Tìm hiểu hệ thống thông tin quang truyền trong không gian tự do và mô phỏng hệ thống đơn giản

Tìm hiểu hệ thống thông tin quang truyền trong không gian tự do và mô phỏng hệ thống đơn giản MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG FSO 8 1.1. Lịch sử ra đời của FSO 8 1.2. Cấu trúc của một hệ thống quang FSO 8 1.3. Bộ phát 9 1.3.1. Chức năng 9 1.3.2. Cấu tạo 9 a) Sơ đồ khối: 9 b) Các thành phần trong khối 9 1.4. Bộ thu 12 1.4.1. Chức năng 12 1.4.2. Cấu tạo 13 a) Sơ đồ khối: 13 b) Các thành phần trong khối: 13 1.4.3. Điều chế 14 1.4.4. Giải điều chế 15 1.5. Nguồn khuếch đại 15 1.6. Hệ thống bám đuổi 15 1.7. Đặc điểm đường truyền FSO 16 1.7.1. Các loại suy hao trong môi trường truyền dẫn FSO 16 1.7.2. Ảnh hưởng của sự thay đổi không khí đến chất lượng tín hiệu. 18 1.8. Yếu tố ảnh hưởng và nâng cao chất lượng tuyến quang không dây 19 1.8.1. Tham số ảnh hưởng đến chất lượng của tuyến 19 a) Phương trình truyền của tuyến 19 b) Độ suy giảm không khí 20 1.8.2. Tham số nâng cao chất lượng của tuyến 21 a) Hệ thống bám đuổi 21 b) Điều khiển công suất laser 21 1.9. Tính toán suy hao đối với đường truyền FSO 22 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 25 2.1. Tìm hiểu phần mềm mô phỏng Optisystem 25 2.1.1. Khái quát Optisystem 25 a) Thư viện các phần tử 25 b) Các công cụ hiển thị 26 2.2. Mô phỏng một hệ thống đơn giản: 27 2.2.1. Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thông tin quang 27 2.2.2. Mô tả hệ thống 27 2.2.3. Hiển thị kết quả mô phỏng bằng các thiết bị đo đặt trên tuyến 28 2.2.4. Thay đổi thông số và phân tích kết quả 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống quang FSO 8 Hình 2 Sơ đồ khối máy phát 9 Hình 3 Mô hình 1 bộ thu phát Laser dùng trong hệ thống FSO 10 Hình 4 Cấu tạo bộ phát laser 11 Hình 5 Nguyên lý hoạt động của laser diode 12 Hình 6 Cấu tạo của LED 12 Hình 7 Sơ đồ khối bộ thu quang 13 Hình 8 Điều chế khóa đóng mở OOK 14 Hình 9 Điều chế khóa đóng mở OOK 15 Hình 10 Ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ đến tuyến FSO 16 Hình 11 Sơ đồ tổng kết ảnh hưởng môi trường tới hệ thống FS 17 Hình 12 thể hiện hàm thời gian sống tăng theo nhiệt độ. 21 Hình 13 Biểu tượng Optisystem 26 Hình 14 Giao diện hoạt động Optisystem 26 Hình 15 Mô hình tuyến FSO 1km 28 Hình 16 Đồ thị trên thiết bị BER 30 Hình 17 Biểu đồ Eye Diagram ( biểu đồ mắt ) 30 Hình 18 Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa khoảng cách và BER 31 Hình 19 Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa khoảng cách và Max.Q factor 32 Bảng 1 Kết quả mô phỏng 30

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG ~~~~~  ~~~~~ ĐỒ ÁN Tìm hiểu hệ thống thông tin quang truyền không gian tự mô hệ thống đơn giản Sinh viên thực hiện: TRẦN VĂN HUYỆN Giảng viên hướng dẫn: Lớp KT ĐTVT 09- K60 NGUYỄN VĂN TRỌNG Lớp ĐIỆN TỬ 06- K60 TS HOÀNG PHƯƠNG CHI LỜI CẢM ƠN Chúng em xin cam đoan nội dung đồ án chép đồ án cơng trình có từ trước Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Hồng Phương Chi tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt thời gian thực đồ án chun ngành viễn thơng TĨM TẮT ĐỒ ÁN Nội dung đồ án trình bày FSO (Free Space Optical) – hệ thống truyền thơng tin quang khơng gian Tìm hiểu cấu tạo hệ thống FSO ,chức thành phần Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng kênh truyền Và cuối mô hệ thống FSO, đánh giá ảnh hưởng cự li truyền công suất phát đến tỉ lệ lỗi bit BER, giải pháp cải tiến hệ thống MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG FSO 1.1 Lịch sử đời FSO 1.2 Cấu trúc hệ thống quang FSO 1.3 Bộ phát 1.3.1 Chức .9 1.3.2 Cấu tạo a) Sơ đồ khối: .9 b) Các thành phần khối 1.4 Bộ thu 12 1.4.1 Chức .12 1.4.2 Cấu tạo 13 a) Sơ đồ khối: .13 b) Các thành phần khối: .13 1.4.3 Điều chế 14 1.4.4 Giải điều chế 15 1.5 Nguồn khuếch đại 15 1.6 Hệ thống bám đuổi 15 1.7 Đặc điểm đường truyền FSO 16 1.7.1 Các loại suy hao môi trường truyền dẫn FSO 16 1.7.2 Ảnh hưởng thay đổi khơng khí đến chất lượng tín hiệu 18 1.8 Yếu tố ảnh hưởng nâng cao chất lượng tuyến quang không 19 dây 1.8.1 Tham số ảnh hưởng đến chất lượng tuyến 19 a) Phương trình truyền tuyến 19 b) Độ suy giảm khơng khí 20 1.8.2 Tham số nâng cao chất lượng tuyến .21 a) Hệ thống bám đuổi 21 b) 1.9 Điều khiển công suất laser 21 Tính toán suy hao đường truyền FSO .22 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 25 2.1 Tìm hiểu phần mềm mô Optisystem 25 2.1.1 Khái quát Optisystem 25 a) Thư viện phần tử 25 b) Các công cụ hiển thị .26 2.2 Mô hệ thống đơn giản: .27 2.2.1 Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thông tin quang 27 2.2.2 Mô tả hệ thống 27 2.2.3 Hiển thị kết mô thiết bị đo đặt tuyến 28 2.2.4 Thay đổi thông số phân tích kết 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Sơ đồ cấu trúc hệ thống quang FSO .8 Hình Sơ đồ khối máy phát .9 Hình Mơ hình thu phát Laser dùng hệ thống FSO 10 Hình Cấu tạo phát laser 11 Hình Nguyên lý hoạt động laser diode 12 Hình Cấu tạo LED 12 Hình Sơ đồ khối thu quang .13 Hình Điều chế khóa đóng mở OOK 14 Hình Điều chế khóa đóng mở OOK 15 Hình 10 Ảnh hưởng thay đổi nhiệt độ đến tuyến FSO 16 Hình 11 Sơ đồ tổng kết ảnh hưởng môi trường tới hệ thống FS .17 Hình 12 thể hàm thời gian sống tăng theo nhiệt độ 21 Hình 13 Biểu tượng Optisystem 26 Hình 14 Giao diện hoạt động Optisystem .26 Hình 15 Mơ hình tuyến FSO 1km 28 Hình 16 Đồ thị thiết bị BER 30 Hình 17 Biểu đồ Eye Diagram ( biểu đồ mắt ) .30 Hình 18 Đồ thị biểu diễn mối liên hệ khoảng cách BER 31 Hình 19 Đồ thị biểu diễn quan hệ khoảng cách Max.Q factor 32 Bảng Kết mô 30 CÁC TỪ VIẾT TẮT FSO: Free space optics CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG FSO 1.1 Lịch sử đời FSO FSO viết tắt cụm từ Free Space Optic (quang vô tuyến), ban đầu phát triển quân đội NASA, FSO sử dụng ba thập kỷ với nhiều hình thức khác để cung cấp liên kết truyền thông nhanh chóng khu vực xa LightPointe có nhiều kinh nghiệm lĩnh vực này: nhà khoa học họ xây dựng phịng thí nghiệm để phát triển hệ thống FSO Đức vào cuối năm 1960, trước đời cáp quang Nhà khoa học LightPointe coi "cha đẻ cơng nghệ FSO" Sau truyền dẫn cáp quang chấp nhận tồn giới ngành viễn thơng truyền thông FSO coi tương đối Công nghệ FSO cho phép truyền tải băng thông tương tự sợi quang, sử dụng thiết bị phát thu quang tương tự chí cho phép công nghệ tương tự WDM vận hành qua không gian tự 1.2 Cấu trúc hệ thống quang FSO Hình Sơ đồ cấu trúc hệ thống quang FSO Phía phát: Yêu cầu quang trọng hệ thống kích thước phẩm chất  Kích thước bề mặt laser xác định công suất lớn an tồn giảm ảnh hưởng có vật cản (như chim bay ngang qua)  Phẩm chất thiết bị với số F (xác định trường nhìn) bước sóng, xác định độ phân tán chùm laser phía thu Phía thu: vấn đề quan trọng kích thước miệng thu số f  Kích thước miêng thu cho biết lượng ánh sáng thu máy thu  Số F xác định trường nhìn tách sóng Hệ thống bám đuổi quang: Trường nhìn hệ thống bám đuổi phải đủ rộng nhằm đạt trì tính ngun vẹn tuyến hệ thống 1.3 Bộ phát Bộ phát gồm ba thành phần hệ thống truyền dẫn quang vơ tuyến 1.3.1 Chức Nhiệm vụ phát điều chế tín hiệu từ tín hiệu điện sang tín hiệu quang ,sau truyền vào khơng gian Chất lượng tín hiệu thơng số ,chỉ tiêu chất lượng phải tính tốn máy thu cho máy thu truyền liệu mà tín hiệu nhận tốt mong muốn 1.3.2 Cấu tạo a) Sơ đồ khối: Hình Sơ đồ khối máy phát Sơ đồ khối phận thu quang thể hình 1.2 Trong hình phát gồm thành phần Chúng gồm khối điều khiển tín hiệu , khối mạch điều khiển ,khối nguồn phát LD/LED,và thấu kính Tin tức gốc qua khối biến đổi tín hiệu tín hiệu điện thành tín hiệu quang trước phát qua lăng kính b) Các thành phần khối  Bộ điều chế: có vài trị điều chế tín hiệu Phương pháp điều chế sử dụng chủ yếu điều chế cường độ IM (Intensity Modulation), tín hiệu điều chế đưa vào phát xạ quang Cấu tạo chi tiết mô tả hình 1.3 Trong hình phận điều chế tín hiệu nằm khối xử lý tín hiệu (Data Processing ), nơi mà luồng ánh sáng màu đỏ qua ,tín hiệu đầu vào điều chế tín hiệu số Các dạng điều chế cường độ quang có mà sử dung quang vơ tuyến điều chế OOK(On-Off Keying) điều chế sử dụng nhiều tính đơn giản Ngồi cịn có điều chế cường độ song mang phụ SIM(Subcarrier Intensity Modulation), hay kiểu điều chế xung PM(Pulse Modulation) Hình Mô hình thu phát Laser dùng hệ thống FSO  Mạch điều khiển: Như hình 1.3 ,mạch điều khiển nằm phần xử lý liệu (Data Processing) Mạch điều khiển đóng vài trị xử lý tín hiệu điện quang, đưa tín hiệu vào sóng mang  Nguồn quang: Có loại nguồn quang sử dụng chủ yếu, nguồn LASER DIODE (LD) nguồn LED 10 ( C nsq , k , L ) := 0, 31.C nsq k χ ( 2.1) L phương sai thay đổi cường độ tín Trong đó: hiệu χ tham số cấu trúc khúc xạ (m nsq -2/3 ) k số truyền sóng (radian/m) L khoảng cách (m) Từ biểu thức ta thấy: - Cường độ thay đổi khơng khí tỉ lệ nghịch với bước sóng sử dụng (hệ thống hoạt động bước sóng 780 nm có thay đổi khoảng hai lần 1550 nm ) 1.8 Ảnh hưởng thay đổi tỉ lệ thuận với khoảng cách Yếu tố ảnh hưởng nâng cao chất lượng tuyến quang không dây 1.8.1 Tham số ảnh hưởng đến chất lượng tuyến a) Phương trình truyền tuyến Phương trình truyền hệ thống quang khơng gian dạng đơn giản (bỏ qua hiệu suất quang máy phát, nhiễu máy thu…) P received P transmit = A receiver ( Div Range)2 (2.2) exp(-α.Range) - Areceiver diện tích mặt máy thu (m ) - Div góc phân kì chùm tia (radian) 19 - α hệ số suy giảm khơng khí ( 1/km ) - Ptransmit công suất máy phát (W) - exp(-α.Range) hàm mũ số e tích hệ số suy giảm khoảng cách) Công suất thu tỉ lệ thuận với cơng suất phát diện tích miệng thu Tỉ lệ nghịch với bình phương tích góc phân kì chùm tia khoảng cách truyền Tỉ lệ nghịch với hàm mũ hệ số suy giảm khơng khí khảng cách Nhìn vào phương trình biến thay thay đổi là: cơng suất phát, kích thước miệng thu, góc phân kì chùm tia khoảng cách Hệ số suy giảm khơng thể điều khiển được, phụ thuộc điều kiện mơi trường bên ngồi độc lập với bước sóng mơi suy hao nghiêm trọng Nhận thấy công suất thu phụ thuộc lớn vào tích hệ số suy giảm khoảng cách Điều có nghĩa điều kiện thời tiết xấu, dù người thiết kế có tăng cơng suất phát, kích thước miệng thu, lắp đặt chùm tia hẹp cơng suất thu khơng thay đổi Chỉ có tham số thay đổi khoảng cách, phải đủ ngắn để đảm bảo hệ số suy giảm khơng chiếm chủ yếu phương trình b) Độ suy giảm khơng khí Tham số ảnh hưởng đến chất lượng đường truyền chủ yếu suy hao không khí Sự suy giảm cơng suất laser qua mơi trường khơng khí định nghĩa theo định luật Beers-Lambert: (R) = e−σ R (R) = (0) Trong đó: -τ ( R) hàm truyền khoảng cách R -P(R) công suất R -P(0) công suất nguồn phát -σ hệ số suy giảm (1/Km) Hệ số suy giảm tạo nên từ hấp thụ tán xạ photon laser phân tử khí khơng khí Vì bước sóng thường lựa chọn để sử dụng 20 (785 nm, 850 nm, 1550nm) nằm vùng cữa sổ truyền nên ảnh hưởng hệ số hấp thụ nhỏ so với tổng suy hao Do đó, ảnh hưởng hệ số suy giảm tán xạ đường truyền gây chủ yếu Loại tán xạ xác định kích thước hạt cụ thể so với bước sóng truyền Nó mơ tả số kích thước gọi tham số kích thước α : 2π r = λ Trong r bán kính hạt tán xạ λ bước sóng laser Tán xạ thường gặp thứ ba xảy kích thước hạt lớn bước sóng Với tham số kích thước lớn 50, tán xạ gọi tán xạ hình học khơng có lựa chọn (vì khơng có phụ thuộc hệ số suy giảm vào bước sóng số mũ bước sóng hệ số suy giảm 0) Những hạt tán xạ đủ lớn để góc xạ tán xạ mơ tả quang hình học Mưa rơi, tuyết sương dày gây tán xạ 1.8.2 Tham số nâng cao chất lượng tuyến a) Hệ thống bám đuổi Trong hệ thống thông tin quang không gian cần thiết có hệ thống bám đuổi quang Nhằm khắc phục ảnh hưởng lệch chùm tia phía thu Vì: - - Như biểu thức tuyến cho thấy cơng suất thu tỉ lệ nghịch với bình phương độ trải rộng chùm tia phía thu Sự trải rộng chùm tia tăng gấp đôi thay đổi biên hệ thống 6dB Biên tuyến hệ thống thăng gián không xác lắp đặt theo thời gian Do đó, cần phần cứng điều khiển phát laser sử dụng phát tạo độ trải chùm tia đủ lớn để bù lay động tòa nhà đặt hệ thống b) Điều khiển công suất laser Độ tin cậy laser điều đáng quan tâm hệ thống quang khơng gian mà cần có thời gian hai lần sai hỏng năm Hai yếu tố ảnh hưởng đến thời gian sống laser diode bán dẫn là: 21  Nhiệt độ hoạt động trung bình diode Với diode laser AlGaAs, lượng hoạt động 0.65eV, có thời gian sống tăng hai lần nhiệt độ giảm 10 C Hình 12 thể hàm thời gian sống tăng theo nhiệt độ  Nhân tố thứ hai công suất trung bình laser Xét thấy yếu tố nhiệt độ khơng thể điều khiển hệ thống ngồi trời nên để tăng thời gian sống cho thiết bị phát ta cần điều khiển cơng suất tự động Vì phần lớn thời gian tuyến hoạt động môi trường khơng khí khơ nên giảm cơng suất phát laser Những hệ thống mà khơng có điều khiển cơng suất khó đạt thời gian sống mong muốn 1.9 Tính tốn suy hao đường truyền FSO Như xem xét từ trước tia hồng ngoại ánh sáng truyền qua khơng khí bị ảnh hưởng hấp thụ tán xạ phần tử khơng khí hạt chất lỏng rắn Việc truyền ánh sáng mơi trường khơng khí mơ tả định luật Beer Lamber: τ( (λ, L) λ,L) = = exp[−γ (λ)L)] (λ,0) đó: 22 - τ (λ) hàm truyền tổng cộng khơng khí bước sóng λ - p(λ, L) cơng suất tín hiệu khoảng cách L từ phát - p(λ,0) công suất phát - γ (λ) hệ số suy hao tổng cộng đơn vị chiều dài Hệ số suy hao tổng cộng bao gồm thành phần suy hao tán xạ hấp thụ Nhìn chung điều kiện Việt Nam tổng thành phần sau: γ (λ) =α mưa( λ ) + β ( λ ) với: α mưa ( λ ) suy hao hấp thụ mưa β ( λ ) suy hao tán xạ nói chung ( khơng kể đến sương mù) Để tính suy hao mưa gây ta dùng công thức CARBONNEAU sau: α mưa( λ ) = 1,076*R 0,67 (dB/km) Để tính suy hao tán xạ nói chung (khơng phải sương mù) ta dùng cơng thức từ cơng trình nghiên cứu P.W Kruse I.I KIM (λ)= β ,912 q m 50 Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy giá trị hệ số q cho theo độ phân bố kích thước hạt cho theo cơng thức: 23 Tính tốn suy hao mưa, tán xạ theo công thức Loss = α mưa( λ ) *range +10*log10( β ( λ ) *range) Với Nb độ nhạy máy thu (Photons/Bit), rate tốc độ bit truyền, h = số Planck, c tốc độ ánh sáng Thì độ nhạy công suất máy thu là: Psen=Nb.r.(hc/λ) Ta trọng vào ảnh hưởng đường truyền lên chất lượng thu nên công suất đầu vào thu xác định công thức: Preceive = P_transmit – Loss Từ công suất thu P_receive, băng thơng (bằng ½ tốc độ dùng kỹ thuật điều chế OOK), bước sóng dùng ta tìm SNR (tỉ số tín hiệu nhiễu) r = S NR.B.hc η λ => r η.λ SNR = hc (η hiệu suất lượng tử thu quang(với tách sóng vật liệu CCD >90%) Tỉ lệ lỗi bit: B erfc( 1/2 SNR / ) ER = 24 Q Factor, chức OSNR, cung cấp mơ tả định tính hiệu suất máy thu Hệ số Q gợi ý tỷ lệ nhiễu tín hiệu tối thiểu (SNR) cần thiết để có BER cụ thể cho tín hiệu định Q= Trong đó, giá trị trung bình điện áp dịng khơng gian độ lệch chuẩn Mối liên hệ BER Max Q factor biểu diễn: BER = erfc () CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THƠNG TIN QUANG 2.1 Tìm hiểu phần mềm mô Optisystem 2.1.1 Khái quát Optisystem OptiSystem phần mềm mô hệ thống thông tin quang Phần mềm có khả thiết kế, đo kiểm tra thực tối ưu hóa nhiều loại tuyến thơng tin quang, dựa khả mơ hình hóa hệ thống thông tin quang thực tế Bên cạnh đó, phần mềm dễ dàng mở rộng người sử dụng đưa thêm phần tử tự định nghĩa vào Phần mềm có giao diện thân thiện, khả hiển thị trực quan Optisystem cho phép thiết kế tự động hầu hết loại tuyến thông tin quang lớp vật lý, từ hệ thống đường trục mạng LAN, MAN quang 25 Hình 13 Biểu tượng Optisystem Hình 14 Giao diện hoạt động Optisystem 2.1.2 Các đặc điểm Optisystem a) Thư viện phần tử Optisystem có thư viện phần tử phong phú với hàng trăm phần tử mơ hình hóa để có đáp ứng giống thiết bị thực tế Cụ bao gồm: - Thư viện thu quang - Thư viện sợi quang - Thư viện khuếch đại (quang, điện) - Thư viện MUX, DEMUX - Thư viên lọc (quang, điện) - Thư viện phần tử FSO - Thư viện phần tử truy nhập - Thư viện phần tử thụ động (quang, điện) 26 - Thư viện phần tử xử lý tín hiệu (quang, điện) - Thư viện phần tử mạng quang - Thư viện thiết bị đo quang, đo điện - Thư viện nguồn quang Ngoài phần tử định nghĩa sẵn, Optisystem có - Các phần tử Measured components Với phần tử này, Optisystem cho phép nhập tham số đo từ thiết bị thực nhà cung cấp khác - Các phần tử người sử dụng tự định nghĩa (User-defined Components) b) Các công cụ hiển thị Optisystem có đầy đủ thiết bị đo quang, đo điện Cho phép hiển thị tham số, dạng, chất lượng tín hiệu điểm hệ thống Thiết bị đo quang: - Phân tích phổ (Spectrum Analyzer) - Thiết bị đo công suất (Optical Power Meter) - Thiết bị đo miền thời gian quang (Optical Time Domain Visualizer) - Thiết bị phân tích WDM (WDM Analyzer) - Thiết bị phân tích phân cực (Polarization Analyzer) - Thiết bị đo phân cực (Polarization Meter) Thiết bị đo điện: - Oscilloscope - Thiết bị phân tích phổ RF (RF Spectrum Analyzer) - Thiết bị phân tích biểu đồ hình mắt (Eye Diagram Analyzer) - Thiết bị phân tích lỗi bit (BER Analyzer) - Thiết bị đo công suất (Electrical Power Meter) - Thiết bị phân tích sóng mang điện (Electrical Carrier Analyzer) 2.2 Mô hệ thống đơn giản: 27 Sử dụng phần mềm OptiSystem mô hệ thống thông tin quang FSO 2.2.1 Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thông tin quang - Tốc độ bit : 1.25Gbit/s - Khoảng cách truyền dẫn: km - Chiều dài chuỗi : 128 bits - Số mẫu bit: 64 Hình 15 Mô hình tuyến FSO 1km 2.2.2 Mô tả hệ thống a) Bộ phát: Có hệ thống bao gồm - nguồn phát CW laser có cơng suất phát 1,2 mW dựa cơng nghệ bán dẫn InGaAs có bước sóng hoạt động 1550nm phát triển riêng cho sợi quang hệ thống thơng tin quang đặc tính suy giảm thấp sợi quang - dải bước sóng Bộ điều biến Mach-Zehnder Đây điều biến quang có chức - thay đổi cường độ nguồn sáng từ laser theo đầu tạo xung NRZ Trình tạo chuỗi nhị phân giả ngẫu nhiên (PRBS) Hệ thống để thể thông tin liệu muốn truyền Đầu từ tạo PRBS luồng bit nhị phân, chuỗi `1` s (ON) `0` s - (TẮT), mẫu biết tái tạo Máy phát xung điện không trở không (NRZ) Hệ thống mã hóa liệu từ trình tạo PRBS cách sử dụng kỹ thuật mã hóa NRZ Mã 28 dòng NRZ mã nhị phân, biểu thị điều kiện quan trọng biểu thị số điều kiện quan trọng khác b) Kênh truyền FSO - Khoảng cách tuyến : 1km - Độ suy hao: 0.5 dB/Km - Bán kính miệng máy phát: 5cm - Bán kính miệng máy thu : cm - Độ trải rộng chùm tia : mrad c) Bộ thu - Bộ tách sóng( photodetector) : PIN - Hệ số khếch đại : dB - Hệ số đáp ứng quang điện : A/W - Dòng tối : 10nm - Bộ lọc thông thấp : Tần số cutoff = 0.75*Bit rate 2.2.3 Hiển thị kết mô thiết bị đo đặt tuyến 29 Hình 16 Đồ thị thiết bị BER 30 Hình 17 Biểu đồ Eye Diagram ( biểu đồ mắt ) 2.2.4 Thay đổi thông số phân tích kết Bảng Kết mô Khoảng cách (Km) 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 BER 2.9e-128 5.6e-66 2.02e-37 5.63e-23 4.45e-15 1.75e-10 1.16e-07 7.56e-06 1.22e-04 8.3e-04 Max Q factor 24.06 17.12 12.73 9.8 7.75 6.27 5.17 4.33 3.67 3.14 31 Hình 18 Đồ thị biểu diễn mối liên hệ khoảng cách BER Hình 19 Đồ thị biểu diễn quan hệ khoảng cách Max.Q factor Bằng thực nghiệm quan sát đồ thị phần mềm mô lại, ta thấy được: - Sự suy hao km phụ thuộc vào số mũ biểu thức cho suy - giảm môi trường Chỉ số Max.Q tăng khả hiển thị tăng, tức tăng khoảng cách truyền Bên cạnh đó, số lỗi tín hiệu BER nhận giảm khả hiển thị tăng 32 - Tất giá trị BER tốt tốc độ khác ứng với trường hợp cơng suất lớn bước sóng 1550nm Điều phù hợp với lí thuyết suy hao vùng hồng ngoại mưa tầm nhìn 1Km TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] idoc.vn_tinh-toan-toi-uu-tuyen-thong-tin-quang-khong-day-ung-dung- trong-dieu-kien-khi-hau-viet-nam [2] “ System Design and Simulation using(OptiSystem 7.0) for Performance Characterization of the Free Space Optical Communication System ” [Trực tuyến] Available: http://www.ijirset.com/upload/2015/june/132_sytem.pdf [3] “ Free Space Optics (FSO), Optiwave, [Trực tuyến] Available: https://optiwave.com/resources/applications-resources/optical-system-free-spaceoptics-fso/ [4] OptiSystem, OptiSystem Tutorial [5] Dr Arun K Majumdar, Free-Space Laser Communications: Fundamentals, System Design, Analysis and Applications, Brno University of Technology, Brno, Czech Republic 33 ... 2.2 Mô hệ thống đơn giản: 27 Sử dụng phần mềm OptiSystem mô hệ thống thông tin quang FSO 2.2.1 Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thông tin quang - Tốc độ bit : 1.25Gbit/s - Khoảng cách truyền. .. Công nghệ FSO cho phép truyền tải băng thông tương tự sợi quang, sử dụng thiết bị phát thu quang tương tự chí cho phép công nghệ tương tự WDM vận hành qua không gian tự 1.2 Cấu trúc hệ thống quang. .. erfc () CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 2.1 Tìm hiểu phần mềm mơ Optisystem 2.1.1 Khái quát Optisystem OptiSystem phần mềm mô hệ thống thơng tin quang Phần mềm có khả thiết