” da tabela 2, estão representadas por um “SIM” as frequências que
podemos utilizar e representadas por um “NÃO” as que não podemos utilizar na realização
projecto.
Assim, conseguimos excluir as bandas não ideais para trabalhar neste projecto, ficando com as
bandas de 4, 5, 6, 11, 13, 18 GHz.
Utilização Banda Informação
NÃO 2 GHz Recomendação F.283-5: sistemas digitais com ritmos de transmissão
até 70 Mbit/s.
SIM 4 GHz Recomendação F.635-5: feixes digitais com ritmos de transmissão
até 200 Mbit/s com espaçamento de 29 MHz por canal.
SIM 5 GHz Recomendação F.1099-3: plano de frequência sobreposto para
sistemas multiportadora com ritmos de transmissão até 1x155 ou
2x155 Mbit/s com espaçamento de 60 MHz por canal.
SIM 6 GHz Recomendação F.383-6: feixes digitais com capacidade até 140 ou
155 Mbit/s.
NÃO 7 GHz Recomendação F.385-6: feixes hertzianos analógicos ou digitais com
capacidade até 140 Mbit/s.
NÃO 8 GHz Recomendação F.386-6: feixes digitais com capacidade inferior a 140
Mbit/s.
NÃO 10 GHz Recomendação F.747: feixes digitais com capacidade até 8 Mbit/s.
SIM 11 GHz Recomendação F.387-8: feixes digitais com capacidade na ordem
dos 140 e 155 Mbit/s com largura de banda 40 MHz.
SIM 13 GHz Recomendação F.497-6: feixes digitais até 155 Mbit/s e largura de
banda 34 Mbit/s em canais pares.
NÃO 15 GHz Recomendação F.636-3: feixes digitais com pequena capacidade.
SIM 18 GHz Recomendação F.595-6: feixes digitais com capacidade até 280
Mbit/s com espaçamento de 220 MHz.
4
A partir do programa Feixer foi possível observar como se comportam as diversas bandas de
acordo com a margem crítica, obtendo assim a frequência ideal de trabalho, neste caso 6 GHz.
FIGURA 1 - ESTUDO FEITO NO FEIXER PARA CHEGAR A FREQUÊNCIA ÓTIMA
5
Análise do percurso
A ligação pretendida, entre as localidades Montijo a Fontanelas tem 42.842 quilómetros de
distância.
De forma a tornar a ligação mais viável, foram testados diversas tentativas de correcções
relativas à colocação das antenas de emissão e recepção. Assim, optamos por uma colocação
em locais de maior altitude de forma a evitar atenuações indesejáveis.
Terra plana
A partir do programa Feixer, foi obtida a seguinte representação do percurso da ligação
pretendida em terra plana.
FIGURA 2 - PERFIL TERRA PLANA OBTIDO NO FEIXER
6
Terra esférica
A representação do percurso de ligação em terra plana torna-se irrealista, uma vez que o planeta
terra é esférico e não plano. Assim, foi necessária a obtenção de uma nova representação,
incluindo agora o valor real da curvatura da terra. O raio da terra será agora multiplicado pela
constante K, cujo valor é de 4/3., sendo o raio terrestre utilizado pelo programa “Feixer”
aproximadamente a 8493.33 km.
FIGURA 3 - PERFIL DE TERRA ESFERICA OBTIDO NO FEIXER
7
Atenuação
O obstáculo principal, que é um pico com 495 m e está a 35.282 km de distância o que
corresponde ao ponto “211” dos “256” pontos.
Percurso directo e alternativo
Antes de proceder a qualquer avanços relativos à ligação é necessário verificar se o percurso
directo é viável. Este percurso directo é a melhor opção para efectuar a ligação entre os dois
pontos das duas localidades, isto se possível, ou seja, se não existir obstrução no 1º Elipsóide de
Fresnel.
Os mastros de emissão e recepção, cujas alturas são 30 metros e 10 metros respectivamente,
apresentam ambos antenas de 4,5 metros de diâmetro com um rendimento de 50%.
No nosso caso, o 1º Elipsóide de Fresnel está completamente obstruído, como se pode observar
na figura 6, o que quer dizer que a atenuação vai ser bastante elevada tornando a ligação
impossível.
Como no nosso percurso directo, a ligação se encontrava obstruída por uma montanha,
procedemos à colocação de um repetidor no ponto mais alto do percurso (à distancia de 35.286
km a uma altura de 495 m, verificado na figura 4), para que não exista obstrução na ligação,
evitando a montanha, como se pode observar na segunda figura 7.
Através do programa Feixer, foi possível obter os valores da atenuação para esta ligação direta,
demonstrando que é uma ligação inaceitável, pois os valores de atenuação são muito elevados,
com o valor de -20,3139 dB.
FIGURA 4 - LOCAL ONDE SE SITUA A ATENUAÇÃO
8
FIGURA 5 – MARGEM CRITICA PARA O PERCURSO DIRETO COM FREQUÊNCIA DE 6 GHZ
FIGURA 6 – 1º ELIPSOIDE DE FRESNEL COM OBSTRUÇÃO
FIGURA 7 – COLOCAÇÃO DO REPETIDOR NA SERRA DE SINTRA, POIS ESTE É UM PONTO ALTO,
O QUE FACILITA NA REALIZAÇÃO DO PERCURSO
9
Como primeira opção de forma a montar uma ligação com um repetidor passivo, escolhemos
um espelho plano, visto que se trata de um repetidor de menor custo, mas como se pode
verificar nos cálculos efectuados no anexo A, esta opção torna-se impossível de realizar.
Procedemos assim, à colocação de um periscópio, ficando assim com dois trocos de ligação, um
primeiro entre o emissor e o repetidor e o segundo entre o repetidor e o receptor. Podemos
observar nas tabelas abaixo as características das antenas e periscópio que utilizamos.
Antenas
Diâmetro da antena de emissão 4,5 m
Diâmetro da antena de recepção 4,5 m
Altura do mastro da antena de emissão 30 m
Altura do mastro da antena de recepção 10 m
Rendimento da antena de emissão 50 %
Rendimento da antena de recepção 50 %
Tabela 3 - dados relativos os antenas
Periscópio
Altura do espelho de recepção 5 m
Altura do espelho de emissão 22,6 m
Angulo da antena de receção (α) 90.77
Angulo da antena de emissão (β) 87.09
Angulo utilizado 90.77
Área efectiva 24,58 m
Tabela 4 - dados relativos ao periscópio
FIGURA 8 - IMAGEM COM O PERISCÓPIO
10
Com a colocação do periscópio e para a frequência óptima de 6 GHz temos uma margem crítica
de -20,3139 dB e as clausulas SESR, BBER e ESR não se fazem cumprir. Deste modo, podemos
concluir que é insuficiente a realização do projecto.
Para que o projecto seja realizável procedemos à verificação de uso de diversidade do projecto.
As duas técnicas usuais são a diversidade espacial e diversidade de frequência. Como a técnica
de diversidade espacial requer um repetidor extra, optamos pela utilização da diversidade de
frequência.
A banda dos 6 GHz utiliza 6 canais com um espaçamento de 90 MHz. O espaço de
endereçamento entre canais foi calculado por:
Assim, vamos obter um aumento do ganho das antenas e também das margens reais e da
margem selectiva.
Por fim concluímos que com a diversidade de frequência, uma frequência de 6 Ghz e as clausulas
cumpridas que a nossa ligação entre Montijo e Fontanelas seja viável mas ainda assim
afastando-se um pouco dos 3 DB`s desejados.
11
Disponibilidade da ligação
A indisponibilidade da ligação é dada por,
𝐼𝑡 = 0,3 ∗
𝑑
2500
Como para distancias inferiores a 280 km, d toma esse valor, temos que,
𝐼𝑡 = 0.3 ∗
280
2500
= 0.0336%
Esta indisponibilidade pode ser dividida em, indisponibilidade devido à chuva, devido ao
equipamento e também a restantes causas, nas quais estão incluídas interferências, instalações
auxiliares e atividade humana.
O equipamento é responsável por uma indisponibilidade de,
𝐼𝑒 =
𝑀𝑇𝑇𝑅
𝑀𝑇𝐵𝐹
= 0.3 ∗ 0.4 ∗
280
2500
∗
1
100
= 1.344 ∗ 10−4
, recomendação da ITU-R
MTTR significa Mean Time to Reair e MTBF Mean Time Between Failures.
MTTR: 6 horas.
MTBF:
Equipamento MTBF (horas)
Emissor 120 000
Modulador 200 000
Recetor 200 000
Desmodulador 140 000
Tabela 5 - dados ao equipamento e MTBF
Ligação lógica
A ligação é constituída por uma ligação bidirecional, o que corresponde a duas ligações
unidirecionais, assim,
𝑀𝑇𝐵𝐹𝑏 =
1
∑
2
𝑀𝑇𝐵𝐹𝑗
𝑚
𝑗=1
= 19626 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
Assim, podemos calcular a indisponibilidade do equipamento,
𝐼𝑒 =
𝑀𝑇𝑇𝑅
𝑀𝑇𝐵𝐹
=
6
19626
= 3.057 ∗ 10−4
Conseguimos observar que, como requerido pela ITU-R, os requisitos não são cumpridos,
3.057 ∗ 10−4
> 1.344 ∗ 10−4
. Deste modo, vamos ser obrigados a prosseguir com uma
configuração com um canal de reserva, para que a recomendação seja cumprida, instalando
assim um comutador em cada terminal. Logo, vamos ter que repetir os cálculos, para calcular a
indisponibilidade do equipamento agora com comutadores.
12
Visto que, 𝑀𝑇𝐵𝐹𝑐𝑜𝑚𝑢𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 = 78000 E temos dois comutadores,
𝑀𝑇𝐵𝐹𝑐 =
78000
2
= 39000 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
O MTBF do paralelo de duas ligações bidirecionais é dado por,
𝑀𝑇𝐵𝐹𝑙𝑖𝑔𝑎çã𝑜 =
𝑀𝑇𝑇𝑅
𝐶2
2(
𝑀𝑇𝑇𝑅
𝑀𝑇𝐵𝐹 𝑏𝑖𝑑𝑖𝑟
)2
= 64196646 ℎoras
O tempo médio de falhas do sistema com reserva corresponde a,
𝑀𝑇𝐵𝐹𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 =
1
1
39000 +
1
64.2 ∗ 106
= 38976 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
O que corresponde a,
𝐼𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝 =
𝑀𝑇𝑇𝑅
𝑀𝑇𝐵𝐹𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
=
6
38976
= 1.54 ∗ 10−4
Custos
Os custos foram obtidos através utilização das seguintes fórmulas disponibilizadas no livro
Feixes Hertzianos da cadeira.
Guia de Ondas Elíptico:
𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 = 15 ∗ (1 +
10
𝑓
)
Localização
Frequência
(GHz)
Comprimento
(m)
Comprimento
Extra (m)
Comprimento
+ Extra (m)
Custo por
metro
Custo total
(€)
Montijo 6 10 2 12 40,00 480,00
Fontanelas 6 10 2 12 40,00 480,00
Total 960,00
Tabela 6 – dados relativos aos custos do guia de ondas elíptico
Antenas Parabólicas:
𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 = 1000 + 75 ∗ 𝑑3
Localização Diâmetro (m) Custo (€)
Montijo 4,5 7.834,38
Fontanelas 4,5 7.834,38
Total 61.377.431,64
Tabela 7 – dados relativos aos custos das antenas parabólicas
13
Torres Espiadas:
𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 = 3500 + 300 ∗ ℎ
Localização Altura (m) Custo (€)
Montijo 10 65.00,00
Periscópio de Receção 5 5.000,00
Periscópio de Emissão 22,6 10.280,00
Fontanelas 30 12.500,00
Total 34.280,00
Tabela 8 - dados relativos aos custos das torres espiadas
Espelhos do Periscópio:
𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 = 2500 + 750 ∗ (𝐴 − 5)
Espelhos Periscópio Área (m2
) Custo (€)
Periscópio de Receção 24,6 17.185,00
Periscópio de Emissão 24,6 17.185,00
Total 34.370,00
Tabela 9 - dados relativos aos custos dos espelhos do periscópio
Emissor e Recetor:
Num terminal digital, o custo de um equipamento radioelétrico varia entre os 32500€ e os
35500€. Vamos utilizar o valor 33000€, pois é um valor considerado intermédio.
Abrigo e sistema de alimentação de energia:
Para um abrigo simples e para um sistema de alimentação de energia sem interrupções temos
o custo a variar entre os 50000€ e os 60000€. Vamos utilizar o valor 55000€.
14
Custo para as duas localizações:
Montijo:
Identificação Custo (€)
Guia de Onda Elíptico 480,00
Antena Parabólica 7.834,38
Torre Espiada 6.500,00
Equipamento Radioelétrico 33.000,00
Abrigo e Sistema de Energia 55.000,00
Total 102.814,38
Tabela 10 - dados relativos aos custos totais no
Montijo
Fontanelas:
Informação Custo (€)
Guia de Onda Elíptico 480,00
Antena Parabólica 7.834,38
Torre Espiada 12.500,00
Equipamento Radioelétrico 33.000,00
Abrigo e Sistema de Energia 55.000,00
Total 108.814,38
Tabela 11 - dados relativos aos custos totais
em Fontanelas
15
Custo do Periscópio:
Informação Custo (€)
Torre Espiada do Periscópio de Receção 5.000,00
Torre Espiada do Periscópio de Emissão 10.280,00
Espelho do Periscópio de Receção 17.185,00
Espelho de Periscópio de Emissão 17.185,00
Total 49.650,00
Tabela 12 - dados relativos aos custos totais do periscópio
Custo da Licença:
500 €
Total sem cargos de exploração anual e terrenos:
𝐶𝑜 = 261.778,75 €
Tendo em conta que os encargos de terreno e passagem e os encargos de exploração têm os
valores 0,16 e 0,21 respetivamente, é possível calcular os encargos anuais:
𝐸𝑥𝑝𝑙𝑜𝑟𝑎çã𝑜 = 261.778,75 ∗ 0,21 = 54.978,54 €
𝑇𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜𝑠 𝑒 𝑝𝑎𝑠𝑠𝑎𝑔𝑒𝑚 = 261.778,75 ∗ 0,16 = 41.884,6 €
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑒𝑛𝑐𝑎𝑟𝑔𝑜𝑠 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑖𝑠 = 54.978,54 € + 41.884,6 € = 96.863,14 €
Assim, em 25 anos temos o total:
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 25 𝑎𝑛𝑜𝑠 = 96.863,14 € ∗ 25 = 2.421.578,5 €
Taxa de utilização semestral:
𝑇𝑢 = 30 € * d[km] * LB[MHz] /feixe bidirecional/semestre
= 30 * 42.842 * 90 = 115.673,40 €/km/MHz
Desta forma, temos o valor de 231.673,80€/km/MHz para a Taxa de utilização anual.
Formula para cálculo do custo médio da utilização diária do sistema para transmissão de um
canal de televisão:
𝐶 𝑚 𝑖
𝑇𝑉
=
[𝐶0 (0.15 +
𝑗
1 − (1 + 𝑗)−𝑚) + 𝑇𝑢] (1 + 𝑖𝑛𝑓)𝑖
365
16
Formula para cálculo do custo para receitas:
𝐶 𝑚 𝑖
𝑇𝑉
= [𝐶0 (0.15 +
𝑗
1 − (1 + 𝑗)−𝑚
) + 𝑇𝑢] (1 + 𝑖𝑛𝑓)𝑖
Formula para cálculo do custo diário médio para um canal:
𝐶 𝑚 𝑖
𝑇𝑉
=
[𝐶0 (0.15 +
𝑗
1 − (1 + 𝑗)−𝑚) + 𝑇𝑢] (1 + 𝑖𝑛𝑓)𝑖
365 × 38
Encargos de exploração anual:
Taxa de utilização anual + Valor encargos anuais = 231.673,80 + 96.863,14 = 328.536,94 €
Encargos de exploração em 25 anos:
Encargos de exploração anual * 25 = 328.536,94 * 25 = 8.213.423,5€
17
Receitas e Despesa / Lucro
Anos Custo diário médio Lucro Despesa Receita
1 23,71 € 2.104,78 € 318.675,98 € 320.780,76 €
2 24,42 € 21.288,48 € 309.115,70 € 330.404,18 €
3 25,16 € 40.474,08 € 299.842,23 € 340.316,31 €
4 25,91 € 59.678,83 € 290.846,96 € 350.525,79 €
5 26,69 € 78.920,02 € 282.121,55 € 361.041,57 €
6 27,49 € 98.214,91 € 273.657,91 € 371.872,82 €
7 28,31 € 117.580,83 € 265.448,17 € 383.029,00 €
8 29,16 € 137.035,15 € 257.484,72 € 394.519,87 €
9 30,04 € 156.595,28 € 249.760,18 € 406.355,47 €
10 30,94 € 176.278,75 € 242.267,38 € 418.546,13 €
11 31,87 € 196.103,16 € 234.999,36 € 431.102,51 €
12 32,82 € 216.086,21 € 227.949,38 € 444.035,59 €
13 33,81 € 236.245,76 € 221.110,89 € 457.356,66 €
14 34,82 € 256.599,79 € 214.477,57 € 471.077,36 €
15 35,87 € 277.166,44 € 208.043,24 € 485.209,68 €
16 36,94 € 297.964,03 € 201.801,94 € 499.765,97 €
17 38,05 € 319.011,06 € 195.747,88 € 514.758,95 €
18 39,19 € 340.326,27 € 189.875,45 € 530.201,72 €
19 40,37 € 361.928,58 € 184.179,18 € 546.107,77 €
20 41,58 € 383.837,19 € 178.653,81 € 562.491,00 €
21 42,83 € 406.071,54 € 173.294,19 € 579.365,73 €
22 44,11 € 428.651,33 € 168.095,37 € 596.746,70 €
23 45,44 € 451.596,60 € 163.052,51 € 614.649,10 €
24 46,80 € 474.927,64 € 158.160,93 € 633.088,58 €
25 48,20 € 498.665,13 € 153.416,10 € 652.081,23 €
Total 864,54 € 6.033.351,83 € 5.662.078,59 € 11.695.430,43 €
Tabela 13 - Lucro, despesas e receitas
18
FIGURA 9 - CUSTO DIÁRIO MÉDIO PREVISTO
FIGURA 10 - LUCRO PREVISTO EM 25 ANOS
0,00 €
10,00 €
20,00 €
30,00 €
40,00 €
50,00 €
60,00 €
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25
Custo diário médio
Custo diário médio
0,00 €
100 000,00 €
200 000,00 €
300 000,00 €
400 000,00 €
500 000,00 €
600 000,00 €
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25
Lucro
Lucro
19
FIGURA 11 - RECEITA AO FIM DE 25 ANOS
FIGURA 12 - DESPESA AO FIM DE 25 ANOS
0,00 €
100 000,00 €
200 000,00 €
300 000,00 €
400 000,00 €
500 000,00 €
600 000,00 €
700 000,00 €
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25
Receita
Receita
0,00 €
50 000,00 €
100 000,00 €
150 000,00 €
200 000,00 €
250 000,00 €
300 000,00 €
350 000,00 €
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25
Despesa
Despesa
20
Reflexão Final
Durante a realização deste projeto, tivemos como principais dificuldades a utilização do
programa “Feixer”, pois este requer alguma atenção na introdução de dados.
Achamos pertinente a realização deste projeto, devido ao enriquecimento de conhecimentos
obtidos na ligação por feixer hertzianos.
Em relação aos custos deste projeto, concluímos que, para a implementação utilizada nesta
ligação de feixes Hertzianos, torna-se rentável a sua realização, uma vez que o investimento se
verifica inferior aos lucros obtidos ao fim dos 25 anos.
21
Referencias Bibliográficas
Salema, Carlos. "Feixes Hertzianos", IST Press 2ª Edição – Outubro 2002.
Cercas, Francisco. Formulário de Sistemas de Telecomunicações Rádio.
(Disponibilizado no e-learning)
22
23
ANEXO A – Calculo dos ângulos de incidência
Espelho plano:
Calculo auxiliar:
(𝛼′
), 535 − 46 = 0.489 𝑘𝑚
(𝛽), 535 − 133 = 0.402 𝑘𝑚
α′
= tan(−1)
(
53.286
0.489
) = 89,21°
β = tan(−1)
(
7.56
0.402
) = 86,96°
𝛼 = 𝛼′
+ 𝛽 = 89,21° + 86,96° = 176,17°
Cálculo da Área efetiva:
Aefectiva = Areal ∗ cos (
176,17
2
) = 0,947 𝑚2
495 + 40 =535 m
35.286 km
7.56 km
16 + 30 = 46 m
123 + 10 = 133 m
α'
β
42.842 km
24
Periscópio:
Distancia entre os dois espelhos,
𝑟 =
√x . z(d − z)
d
=
√0,00005 . 35,286 . 7,56
42,842
= 0,0176 𝑘𝑚 = 17,6 𝑚
Calculo auxiliar:
(𝛼), 517,6 − 46 = 0,4716 𝑘𝑚
(𝛽), 517,6 − 133 = 0.3846 𝑘𝑚
α = 180 − tan(−1)
(
35,286
0.416
) = 90,77°
β = 180 − tan(−1)
(
7.56
0.3846
) = 87,09°
Cálculo da Área efetiva:
Aefectiva = Areal ∗ cos (
90,77
2
) = 24,58 𝑚2
495 + 5 + 17,6 = 517,6 m
35.286 km
7.56 km
16 + 30 = 46 m
123 + 10 = 133 m
α β
42.842 km
495 + 5 = 500 m
25
ANEXO B – Cotas
d(km) cota d(km) cota d(km) cota d(km) cota
0 16 10.921 22 21.673 131 32.426 175
0.168 15 11.089 43 21.841 130 32.594 175
0.336 14 11.257 57 22.009 126 32.762 179
0.504 12 11.425 65 22.177 125 32.93 185
0.672 11 11.593 84 22.345 125 33.098 189
0.84 9 11.761 82 22.513 125 33.266 197
1.008 9 11.929 86 22.681 125 33.434 215
1.176 10 12.097 77 22.849 145 33.602 227
1.344 11 12.265 72 23.017 164 33.77 235
1.512 12 12.433 81 23.185 171 33.938 242
1.68 12 12.601 76 23.353 132 34.106 254
1.848 11 12.769 76 23.521 133 34.274 272
2.016 11 12.937 84 23.689 158 34.442 295
2.184 11 13.105 81 23.857 177 34.61 290
2.352 11 13.273 73 24.025 187 34.778 322
2.52 10 13.441 72 24.193 190 34.946 401
2.688 10 13.609 70 24.361 176 35.114 461
2.856 10 13.777 69 24.529 174 35.282 495
3.024 9 13.945 78 24.697 191 35.45 450
3.192 7 14.113 81 24.865 202 35.618 420
3.36 2 14.281 90 25.033 200 35.786 400
3.528 0 14.449 97 25.201 200 35.954 400
3.696 0 14.617 86 25.369 200 36.122 396
3.864 0 14.785 91 25.537 203 36.29 369
4.032 0 14.953 96 25.705 211 36.458 328
4.2 0 15.121 83 25.873 200 36.626 314
4.368 0 15.289 75 26.041 192 36.794 289
4.536 0 15.457 74 26.209 184 36.962 255
4.704 0 15.625 69 26.377 175 37.13 174
4.872 0 15.793 82 26.545 175 37.298 128
5.04 0 15.961 91 26.713 162 37.466 107
5.208 0 16.129 100 26.881 134 37.634 76
5.376 0 16.297 101 27.049 125 37.802 75
5.544 0 16.465 97 27.217 125 37.97 99
5.712 0 16.633 88 27.385 127 38.138 109
5.88 0 16.801 78 27.553 145 38.306 114
6.048 0 16.969 76 27.721 150 38.474 100
6.216 0 17.137 76 27.889 151 38.642 93
6.384 0 17.305 75 28.057 156 38.81 91
6.552 0 17.473 75 28.225 159 38.978 91
6.72 0 17.641 75 28.393 161 39.146 100
6.888 0 17.809 75 28.561 160 39.314 106
26
7.056 0 17.977 75 28.729 159 39.482 117
7.224 0 18.145 76 28.897 152 39.65 126
7.392 0 18.313 81 29.065 149 39.818 133
7.56 0 18.481 84 29.233 128 39.986 132
7.728 0 18.649 91 29.401 125 40.154 128
7.896 0 18.817 90 29.569 125 40.322 135
8.064 0 18.985 91 29.737 125 40.49 149
8.232 0 19.153 96 29.905 142 40.658 153
8.4 0 19.321 100 30.073 150 40.826 158
8.568 0 19.489 100 30.241 150 40.994 153
8.736 0 19.657 100 30.409 150 41.162 145
8.904 0 19.825 100 30.577 150 41.33 137
9.072 0 19.993 99 30.745 157 41.498 133
9.24 0 20.161 95 30.913 165 41.666 139
9.408 0 20.329 97 31.081 173 41.834 144
9.576 4 20.497 100 31.249 175 42.002 140
9.744 15 20.665 108 31.417 175 42.17 127
9.912 24 20.833 120 31.585 175 42.338 123
10.08 26 21.001 125 31.753 175 42.506 119
10.248 37 21.169 125 31.921 175 42.674 120
10.416 43 21.337 128 32.089 175 42.842 123
10.584 51 21.505 129 32.258 175
27
ANEXO C – Prints do Programa “Feixer”
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Projeto de ligação por feixes hertzianos entre Montijo e Fontanelas

  • 1. 15 SISTEMAS TELECOMUNICAÇÕES POR RÁDIO Projeto de uma Ligação por Feixes Hertzianos 3 DE MAIO DE 2015 JOÃO SANTOS Nº 55128 E RUI RIBEIRO Nº 61039 Professor Francisco Cercas Projeto Nº 19 Eng. Telecomunicações e Informática
  • 2. 1 Índice 1.Introdução ................................................................................................................................. 2 2.Frequências do trabalho............................................................................................................ 3 3.Análises de Percurso ................................................................................................................. 5 3.1.Terra Plana .......................................................................................................................... 5 3.2.Terra Esférica....................................................................................................................... 6 4.Atenuação ................................................................................................................................. 7 5.Percurso direto e alternativo.................................................................................................... 7 6.Disponibilidade de ligação ...................................................................................................... 11 6.1.Ligação Lógica................................................................................................................... 11 7.Custos de ligação..................................................................................................................... 12 7.1.Custos para as duas localizações...................................................................................... 14 8.Receitas/Lucro......................................................................................................................... 17 9.Reflexão Final .......................................................................................................................... 20 10.Referências Bibliográficas ..................................................................................................... 21 ANEXOS....................................................................................................................................... 22 ANEXO A – Calculo de ângulos de incidência e área efetiva................................................... 20 ANEXO B – Cotas ..................................................................................................................... 22 ANEXO C – Feixer Final............................................................................................................ 24
  • 3. 2 Introdução O projecto da cadeira de Sistemas de Telecomunicações Radio tem como objectivo a simulação de uma ligação de Feixer Hertzianos do Montijo a Fontanelas. Será dimensionado de forma a permitir uma ligação digital de um sinal STM-1 cujo ritmo binário é de 155 Mbps, de 1ª Hierarquia Digital, com uma capacidade máxima de 38 canais de vídeo HD, que suporta tráfego telefónico, utilizando um feixe bidireccional de 25 anos. De forma a realizar os cálculos e normas da ITU-R foi-nos fornecida a utilização do programa Feixer, cujo funcionamento se dá através do software Wolfram Mathmatica. Após definidas as frequências de trabalho a utilizar e uma análise cuidada do percurso é possível prosseguir com o projecto, respeitando os seguintes parâmetros: Ligação Montijo – Fontanelas (42.842 km) Duração do Projecto 25 anos Potência Máxima do Emissor (p0=5, b=1.3) 𝑃𝑚 = 5 𝑓1.3⁄ [W], 𝑓[GHz] Factor ruído do receptor (F0=5.0, a=0.2) 𝐹 = 5.0 + 0.2 ∗ 𝑓[dB], 𝑓[GHz] Número de canais de vídeo 38 canais HD Encargos de exploração anuais 21% do custo inicial Encargos com terrenos e direitos de passagem 16% do custo inicial Taxa de emissão de licença de estação 500 € Taxa de Utilização 30 € * d[km] * LB[MHz] /feixe bidirecional/semestre , (dmin[km]=10) Valor Residual Nulo (0) Taxa interna de retorno (a preços constantes) 15% Taxa de inflação 3% Tabela 1 - dados a respeitar
  • 4. 3 Frequências de trabalho Neste projecto utilizamos um sinal STM-1, cujo ritmo binário é de 155 Mbit/s. Uma vez que este tipo de sinal a utilizar é bastante específico e também pela observação das normas restritivas da ITU-R, foi possível a exclusão de algumas frequências de trabalho. Tabela 2 – frequências em função de banda Na coluna “Utilização” da tabela 2, estão representadas por um “SIM” as frequências que podemos utilizar e representadas por um “NÃO” as que não podemos utilizar na realização projecto. Assim, conseguimos excluir as bandas não ideais para trabalhar neste projecto, ficando com as bandas de 4, 5, 6, 11, 13, 18 GHz. Utilização Banda Informação NÃO 2 GHz Recomendação F.283-5: sistemas digitais com ritmos de transmissão até 70 Mbit/s. SIM 4 GHz Recomendação F.635-5: feixes digitais com ritmos de transmissão até 200 Mbit/s com espaçamento de 29 MHz por canal. SIM 5 GHz Recomendação F.1099-3: plano de frequência sobreposto para sistemas multiportadora com ritmos de transmissão até 1x155 ou 2x155 Mbit/s com espaçamento de 60 MHz por canal. SIM 6 GHz Recomendação F.383-6: feixes digitais com capacidade até 140 ou 155 Mbit/s. NÃO 7 GHz Recomendação F.385-6: feixes hertzianos analógicos ou digitais com capacidade até 140 Mbit/s. NÃO 8 GHz Recomendação F.386-6: feixes digitais com capacidade inferior a 140 Mbit/s. NÃO 10 GHz Recomendação F.747: feixes digitais com capacidade até 8 Mbit/s. SIM 11 GHz Recomendação F.387-8: feixes digitais com capacidade na ordem dos 140 e 155 Mbit/s com largura de banda 40 MHz. SIM 13 GHz Recomendação F.497-6: feixes digitais até 155 Mbit/s e largura de banda 34 Mbit/s em canais pares. NÃO 15 GHz Recomendação F.636-3: feixes digitais com pequena capacidade. SIM 18 GHz Recomendação F.595-6: feixes digitais com capacidade até 280 Mbit/s com espaçamento de 220 MHz.
  • 5. 4 A partir do programa Feixer foi possível observar como se comportam as diversas bandas de acordo com a margem crítica, obtendo assim a frequência ideal de trabalho, neste caso 6 GHz. FIGURA 1 - ESTUDO FEITO NO FEIXER PARA CHEGAR A FREQUÊNCIA ÓTIMA
  • 6. 5 Análise do percurso A ligação pretendida, entre as localidades Montijo a Fontanelas tem 42.842 quilómetros de distância. De forma a tornar a ligação mais viável, foram testados diversas tentativas de correcções relativas à colocação das antenas de emissão e recepção. Assim, optamos por uma colocação em locais de maior altitude de forma a evitar atenuações indesejáveis. Terra plana A partir do programa Feixer, foi obtida a seguinte representação do percurso da ligação pretendida em terra plana. FIGURA 2 - PERFIL TERRA PLANA OBTIDO NO FEIXER
  • 7. 6 Terra esférica A representação do percurso de ligação em terra plana torna-se irrealista, uma vez que o planeta terra é esférico e não plano. Assim, foi necessária a obtenção de uma nova representação, incluindo agora o valor real da curvatura da terra. O raio da terra será agora multiplicado pela constante K, cujo valor é de 4/3., sendo o raio terrestre utilizado pelo programa “Feixer” aproximadamente a 8493.33 km. FIGURA 3 - PERFIL DE TERRA ESFERICA OBTIDO NO FEIXER
  • 8. 7 Atenuação O obstáculo principal, que é um pico com 495 m e está a 35.282 km de distância o que corresponde ao ponto “211” dos “256” pontos. Percurso directo e alternativo Antes de proceder a qualquer avanços relativos à ligação é necessário verificar se o percurso directo é viável. Este percurso directo é a melhor opção para efectuar a ligação entre os dois pontos das duas localidades, isto se possível, ou seja, se não existir obstrução no 1º Elipsóide de Fresnel. Os mastros de emissão e recepção, cujas alturas são 30 metros e 10 metros respectivamente, apresentam ambos antenas de 4,5 metros de diâmetro com um rendimento de 50%. No nosso caso, o 1º Elipsóide de Fresnel está completamente obstruído, como se pode observar na figura 6, o que quer dizer que a atenuação vai ser bastante elevada tornando a ligação impossível. Como no nosso percurso directo, a ligação se encontrava obstruída por uma montanha, procedemos à colocação de um repetidor no ponto mais alto do percurso (à distancia de 35.286 km a uma altura de 495 m, verificado na figura 4), para que não exista obstrução na ligação, evitando a montanha, como se pode observar na segunda figura 7. Através do programa Feixer, foi possível obter os valores da atenuação para esta ligação direta, demonstrando que é uma ligação inaceitável, pois os valores de atenuação são muito elevados, com o valor de -20,3139 dB. FIGURA 4 - LOCAL ONDE SE SITUA A ATENUAÇÃO
  • 9. 8 FIGURA 5 – MARGEM CRITICA PARA O PERCURSO DIRETO COM FREQUÊNCIA DE 6 GHZ FIGURA 6 – 1º ELIPSOIDE DE FRESNEL COM OBSTRUÇÃO FIGURA 7 – COLOCAÇÃO DO REPETIDOR NA SERRA DE SINTRA, POIS ESTE É UM PONTO ALTO, O QUE FACILITA NA REALIZAÇÃO DO PERCURSO
  • 10. 9 Como primeira opção de forma a montar uma ligação com um repetidor passivo, escolhemos um espelho plano, visto que se trata de um repetidor de menor custo, mas como se pode verificar nos cálculos efectuados no anexo A, esta opção torna-se impossível de realizar. Procedemos assim, à colocação de um periscópio, ficando assim com dois trocos de ligação, um primeiro entre o emissor e o repetidor e o segundo entre o repetidor e o receptor. Podemos observar nas tabelas abaixo as características das antenas e periscópio que utilizamos. Antenas Diâmetro da antena de emissão 4,5 m Diâmetro da antena de recepção 4,5 m Altura do mastro da antena de emissão 30 m Altura do mastro da antena de recepção 10 m Rendimento da antena de emissão 50 % Rendimento da antena de recepção 50 % Tabela 3 - dados relativos os antenas Periscópio Altura do espelho de recepção 5 m Altura do espelho de emissão 22,6 m Angulo da antena de receção (α) 90.77 Angulo da antena de emissão (β) 87.09 Angulo utilizado 90.77 Área efectiva 24,58 m Tabela 4 - dados relativos ao periscópio FIGURA 8 - IMAGEM COM O PERISCÓPIO
  • 11. 10 Com a colocação do periscópio e para a frequência óptima de 6 GHz temos uma margem crítica de -20,3139 dB e as clausulas SESR, BBER e ESR não se fazem cumprir. Deste modo, podemos concluir que é insuficiente a realização do projecto. Para que o projecto seja realizável procedemos à verificação de uso de diversidade do projecto. As duas técnicas usuais são a diversidade espacial e diversidade de frequência. Como a técnica de diversidade espacial requer um repetidor extra, optamos pela utilização da diversidade de frequência. A banda dos 6 GHz utiliza 6 canais com um espaçamento de 90 MHz. O espaço de endereçamento entre canais foi calculado por: Assim, vamos obter um aumento do ganho das antenas e também das margens reais e da margem selectiva. Por fim concluímos que com a diversidade de frequência, uma frequência de 6 Ghz e as clausulas cumpridas que a nossa ligação entre Montijo e Fontanelas seja viável mas ainda assim afastando-se um pouco dos 3 DB`s desejados.
  • 12. 11 Disponibilidade da ligação A indisponibilidade da ligação é dada por, 𝐼𝑡 = 0,3 ∗ 𝑑 2500 Como para distancias inferiores a 280 km, d toma esse valor, temos que, 𝐼𝑡 = 0.3 ∗ 280 2500 = 0.0336% Esta indisponibilidade pode ser dividida em, indisponibilidade devido à chuva, devido ao equipamento e também a restantes causas, nas quais estão incluídas interferências, instalações auxiliares e atividade humana. O equipamento é responsável por uma indisponibilidade de, 𝐼𝑒 = 𝑀𝑇𝑇𝑅 𝑀𝑇𝐵𝐹 = 0.3 ∗ 0.4 ∗ 280 2500 ∗ 1 100 = 1.344 ∗ 10−4 , recomendação da ITU-R MTTR significa Mean Time to Reair e MTBF Mean Time Between Failures. MTTR: 6 horas. MTBF: Equipamento MTBF (horas) Emissor 120 000 Modulador 200 000 Recetor 200 000 Desmodulador 140 000 Tabela 5 - dados ao equipamento e MTBF Ligação lógica A ligação é constituída por uma ligação bidirecional, o que corresponde a duas ligações unidirecionais, assim, 𝑀𝑇𝐵𝐹𝑏 = 1 ∑ 2 𝑀𝑇𝐵𝐹𝑗 𝑚 𝑗=1 = 19626 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 Assim, podemos calcular a indisponibilidade do equipamento, 𝐼𝑒 = 𝑀𝑇𝑇𝑅 𝑀𝑇𝐵𝐹 = 6 19626 = 3.057 ∗ 10−4 Conseguimos observar que, como requerido pela ITU-R, os requisitos não são cumpridos, 3.057 ∗ 10−4 > 1.344 ∗ 10−4 . Deste modo, vamos ser obrigados a prosseguir com uma configuração com um canal de reserva, para que a recomendação seja cumprida, instalando assim um comutador em cada terminal. Logo, vamos ter que repetir os cálculos, para calcular a indisponibilidade do equipamento agora com comutadores.
  • 13. 12 Visto que, 𝑀𝑇𝐵𝐹𝑐𝑜𝑚𝑢𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 = 78000 E temos dois comutadores, 𝑀𝑇𝐵𝐹𝑐 = 78000 2 = 39000 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 O MTBF do paralelo de duas ligações bidirecionais é dado por, 𝑀𝑇𝐵𝐹𝑙𝑖𝑔𝑎çã𝑜 = 𝑀𝑇𝑇𝑅 𝐶2 2( 𝑀𝑇𝑇𝑅 𝑀𝑇𝐵𝐹 𝑏𝑖𝑑𝑖𝑟 )2 = 64196646 ℎoras O tempo médio de falhas do sistema com reserva corresponde a, 𝑀𝑇𝐵𝐹𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = 1 1 39000 + 1 64.2 ∗ 106 = 38976 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 O que corresponde a, 𝐼𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝 = 𝑀𝑇𝑇𝑅 𝑀𝑇𝐵𝐹𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = 6 38976 = 1.54 ∗ 10−4 Custos Os custos foram obtidos através utilização das seguintes fórmulas disponibilizadas no livro Feixes Hertzianos da cadeira. Guia de Ondas Elíptico: 𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 = 15 ∗ (1 + 10 𝑓 ) Localização Frequência (GHz) Comprimento (m) Comprimento Extra (m) Comprimento + Extra (m) Custo por metro Custo total (€) Montijo 6 10 2 12 40,00 480,00 Fontanelas 6 10 2 12 40,00 480,00 Total 960,00 Tabela 6 – dados relativos aos custos do guia de ondas elíptico Antenas Parabólicas: 𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 = 1000 + 75 ∗ 𝑑3 Localização Diâmetro (m) Custo (€) Montijo 4,5 7.834,38 Fontanelas 4,5 7.834,38 Total 61.377.431,64 Tabela 7 – dados relativos aos custos das antenas parabólicas
  • 14. 13 Torres Espiadas: 𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 = 3500 + 300 ∗ ℎ Localização Altura (m) Custo (€) Montijo 10 65.00,00 Periscópio de Receção 5 5.000,00 Periscópio de Emissão 22,6 10.280,00 Fontanelas 30 12.500,00 Total 34.280,00 Tabela 8 - dados relativos aos custos das torres espiadas Espelhos do Periscópio: 𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 = 2500 + 750 ∗ (𝐴 − 5) Espelhos Periscópio Área (m2 ) Custo (€) Periscópio de Receção 24,6 17.185,00 Periscópio de Emissão 24,6 17.185,00 Total 34.370,00 Tabela 9 - dados relativos aos custos dos espelhos do periscópio Emissor e Recetor: Num terminal digital, o custo de um equipamento radioelétrico varia entre os 32500€ e os 35500€. Vamos utilizar o valor 33000€, pois é um valor considerado intermédio. Abrigo e sistema de alimentação de energia: Para um abrigo simples e para um sistema de alimentação de energia sem interrupções temos o custo a variar entre os 50000€ e os 60000€. Vamos utilizar o valor 55000€.
  • 15. 14 Custo para as duas localizações: Montijo: Identificação Custo (€) Guia de Onda Elíptico 480,00 Antena Parabólica 7.834,38 Torre Espiada 6.500,00 Equipamento Radioelétrico 33.000,00 Abrigo e Sistema de Energia 55.000,00 Total 102.814,38 Tabela 10 - dados relativos aos custos totais no Montijo Fontanelas: Informação Custo (€) Guia de Onda Elíptico 480,00 Antena Parabólica 7.834,38 Torre Espiada 12.500,00 Equipamento Radioelétrico 33.000,00 Abrigo e Sistema de Energia 55.000,00 Total 108.814,38 Tabela 11 - dados relativos aos custos totais em Fontanelas
  • 16. 15 Custo do Periscópio: Informação Custo (€) Torre Espiada do Periscópio de Receção 5.000,00 Torre Espiada do Periscópio de Emissão 10.280,00 Espelho do Periscópio de Receção 17.185,00 Espelho de Periscópio de Emissão 17.185,00 Total 49.650,00 Tabela 12 - dados relativos aos custos totais do periscópio Custo da Licença: 500 € Total sem cargos de exploração anual e terrenos: 𝐶𝑜 = 261.778,75 € Tendo em conta que os encargos de terreno e passagem e os encargos de exploração têm os valores 0,16 e 0,21 respetivamente, é possível calcular os encargos anuais: 𝐸𝑥𝑝𝑙𝑜𝑟𝑎çã𝑜 = 261.778,75 ∗ 0,21 = 54.978,54 € 𝑇𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜𝑠 𝑒 𝑝𝑎𝑠𝑠𝑎𝑔𝑒𝑚 = 261.778,75 ∗ 0,16 = 41.884,6 € 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑒𝑛𝑐𝑎𝑟𝑔𝑜𝑠 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑖𝑠 = 54.978,54 € + 41.884,6 € = 96.863,14 € Assim, em 25 anos temos o total: 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 25 𝑎𝑛𝑜𝑠 = 96.863,14 € ∗ 25 = 2.421.578,5 € Taxa de utilização semestral: 𝑇𝑢 = 30 € * d[km] * LB[MHz] /feixe bidirecional/semestre = 30 * 42.842 * 90 = 115.673,40 €/km/MHz Desta forma, temos o valor de 231.673,80€/km/MHz para a Taxa de utilização anual. Formula para cálculo do custo médio da utilização diária do sistema para transmissão de um canal de televisão: 𝐶 𝑚 𝑖 𝑇𝑉 = [𝐶0 (0.15 + 𝑗 1 − (1 + 𝑗)−𝑚) + 𝑇𝑢] (1 + 𝑖𝑛𝑓)𝑖 365
  • 17. 16 Formula para cálculo do custo para receitas: 𝐶 𝑚 𝑖 𝑇𝑉 = [𝐶0 (0.15 + 𝑗 1 − (1 + 𝑗)−𝑚 ) + 𝑇𝑢] (1 + 𝑖𝑛𝑓)𝑖 Formula para cálculo do custo diário médio para um canal: 𝐶 𝑚 𝑖 𝑇𝑉 = [𝐶0 (0.15 + 𝑗 1 − (1 + 𝑗)−𝑚) + 𝑇𝑢] (1 + 𝑖𝑛𝑓)𝑖 365 × 38 Encargos de exploração anual: Taxa de utilização anual + Valor encargos anuais = 231.673,80 + 96.863,14 = 328.536,94 € Encargos de exploração em 25 anos: Encargos de exploração anual * 25 = 328.536,94 * 25 = 8.213.423,5€
  • 18. 17 Receitas e Despesa / Lucro Anos Custo diário médio Lucro Despesa Receita 1 23,71 € 2.104,78 € 318.675,98 € 320.780,76 € 2 24,42 € 21.288,48 € 309.115,70 € 330.404,18 € 3 25,16 € 40.474,08 € 299.842,23 € 340.316,31 € 4 25,91 € 59.678,83 € 290.846,96 € 350.525,79 € 5 26,69 € 78.920,02 € 282.121,55 € 361.041,57 € 6 27,49 € 98.214,91 € 273.657,91 € 371.872,82 € 7 28,31 € 117.580,83 € 265.448,17 € 383.029,00 € 8 29,16 € 137.035,15 € 257.484,72 € 394.519,87 € 9 30,04 € 156.595,28 € 249.760,18 € 406.355,47 € 10 30,94 € 176.278,75 € 242.267,38 € 418.546,13 € 11 31,87 € 196.103,16 € 234.999,36 € 431.102,51 € 12 32,82 € 216.086,21 € 227.949,38 € 444.035,59 € 13 33,81 € 236.245,76 € 221.110,89 € 457.356,66 € 14 34,82 € 256.599,79 € 214.477,57 € 471.077,36 € 15 35,87 € 277.166,44 € 208.043,24 € 485.209,68 € 16 36,94 € 297.964,03 € 201.801,94 € 499.765,97 € 17 38,05 € 319.011,06 € 195.747,88 € 514.758,95 € 18 39,19 € 340.326,27 € 189.875,45 € 530.201,72 € 19 40,37 € 361.928,58 € 184.179,18 € 546.107,77 € 20 41,58 € 383.837,19 € 178.653,81 € 562.491,00 € 21 42,83 € 406.071,54 € 173.294,19 € 579.365,73 € 22 44,11 € 428.651,33 € 168.095,37 € 596.746,70 € 23 45,44 € 451.596,60 € 163.052,51 € 614.649,10 € 24 46,80 € 474.927,64 € 158.160,93 € 633.088,58 € 25 48,20 € 498.665,13 € 153.416,10 € 652.081,23 € Total 864,54 € 6.033.351,83 € 5.662.078,59 € 11.695.430,43 € Tabela 13 - Lucro, despesas e receitas
  • 19. 18 FIGURA 9 - CUSTO DIÁRIO MÉDIO PREVISTO FIGURA 10 - LUCRO PREVISTO EM 25 ANOS 0,00 € 10,00 € 20,00 € 30,00 € 40,00 € 50,00 € 60,00 € 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 Custo diário médio Custo diário médio 0,00 € 100 000,00 € 200 000,00 € 300 000,00 € 400 000,00 € 500 000,00 € 600 000,00 € 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 Lucro Lucro
  • 20. 19 FIGURA 11 - RECEITA AO FIM DE 25 ANOS FIGURA 12 - DESPESA AO FIM DE 25 ANOS 0,00 € 100 000,00 € 200 000,00 € 300 000,00 € 400 000,00 € 500 000,00 € 600 000,00 € 700 000,00 € 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 Receita Receita 0,00 € 50 000,00 € 100 000,00 € 150 000,00 € 200 000,00 € 250 000,00 € 300 000,00 € 350 000,00 € 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 Despesa Despesa
  • 21. 20 Reflexão Final Durante a realização deste projeto, tivemos como principais dificuldades a utilização do programa “Feixer”, pois este requer alguma atenção na introdução de dados. Achamos pertinente a realização deste projeto, devido ao enriquecimento de conhecimentos obtidos na ligação por feixer hertzianos. Em relação aos custos deste projeto, concluímos que, para a implementação utilizada nesta ligação de feixes Hertzianos, torna-se rentável a sua realização, uma vez que o investimento se verifica inferior aos lucros obtidos ao fim dos 25 anos.
  • 22. 21 Referencias Bibliográficas Salema, Carlos. "Feixes Hertzianos", IST Press 2ª Edição – Outubro 2002. Cercas, Francisco. Formulário de Sistemas de Telecomunicações Rádio. (Disponibilizado no e-learning)
  • 23. 22
  • 24. 23 ANEXO A – Calculo dos ângulos de incidência Espelho plano: Calculo auxiliar: (𝛼′ ), 535 − 46 = 0.489 𝑘𝑚 (𝛽), 535 − 133 = 0.402 𝑘𝑚 α′ = tan(−1) ( 53.286 0.489 ) = 89,21° β = tan(−1) ( 7.56 0.402 ) = 86,96° 𝛼 = 𝛼′ + 𝛽 = 89,21° + 86,96° = 176,17° Cálculo da Área efetiva: Aefectiva = Areal ∗ cos ( 176,17 2 ) = 0,947 𝑚2 495 + 40 =535 m 35.286 km 7.56 km 16 + 30 = 46 m 123 + 10 = 133 m α' β 42.842 km
  • 25. 24 Periscópio: Distancia entre os dois espelhos, 𝑟 = √x . z(d − z) d = √0,00005 . 35,286 . 7,56 42,842 = 0,0176 𝑘𝑚 = 17,6 𝑚 Calculo auxiliar: (𝛼), 517,6 − 46 = 0,4716 𝑘𝑚 (𝛽), 517,6 − 133 = 0.3846 𝑘𝑚 α = 180 − tan(−1) ( 35,286 0.416 ) = 90,77° β = 180 − tan(−1) ( 7.56 0.3846 ) = 87,09° Cálculo da Área efetiva: Aefectiva = Areal ∗ cos ( 90,77 2 ) = 24,58 𝑚2 495 + 5 + 17,6 = 517,6 m 35.286 km 7.56 km 16 + 30 = 46 m 123 + 10 = 133 m α β 42.842 km 495 + 5 = 500 m
  • 26. 25 ANEXO B – Cotas d(km) cota d(km) cota d(km) cota d(km) cota 0 16 10.921 22 21.673 131 32.426 175 0.168 15 11.089 43 21.841 130 32.594 175 0.336 14 11.257 57 22.009 126 32.762 179 0.504 12 11.425 65 22.177 125 32.93 185 0.672 11 11.593 84 22.345 125 33.098 189 0.84 9 11.761 82 22.513 125 33.266 197 1.008 9 11.929 86 22.681 125 33.434 215 1.176 10 12.097 77 22.849 145 33.602 227 1.344 11 12.265 72 23.017 164 33.77 235 1.512 12 12.433 81 23.185 171 33.938 242 1.68 12 12.601 76 23.353 132 34.106 254 1.848 11 12.769 76 23.521 133 34.274 272 2.016 11 12.937 84 23.689 158 34.442 295 2.184 11 13.105 81 23.857 177 34.61 290 2.352 11 13.273 73 24.025 187 34.778 322 2.52 10 13.441 72 24.193 190 34.946 401 2.688 10 13.609 70 24.361 176 35.114 461 2.856 10 13.777 69 24.529 174 35.282 495 3.024 9 13.945 78 24.697 191 35.45 450 3.192 7 14.113 81 24.865 202 35.618 420 3.36 2 14.281 90 25.033 200 35.786 400 3.528 0 14.449 97 25.201 200 35.954 400 3.696 0 14.617 86 25.369 200 36.122 396 3.864 0 14.785 91 25.537 203 36.29 369 4.032 0 14.953 96 25.705 211 36.458 328 4.2 0 15.121 83 25.873 200 36.626 314 4.368 0 15.289 75 26.041 192 36.794 289 4.536 0 15.457 74 26.209 184 36.962 255 4.704 0 15.625 69 26.377 175 37.13 174 4.872 0 15.793 82 26.545 175 37.298 128 5.04 0 15.961 91 26.713 162 37.466 107 5.208 0 16.129 100 26.881 134 37.634 76 5.376 0 16.297 101 27.049 125 37.802 75 5.544 0 16.465 97 27.217 125 37.97 99 5.712 0 16.633 88 27.385 127 38.138 109 5.88 0 16.801 78 27.553 145 38.306 114 6.048 0 16.969 76 27.721 150 38.474 100 6.216 0 17.137 76 27.889 151 38.642 93 6.384 0 17.305 75 28.057 156 38.81 91 6.552 0 17.473 75 28.225 159 38.978 91 6.72 0 17.641 75 28.393 161 39.146 100 6.888 0 17.809 75 28.561 160 39.314 106
  • 27. 26 7.056 0 17.977 75 28.729 159 39.482 117 7.224 0 18.145 76 28.897 152 39.65 126 7.392 0 18.313 81 29.065 149 39.818 133 7.56 0 18.481 84 29.233 128 39.986 132 7.728 0 18.649 91 29.401 125 40.154 128 7.896 0 18.817 90 29.569 125 40.322 135 8.064 0 18.985 91 29.737 125 40.49 149 8.232 0 19.153 96 29.905 142 40.658 153 8.4 0 19.321 100 30.073 150 40.826 158 8.568 0 19.489 100 30.241 150 40.994 153 8.736 0 19.657 100 30.409 150 41.162 145 8.904 0 19.825 100 30.577 150 41.33 137 9.072 0 19.993 99 30.745 157 41.498 133 9.24 0 20.161 95 30.913 165 41.666 139 9.408 0 20.329 97 31.081 173 41.834 144 9.576 4 20.497 100 31.249 175 42.002 140 9.744 15 20.665 108 31.417 175 42.17 127 9.912 24 20.833 120 31.585 175 42.338 123 10.08 26 21.001 125 31.753 175 42.506 119 10.248 37 21.169 125 31.921 175 42.674 120 10.416 43 21.337 128 32.089 175 42.842 123 10.584 51 21.505 129 32.258 175
  • 28. 27 ANEXO C – Prints do Programa “Feixer”
  • 29. 28
  • 30. 29
  • 31. 30
  • 32. 31
  • 33. 32
  • 34. 33
  • 35. 34
  • 36. 35
  • 37. 36
  • 38. 37
  • 39. 38