Ανάπτυξη εφαρμογής για μέτρηση ηλεκτρομαγνητικών πεδίων σταθμών βάσης GSM από φορητό αναλυτή φάσματος.

Abstract

Στην παρούσα εργασία εξετάζεται το ευρέως διαδεδομένο κυψελωτό σύστημα κινητών επικοινωνιών GSM (Global System for Mobile Communication). Αρχικά μελετάμε τα σύγχρονα δίκτυα κινητών επικοινωνιών τα οποία αναπτύσσονται διαρκώς προσφέροντας νέες υπηρεσίες ενώ ενοποιούνται και με τα υπόλοιπα ενσύρματα και ασύρματα δίκτυα. Συγκεκριμένα εξετάζουμε τα υπάρχοντα δίκτυα 2ης και 3ης γενιάς στα οποία θα βρει εφαρμογή το πρόγραμμα μας καθώς και αυτά τα οποία θα τα αντικαταστήσουν στο άμεσο μέλλον. Γίνεται αναφορά στις τεχνικές πολυπλεξίας που χρησιμοποιούνται σήμερα για την βελτιστοποίηση του διαθέσιμου φάσματος συχνοτήτων και στην συνέχεια παραθέτονται τα κύρια χαρακτηριστικά και οι αρχές λειτουργίας του 2ης γενιάς πρωτοκόλλου επικοινωνίας GSM, όπως οι προδιαγραφές του, τα τεχνικά χαρακτηριστικά του, οι βαθμίδες υλοποίησης του, ο τρόπος διαμόρφωσης που χρησιμοποιείται, η αρχιτεκτονική του κ.ο.κ. Τέλος παρουσιάζονται τα όρια έκθεσης σε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία από τους σταθμούς βάσης καθώς και από τους κινητούς σταθμούς (κινητά τηλέφωνα). Όσο αφορά το πειραματικό μέρος της εργασίας με χρήση ενός φορητού αναλυτή φάσματος και μίας κωνικής διπολικής κεραίας λαμβάνουμε μετρήσεις ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στις συχνότητες που θέλει ο εκάστοτε χρήστης και στην συνέχεια αποθηκεύονται τα δεδομένα μαζί με ένα στιγμιότυπο της οθόνης του αναλυτή σε 2 διαφορετικές καρτέλες ενός φύλλου excel για κάθε διαφορετική πόλωση της κεραίας. Τέλος παίρνοντας ως δεδομένα τα στοιχεία των τριών excel που δημιουργήθηκαν για τις τρείς διαφορετικές πολώσεις της κεραίας εμφανίζουμε την γραφική παράσταση για το συνολικό ηλεκτρικό πεδίο και αναφέρουμε αν τελικά η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία στη θέση λήψης είναι εντός των ορίων που έχουν θεσπιστεί.

This work addresses the widespread cellular system GSM mobile communications (Global System for Mobile Communication). Initially studying, modern mobile networks which grow constantly offering new services and consolidated with other wired and wireless networks are discussed. Specifically we examine the existing 2G and 3G networks that we will use at the second phase of this work for taking remote measurements as well as those that will replace them in the near future theoretically. Reference is made to the multiplexing techniques used today to optimize the available frequency spectrum. Then, we present the main features and principles of operation of the 2nd generation communication protocol GSM, such as specifications, technical characteristics, the implementation steps, the type of modulation used, architecture etc. Finally, the exposure limits to electromagnetic radiation from base stations and from mobile stations (mobile phones) are presented.Regarding the experimental part of this work, with the use of a portable spectrum analyzer and a conical dipole antenna we take measurements of electromagnetic radiation in the frequencies, we want and then the data are stored with a snapshot of the analyzer display in two different sheets of an excel file for each different antenna polarization. Finally taking as input data of three excel files created for three different polarizations of the receiving antenna, we display the graph for the total electric field and mention if eventually the received electromagnetic radiation is within the established limits of exposure.