Document

Investigation of fading in terrestrial microwave links in Oman.

Publisher
Sultan Qaboos University.
Gregorian
2020
Language
English
English abstract
In the design of the terrestrial microwave links, it is important to know the atmospheric radio refractivity. Radio refractivity depends on temperature, pressure and vapor pressure that varies daily and seasonally by region. International Telecommunication Union (ITU) produced contour maps for radio refractivity using global metrological data for use in the design of microwave. However, ITU recommends using local data to get more accurate contour maps of radio refractivity. So, this study aimed to produce more precise contour maps which show the distributions of radio refractivity over Oman for all months of the year by using local data for Oman. Meteorological data from 39 locations in Oman covering ten years were used to compute radio refractivity using ITU formula to generate contours maps for refractivity. The results show that refractivity is changing geographically and seasonally. The highest values of the radio refractivity have been observed in coastal regions. Also, the values of radio refractivity during summer are higher than in winter. The maximum refractivity during the study period was about 400 N-unit recorded in Al-Hallanyyat during May, and the minimum was about 240 N-unit recorded in Saiq during December. These will contribute in helping local telecommunications companies in the design of terrestrial microwave links. Some terrestrial microwave links in Oman face fading problem more than others. This work also aimed to investigate the main causes which contribute to this problem by analyzing five links: Zakher-Shaleem, Ayn ALmasharfah-Bufshaighah (AlAshkharah), Kawther (Adam), Sahma-Zolyia (Hima) and Kuff-Yibal (Ibri). These links are located in different areas of Oman )not included in the previous 39 stations). This was achieved by correlating hourly and monthly variations of meteorological parameters (temperature, pressure and humidity) with refractivity computed from relevant daily and hourly meteorological data. This data was available only for the three years 2017-2019, their link profile and corresponding transmitted and received signal levels. Monthly rainfall was also used to investigate the fading problem. The results showed that fading occurs in these five links mostly during the summer season and from sunset till sunrise time because of high humidity, low temperature and fluctuations in refractivity. The duration of the fading lasted for about 11 hours. Rain is also one of the causes of fading. However, rainfall varied from link to link depending on the region. Its impact was showed mostly in Zakher-Shaleem link in Dhofar during the rainy season from May till August
Arabic abstract
من المهم عند تصميم شبكات الميكروويف الأرضية معرفة الأنكسارية الراديوية في الغالف الجوي. تعتمد
الأنكسارية الراديوية على درجة الحرارة، الضغط الجوي وضغط البخار التي تختلف يوميًا وموسميًا حسب
المنطقة. أنتج الأتحاد الدولي لالتصالأت خرائط لالنكسارية الراديوي باستخدام بيانات مناخية عالمية الستخدامها
في تصميم شبكات الميكروويف. ومع ذلك، يوصي الأتحاد الدولي لالتصالأت باستخدام البيانات المحلية للحصول
على خرائط أكثر دقة لالنكسار الراديوي. لذلك، هدفت هذه الدراسة إلى إنتاج خرائط أكثر دقة تُظهر توزيعات
قيم الأنكسار الراديوي على جميع مناطق عمان لجميع أشهر السنة باستخدام البيانات المحلية لسلطنة عمان. تم
استخدام بيانات الأرصاد الجوية من تسعة وثالثين موق ًعا في عمان تغطي فترة عشر سنوات لحساب الأنكسارية
باستخدام معادالت الأتحاد الدولي لالتصالأت إلنشاء خرائط لالنكسارية. أظهرت النتائج أن الأنكسارية تتغير
جغرافيًا وموسميًا. كما لوحظ بان أعلى قيم الأنكسارية الراديوية كانت في المناطق الساحلية، وكذلك قيم
الأنكسارية الراديوية خلال فصل الصيف أعلى من الشتاء )أعلى قيمة لالنكسارية خلال فتره الدراسة كانت 400
وحدة سجلت في والية الحالنيات في شهر مايو بينما أقل قيمة كانت 240 وحدة سجلت في والية سيق في شهر
ديسمبر((. ستسهم هذه الخرائط في مساعدة شركات الأتصالأت المحلية في تصميم شبكات أرضية تعمل
بالموجات الدقيقة.
تواجه بعض شبكات الميكروويف الأرضية في عمان مشكلة تلاشي الأشارة المستقبلة أكثر من غيرها. يهدف هذا
العمل أي ًضا إلى استقصاء الأسباب الرئيسية التي تساهم في هذه المشكلة من خلال تحليل خمس روابط: زاخر-
شليم، عين المشرفة-بوفشاغة )الأشخرة(، كوثر )آدم(، سحمة -زوليا )هيما( وكف جبال )عبري( التي تقع في
مناطق مختلفة من عمان )غير مدرجة في 39 محطة السابقة(. وقد تم تحقيق ذلك من خلال ربط التغيرات الساعاتية
والشهرية لبيانات الأرصاد الجوية )درجة الحرارة والضغط والرطوبة( مع الأنكسارية المحسوبة من بيانات
الأرصاد الجوية اليومية والساعاتية المتوفرة فقط للسنوات الثالث الأخيرة 2017-2019 ،ملف تعريف كل شبكة
ومستوى الأشارة المستقبلة الخاصة بهم. كما تم استخدام الأمطار الشهرية للتحقيق في مشكلة تلاشي الأشارة.
أظهرت النتائج أن التلاشي يحدث في هذه الروابط الخمسة في الغالب خلال فصل الصيف ومن غروب الشمس
حتى شروق الشمس بسبب الرطوبة العالية، درجات الحرارة المنخفضة وتقلبات الأنكسارية الراديوية. أطول مدة
لتلاشي الأشارة كانت تمتد لثالثة عشر ساعة تقريبًا. كما أن المطر هو أحد أسباب التلاشي في مثل هذه الشبكات.
ومع ذلك، تباينت الأمطار من رابط إلى آخر حسب المنطقة. وقد ظهر تأثيره في الغالب في شبكة زاخر - شليم
بمحافظة ظفار خلال موسم الأمطار من مايو حتى أغسطس