Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ: Đánh giá hiệu năng hệ thống kết hợp kỹ thuật FSO và WDM trong hạ tầng trên cao (HAP)

Bố cục của Luận văn này gồm có 3 chương: Chương 1 - Tổng quan về FSO, WDM và khả năng ứng dụng trong hạ tầng trên cao HAP; Chương 2 - Giải pháp kết hợp kỹ thuật FSO và WDM trong HAP; Chương 3 - Đánh giá hiệu năng hệ thống kết hợp WDM – FSO trong HAP. Mời các bạn cùng tham khảo!

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG - TRẦN VĂN TOẢN ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG HỆ THỐNG KẾT HỢP KỸ THUẬT FSO VÀ WDM TRONG HẠ TẦNG TRÊN CAO (HAP) TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2019 Luận văn hồn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học TS Lê HẢI CHÂU Phản biện 1: Phản biện Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học Viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Vào lúc: Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học Viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng MỞ ĐẦU Công nghệ truyền thông quang qua không gian tự (FSO) hứa hẹn giải tốt vấn đề khan phổ tần hệ thống RF truyền thống ngày trở nên nghiêm trọng phát triển triển khai nhanh chóng mạng không dây Hệ thống FSO phù hợp với trường hợp đặt cáp quang vùng xa xôi hẻo lánh nơi bị cách biệt xảy thiên tai, động đất lũ lụt với thời gian triển khai nhanh HAP sử dụng để thay trạm gốc không cung cấp thông tin liên lạc vô tuyến đáng tin cậy, hiệu theo yêu cầu cho khu vực mong muốn Mặt khác, HAP hoạt động thiết bị người dùng không (UE), gọi HAP di động, tồn với thiết bị thu phát mặt đất Hơn nữa, với độ cao điều chỉnh, HAP cho phép thiết lập hiệu đường truyền tín hiệu trực tiếp (LOS), giảm thiểu suy hao che khuất tín hiệu Với lợi vậy, HAP cho thấy nhiều tiềm ứng dụng mạng viễn thông Nội dung luận văn, Đánh giá hiệu hệ thống kết hợp kỹ thuật FSO WDM hạ tầng cao HAP bố cục sau: - Chƣơng 1: Tổng quan FSO, WDM khả ứng dụng hạ tầng cao (HAP),bao gồm lịch sử phát triển FSO, cấu trúc hệ thống, đặc điểm khả ứng dụng công nghệ truyền thơng quang khơng dây FSO, phân tích kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng WDM, hạ tầng truyền thông cao HAP khả ứng dụng công nghệ FSO WDM hạ tầng truyền thông cao HAP - Chương 2: Giải pháp kết hợp kỹ thuật FSO WDM hạ tầng cao HAP, hệ thống WDM – FSO bản, tham số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu hệ thống FSO hệ thống WDM, phân tích hiệu hệ thống FSO HAP - Chương 3: Đưa hệ thống WDM – FSO kênh HAP từ đánh giá hiệu hệ thống ảnh hưởng công suất phát, khoảng cách truyền, tốc độ bit, kỹ thuật điều chế…Từ phương pháp phân tích ảnh CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ FSO, WDM VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG HẠ TẦNG TRÊN CAO HAP 1.1 Giới thiệu truyền thông quang không dây FSO 1.1.1 Lịch sử phát triển FSO FSO (hay truyền thơng quang khơng dây) định nghĩa công nghệ viễn thông sử dụng truyền lan ánh sáng khơng khí 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 khơng 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 khơng 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 1.1.2 Cấu trúc hệ thống truyền thông quang khơng dây Hình 1.3 Sơ đồ khối hệ thống truyền thông quang không dây [2] a) Bộ phát Dữ liệu đầu vào phía nguồn truyền tới đích xa Phía nguồn có chế điều chế sóng mang quang riêng, điển laser, truyền trường quang qua kênh khí Các mặt quan trọng hệ thống phát quang kích cỡ, cơng suất chất lượng búp sóng, đặc điểm xác định cường độ laser góc phân kỳ nhỏ đạt từ hệ thống 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 Bảng 1.1: Một số loại nguồn quang sử dụng phổ biến hệ thống FSO Loại nguồn quang Bƣớc sóng (nm) Đặc điểm Rẻ có tính khả dụng, khơng có Phát xạ mặt khoảng ~ 850 hoạt động làm mát, mật độ công cộng hưởng dọc suất thấp, tốc độ lên tới ~ 10 Gbit/s Thời gian sống lâu, tiêu chuẩn an tồn cho mắt thấp hơn, mật độ cơng suất cao 50 lần (100 nW/ Fabry – Perot ~ 1300/~ 1550 cm2), tương thích với khếch đại EDFA, tốc độ cao lên tới 40 Gbit/s, LD độ dốc hiệu 0,03 – 0,2 W/A Đắt tiền tương đối mới, truyền nhanh với độ nhạy cao, truyền Thác lượng tử ~ 10000 dẫn sương mù tốt hơn, thành phần chế tạo khơng có sẵn, khơng thâm nhập qua thủy tinh Rẻ hơn, mạch điều khiển đơn giản, Hồng ngoại gần LED công suất tốc độ liệu thấp b) Bộ thu Tại phía thu, trường quang tập trung lại tách, với xuất xuyên nhiễu, méo tín hiệu, xạ Bên phía thu, đặc tính quan trọng kích cỡ độ mở số lượng photon, đặc tính xác định lượng ánh sáng tập trung phạm vi tách trường quang tách quang Trong hệ thống quang, cơng suất tín hiệu điện thu tỉ lệ thuận với A phương sai nhiễu lượng tử lại tỉ lệ thuận với A, (A diện tích mặt thu thu) Bộ thu bao gồm thành phần sau:  Phần tử thu tín hiệu quang: Có chức 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  Bộ lọc thông dải quang: Được sử dụng với mục đích làm giảm lượng xạ  Bộ tách sóng quang PIN APD chuyển đổi trường quang đến thành tín hiệu điện Các tách sóng quang thường dùng hệ thống truyền thông quang tóm tắt bảng 1.2  Mạch xử lý tín hiệu: Có chức khuếch đại, lọc xử lý tín hiệu để đảm bảo tính xác cao liệu khơi phục Bảng 1.2: Các tách quang FSO [4] Loại cấu trúc PIN APD Vật liệu Bƣớc sóng (nm) Đáp ứng (W/A) Độ nhạy Độ lợi Silic 300 ÷ 1100 0,5 - 34 dBm tốc độ 155 Mb/s Silic (với khuếch đại phối hợp trở kháng) 300 ÷ 1100 0,5 - 26 dBm tốc độ 1,25 Gb/s InGaAs 1000 ÷ 1700 0,9 - 46 dBm tốc độ 155 Mb/s Silicon 400 ÷ 1000 77 - 52 dBm tốc độ 155 Mb/s 150 InGaAs 1000 ÷ 1700 - 33 dBm tốc độ 1,25 Gb/s 10 1.1.3 Đặc điểm FSO Hệ thống thông tin quang vô tuyến truyền thông quang không dây FSO gồm đặc điểm bật sau:  Hệ thống truyền thông quang không dây đời thay sóng điện từ sóng ánh sáng Với bước sóng khoảng từ 780 -1580 nm tương ứng với tần số khoảng từ 200 – 300 THz  Băng thơng cực rộng có khả mang lượng tin lớn ưu điểm trội hệ thống truyền thông quang không dây FSO  Làm việc tần số ánh sáng nên vượt ngồi phạm vi quản lý tần số khơng cần đăng ký phân chia vùng tần số  Đặc điểm không mong muốn truyền thông quang không dây bị suy hao nhiều mơi trường truyền đặc biệt mơi trường có mưa, sương mù , khói bụi… 1.1.4 Ứng dụng công nghệ FSO  Kết nối tốc độ cao tịa nhà với FSO  Mở rộng mạng thị: Hệ thống FSO triển khai để mở rộng mạng vịng thị có sẵn hay kết nối tới mạng khác  Khả kết nối doanh nghiệp: Các kết nối LAN – LAN, mạng lưu trữ SAN  Kết nối dặm cuối: Chúng triển khai điểm – điểm, điểm – đa điểm hay kết nối hình lưới  Bổ xung cho cáp sợi quang: FSO triển khai đường truyền dư để khôi phục cáp sợi  Truy nhập: FSO triển khai ứng dụng truy nhập truy nhập mạng Ethernet tốc độ cao Các nhà cung cấp dịch vụ sử dụng FSO để xác định hệ thống vòng lặp cục để cung cấp đường truyền dựa FSO tới doanh nghiệp  Các công nghệ DWDM: Với kết hợp với WDM hệ thống FSO, người sử dụng độc lập hướng tới xây dựng vòng cáp sợi cho riêng họ, sở hữu phần mạng vịng  Truyền thơng mạng tế bào  Hệ thống FSO vấn đề an ninh mạng 1.2 Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo bƣớc sóng WDM 1.2.1 Tổng quan WDM Ưu điểm công nghệ WDM:  Tăng băng thông truyền sợi quang  Tính suốt:  Khả mở rộng:  Nhược điểm công nghệ WDM: Vẫn chưa khai thác hết băng tần hoạt động sợi quang (chỉ tận dụng băng C băng L), trình khai thác, bảo dưỡng phức tạp gấp nhiều lần Nếu hệ thống sợi quang sử dụng sợi DSF theo chuẩn G.653 khó triển khai WDM xuất hiện tượng trộn bốn bước sóng gay gắt 1.2.2 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống WDM Hình 1.5: Sơ đồ chức hệ thống WDM [3]  Phát tín hiệu:  Ghép/tách tín hiệu:  Truyền dẫn tín hiệu:  Khuếch đại tín hiệu: Thu tín hiệu: Thu tín hiệu hệ thống WDM sử dụng tách sóng quang hệ thống thông tin quang thông thường: PIN, APD 1.2.3 Phân loại hệ thống WDM Hình 1.6: Hệ thống ghép bước sóng đơn hướng song hướng [4] 1.2.4 Các phần tử WDM a) Bộ phát quang Các nguồn quang sử dụng hệ thống thơng tin cáp sợi quang Diode Laser (LD) Diode phát quang (LED)[3,10] Trong laser khuếch đại ánh sáng nhờ xạ kích thích hoạt động laser dựa hai tượng tượng xạ kích thích tượng cộng hưởng sóng ánh sáng lan truyền laser  Độ xác bước sóng phát:  Độ rộng đường phổ hẹp:  Dòng ngưỡng thấp:  Khả điều chỉnh bước sóng:  Tính tuyến tính:  Nhiễu thấp: b) Bộ thu quang c) Sợi quang d) Bộ tách/ghép bước sóng (MUX/DEMUX) e) Bộ khuếch đại quang 1.3 Hạ tầng truyền thông cao (HAP) khả ứng dụng công nghệ FSO WDM Hạ tầng cao HAP máy bay, phi thuyền khinh khí cầu nằm tầng mây độ cao điển hình từ 17 đến 25 km, nơi chùm tia laser chịu tác động khí mặt đất Như mơ tả hình 1.13 liên kết quang HAP, vệ tinh, trạm mặt đất sử dụng đường truyền backhaul băng rộng để truyền liệu từ cảm biến đặt HAP HAP làm việc trạm chuyển tiếp liệu [1] Hình 1.13: Hệ thống HAP triển khai độ cao 17 – 22 km 14 2.3 Các đặc tính kênh truyền FSO hệ thống WDM 2.3.1 Yếu tố ảnh hưởng đến đường truyền FSO a) Hấp thụ tán xạ Sự hấp thụ thể phụ thuộc mạnh vào bước sóng [3], Trong thực tế, có cửa sổ khí quyển, nơi suy hao tối thiểu, thích họp cho FSO Các bước truyền thơng laser điển hình 1,064 μm 1,55 μm, khoảng cách 10 μm 12 μm rơi vào cửa sổ truyền dẫn tốt Tán xạ khơng khí hạt có kích thước phân tử gọi tán xạ Rayleigh Nó chiếm ưu điều kiện bầu trời tỷ lệ thuận với λ -4 Đối với hạt lớn so với bước sóng, tán xạ Mie xảy mà khơng có phụ thuộc mạnh vào λ, cho công thức (2.4): (λ) a 3,91 λ ( ) V 550 Trong V dải tầm nhìn (tính theo mét) (2.4) biểu diễn sau: Bảng 2.2 dƣới đƣa giá trị dải tầm nhìn dƣới điều kiện thời tiết khác Điều kiện thời tiết Dải tầm nhìn (m) Sương mù dày đặc 200 Sương mù trung bình 500 Sương mù nhẹ 770 - 1.000 Mưa lớn (25mm/h) 1.900 - 2.000 Mưa trung bình (12,5mm/h) 2.800 - 40.000 Khơ ráo/Mưa bụi (0,25mm/h) 18.000 - 20.000 Rất khô 23.000 - 50.000 15 Với: 0,11478λ 3,8367 V (2.6) 0,18126λ2 3,7502 Radation (λ) V (2.7) Advection (λ) Trong λ bước sóng tính theo nm tầm nhìn V tính theo mét Tổn hao công suất mưa tuyết thấp so với tán xạ Mie Suy hao kênh truyền khơng khí hệ thống FSO chủ yếu gây khói bụi, sương mù phụ thuộc vào mưa Suy hao tổng kết hợp suy hao mơi trường khơng khí suy hao hình học Suy hao tổng hệ thống FSO cho công thức: Tt ( ( )) ( ) (2.8) Trong đó: Pt cơng suất phát (mW), Pr cơng suất thu (mW), θ góc phân kỳ búp sóng (mrad), hệ số suy hao (1/km), L khoảng cách quãng đường truyền dẫn b) Sự mở rộng búp c) Fadinh nhiễu loạn 2.3.2 Yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống WDM a) Suy hao xen: Được biểu diễn tương tự suy hao tách/ghép hỗn hợp (MUX/DMUX) cần lưu ý WDM xét cho bước sóng đặc trưng Suy hao xen xác định qua công thức sau: Đối với MUX Li  10 log O(i ) dB I i (i ) (2.16) Đối với DEMUX Li  10 log Oi (i ) dB I (i ) (2.17) Trong đó: Li suy hao bước sóng i thiết bị ghép xen vào tuyến truyền dẫn 16 I (i ) , O(i ) tương ứng cơng suất tín hiệu quang đầu vào đầ DEMUX MUX I i (i ) cơng suất tín hiệu đầu vào thứ i ghép Oi (i ) công suất tín hiệu đầu vào thứ i tách b) Xuyên kênh: Là có mặt kênh kênh kế cận làm tăng nhiễu giảm tỷ số tín hiệu nhiễu kênh xét Khả để tách kênh khác diễn giải suy hao xuyên kênh tính dB sau: U (  )  Di (i )  10 log  i k dB  I i (k )  (2.18) Trong giải ghép Ui(k) lượng tín hiệu khơng mong muốn bước sóng k bị dị cửa thứ i mà có tín hiệu bước sóng i c) Suy hao quỹ công suất hệ thống WDM: Để máy thu thu thơng tin cơng suất tín hiệu đến máy thu phải nằm dải cơng suất máy thu công thức sau: Pmáy phát = Pphát + Pdự trữ Pthu < P phát - Ptổng suy hao < Pthu max (2.19) d) Độ rộng kênh: Mối quan hệ tần số bước sóng xác định theo cơng thức sau: f  c f   c  (2.20) df c f c    d    Trong đó: c vận tốc ánh sáng 3.108 m/s  bước sóng hoạt động Vì 1,875 nm tương đương với độ rộng kênh có tần số xấp xỉ 250GHz Vậy độ rộng kênh dải bước sóng mà định cho nguồn phát quang Dải bước sóng C khuếch đại EDFA 1530-1550 nm 17 2.4 Hiệu hệ thống truyền dẫn WDM – FSO HAP 2.4.1 Tham số đánh giá hiệu hệ thống Tỉ số tín hiệu nhiễu SNR: Là tỉ số cơng suất tín hiệu mong muốn thu cơng suất tín hiệu gây nhiễu Tỉ lệ lỗi bit BER xác định thu, tỉ số số bit thu bị lỗi tổng số bit Dung lượng kênh C giới hạn lượng thông tin mà hệ thống truyền tải qua kênh truyền thơng Dung lượng hàm tín hiệu quang thu công suất nhiễu, phương pháp điều chế tách sóng Do vậy, dung lượng kênh tính theo cơng thức sau: C log2 M ( Pe )log2 ( Pe ) Pe log2 ( Pe ) M (2.30) Trong Pe xác suất tách ký hiệu sai; Pe rút từ công thức (2.25) Xác suất ngưỡng định nghĩa xác suất mà hệ thống đáp ứng yêu cầu xác định ví dụ tốc độ bit dung lượng Vì tham số tốc độ bit dung lượng phụ thuộc vào SNR, xác suất ngưỡng coi xác suất mà SNR hệ thống nhỏ giá trị ngưỡng xác định 2.5.2 Phân tích hiệu hệ thống Hệ thống FSO HAP chia làm ba đoạn truyền FSO là: Đường truyền FSO lên từ trạm mặt đất (trạm phát) đến trạm HAP, đường truyền FSO tầng bình lưu đường truyền FSO xuống từ trạm HAP đến trạm mặt đất (trạm thu) Để đơn giản, phần xét hiệu cho kênh bước sóng riêng lẻ mà khơng xét đến ảnh hưởng bước sóng kênh với Trên thực tế, số lượng kênh ghép hệ thống WDM – FSO nhỏ, khoảng cách giữ kênh lớn nên ảnh hưởng (nếu có) khơng đáng kể a) Đường truyền FSO từ trạm mặt đất (trạm phát) tới trạm HAP 18 Hình 2.7: Đường truyền FSO từ trạm mặt đất lên tới trạm HAP Truyền thông FSO sử dụng đường lên để truyền liệu từ trạm mặt đất GS A tới HAP PR ( ) (2.31) Trong đó: dT đường kính thấu kính phát (m), dR đường kính thấu kính nhận, θ chùm tia phân kỳ (mrad), L khoảng cách (km), : Hệ số suy hao (dB/km), PT công suất phát sau MUX, PR công suất thu tai HAP (bộ phát đáp 1) Với đặc tính kênh h (từ GSA đến phát đáp 1) cho cơng thức: (2.32) ( ) Trong đó: θ: Chùm tia phân kỳ (mrad), : Hệ số suy hao (dB/km), L: Khoảng cách từ GS A tới HAP từ HAP tới GS B (km) b) Đường truyền FSO tầng bình lưu 19 Đường truyền FSO tầng bình lưu (17 – 22km) mơi trường chân không hệ thống lý tưởng ổn định nên hệ thống coi tuyến đường truyền FSO trực tiếp không xét ngưỡng với độ suy hao nhỏ, miêu tả hình 2.8 Hình 2.8: Đường truyền FSO từ phát đáp đến phát đáp Với hHAP đặc tính kênh phát đáp phát đáp xác định theo cơng thức sau: (2.33) ( ) Trong đó: θ chùm tia phân kỳ (mrad), HAP hệ số suy hao HAP (dB/km), LHAP khoảng cách từ phát đáp đến phát đáp (km) Do công suất thu (PR_HAP) tuyến đường truyền từ phát đáp đến phát đáp xác định theo công thức sau: ( ) (2.34) c) Đường truyền FSO xuống từ HAP đến trạm mặt đất (trạm thu) Giả sử đặc tính kênh GSA với phát đáp phát đáp với GSB giống Công suất thu GS B xác định sau: (2.35) 20 Hình 2.9: Đường truyền FSO xuống từ HAP đến trạm thu 2.6 Kết luận chƣơng Nội dung chương giới thiệu hệ thống WDM – FSO giải pháp WDM – FSO ứng dụng hạ tầng cao HAP Bên cạnh đó, nội dung chương nêu lên tham số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu hệ thống FSO yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống WDM Ngồi ra, nội dung chương cịn phân tích hiệu hệ thống FSO HAP (như đường truyền FSO từ mặt đất đến HAP đường truyền từ HAP xuống mặt đất đường truyền tầng bình lưu) 21 CHƢƠNG III: ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG HỆ THỐNG KẾT HỢP WDM – FSO TRONG HAP 3.1 Hệ thống WDM – FSO kênh HAP 3.1.1 Kiến trúc hệ thống WDM – FSO kênh HAP mơ Hình 3.1: Kiến trúc hệ thống WDM – FSO kênh HAP Kiến trúc hệ thống WDM –FSO HAP gồm có Phát: ((trạm phát GSA) Dữ liệu vào gồm kênh quang từ λ1 đến λ4), thấu kính thu phát (nhận truyền tín hiệu từ trạm mặt đất đến HAP, từ Bộ phát đáp đến phát đáp từ phát đáp đến trạm thu mặt đất) trạm thu để thu tín hiệu từ λ1 đến λ4 3.1.2 Mơ hình hóa mơ hệ thống a) Giới thiệu công cụ mô Optisystem: b) Giới thiệu hệ thống WDM – FSO kênh HAP 22 Hình 3.2: Sơ đồ thiết kế mạng mô hệ thống WDM – FSO kênh hạ tầng cao HAP 3.2 Đánh giá hiệu hệ thống WDN –FSO kênh hạ tầng cao HAP 3.2.1 Hiệu chung hệ thống  Phổ tín hiệu: Sử dụng thiết bị máy phân tích quang phổ để đo phổ tín hiệu đầu vào đầu hệ thống mô tả hình 3.3 Hình 3.3: Phổ tín hiệu đầu vào đầu kênh 23  Về công suất Sử dụng thiết bị máy đo công suất quang để đo công suất điểm cần đo Công suất đầu vào đầu kênh hệ thống mơ tả hình Hình 3.4: Công suất đầu vào đầu kênh  Về tỉ lệ lỗi bít kênh: Sử dụng thiết bị Ber Analyzer để đo BER, hệ số chất lượng Q đồ thị mắt đầu thu Nhận xét: Sau mơ phỏng, ta thấy tín hiệu vào thiết bị BER Analyzer đo phân tích thông số 3.2.2 Ảnh hưởng tốc độ kênh truyền Các tham số hệ thống sử dụng cấu hình mơ cơng suất phát PT = 30dBm, cự ly truyền LGSA – HAP; HAP – GSB = 20 km, cự ly truyền L HAP = 20km, hệ số suy hao σ GSA – HAP; HAP – GSB = 0,4 dB/km, hệ số suy hao σHAP = 0,05 dB/km, bước sóng λ 1550 nm hệ số khuếch đại GHAP , HAP –GSB = 20 dB Bảng 3.2: So sánh ảnh hƣởng tốc độ bít đến hệ thống STT Rb(Gb/s) Max Q Min BER Pr (dBm) 1,25 6,17171 3,0427.10-10 -27,071 2,5 3,59736 0,000150 -27,010 -27,154 10 -27,524 24 , Hình 3.12 :Khảo sát ảnh hưởng tốc độ bít kênh Nhận xét: Theo khảo sát nhận thấy tốc độ truyền ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu Khi mơ với tốc độ đến 10 (Gb/s) hệ thống bị lỗi không chạy Chỉ sử dụng với tốc độ 2,5 Gb/s trở xuống hệ thống mô hoạt động Tốc độ cao cơng suất máy thu thay đổi khơng đáng kể làm giảm chất lượng Q làm tăng tỉ lệ lỗi bít BER Do đó, hệ thống phải truyền tín hiệu tốc độ thích hợp để đạt thông số theo mong muốn 3.2.3 Ảnh hưởng công suất phát P0 Các tham số hệ thống sử dụng cấu hình mơ tốc độ bit Rb = 1,25 Gb/2, cự ly truyền LGSA – HAP; HAP – GSB 20 km, cự ly truyền L HAP 20km, hệ số suy hao σ GSA – HAP; HAP – GSB = 0,4 dB/km, hệ số suy hao σHAP = 0,05 dB/km, bước sóng λ 1550 nm hệ số khuếch đại GHAP , HAP –GSB = 20 dB Bảng 3.3: So sánh ảnh hƣởng công suất phát đến hệ thống STT Pt (dBm) Max Q Min BER Pr (dBm) -10 -34,929 10 -34,715 30 -27,071 50 -7,838 25 Hình 3.13 : Khảo sát ảnh hưởng công suất phát kênh Nhận xét: Thông qua việc mô ta nhận thấy với công suất Pt = 10 dBm hệ thống bị lỗi khơng chạy Chỉ sử dụng Pt = 30 dBm trở lên hệ thống mơ hoạt động, với Pt tăng hệ số phẩm chất Q tăng, tỉ lệ lỗi bit BER giảm công suất phát lớn cơng suất thu lớn 3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng cự ly truyền dẫn: Các tham số hệ thống sử dụng cấu hình mơ công suất phát PT = 30dBm, tốc độ bit Rb 1,25 Gb/2, cự ly truyền LGSA – HAP; HAP – GSB = 20 km không thay đổi, hệ số suy hao σ GSA – HAP; HAP – GSB = 0,4 dB/km, hệ số suy hao σHAP = 0,05 dB/km, bước sóng λ 1550 nm hệ số khuếch đại GHAP , HAP –GSB = 20 dB Bảng 3.4: So sánh ảnh hƣởng cự ly truyền dẫn đến hệ thống STT LHAP (km) Max Q Min BER Pr (dBm) 38,4803 -15,113 10 16,6921 5,877.10-63 -10 20 6,17171 3,04273.10 30 3,12109 0,000087 -21,174 -27,071 -30,118 26 Hình 3.14: Khảo sát ảnh hưởng khoảng cách đường truyền Nhận xét: Thông qua việc mô cự ly truyền dẫn tăng lên tỷ số lỗi bít Min BER lớn, chất lượng hệ số phẩm chất Q công suất đầu thu giảm 3.2.5 Khảo sát ảnh hưởng photodiode Các tham số hệ thống sử dụng cấu hình mơ công suất phát PT = 30dBm, tốc độ bit Rb 1,25 Gb/2, cự ly truyền LGSA – HAP; HAP – GSB = 20 km không thay đổi, cự ly truyền LHAP 20 km, hệ số suy hao σ GSA – HAP; HAP – GSB = 0,4 dB/km, hệ số suy hao σHAP = 0,05 dB/km, bước sóng λ HAP –GSB 1550 nm hệ số khuếch đại GHAP , = 20 dB Bảng 3.5: So sánh ảnh hƣởng photodiode đến hệ thống STT Photodiode Max Q Min BER APD 6,17171 3,04273.10-10 PIN 3,84625 5,9546.10-5 27 BER PIN BER APD Nhận xét: Theo khảo sát công suất hệ thống photodiode APD nhận tín hiệu nhiễu photodiode PIN KẾT LUẬN Nội dung luận văn trình bày cách tổng quan hệ thống truyền thông quang không dây FSO kết hợp với ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM hạ tầng cao HAP Các ưu điểm thách thức hệ thống, trình bày nguyên nhân làm suy giảm hiệu hệ thống giải pháp tối ưu tuyến đường truyền khơng gian tự FSO Ngồi ra, luận văn cịn giới thiệu FSO (hay truyền thơng quang không dây) công nghệ viễn thông sử dụng truyền lan ánh sáng khơng khí để truyền tín hiệu hai điểm Đây cơng nghệ truyền thơng băng rộng tầm nhìn thẳng, tín hiệu quang thay truyền sợi quang, phát búp sóng quang qua khơng 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 khơng 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 Cự ly hoạt động tuyến FSO từ vài trăm km đến vài km Với hệ 28 thống FSO không gian, cự ly kết nối vài chục km (từ mặt đất tới hạ tầng cao HAP ngược lại) Ngoài ra, luận văn phân tích kết đưa phổ tín hiệu đầu vào so với phổ tín hiệu đầu ra, tỷ lệ lỗi bit, biểu đồ mắt , BER với khoảng cách đường truyền, BER với công suất phát… Hướng nghiên cứu luận văn tập trung vào nghiên cứu mơ hình tốn học trương trình mơ khác để đánh giá hiệu hệ thống WDM – FSO HAP, mã hóa kênh hệ thống WDM – FSO HAP… ... hạ tầng cao HAP, hệ thống WDM – FSO bản, tham số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu hệ thống FSO hệ thống WDM, phân tích hiệu hệ thống FSO HAP - Chương 3: Đưa hệ thống WDM – FSO kênh HAP từ đánh giá hiệu. .. CHƢƠNG III: ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG HỆ THỐNG KẾT HỢP WDM – FSO TRONG HAP 3.1 Hệ thống WDM – FSO kênh HAP 3.1.1 Kiến trúc hệ thống WDM – FSO kênh HAP mô Hình 3.1: Kiến trúc hệ thống WDM – FSO kênh HAP... FSO, phân tích kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng WDM, hạ tầng truyền thông cao HAP khả ứng dụng công nghệ FSO WDM hạ tầng truyền thông cao HAP - Chương 2: Giải pháp kết hợp kỹ thuật FSO WDM hạ