cropped-1630777117_10726
0%
...

طراحی سیستم تقویت آنتن موبایل در معادن

مقالات :

arpaanet.com-دستگاه-تقویت-آنتن-موبایل-سوابق-اجرائی-معدن-1-4

طراحی سیستم تقویت آنتن در معدن باید مطابق با اصول:

  • Radio Network Planning

  • Propagation Engineering

  • Capacity Planning

  • Electrical Protection Design

انجام شود.

در بسیاری از پروژه‌ها، اشتباه رایج این است که:

یک ریپیتر پرقدرت خریداری می‌شود بدون اینکه Link Budget محاسبه شده باشد.

در حالی که رویکرد مهندسی مطابق با توصیه‌های 3GPP و ETSI ایجاب می‌کند:

  1. Site Survey دقیق

  2. مدل‌سازی انتشار

  3. طراحی سکتورینگ

  4. بررسی Uplink

  5. محاسبه Isolation

  6. طراحی معماری شبکه

بدون این مراحل، پروژه معدن به احتمال زیاد دچار:

  • ناپایداری

  • نوسان کیفیت

  • Oscillation

  • یا شکست کامل در Uplink

خواهد شد.

طراحی سیستم تقویت آنتن موبایل در معادن

بر اساس چارچوب‌های استاندارد 3GPP و ETSI


1. چارچوب نظری طراحی پوشش در محیط‌های معدنی

در مستندات سری 36 و 38 از 3GPP، پارامترهای رادیویی LTE و NR به‌صورت دقیق تعریف شده‌اند.
برای پروژه معدن، طراحی باید مطابق با KPIهای زیر انجام شود:

KPIهای پوشش (Coverage KPIs)

  • RSRP ≥ -95 dBm برای دیتای پایدار

  • SINR ≥ 10 dB برای مدولاسیون‌های بالاتر از 16QAM

  • BLER < 10%

  • Uplink RSSI در محدوده قابل قبول eNodeB

در غیر این صورت، حتی اگر کاربر «آنتن داشته باشد»، کیفیت سرویس تضمین نمی‌شود.


2. مدل‌سازی انتشار امواج در محیط معدن

طراحی حرفه‌ای بدون Propagation Modeling غیرممکن است.

در معادن روباز، مدل‌های زیر کاربرد دارند:

  • Okumura-Hata (برای فرکانس‌های زیر 1500 MHz)

  • COST-231 Hata (برای LTE 1800/2100)

  • ITU-R P.526 (برای Diffraction over Mountain Ridges)

در معادن تونلی، شرایط متفاوت است:

Tunnel Propagation Model

در تونل‌ها، انتشار سیگنال وارد فاز Waveguide Dominated Propagation می‌شود.
طبق توصیه‌های ETSI، تلفات در تونل تابع:

  • قطر تونل

  • جنس دیواره

  • فرکانس

  • زبری سطح

است.

در فواصل طولانی، تنها راهکار پایدار استفاده از:

  • Radiating Cable (Leaky Feeder)

  • Distributed Amplifier Chain

است.

arpaanet.com-دستگاه-تقویت-آنتن-موبایل-سوابق-اجرائی-معدن-1-5

3. Link Budget پیشرفته در پروژه معدن

یک طراحی مهندسی باید شامل محاسبه کامل Downlink و Uplink Budget باشد.

Downlink Budget نمونه:

  • BTS EIRP: 43 dBm

  • Path Loss (کوهستانی 3 km در 1800 MHz): ~130 dB

  • Shadow Margin: 15 dB

  • Cable Loss: 3 dB

Received Power ≈ -105 dBm

در این شرایط:

  • حداقل Gain مورد نیاز ≥ 75 dB

  • Output Power ریپیتر ≥ 30 dBm

در غیر این صورت، پوشش پایدار ایجاد نمی‌شود.


4. طراحی سکتورینگ در معدن

زاویه تابش (Beamwidth) باید بر اساس هندسه معدن تعیین شود.

حالت 1: معدن روباز وسیع

  • Sector 120° یا 180°

  • آنتن با Gain متوسط و الگوی یکنواخت

حالت 2: جاده مارپیچ بین دیواره سنگی

  • Sector 20° تا 30°

  • High Gain Directional Panel

  • Tilt کنترل‌شده برای جلوگیری از Spillover

در بسیاری از پروژه‌ها، ترکیب چند سکتور برای جلوگیری از Dead Zone ضروری است.

arpaanet.com-دستگاه-تقویت-آنتن-موبایل-سوابق-اجرائی-معدن-1-7

5. طراحی برای Fleet Tracking و Telemetry

سیستم‌های زیر در معادن مدرن استفاده می‌شوند:

  • AVL (Automatic Vehicle Location)

  • CAN-Bus Telemetry

  • Fuel Monitoring

  • Engine Runtime Logging

این سیستم‌ها به Uplink پایدار نیاز دارند.
طبق توصیه‌های 3GPP:

  • UL SINR نباید کمتر از 5 dB باشد

  • Timing Advance باید در محدوده مجاز سلول باقی بماند

اگر معدن بیش از حد از BTS فاصله داشته باشد، حتی با تقویت Downlink، Uplink ممکن است Fail شود.


6. طراحی برای معادن مارپیچ (Spiral Pit)

در معادن گودبرداری‌شده مارپیچ:

  • هر سطح عملاً در سایه RF سطح بالاتر قرار می‌گیرد

  • Reflection شدید ایجاد می‌شود

  • Polarization Mismatch رایج است

راهکار حرفه‌ای:

  • نصب سکتورهای چندلایه

  • استفاده از Vertical Separation کافی

  • محاسبه دقیق Isolation:

Isolation≥Gain+15dBIsolation ≥ Gain + 15dB

در غیر این صورت Self-Oscillation رخ می‌دهد.

arpaanet.com-دستگاه-تقویت-آنتن-موبایل-سوابق-اجرائی-معدن-1-6

7. طراحی برای سوله‌های ساندویچ‌پنل

ساندویچ‌پنل با لایه فلزی مانند یک Faraday Shield رفتار می‌کند.

Penetration Loss می‌تواند بین 15 تا 30 dB باشد.

در این شرایط:

  • استفاده از Indoor DAS توصیه می‌شود

  • یا نصب Dedicated Indoor Repeater با Feed مجزا


8. معماری سیستم در پروژه‌های بزرگ معدنی

در پروژه‌های بالای چند کیلومتر مربع، سه رویکرد وجود دارد:

1️⃣ Repeater Chain Topology

برای تونل‌ها

2️⃣ Fiber-Fed Remote Radio Units

برای سایت‌های وسیع

3️⃣ Hybrid Architecture

ترکیب لینک مایکروویو + ریپیتر محلی

در پروژه‌های حرفه‌ای، استفاده از Remote Monitoring System برای مانیتورینگ:

  • Output Power

  • Alarm Status

  • Temperature

  • VSWR

ضروری است.

arpaanet.com-دستگاه-تقویت-آنتن-موبایل-سوابق-اجرائی-معدن-1-8

9. ملاحظات الکتریکی و حفاظتی

در معادن، طراحی RF بدون Electrical Protection ناقص است.

باید رعایت شود:

  • Surge Protection مطابق IEC 62305

  • Ground Resistance < 5 Ohm

  • Lightning Arrestor در مسیر دونور

  • DC Stabilized Industrial PSU


10. تفاوت استراتژیک 2G و 4G در معدن

2G (GSM 900)

  • Coverage Radius بیشتر

  • Robust Voice

  • Latency بالا

  • دیتا محدود

4G (LTE 1800/2100)

  • ظرفیت بالا

  • مناسب Tracking

  • نیازمند SINR بهتر

در پروژه‌های مدرن، طراحی تک‌باند 2G معمولاً کافی نیست.

ارسال پیام