Nghiên cứu khả năng ứng dụng của hệ thống quang vô tuyến fso trong hệ thống giao thông thông minh its

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG QUANG VÔ TUYẾN FSO TRONG HỆ THỐNG GIAO THƠNG THƠNG MINH ITS MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ VIII DANH MỤC BẢNG BIỂU X LỜI NÓI ĐẦU XI CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ITS 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1.1 Khái niệm ITSm ITS 1.1.2 Lịch sử hình thành phát triển.ch sử hình thành phát triển hình thành phát triển.n 1.1.3 Cấu trúc ITS.u trúc ITS ITS.n ITS.a ITS 1.1.3.1 Phương tiện giao thông thông minh 1.1.3.2 Hạ tầng giao thông thông minh 1.1.4 Lợi ích ITS.i ích ITS.a ITS 1.2 HỆ THỐNG THÔNG TIN LIÊN LẠC TRONG ITS 1.2.1 Hệm ITS thống thuyền dẫn.ng thuyền dẫn.n dẫn.n 1.2.1.1 Truyền dẫn vô tuyến 1.2.1.2 Truyền dẫn hữu tuyến 13 1.2.2 Hệm ITS thống thuyền dẫn.ng điền dẫn.u khiển.n .14 1.2.2.1 Chức 14 1.2.2.2 Công nghệ 16 1.3 ITS Ở VIỆT NAM 17 1.3.1 Các công trình thực hiệnc hiệm ITSn 17 1.3.2 Các công trình thực hiệnc hiệm ITSn 19 1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 19 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG, HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG VÔ TUYẾN (FSO) 22 2.1 LỊCH SỬ RA ĐỜI CỦA FSO .22 2.2 MƠ HÌNH CẤU TRÚC 22 2.2.1 Các loại sóng ánh sángi sóng ánh sáng 23 2.2.2 Các nguồn sáng nghiên cứu sử dụng FSOn sáng đượi ích ITS.c nghiên cứu sử dụng FSOu sử hình thành phát triển dụng FSOng FSO 24 2.3 BỘ PHÁT .24 2.3.1 Chứu sử dụng FSOc 24 2.3.2 Cấu trúc ITS.u sóng ánh sángo 25 2.3.2.1 Sơ đồ khối 25 2.3.2.2 Các thành phần khối 25 2.3.3 Các thông sống thuyền dẫn yêu cầuu 32 2.4 BỘ THU 32 2.4.1 Chứu sử dụng FSOc 32 2.4.2 Cấu trúc ITS.u sóng ánh sángo 32 2.4.2.1 Sơ đồ khối 32 2.4.2.2 Các thành phần khối 33 2.4.3 Điền dẫn.u chế 35 2.4.4 Giản ITS.i điền dẫn.u chế 36 2.5 MÔI TRƯỜNG TRUYỀN 37 2.5.1 Mã hóa kênh truyền dẫn.n 39 2.5.2 Các mô hinh nhiễu loạn đường truyền.u loại sóng ánh sángn đường truyền.ng truyền dẫn.n 40 2.5.2.1 Mơ hình nhiễu loạn log-normal 42 2.5.2.2 Mơ hình nhiễu loạn gamma-gamma 45 2.5.3 Các hiệm ITSn tượi ích ITS.ng yế u tống thuyền dẫn ản ITS.nh hưởng lên đường truyềnng lên đường truyền.ng truyền dẫn.n 47 2.5.3.1 Các tượng 48 2.5.3.2 Các yếu tố ánh hưởng đến chất lượng kênh truyền 51 2.6 MỘT VÀI THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG 52 2.7 PHƯƠNG PHÁP CẢI THIỆN HIỆU NĂNG .55 2.7.1 Sử hình thành phát triển dụng FSOng phươ ITS.ng pháp điền dẫn.u chế khác 55 2.7.2 Kế t hợi ích ITS.p nhiền dẫn.u phươ ITS.ng pháp .56 2.8 KẾT LUẬN CHƯƠNG 57 CHƯƠNG KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA FSO TRONG ITS 58 3.1 CÁC TÍNH TỐN CHO VIỆC TRIỂN KHAI FSO TRONG ITS 58 3.1.1 Quy hoại sóng ánh sángch tuyế n lắp trạm, trung tâm điều khiển.p trại sóng ánh sángm, trung tâm điền dẫn.u khiển.n 58 3.1.2 Các thông sống thuyền dẫn kỹ thuật tuyến truyềnt ITS.a tuyế n truyền dẫn.n 61 3.1.2.1 Tính tốn thơng số kỹ thuật .61 3.1.2.2 Chi phí lắp đặt, thời gian thi công 66 3.2 KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA FSO TRONG ITS 67 3.2.1 So sánh với hệ thông vô tuyến điện quang hữu tuyếni hệm ITS thông vô tuyế n điệm ITSn quang h ữu tuyếnu ế n .67 3.2.2 Nhật tuyến truyềnn xét 69 3.2.3 Khuyế n ghịch sử hình thành phát triển., đền dẫn xuấu trúc ITS.t 70 3.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 71 KẾT LUẬN ĐỀ TÀI 73 TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI 73 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA ĐỒ ÁN 74 HƯỚNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 DANH MỤC HÌNH VẼ HÌNH 1-1: CẤU TRÚC ĐIỂN HÌNH CỦA ITS HÌNH 1-2: PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG THÔNG MINH HÌNH 1-3: MỘT VÀI THIẾT BỊ THƠNG TIN CƠ BẢN ĐƯỢC TÍCH HỢP TRÊN PHƯƠNG TIỆN .5 HÌNH 1-4: HỆ THỐNG HẠ TẦNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG HÌNH 1-5: HỆ THỐNG THÔNG TIN LIÊN LẠC KẾT HỢP VỚI HẠ TẦNG XÂY DỰNG TRONG ITS HÌNH 1-6: TRẠM THU PHÁT SĨNG ĐIỆN TỪ CƠ BẢN .9 HÌNH 1-7: MẠNG VANET ĐƯỢC ỨNG DỤNG TRONG ITS .11 HÌNH 1-8: MƠ HÌNH TRUYỀN NHẬN THƠNG TIN QUANG VƠ TUYẾN .12 HÌNH 1-9: MƠ HÌNH TRUYỀN TIN BẰNG CÁP ĐỒNG TRỤC 13 HÌNH 1-10: ĐƯỜNG TRUYỀN CÁP QUANG GIỮA HAI TRẠM 14 HÌNH 1-11: MƠ HÌNH TRUNG TÂM ĐIỀU HÀNH ITS 16 HÌNH 1-12: MÀN HÌNH HIỆN THÌ TRONG TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN TÍN HIỆU GIAO THƠNG HÀ NỘI .17 HÌNH 1-13: HỆ THỐNG ITS Ở CAO TỐC LONG THÀNH- DẦU GIÂY 18 HÌNH 2-1: MƠ HÌNH CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA FSO 23 HÌNH 2-2: SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MÁY PHÁT 25 HÌNH 2-7: SƠ ĐỒ KHỐI BỘ THU QUANG .32 HÌNH 2-8: ĐIỀU CHẾ KHĨA ĐÓNG MỞ OOK 35 HÌNH 2-9 SƠ ĐỒ KHỐI GIẢI ĐIỀU CHẾ QUANG TRỰC TIẾP 37 HÌNH 2-10: MƠI TRƯỜNG TRUYỀN QUANG .38 HÌNH 2-11: BIỂU DIỄN MÃ NRZ 40 HÌNH 2-12: HÀM MẬT ĐỘ LOG-CHUẨN VỚI E[I] =1 CHO DÃY GIÁ TRỊ CỦA σll 44 HÌNH 2-13: PHÂN BỐ GAMMA CHO NHIỄU LOẠN YẾU, TRUNG BÌNH, MẠNH .47 HÌNH 3-1: SƠ ĐỒ QUY HOẠCH LẮP ĐẶT FSO TRÊN ĐỊA BÀN TRUNG TÂM QUÂN 60 HÌNH 3-2: BĂNG THÔNG VÀ DUNG LƯỢNG KÊNH 61 HÌNH 3-3: TỈ SỐ SNR TRONG MƠI TRƯỜNG NHIỄU NHIỆT 62 HÌNH 3-4: SNR TRONG MƠI TRƯỜNG CĨ NHIỄU LƯỢNG TỬ 63 HÌNH 3-5: SNR TRONG MƠI TRƯỜNG NHIỄU NỀN VÀ NHIỄU NHIỆT 64 HÌNH 3-6: ẢNH HƯỞNG CỦA BĂNG THÔNG LÊN BER 65 HÌNH 3-7: ẢNH HƯỞNG CỦA KHOẢNG CÁCH LÊN CÔNG SUẤT THU 70 DANH MỤC BẢNG BIỂU BẢNG 2-1: BẢNG LIỆT KÊ BƯỚC SÓNG CỦA ÁNH SÁNG KHẢ KIẾN .23 BẢNG 2-2: MỘT SỐ NGUỒN QUANG .31 BẢNG 2- 3: BẢNG SO SÁNH GIỮA PIN VÀ APD 34 BẢNG 2-4: BÁN KÍNH VÀ VÀ CÁC LOẠI TÁN XẠ CỦA MỘT SỐ HẠT TẠI BƯỚC SÓNG 850NM 49 BẢNG 2-5: GIÁ TRỊ DÃI TẦM NHÌ TRONG CÁC ĐIỀU KIỆN THỜI TIẾT .50 BẢNG 3-1: SỐ LƯỢNG MÁY THU PHÁT QUANG CỦA MỖI TRẠM .66 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, hệ thống giao thông thông minh xu thế giới ITS hệ thống giao thơng mà người phương tiện di chuyển biết tất thông tin tức thời vấn đề lộ trình hành trình, từ tạo nên chủ động việc đưa định tối ưu q trình tham gia giao thơng Sự thơng minh tạo nên đại, thuận tiện, mỹ quan cho giao thông đô thị Để xây dựng nên hệ thống giao thơng thơng minh thành phần cấu thành nên phải đảm bảo tính thơng minh, hầu hết chúng ứng dụng cách tối ưu phát triển cách mạng công nghiệp lần thứ Trong hệ thống giao thơng thơng mình, sở hạ tầng thơng tin liên lạc đóng vai trị quan trọng, đảm bảo cho thơng tin liệu lưu thơng cách liên tục, an tồn nhanh Để đáp ứng tiêu chí cho ITS, FSO (Free Space Optical) - hệ thống truyền thông quang không dây lựa chọn tối ưu cho hạ tầng truyền dẫn FSO sử dụng kết nối trực tiếp từ phát đến thu môi trường không gian tự Do cự ly truyền dẫn xa, chịu ảnh hưởng nhiều mơi trường truyền dẫn ngồi trời nên việc triển khai hệ thống FSO hạn chế Các tuyến FSO cự ly ngắn sử dụng để thay cho tuyến truyền dẫn vi ba nhằm cung cấp mạng truy nhập băng rộng, sử dụng làm đường kết nối thay tạm thời cho tuyến cáp quang bị cố Tuy nhiên, để đáp ứng yêu cầu truyền thông băng rộng, cự ly xa; hệ thống FSO cần vượt qua thách thức đến từ ảnh hưởng môi trường không gian tự suy hao truyền dẫn lớn phụ thuộc môi trường, thời tiết (sương mù, mưa, tuyết); thăng giáng cường độ tín hiệu phân cực tín hiệu ảnh hưởng nhiễu loạn khơng khí lệch hướng Do ảnh hưởng yếu tố nêu trên, hiệu hệ thống FSO bị hạn chế truyền dẫn số liệu tốc độ cao, cự ly xa Xuất phát từ vấn đề nêu trên, em chọn đề tài NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG QUANG VÔ TUYẾN FSO TRONG HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH ITS cho đồ án tốt nghiệp Nội dung đồ án trình bày chương phần kết luận sau: Chương 1: Tổng quan ITS Trong chương này, đồ án giới thiệu lịch sử đời, lợi ích bậc cấu trúc hệ thống giao thơng thơng minh Bên cạnh đó, đồ án giới thiệu sở hạ tầng thông tin liên lạc ITS, khái quát thực ITS Việt Nam Chương 2: Nghiên cứu cấu trúc, chức năng, hoạt động hệ thống thông tin quang vô tuyền (FSO) Trong chương này, đồ án giới thiệu mơ hình cấu trúc FSO, mơ hình nhiễu loạn, yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đường truyền, thông số kĩ thuật đánh giá hệ thống, đồng thời trình vài phương pháp cải thiện chất lượng đường truyền Chương 3: Khả ứng dụng FSO ITS Nội dung chương thực xây dựng hệ thống truyền thông quang không dây khu vực giao thơng cụ thể Việc tính tốn bao gồm chi phí, thơng số kỹ thuật, vị trí lắp đặt Đồng thời so sánh chúng với hệ thống truyền dẫn vô tuyến điện quang sợi Phần kết luận: phần này, đồ án tóm tắt nội dung thực được, đồng thời nêu lên hạn chế chưa giải để đưa hướng nghiên cứu Đồ án kết trình tìm hiểu, học tập, nghiên cứu, chọn lọc nội dung kiến thức dựa nghiên cứu báo, tạp chí, cơng trình nhiên cứu khoa học cơng bố quốc tế Trong q trình đọc, phát điểm chưa thiếu sót, mong nhận góp ý, đánh giá người Xin chân hành cảm ơn