Automation of the forest industry has for over 30 years been an important subject of research, which could reduce the human workload and costs significantly. However, there are still many problems to be solved, such as enabling the communication between the heavy machinery in a forest and a remote base. High speed and reliable communication is the key to automated operations and remote control of machinery. This thesis investigates the feasibility and performance of IEEE 802.11n/ac WiFi hardware to provide high-bandwidth connection in a forest. In this project, the propagation of WiFi signals in the2.4 GHz and 5 GHz bands in a typical Nordic forest environment has been simulated using specialized radio propagation software employing ray-tracing and different diffraction models to evaluate the path loss and signal strength. The simulations show that the idea is feasible if high-gain directional antennas are employed, as connections of sufficiently high speed (400+ Mbps for the 5 GHz band) can potentially be established for typical working distances,i.e. 300m. We then designed a directional antenna system and evaluated it in a real Nordic forest environment. We found that by manually aligning the antennas in a forest, reliable connections could be achieved up to 50 m without line-of-sight, however higher distances result in significantly lower speeds (13.3 Mbps at 80 m and 1.21 Mbps at 100 m) due to antenna misalignment. It is however possible to construct a more accurate, automated alignment system, which could replicate the simulation results and fully solve the problem of communication. / Automatiseringen av skogsindustrin har i över 30 år varit ett viktigt forskningsämne, med potential att kraftigt minska människans arbetsbelastning samt kostnader. Det finns dock fortfarande flera problem som behöver lösas inom ämnet, såsom kommunikationen mellan en tung skogsmaskin och en basstation. En stabil höghastighetsuppkoppling är nyckeln till automatiserad drift och fjärrstyrning av maskiner. Det här projektet undersöker möjligheterna och prestandan när IEEE 802.11n/ac WiFi-hårdvara används till att skapa ett högbandbreddsuppkoppling in en skog. Projektet examinerar hur WiFi-signaler i 2.4 GHzsamt 5 GHz-banden sprids i en typisk nordisk skog. Detta görs med hjälp av simulationer utförda i specialiserad radiovågsspridnings mjukvara som använder sig av ray-tracing och olika spridningsmodeller till analyser av signalförluster och uppkopplingens stabilitet. Simulationerna visar att lösningen kan realiseras om riktade antenner med hög förstärkning används då kan uppkopplingar med tillräckligt hög hastighet (400+ Mbps för 5 GHz-bandet) potentiellt erhållas för typiska arbetsavstånd 300 m. Därefter byggdes det ett antennsystem som examinerades i en verklig nordisk skogsmiljö. Då antennerna riktades manuellt, kunde systemet erhålla stabil och snabb uppkoppling på avstånd av upp till 50m i skogsmiljö utan sikte mellan basstation och mottagare. Vid längre avstånd blev dock hastigheterna lägre (13.3 Mbps vid 80 m och 1.21 Mbps vid 100 m) på grund av antennernas felorientering gentemot varandra. Det är dock potentiellt möjligt att kostruera ett mer exakt, automatiserad system som kan återskapa simulationsresultaten och fullständigt lösa kommunikationsproblemet.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-269551 |
| Date | January 2019 |
| Creators | Tomaszuk, Michal |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2019:818 |
Page generated in 0.0033 seconds