Development of integraded platform for planning terrestrial and satellite communication systems

Abstract

The main goal of this dissertation is the development of a software tool that allows the design of terrestrial and spacial microwave radio link, implementing the most recent ITU-R recommendations and meeting the international standards. The presented tool upholds a strong educational value, being developed having a goal to help engineering students the effects of their choices on a project design, establishing the synergies between the classroom and the methods learned inside it and the design of link projects in the professional sector. The development process also took in mind the possibility of the presented tool being used in the professional sector, having the goal to decrease the time taken to design this complex systems. In order to assure that the proposed tool is easy to use, usability testing was done with the help of the Portuguese Army Directorate of Communications and Information Systems, who also helped with suggestions for additional features, that were found helpful for professional users. The tool presents a step-by-step project design layout, having each step being integrated inside blocks that interconnect with each other to evaluate the influence of a step in the entire system design. This tool was developed using Web programming languages, providing a 3-Dimensional world view and is capable to analyze site specific characteristics with the help of developed innovative ray-tracing algorithms that analyze all elements presented in a project site. Using information distributed by CelesTrak, the presented tool allows the design of spacial communication systems with over 3000 satellite orbits.

Esta dissertação tem como principal objetivo o desenvolvimento de uma ferramenta que permite o planeamento de ligações rádio terrestres e espaciais, considerando as recomendações mais recentes da ITU-R e garantindo os requisitos internacionais. A ferramenta desenvolvida apresenta elevado valor educacional, tendo sido desenvolvida com o objetivo de ajudar os alunos de engenharia a melhor compreender os efeitos que as suas escolhas apresentam no planeamento destes projetos, estabelecendo as sinergias necessárias entre o que é aprendido nas aulas com o planeamento de projetos no mundo profissional. No processo de desenvolvimento, a utilização desta ferramenta no setor profissional foi considerada, pretendendo reduzir o tempo consumido no planeamento destes sistemas, que consideram vários efeitos para o um projeto eficaz a ser implementado. Para assegurar a facilidade de utilização da ferramenta proposta, testes de usabilidade foram realizados com a ajuda da Direção de Comunicações e Sistemas de Informação do Exército português, que também propôs a adição de funcionalidades, consideradas vantajosas para o uso no setor profissional. A ferramenta apresenta um dimensionamento passo-a-passo, distribuídos em blocos interconectados entre si, permitindo perceber a influência de cada passo no planeamento do sistema por completo. A ferramenta foi desenvolvida usando tecnologias Web, oferecendo uma visualização 3-Dimensional do mundo, permitindo fazer a análise de caraterísticas especificas de cada ligação utilizando a informação obtida através de algoritmos de ray-tracing inovadores, que analisam todos os elementos presentes no trajeto. Recorrendo informação distribuída pela CelesTrak, esta ferramenta permite a planificação de sistemas de comunicação espacial utilizando mais de 3000 orbitas de satélite.