hiệu năng hệ thống fso

FSO (hay truyền thông quang không dây) là công nghệ viễn thông sử dụng sự truyền lan ánh sáng trong không gian để truyền tín hiệu giữa hai điểm. Đây là công nghệ truyền thông băng rộng tầm nhìn thẳng, trong đó tín hiệu quang, thay vì truyền trong sợi quang, được phát đi trong một búp sóng quang qua không gian.

Tính toán tối ưu hiệu hệ thống quang không dây FSO Mục lục: Nhóm Trang Tính toán tối ưu hiệu hệ thống quang không dây FSO Phụ lục hình ảnh: Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống FSO thông thường Hình 1.2: Sơ đồ khối hệ thống FSO Hình 1.3: Những thách thức hệ thống FSO Hình 2.1: Kênh không khí với xoáy lốc hỗn loạn Hình 2.2: Ảnh hưởng nhiễu loạn không khí lên tín hiệu thu Trang Trang Trang Trang 11 Trang 12 Hình 2.3: (a) Xung quang lan truyền qua môi trường nhiễu loạn khí bị biến dạng; (b) Sự giãn xung làm tăng lỗi bit Hình 2.4: Mô hình lệch hướng chùm tia Hình 3.1: Mô hình tuyến thông tin quang không dây N kênh Nhóm Trang Trang 12 Trang 13 Trang 14 Tính toán tối ưu hiệu hệ thống quang không dây FSO Chương I: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN THÔNG QUANG KHÔNG DÂY FSO 1.1 Lịch sử FSO Truyền quang qua không gian tự (FSO) hay giao tiếp quang không dây giới thiệu lần đầu Alexander Graham Bell cuối kỷ 19 Thí nghiệm FSO Bell ông chuyển đổi tín hiệu âm (giọng nói) thành tín hiệu điện thoại phát chúng thu phát qua không gian tự dọc theo luồng sáng khoảng cách khoảng 183m Thiết bị thí nghiệm ông gọi “photophone”, Bell coi trọng công nghệ quang điện thoại – phát minh vĩ đại ông công nghệ không cần đến dây dẫn cho việc truyền tín hiệu Mặc dù photophone Bell không đưa vào thương mại hóa giải thích đặc tính truyền thông quang không dây Sau này, vào thời gian đầu, công nghệ FSO xuất lần vào năm 1960 dự án liên quan đến quan không gian (NASA) Đến cuối năm 1980, sản phẩm thương mại xuất không thành công rào cản công nghệ Cự lý ngắn, dung lượng thấp, vấn đề giữ thẳng hàng phát thu thách thức thời tiết, môi trường truyền dẫn hạn chế hệ thống FSO vào thời điểm 1.2 Giới thiệu FSO (hay truyền thông quang không dây) công nghệ viễn thông sử dụng truyền lan ánh sáng không gian để truyền tín hiệu hai điểm Đây công nghệ truyền thông băng rộng tầm nhìn thẳng, tín hiệu quang, thay truyền sợi quang, phát búp sóng quang qua không gian Một mạng truyền thông quang không dây bao gồm thu-phát quang (gồm khối thu khối phát) cung cấp khả thông tin hai chiều Mỗi khối phát quang sử dụng nguồn quang thấu kính để phát tín hiệu quang qua không gian tới khối thu Tại phía thu, thấu kính khác sử dụng để thu tín hiệu, thấu kính nối với khối thu có độ nhạy cao qua sợi quang Một tuyến FSO bao gồm hai thu-phát đặt tầm nhìn thẳng Thông thường, thu phát gắn tòa nhà sau cửa sổ Cự ly hoạt động tuyến FSO từ vài trăm mét tới vài km Nhóm Trang Tính toán tối ưu hiệu hệ thống quang không dây FSO Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống FSO thông thường Các đặc điểm hệ thống FSO sau: Băng thông điều chế rộng; Búp sóng hẹp; Không yêu cầu cấp phép phổ tần; Rẻ; Triển khai nhanh chóng; Phụ thuộc vào thời tiết Ngoài điểm trên, đặc điểm khác FSO bao gồm: Lợi ích từ truyền thông sợi quang tại; không bị ảnh hưởng nhiễu điện từ; không giống hệ thống có dây, FSO hệ thống không cố định thu hồi tài sản; phát xạ phải nằm giới hạn an toàn quy định; trọng lượng nhẹ nhỏ gọn; tiêu thụ điện thấp; yêu cầu tầm nhìn thẳng liên kết chặt chẽ kết việc búp sóng hẹp 1.3 Mô hình hệ thống FSO Sơ đồ khổi tuyến FSO điển hình thể hình 1.2 Giống công nghệ truyền thông nào, hệ thống FSO gồm ba phần: Bộ phát, kênh truyền thu Hình 1.2: Sơ đồ khối hệ thống FSO Nhóm Trang Tính toán tối ưu hiệu hệ thống quang không dây FSO 1.3.1 Bộ phát Phần tử có nhiệm vụ điều chế liệu gốc thành tín hiệu quang sau truyền qua không gian tới thu Phương thức điều chế sử dụng rộng rãi phát điều chế cường độ (IM), cường độ phát xạ nguồn quang điều chế số liệu cần truyền Việc điều chế thực thông qua việc thay đổi trực tiếp cường độ nguồn quang phát thông qua điều chế giao thoa MZI Việc sử dụng điều chế nhằm đảm bảo tốc độ liệu đạt cao so với điều chế trực tiếp Các thuộc tính khác trường xạ quang pha, tần số trạng thái phân cực sử dụng để điều chế với với liệu/thông tin thông qua việc sử dụng điều chế 1.3.2 Bộ thu Bộ thu hỗ trợ việc khôi phục liệu phát từ phía phát Bộ thu bao gồm thành phần sau: a) Bộ thu tín hiệu quang: tập hợp tập trung phát xạ quang tới tách sóng quang Khẩu độ (độ mở) thu lớn giúp tập hợp nhiều phát xạ quang vào tách sóng quang b) Bộ lọc thông dải quang : lọc thông dải làm giảm lượng xạ c) Bộ tách sóng quang: PIN APD chuyển đổi trường quang đến thành tín hiệu điện d) Mạch xử lý tín hiệu: có chức khuếch đại, lọc xử lý tín hiệu để đảm bảo tính xác cao liệu khôi phục 1.4 Ưu nhược điểm hệ thống FSO 1.4.1 Ưu điểm:  Không yêu cầu cấp phép phổ tần vô tuyến  Không bị ảnh hưởng nhiễu điện từ  Dễ dàng triển khai lắp đặt  Khả an toàn cao 1.4.2 Nhược điểm:  Chịu ảnh hưởng mạnh thời tiết tới đường truyền  Phạm vi đường truyền hẹp Nếu muốn truyền tín hiệu hai điểm xa phải sử dụng chuyển tiếp  Suy hao nhiễu lớn Nhóm Trang Tính toán tối ưu hiệu hệ thống quang không dây FSO 1.5 Ứng dụng hệ thống FSO • Kết nối tốc độ cao tòa nhà với FSO: Hiện nay, doanh nghiệp gặp phải vấn đề tải lưu lượng mạng kết nối tòa nhà Với doanh nghiệp sử dụng mạng nội dựa tiêu chuẩn Gigabit Ethernet, kết nối 2.048 (hoặc 1.544) Mbit/s tòa nhà làm hạn chế lưu lượng kết nối: • Tắc nghẽn lưu lượng Yêu cầu xin phép cấp giấy phép Việc đào rãnh, cống đặt cáp Vấn đề liên quan tới hợp đồng thuê (cho thuê) tòa nhà Tốn thời gian lắp đặt Chi phí cao Hệ thống FSO vấn đề an ninh mạng: Mặc dù FSO công nghệ không dây không phát quảng bá tới người tất người FSO phát búp sóng ánh sáng hẹp, tần số cao tới nơi xác định Do khó cho cá nhân thu trộm thông tin mà không bị phát 1.6 Các thách thức hệ thống FSO Giới hạn FSO môi trường truyền dẫn gây Ngoài việc tuyết mưa làm cản trở đường truyền quang, FSO chịu ảnh hưởng mạnh sương mù nhiễu loạn không khí Những thách thức việc thiết kế hệ thống FSO hình 1.3: Nhóm Trang Tính toán tối ưu hiệu hệ thống quang không dây FSO Hình 1.3 Những thách thức hệ thống FSO o o o o o Sương mù: Sương mù thách thức Sương mù nước tập hợp từ giọt nước nhỏ có đường kính vài trăm micro mét làm thay đổi đặc tính truyền lan ánh sáng ngăn cản hoàn toàn truyền lan ánh sáng thông qua kết hợp tượng hấp thụ, tán xạ phản xạ Sự nhấp nháy: Sự nhấp nháy biến đổi không gian cường độ sáng gây hỗn loạn không khí Sự trôi búp: Sự trôi búp xảy luồng gió hỗn loạn (gió xoáy) lớn đường kính búp sóng quang gây dịch chuyển chậm đáng kể búp sóng quang Sự trôi búp kết hoạt động địa chấn gây dịch chuyển tương đối vị trí laser phát thu quang Giữ thẳng hướng phát-thu tòa nhà dao động: Giữ thẳng hướng khối phát khối thu quan trọng nhằm đảm bảo thành công việc truyền tín hiệu Sự an toàn cho mắt: Với gia tăng hệ thống truyền thông quang vô tuyến sử dụng búp laser hướng vùng dân cư mật độ cao, an toàn cho mắt vấn đề đáng quan tâm Nhóm Trang Tính toán tối ưu hiệu hệ thống quang không dây FSO Chương II: Các vấn đề ảnh hưởng tới suy hao hiệu hệ thống FSO 2.1 Các yếu tố ảnh hưởng lên hiệu hệ thống FSO  Nhiễu lượng tử Đối với đi-ốt tách quang APD, nguồn nhiễu chủ yếu nhiễu lượng tử, có dạng nhiễu liên quan với nhiễu thừa tạo trình nhân thác ngẫu nhiên Dạng nhiễu F(g) định nghĩa tỉ số nhiễu thực tế tạo đi-ốt tách quang thác với nhiễu tồn tất cặp sóng mang nhân g  Nhiễu nhiệt Nhiễu nhiệt, hay gọi nhiễu Johnson nhiễu Nyquist, gây rối loạn nhiệt độ điện tích sóng mang qua điện trở Ở nhiệt độ nhiệt độ tuyệt đối, lượng nhiệt điện tích sóng mang điện trở dẫn tới thay đổi mật độ điện tích cục Những điện tích thay đổi gây gradient điện áp cục mà tạo dòng điện tương ứng phần lại mạch điện       Nhiễu dòng tối nhiễu Sự lệch chùm sáng Sự mở rộng chùm sáng : Mở rộng chùm phân kỳ chùm sáng tán xạ Do làm giảm mật độ công suất thu Sự nhấp nháy chùm sáng : Sự thay đổi mật độ công suất không trung mặt phẳng thu gây can thiệp nhiễu nhỏ có chùm quang Sự suy giảm tính quán không gian – Sự nhiễu loạn không khí gây tổn thất tính quán (kết hợp) pha chùm quang Điều đặc biệt ảnh hưởng mạnh cho thu làm việc dựa nguyên lý trộn photon (ví dụ thu quán) Sự biến động phân cực – Kết từ thay đổi trạng thái phân cực chùm quang thu sau qua môi trường nhiễu loạn Tuy nhiên, lượng phân cực biến động không đáng kể xạ quangngang qua vùng không khí nhiễu loạn Nhóm Trang Tính toán tối ưu hiệu hệ thống quang không dây FSO 2.2 Suy hao FSO 2.2.1 Môi trường truyền dẫn Kênh truyền dẫn quang khác so với kênh nhiễu Gauss thông thường, tín hiệu đầu vào kênh, x(t), thể công suất biên độ Điều dẫn tới hai điều kiện ràng buộc tín hiệu truyền: x(t) phải không âm giá trị trung bình x(t) không vượt giá trị quy định Bảng 2.1 Các phần tử khí có kênh truyền Thành phần Tỷ lệ thể tích (%) Nitrogen (N2) 78,09 Oxygen (O2) 20,95 Argon (Ar) 0,93 Carbon dioxide (CO2) 0,03 Phần triệu (ppm) Hơi nước (H2O) 40 - 40,000 Neon (Ne) 20 Helium (He) 0,2 Methane (CH4) 1,5 Krypton (Kr) 1,1 Hydrogen (H2) Nitrous oxide (N2O) 0.6 Carbon monoxide (CO) 0.2 Ozone (O3) 0.05 Xenon (Xe) 0,009 Với phân bố kích thước dải thành phần khí từ micromét tới centimet, trường quang qua khí bị tán xạ hấp thụ gây suy hao 2.2.2 Tổn hao công suất Khi xạ quang qua bầu khí quyển, photon bị biến (hấp thụ) thành phần nước, khí CO2, sương mù, tầng Ozon…, lượng chuyển thành nhiệt thành phần khác qua không mát lượng hướng truyền lan ban đầu chúng bị thay đổi (tán xạ) Sự lan truyền trường quang qua bầu khí mô tả Nhóm Trang Tính toán tối ưu hiệu hệ thống quang không dây FSO định luật luật Beer – Lambert Chùm sáng bị trải rộng truyền kích thước chùm sáng nhận lớn so với kích thước thu Các yếu tố kết hợp với ảnh hưởng khác đề cập sau gây khác công suất phát công suất thu 2.2.3 Suy hao kênh truyền không khí Suy hao truyền tín hiệu bầu khí hệ trình hấp thụ tán xạ Nồng độ vật chất khí gây việc suy hao tín hiệu khác theo không gian thời gian, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết vùng a) Hấp thụ: Xảy có tương tác photon phần tử khí trình truyền lan khí Một số photon bị hấp thụ lượng chúng biến thành nhiệt Hệ số hấp thụ phụ thuộc nhiều vào loại khí mật độ chúng Sự hấp thụ phụ thuộc bước sóng có tính chọn lọc Điều dẫn tới bầu không khí có vùng suốt dải bước sóng có độ hấp thụ tối thiểu xem cửa sổ truyền Tuy nhiên, bước sóng sử dụng FSO chọn để trùng với cửa sổ truyền lan không khí, kết hệ số suy hao chi phối tán xạ b) Tán xạ: kết việc phân bố lại góc trường quang có thay đổi bước sóng Ảnh hưởng tán xạ phụ thuộc vào bán kính r hạt (sương mù, nước) gặp phải trình truyền lan Một cách mô tả tượng xét tham số kích cỡ Nếu tán xạ tán xạ Rayleigh, tán xạ Mie tán xạ thuộc loại khác (quang hình học) Quá trình tán xạ hạt khác có mặt bầu khí tóm tắt bảng 2.2 Bảng 2.2 Bán kính trình tán xạ hạt tán xạ điển hình có không khí = 850 nm Kiểu Bán kính Kích cỡ tham số x0 Quá trình tán xạ Phần tử khí 0,0001 0,00074 Rayleigh Hạt bụi 0,01 – 0,074 – 7,4 Rayleigh – Mie Hạt sương 0,01 – 7,4 – 147,8 Mie – hình học Mưa 100 – 10000 740 – 74000 Hình học Tuyết 1000 – 5000 7400 – 37000 Hình học Mưa đá 5000 – 50000 37000 – 370000 Hình học Nhóm Trang 10 Tính toán tối ưu hiệu hệ thống quang không dây FSO 2.3 Nhiễu loạn không khí Chùm tia quang truyền qua khí chịu tác động nhiễu loạn khí với pha biên độ biến thiên ngẫu nhiên Nhiễu loạn trạng thái rối loạn dòng khí gây thay đổi nhiệt độ khí Nhiễu loạn khí bao gồm nhiều khu vực dòng xoáy hình cầu với đường kính số khúc xạ khác Các chùm tia quang truyền qua khí không gian thời gian khác với chiết suất khác nhau, số không đồng quy mô khác Sự không đồng với quy mô lớn tạo tượng khúc xạ khiến chùm tia phát lệch so với hướng truyền ban đầu] Do đó, quy mô lớn hiệu ứng chủ yếu làm sai lệch pha sóng truyền Sự không đồng với quy mô nhỏ tao hiệu ứng nhiễu xạ làm sai lệch biên độ sóng gây biến thiên biên độ Nhiễu loạn không khí dẫn tới thay đổi ngẫu nhiên số khúc xạ không khí, n dọc theo tuyến đường truyền dẫn xạ quang qua môi trường không khí Những thay đổi ngẫu nhiên nhiệt độ hàm áp suất khí quyển, độ cao so với mặt nước biển, tốc độ gió Mức độ nhỏ lớn xoáy lốc không khí, tương ứng gọi tỷ lệ (inner scale) tỷ lệ (outer scale) nhiễu loạn thường nằm khoảng vài milimet lên tới vài mét Các xoáy lốc yếu dạng thấu kính mô tả hình 2.1, gây tác động xuyên nhiễu ngẫu nhiên vùng khác búp sóng truyền dẫn làm cho dạng sóng bị biến dạng Hình Kênh không khí với xoáy lốc hỗn loạn Nhóm Trang 11 Tính toán tối ưu hiệu hệ thống quang không dây FSO 2.3.1 Sự thăng giáng cường độ Sự nhiễu loạn bầu khí phụ thuộc vào áp suất khí quyển, tốc độ gió thay đổi số khúc xạ Yếu tố làm cho biên độ pha tín hiệu bên thu thăng giáng liên tục (nhấp nháy), kết cho ta hình ảnh “nhảy múa” hình máy thu minh họa hình 2.2 Hình 2 Ảnh hưởng nhiễu loạn không khí lên tín hiệu thu 2.3.2 Sự giãn xung Môi trường nhiễu loạn không khí làm biến dạng xung quang lan truyền, giả sử dạng sóng đầu vào xung Gauss Sự biến dạng gây thay đổi khoảng thời gian tới xung quang đến máy thu, điều làm cho xung bị giãn rộng Do đó, tốc độ bit mong muốn đường truyền quang bị suy giảm Hì nh (a) Xung quang lan truyền qua môi trường nhiễu loạn khí bị biến dạng; (b) Sự giãn xung làm tăng lỗi bit Nhóm Trang 12 Tính toán tối ưu hiệu hệ thống quang không dây FSO 2.4 Lệch hướng phát-thu Lỗi định hướng (sự lệch hướng) tổng độ dịch tâm chùm tia tâm độ thu Sự lệch hướng tổng quát gồm yếu tố: lệch hướng cố định lệch hướng ngẫu nhiên Trong đường truyền thẳng hệ thống FSO, độ xác định hướng vấn đề quan trọng việc xác định hiệu đường truyền độ tin cậy Tuy nhiên, gió dãn nhiệt độ dẫn tới rung lắc tòa nhà, điều gây lệch hướng fading tín hiệu phía thu Thu mô hình thống kê cho lệch hướng, mà xác định kích thước độ thu, độ rộng chùm tia, phương sai jitter Hình 2.4 Mô hình lệch hướng chùm tia Nhóm Trang 13 Tính toán tối ưu hiệu hệ thống quang không dây FSO eSNRN Chương III: Tính toán thông số tối ưu hiệu hệ thống FSO điều kiện khí hậu Việt Nam Máy thu quangN Bộ phận tập trung ánh sáng thu Máy thu quang 3.1 Mô hình tuyến tỉ số tín hiệu nhiễu eSNR máy thu eSNR1 W D M Hình 3.1 mô tả mô hình tuyến thông tin quang không dây N kênh với ảnh hưởng tượng hấp thụ tán xạ từ môi trường xây dựng để tính toán Sơ đồ biểu diễn tín hiệu truyền dẫn chiều, chiều ngược lại hoàn toàn tương tự Ảnh hưởng môi trường: hấp thu tán xạ 3.2 Tính toán thông số tối ưu hiệu hệ thống FSO điều kiện khí hậu Việt Nam Những năm gần đây, có nhiều nghiên cứu sử dụng lí thuyết truyền xạ điện từ để mô kênh tuyến tuyến thông thôngtin tinquang quangkhông khôngdây dây Tuy nhiên, Hìnhhình 3.1: hoá Mô hình N kênh phương pháp phức tạp thật phù hợp với tượng đa tán xạ Mie kết hợp thời tiết sương mù nước Anh, Mỹ, Pháp, Đức, Nhật Ở Việt Nam xảy sương mù, điều kiện thời tiết bất lợi cho FSO lớn mưa Vì vậy, để đơn giản trình tính toán tuyến mà bảo đảm sai số nằm phạm vi cho phép, báo tập trung vào mô hình bán thực nghiệm, xây dựng lưu đồ thuật toán để tính toán tối ưu thông số Tín hiệu vàoMáy kênhphát quang tuyến FSO điều kiện khí hậu Việt Nam Bộ phận tập trung ánh sáng phát Việc truyền ánh sáng môi trường không khí mô tả định W luật Beer Lamber biểu thức: D M Nhóm Trang 14 Tín hiệu vào Máy kênhphát N quang N Tín hiệu kênh Tín hiệu kênh N Tính toán tối ưu hiệu hệ thống quang không dây FSO τ (λ , L ) = P (λ , L ) = exp[−γ (λ ) L)] P (λ ,0) Trong đó: λ bước sóng làm việc; τ (λ ) (1) λ hàm truyền theo ; P(λ ,0) công P (λ , L ) suất máy phát, công suất cách máy phát khoảng L; γ(λ) hệ số suy hao tổng cộng đơn vị chiều dài γ(λ) bao gồm thành phần suy hao tán xạ hấp thụ Trong điều kiện Việt Nam tổng thành phần sau: γ(λ) = αmưa + β(λ) Với α mưa (2) suy hao mưa tính theo quan hệ Carbonneau : αmưa = 1,076*R0,67 (dB/km) (3) R lượng mưa trung bình (mm/h) khu vực lắp đặt tuyến FSO Suy hao tán xạ xác định theo quan hệ Kruse sau: (4) Trong V tầm nhìn, khoảng cách mà cường độ quang giảm 5% so với cường độ quang nơi phát Các công trình nghiên cứu thực nghiệm cho thấy giá trị hệ số p cho theo độ phân bố kích thước hạt tính theo biểu thức : 1,6 V>50 km 1,3 km[...]... tuyến thông tin quang không dây FSO nhằm nâng cao chất lượng tín hiệu truyền dẫn trong tuyến Nhóm 5 Trang 22 Tính toán tối ưu hiệu năng hệ thống quang không dây FSO Tài liệu tham khảo: • • • Luận văn thạc sĩ : Đánh giá hiệu năng hệ thống FSO dưới ảnh hưởng của nhiễu loạn mạnh của tác giả Nguyễn Bá Lực Bài báo : Xây dựng mô hình tính toán tuyến thông tin quang không dây FSO của tác giả Nguyễn Văn Tuấn,... này gây ra sự lệch hướng và fading tín hiệu tại phía thu Thu được một mô hình thống kê mới cho sự lệch hướng, mà xác định kích thước khẩu độ thu, độ rộng chùm tia, và phương sai jitter Hình 2.4 Mô hình lệch hướng của chùm tia Nhóm 5 Trang 13 Tính toán tối ưu hiệu năng hệ thống quang không dây FSO eSNRN Chương III: Tính toán các thông số tối ưu hiệu năng hệ thống FSO trong điều kiện khí hậu tại Việt... Trang 12 Tính toán tối ưu hiệu năng hệ thống quang không dây FSO 2.4 Lệch hướng phát-thu Lỗi định hướng (sự lệch hướng) là tổng độ dịch giữa tâm chùm tia và tâm khẩu độ thu Sự lệch hướng được tổng quát gồm 2 yếu tố: sự lệch hướng cố định và sự lệch hướng ngẫu nhiên Trong đường truyền thẳng của hệ thống FSO, độ chính xác định hướng là một vấn đề quan trọng trong việc xác định hiệu năng đường truyền và độ... tỷ số tín hiệu trên nhiễu điện giới hạn bởi nhiễu nổ ( ) khi công suất quang lớn bằng: eSNR = Độ nhạy máy thu tính bằng: với là hiệu suất quang điện máy thu có giá trị từ 75% - 90% , giả sử hiệu suất máy thu = 80% , Be = 0,75Rb Mối quan hệ giữa BER và eSNR được biểu diễn như sau : BER = Nhóm 5 1 2 erfc( 1/2 SNR / 2 ) (9) Trang 16 trong Tính toán tối ưu hiệu năng hệ thống quang không dây FSO Từ các... thức: D M Nhóm 5 Trang 14 Tín hiệu vào Máy kênhphát N quang N Tín hiệu ra kênh 1 Tín hiệu ra kênh N Tính toán tối ưu hiệu năng hệ thống quang không dây FSO τ (λ , L ) = P (λ , L ) = exp[−γ (λ ) L)] P (λ ,0) Trong đó: λ là bước sóng làm việc; τ (λ ) (1) λ là hàm truyền theo ; P(λ ,0) là công P (λ , L ) suất của máy phát, là công suất cách máy phát một khoảng L; γ(λ) là hệ số suy hao tổng cộng trên 1... nhất: Nhóm 5 Trang 17 Tính toán tối ưu hiệu năng hệ thống quang không dây FSO Xây dựng lưu đồ thuật toán: Start Nhập độ dài tuyến L, lượng mưa, công suất phát Pt, BER ban đầu Tính tầm nhìn V và hệ số q Vòng lặp quét các tốc độ Rb Vòng lặp quét các bước sóng + Cho tuyến FSO cần thiết kế với độ dài tuyến là L cho trước Dựa vào điều kiện khí hậu của khu vực có tuyến FSO hoạt động ta biết được lượng mưa... km (5) Tính toán tối ưu hiệu năng hệ thống quang không dây FSO Mưa to trên 180 Mưa 50- Mưa nhỏ hơn Mưa nhỏ tới Trời mm/h 100mm/h 50mm/h mưa vừa xanh Tầm nhìn(Km) 0,5 1 2 4 >10 Tổn hao công suất PLoss trên tuyến FSO có độ dài L được xác định từ (3) và (4): PLoss = αmưa× L +10lg(β(λ) × L) (6) Suy ra công suất đầu vào máy thu (Pr) được tính như sau: Pr = Pt – PLoss (7) Tỉ số tín hiệu trên nhiễu điện (eSNR)... lặp như trong hình 2, lần lượt thay đổi tốc độ bít Rb, bước sóng λ và công suất phát của Laser Pt Tính toán tối ưu hiệu năng hệ thống quang không dây FSO Thay vì dùng mô phỏng ta tính toán tối ưu tuyến FSO tiêu biểu tại một số điểm công suất phát : 15dBm , 16 dBm , 17 dBm Thiết kế tuyến FSO có các thông số sau đây: Khoảng cách tiêu biểu 1km, tầm nhìn V =1 Km Lượng mưa trung bình 100mm/h Công suất phát... 1550 nm công suất tín hiệu quang ở đầu vào máy thu Pr sẽ lớn hơn so với trường hợp ở vùng bước sóng 850 nm, làm tăng eSNR và giảm BER Điều này phù hợp với lí thuyết về suy hao trong vùng hồng ngoại do mưa ở tầm nhìn khoảng 1Km Nhóm 5 Trang 21 Tính toán tối ưu hiệu năng hệ thống quang không dây FSO Kết Luận: Dựa vào mô hình tính toán và lưu dồ thuật toán, với một đường truyền FSO có khoảng cách cho... và tỉ số tín hiệu trên nhiễu eSNR tại máy thu eSNR1 W D M Hình 3.1 mô tả mô hình tuyến thông tin quang không dây N kênh với ảnh hưởng của hiện tượng hấp thụ và tán xạ từ môi trường được xây dựng để tính toán Sơ đồ biểu diễn tín hiệu được truyền dẫn 1 chiều, chiều ngược lại hoàn toàn tương tự Ảnh hưởng của môi trường: hấp thu và tán xạ 3.2 Tính toán các thông số tối ưu hiệu năng hệ thống FSO trong điều