Nghiên cứu kỹ thuật thông tin quang vô tuyến và tính toán thiết kế tuyến quang vô tuyến tại thành phố đà nẵng

-1- B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG TR N NG C CƯƠNG NGHIÊN C U K THU T THÔNG TIN QUANG VƠ TUY N VÀ TÍNH TỐN THI T K TUY N QUANG VÔ TUY N T I THÀNH PH ĐÀ N NG Chuyên ngành : K thu t ñi n t Mã s : : 60.52.70 TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Đà N ng - Năm 2011 -2- Cơng trình đư c hồn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG Ngư i hư ng d n khoa h c: GVC.TS Nguy n Văn Tu n Ph n bi n 1: PGS.TS Tăng T n Chi n Ph n bi n 2: TS Nguy n Hoàng C m Lu n văn ñư c b o v trư c H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p th c sĩ k thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 25 tháng 06 năm 2011 * Có th tìm hi u lu n văn t i: - Trung tâm Thông tin - H c li u, Đ i h c Đà n ng - Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng -1- M Đ U TÍNH C P THI T C A Đ TÀI Vi c nghiên c u, tìm hi u k thu t quang vô n m t v n ñ c p thi t nh m hi u rõ nguyên lý ho t ñ ng, cách t ch c thành m ng thông tin băng thông r ng Có ng d ng nhi u lĩnh v c khác nhau, ñi u ki n th i ti t, đ a hình c a nư c ta nói chung thành ph Đà N ng nói riêng M C ĐÍCH NGHIÊN C U ng d ng k thu t quang vô n, xây d ng m ng thơng tin băng r ng cho th l n Tính tốn thi t k m ng thơng tin quang vô n c th cho thành ph Đà N ng t m r ng áp d ng cho m ng thông tin băng r ng cho th c nư c Đ I TƯ NG VÀ PH M VI NGHIÊN C U a) Đ i tư ng nghiên c u: * K thu t quang vô n * Đi u ki n khí h u, th i ti t c a nư c ta nói chung thành ph Đà N ng nói riêng * Tuy n thơng tin quang vơ n có xem xét đ n y u t khí h u th i ti t c th b) Ph m vi nghiên c u : * Lý thuy t v k thu t quang vô n cho m ng thông tin băng r ng nư c m t s khu v c khác nư c ta * Ph n m m chuyên d ng Optiwave đ tính tốn mơ ph ng n thông tin quang vô n * Tuy n thông tin quang vô n t i thành ph Đà N ng PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U -2* Phương pháp nghiên c u xuyên su t nghiên c u lý thuy t k t h p v i mô ph ng b ng ph n m m chuyên d ng ñ ki m ch ng lý thuy t tính tốn Ý NGHĨA KHOA H C VÀ TH C TI N C A Đ TÀI * Góp ph n xây d ng m ng thông tin quang vơ n băng thơng r ng có xem xét ñ n ñi u ki n khí h u nư c ta nh m ph c v t t cho nhu c u thông tin ngày tăng c a ngư i s d ng * M ng thông tin mang l i hi u v qu kinh t , tr , th m m cho thành ph l n D KI N CÁC K T QU Đ T ĐƯ C * N m v ng ñư c k thu t thông tin quang vô n * Xây d ng đư c n thơng tin quang vô n c th t i thành ph Đà N ng TÊN LU N VĂN NGHIÊN C U K THU T THÔNG TIN QUANG VÔ TUY N VÀ TÍNH TỐN THI T K TUY N QUANG VÔ TUY N T I THÀNH PH ĐÀ N NG K T C U LU N VĂN Lu n văn g m chương Chương 1: T ng quan v k thu t thông tin quang vô n Chương 2: H th ng thu phát quang vô n Chương 3: Phương trình truy n sóng suy hao tín hi u mơi trư ng truy n sóng Chương 4: Tính tốn n thơng tin quang vơ n xem xét đ n u ki n khí h u c th Chương 5: Thi t k n thông tin quang vô n t i Đà N ng mô ph ng b ng ph n m m Optiwave K T LU N VÀ HƯ NG PHÁT TRI N Đ TÀI -3- CHƯƠNG T NG QUAN V K THU T THÔNG TIN QUANG VÔ TUY N 1.1 Gi i thi u chương Chương gi i thi u v k thu t quang vô n, ng d ng c a quang vơ n, so sánh ưu c m c a quang vô n h th ng thông tin khác h th ng thông tin s i quang h th ng thông tin vô n 1.2 Gi i thi u v k thu t quang vô n 1.2.1 L ch s ñ i phát c a h th ng thơng tin vơ n Ra đ i vào nh ng th p niên gi a th k XX h th ng thông tin quang vô n v i nh ng ưu ñi m vư t tr i băng thơng r ng, tính linh ho t c a h th ng.v.v nhanh chóng đư c đưa vào ng d ng cu c s ng nh m ph c v nhu c u s d ng thông tin băng thông r ng c a ngư i tiêu dùng Các qu c gia phát tri n m nh h th ng quang vô n M , Na Uy, Th y Đi n, Pháp… 1.2.2 Đ c m c a h th ng thơng tin quang vô n * H th ng thông tin quang vơ n Free Space Optics (FSO) đ i s thay th sóng n t ElectroMagnetic (EM) b ng sóng ánh sáng V i bư c sóng kho ng t 780 - 1580 nm tương ng v i t n s kho ng t 200 - 300 THz * Băng thông c c r ng có kh mang m t lư ng tin l n m t ưu ñi m n i tr i c a h th ng thông tin quang vô n * Làm vi c t n s ánh sáng nên vư t ph m vi c a qu n lý t n s v y khơng c n đăng ký phân chia vùng t n s * M t ñ c ñi m khơng mong mu n tín hi u quang vơ n b suy hao nhi u môi trư ng truy n đ c bi t mơi trư ng có mưa, sương mù, khói b i v.v -41.3 ng d ng c a quang vô n 1.3.1 T ch c m ng Last mile * Cung c p k t n i linh ho t * Kh s n sàng s d ng m ng ñ tin c y cao * Dung lư ng m t ngư i dùng cao * Gi m chi phí thi t k thi cơng h th ng * Gi m ñư c vi c ñào ñư ng chôn cáp, gi m ñư c vi c treo cáp lên c t ñi n 1.3.2 T ch c m ng MAN thành ph , LAN to LAN t ch c doanh nghi p l n * FSO có th cung c p giao di n Ethernet môi trư ng LAN to LAN Đi u làm gi m b t v n ñ kinh t vi c thi t l p k t n i, giao di n gi a khu v c, vi c h tr ñơn gi n 1.3.3 ng d ng m ng GSM 3G * FSO cung c p băng thông l n, không yêu c u s c p phép nào, cho phép nhà ñi u hành m ng tri n khai m ng nhanh chóng giá thành th p Ph c v t t cho m ng ñi n tho i 3G ñã ñư c ñưa vào khai thác s d ng Trong tương lai m ng 4G, 4,5G s ñưa vào ng d ng nư c phát tri n Na Uy, Thu Đi n… 1.3.4 T ch c m ng thông tin băng r ng t c ñ cao cho ho t ñ ng dư i nư c * Ph c v cho tàu bi n, tàu ng m, nghiên c u đ i dương, tìm ki m c u n n…Là m t nhu c u công vi c r t thi t th c ph c ph t t cho nh ng ho t ñ ng bi n k c quân s dân s 1.3.5 T ch c m ng thông tin băng r ng cho v tinh vũ tr * T ch c m ng thông tin cho v tinh vũ tr liên l c v i nhau, liên l c v i máy bay liên l c v i tr m m t ñ t hồn tồn có th -5* Càng cao khơng khí l i có thành ph n làm c n tr ho c ph n x sóng hơn, so v i t ng khơng khí g n dư i m t đ t nên m t cơng su t phát c li liên l c s ñư c xa 1.4 So sánh ưu c ñi m c a quang vô n h th ng thông tin khác 1.4.1 H th ng thơng tin h u n dùng cáp đ ng tr c * Băng thơng h p, suy hao tín hi u l n * Tri n khai h th ng ph c t p * Giá thành c a h th ng cao v y h th ng thơng tin dùng cáp đ ng tr c đ i t nh ng th p niên ñ u c a th k XX liên l c c li ng n 1.4.2 CATV (cáp truy n hình) * H th ng truy n hình cáp đư c m r ng đ cung c p thơng tin hai chi u ñư ng cáp v t lý s n có Nhưng băng thơng cho hư ng thơng tin t khách hàng ñ n m ng t s S/N ñ t ñư c b gi i h n nên ngư i dùng g p khó khăn chia s cáp truy n hình v i ngư i dùng khác 1.4.3 Nh ng h th ng thông tin vô n * M i h th ng thơng tin vơ n đ u có nh ng ưu, c ñi m khác M i h th ng ph c v m t v trí, m t nhi m v khác có m t c m chung băng thơng khơng đư c r ng b ng thông tin quang vô n, v y kh mang tín hi u H th ng thông tin quang vô n ñ i b sung thêm ưu ñi m cho h thơng thơng tin vơ n làm hồn thi n thêm h th ng 1.4.4 H th ng thông tin cáp quang * Cáp quang phương ti n tr i cung c p dung lư ng thơng tin l n, đ suy hao tín hi u nh , ch t lư ng tín hi u cao * Nhưng tri n khai h th ng v i giá thành cao không phù h p v i nh ng nơi có đ a hình ph c t p -61.4.5 H th ng thông tin quang vô n * Là h th ng thông tin vô n có băng thơng r t r ng có kh đáp ng v i m ng thơng tin băng thông r ng * Giá thành th p, linh ho t tri n khai h th ng * Mang l i th m m cho thành ph * Suy hao tín hi u l n mơi trư ng truy n 1.4.6 Xác ñ nh ch t lư ng c a h th ng quang vô n * Phép ño ch y u giá tr c a h th ng thông tin quang vô n có th truy n d li u băng r ng hi u qu cao, v i t l l i bit BER ch p nh n ñư c thư ng 10-6 ho c t t Công su t phát cho phép d i bư c sóng t 750 – 1550 nm 1.5 K t lu n chương H th ng thơng tin vơ n góp ph n ñáp ng ñư c yêu c u băng thơng r ng cho ngư i tiêu dùng, góp ph n làm hồn thi n h th ng thơng tin hi n có Kh c ph c đư c vi c tri n khai h th ng thông tin g p nhi u khó khăn chi phí cao vư ng m c c s h t ng hi n t i CHƯƠNG H TH NG THU PHÁT QUANG VÔ TUY N 2.1 Gi i thi u chương Chương gi i thi u v k thu t ph n phát, ph n thu c a h th ng quang vô n 2.2 Ph n phát 2.2.1 Gi i thi u chung v h th ng * K thu t FSO k t n i m ng vô n dùng ánh sáng thay cho sóng radio, k t n i quang d a s Laser mà không dùng s i quang 2.2.2 Các ñ c ñi m c a b phát -7* Các h th ng ho t đ ng ngồi tr i thư ng s d ng Laser công su t cao nhóm 3B (trong b ng 2.1) ñ ñ t ñ d tr công su t t t nh t * B phát thư ng s d ng laser diode ph bi n th trư ng đáp ng nh ng bư c sóng mong mu n Nh ng tham s then ch t c n ph i xem xét trình thi t k : bư c sóng λ , cơng su t P0, th i gian lên tr , th i gian xu ng t f 2.2.3 Laser phát x m t * Đ th a mãn yêu c u trên, ta thư ng s d ng Laser phát x m t v i b c ng hư ng th ng ñ ng (VCSELs) dùng cho ph m vi bư c sóng h ng ngo i ng n Laser FD hay DFB dùng cho ph m vi bư c sóng h ng ngo i dài Các lo i Laser khác khơng thích h p cho h th ng FSO hi u su t cao 2.2.4 Laser Diode bán d n (LD) * Băng t n c a h th ng thơng tin quang địi h i l n, v y LD s phù h p ñi t phát quang LED 2.2.5 Đi u n công su t laser * Th i gian s ng c a m t laser ph thu c nhi u vào công su t phát c a laser * Đ tin c y c a laser ñi u ñáng quan tâm ñ i v i h th ng quang khơng dây Laser c n có th i gian gi a hai l n sai h ng năm ho c Hai y u t nh hư ng ñ n th i gian s ng c a laser diode bán d n là: Công su t nhi t ñ c a laser 2.2.6 Đi u ch tín hi u * Trong k thu t thơng tin vơ n nói chung h th ng thơng tin quang vơ n nói riêng vi c u ch tín hi u tín hi u r t quan tr ng đ đ m b o đ sâu u ch , đ méo tín hi u ph m vi cho phép * Trong k thu t quang có nh ng phương pháp u ch tín hi u b n sau Đi u ch khố d ch biên đ (ASK) hay u ch đóng m -8OOK, u ch khố d ch t n FSK, u ch khố d ch pha PSK, u ch khố d ch pha vi phân DPSK, ñi u ch phân c c PoLSK 2.2.8 Ngu n khu ch ñ i * Ngu n khu ch ñ i, EDFAs b khu ch ñ i bán d n (SOAs), ñư c s d ng đ nâng cơng su t phát c a ngu n Laser 2.2.9 H th ng bám ñu i * Trong h th ng thông tin quang không dây c n thi t có h th ng bám ñu i quang Nh m kh c ph c nh hư ng l ch chùm tia phía thu * Biên c a n FSO thăng gián b i s khơng xác l p đ t theo th i gian Do đó, c n m t ph n c ng ñi u n b phát laser ho c s d ng b phát t o ñ tr i chùm tia ñ l n ñ bù s lay đ ng c a tịa nhà đ t h th ng 2.3 Ph n thu * Thi t b thu quang (b thu quang) đóng m t vai trị r t quan tr ng h th ng thông tin quang, nơi mà thi t b thu nh n m i đ c tính tác đ ng toàn n * Thi t b thu quang c n ph i có đ nh y cao, đáp ng nhanh, nhi u th p, giá thành h b o ñ m ñ tin c y cao 2.3.1 Cơ ch thu quang * Trên s c a hi u ng quang n q trình h p th ánh sáng ch t bán d n Khi ánh sáng ñ p vào m t v t th bán d n, n t vùng hóa tr ñư c chuy n d i t i vùng d n n u khơng có m t s tác đ ng x y s khơng thu đư c k t qu mà ch có ñi n t chuy n ñ ng xung quanh tái h p tr l i v i l tr ng vùng hố tr Do đ bi n ñ i lư ng quang thành ñi n ta ph i t n d ng tr ng thái mà l tr ng ñi n t chưa k p tái h p 2.3.2 Thi t b thu, tách sóng - 10 CHƯƠNG PHƯƠNG TRÌNH TRUY N SĨNG VÀ SUY HAO TÍN HI U TRONG MƠI TRƯ NG TRUY N SÓNG 3.1 Gi i thi u chương Chương nêu ñ c ñi m ñư ng truy n tín hi u quang vơ n, đánh giá y u t nh hư ng t i ch t lư ng n quang vô n, ñánh giá ñi u ki n th i ti t thành ph Đà N ng Các y u t nh hư ng t i ñư ng truy n c a n quang vơ n phương trình truy n sóng 3.2 Đ c m đư ng truy n tín hi u quang vơ n 3.2.1 Truy n ánh sáng * Tuy n FSO bao hàm s truy n, h p th tán x ánh sáng b i khí quy n trái đ t Khí quy n tương tác v i ánh sáng ph thu c vào thành ph n khơng khí, u ki n bình thư ng, bao g m nhi u lo i phân t khí h t lơ l ng khác * Có nh ng vùng bư c sóng mà s truy n g n su t (khơng có h p th ) g i c a s t n s 3.2.2 nh hư ng c a s thay đ i khơng khí đ n ch t lư ng tín hi u * S thay đ i tính ch t c a khơng khí gây s bi n thiên cư ng đ tín hi u theo không gian th i gian 3.3 Đánh giá y u t ñ u thu nh hư ng t i ch t lư ng n quang vô n 3.3.1 Xét hi n tư ng b n theo lí thuy t truy n b c x ñi n t * Trong nghiên c u truy n b c x môi trư ng h p th tán x , phát x hai y u t quan tr ng Đ u tiên, s h p th không ch x y t i biên c a n mà t i m i m mơi trư ng Đi u ñúng v i hi n tư ng tán x Đ có gi i pháp cho v n đ truy n b c x - 11 c n thi t ph i bi t nhi t ñ c a tồn th tích thu c tính v t lý t i m i m c a mơi trư ng 3.3.2 Đi u ki n ñ áp d ng lý thuy t truy n b c x (RTT) * S d ng x p x quang hình h c, ñó bư c sóng b c x ñi n t nh h s thay đ i c a nh ng tham s c a vi h th ng Phép x p x cho phép s d ng khái ni m chùm tia cho vi c lan truy n sóng n t mơi trư ng * T t c q trình tương tác n t b i m t đơn v th tích mơi trư ng s ñư c rút g n thành ba ho t ñ ng: h p th , phát x tán x 3.3.3 Ho t ñ ng c a tán x * N u môi trư ng bao g m nh ng h t nh khơng đ ng nh t, b c x xun qua đư ng truy n s b phân tán m i hư ng Nh ng h t có th h t b i, gi t nư c 3.3.4 Đánh giá ch t lư ng c a n * Kh s d ng n y u t then ch t ñư c xem xét l p ñ t h th ng * Đ tin c y c a thi t b * S li u th ng kê khí h u, th i ti t tính tốn đ suy gi m tín hi u khơng khí y u t quan tr ng làm nh hư ng t i ch t lư ng n * Hi u su t công tác c a n k c công su t phát kh truy c p m ng d n t i giá thành xây d ng m ng, giá cư c truy c p ñi u ki n ñ m b o ch t lư ng thông tin t l l i bít BER, đ tr tín hi u… 3.4 Phương trình truy n sóng 3.4.1 Phương trình truy n b n * Phương trình truy n c a h th ng quang vô n d ng ñơn gi n (b qua hi u su t quang máy phát, nhi u máy thu…) ñư c nêu th c sau công - 12 - PR = PT AR exp(-α Range) ( Div.Range)2 (3.1) Trong đó: A R di n tích m t máy thu (m2); Div góc phân kì c a chùm tia (radian); α h s suy gi m khơng khí (1/Km); P công T su t máy phát (W); exp(-α Range) hàm mũ s e c a tích h s suy gi m kho ng cách) 3.4.2 Đ suy gi m tín hi u khơng khí * Tham s nh hư ng ñ n ch t lư ng ñư ng truy n ch y u s suy hao khơng khí S suy gi m cơng su t laser qua mơi trư ng khơng khí ñư c ñ nh nghĩa theo ñ nh lu t Beers-Lambert: τ ( R) = P( R) = e −σ R P(0) Trong đó: τ ( R ) hàm truy n P(0) công su t (3.2) kho ng cách R P(R) công su t R; ngu n phát σ h s suy gi m (1/Km) 3.4.3 Phương trình truy n b c x vector xung * Phương trình truy n b c x dư i d ng vector là: S ∇I (r, S ) = −ρσ t I (r, S ) + ∫ P(S , S ') I (r, S ')d Ω '+ J (r, S ) 4π (3.3) 3.4.4 Phương trình truy n b c x vector xung (PVRTE) mi n m t ph ng song song * Nh ng gi thi t v môi trư ng ng u nhiên Trong ng d ng thơng tin quang vơ n m t đ t, khơng khí đư c x p x b ng mơ hình m t ph ng song song, hình 3.7 3.5 Các tham s b n ñ xây d ng m t n thông tin quang vô n 3.5.1 Các tham s làm suy hao tín hi u * H s suy hao t ng c ng bao g m thành ph n suy hao tán x h p th - 13 v i: α γ ( λ ) = α ( λ )mua + β ( λ ) mưa( (3.5) λ ) suy hao h p th b i mưa β ( λ ) suy hao tán x nói chung (khơng k đ n mưa) Đ tính suy hao mưa gây ta dùng công th c CARBONNEAU sau: α (λ ) mua = 1, 076.rain0,67 (dB/km) (3.6) Đ tính suy hao tán x nói chung (khơng k đ n mưa) ta dùng cơng th c t cơng trình nghiên c u P.W Kruse I.I KIM 3, 912  λ nm  β (λ ) =   V  550  −q (3.7) 3.5.2 Bài toán xây d ng kênh FSO Cho m t giá tr t c đ bít, t l l i bít BER cho trư c l a ch n bư c sóng d i cho phép Tính tốn xây d ng m t kênh thông tin quang vô n c th * Công su t phát [ ph l c 2] PT = (10 – 25) dBm (3.8) * Tính tốn suy hao mưa theo cơng th c (3.13) tán x theo công th c (3.14) L os s = α ( λ ) range + 10 log 10( β ( λ ) range ) (3.9) * Tính công su t thu (3.10) P R = PT − L O S S * T yêu c u ñ - Cho bi t t c đ bít Rb có m t giá tr c th −3 - Yêu c u t l l i bít BER ≤ 10 D a vào công th c BER = D a vào b ng erfc e r fc ( eSN R 2 ) ph l c tìm ñư c giá tr eSNR (3.11) - 14 * Tính đ nh y c a máy thu P s e n η λ eSN R = B h c ⇒ Ps e n = e S N R B h c η λ (3.12) Trong ñó tham s ñ u ñã bi t B ñ r ng băng thông tùy theo l a ch n t c đ bít cho trư c, eSNR v a tìm đư c, h h ng s Planck, c t c ñ ánh sáng, λ bư c sóng tùy ch n, η hi u su t lư ng t b thu quang v i b tách sóng b ng v t li u CCD η kho ng t 30% ñ n 90% * T PR tìm đư c ch n cơng su t d tr Pm a g i n = d B (3.13) * N u PR − Pmagin ≥ Psen ⇒ PR ≥ Psen + Pmagin (3.14) Thì h th ng ho t đ ng bình thư ng T cơng su t thu v a tính tốn đư c xác đ nh l i cơng su t phát nh công th c (3.19) xem th công su t phát có m m d i cơng su t khuy n cáo c a thi t b c th hay khơng V y ta th t th c hi n bư c gi i m t toán tính tốn xây d ng m t kênh thơng tin vơ n theo u c u t c đ tín hi u t l l i bít BER cho trư c 3.6 K t lu n chương Chương s lý thuy t ñ xây d ng m t m ng thông tin quang vô n T nghiên c u v nhi t ñ ngày, đ m, sương mù, khói b i đ t b ng tính tốn c th nhà thi t k m ng ph i bi t ñư c ñ suy hao tín hi u kho ng cách thi t k đ bù cơng su t, l a ch n bư c sóng cho phù h p - 15 CHƯƠNG TÍNH TỐN TUY N THƠNG TIN QUANG VÔ TUY N XEM XÉT Đ N CÁC ĐI U KI N KHÍ H U C TH 4.1 Gi i thi u chương Chương g m ph n xây d ng lưu ñ thu t tốn tính tốn h th ng thơng thơng tin quang vơ n xem xét đ n u ki n khí h u c th Chương trình mơ ph ng b ng ph n m m Matlab 4.2 Xây d ng lưu ñ thu t tốn tính tốn h th ng thơng tin quang vơ n xem xét đ n u ki n khí h u c th 4.2.1 Các tham s b n * Kho ng cách n FSO : km; mưa : 50-100 mm/h; b i khơng khí 10-100 µg/m3; cơng su t d tr dB Các y u t th c nghi m cho đư ng truy n quang vơ n * Công su t phát t 10 dBm – 25 dBm [ ph l c 2] * T c ñ truy n tiêu bi u Mbps, 100 Mbps, 155 Mbps, 625 Mbps, Gbps, 1,25 Gbps * Bư c sóng : 830 nm – 1550 nm [ph l c 2] - 16 4.2.2 Lưu đ thu t tốn Start Nh p d li u ñ u vào (kho ng cách, lư ng mưa, ñ m, b i t ng, đ nh y photon/bit), Margin Tính t m nhìn (visibility) h s Q vòng l p quét t c đ vịng l p qt bư c sóng kh d ng Tính đ nh y máy thu suy hao t ng Vòng l p quét giá tr công su t kh d ng PR ≥ Psen + Margin Sai Đúng Tính SNR Tính BER Sai BER < BERchophep(t cđ ,bư csóng) Đúng Ghi l i thơng s Sai Quét h t giá tr công su t Đúng Sai Quét h t giá tr bư c sóng Đúng Sai Quét h t giá tr t c ñ Đúng END - 17 4.2.3 Di n gi i bư c tính tốn b ng matlab * Nh p d li u ñ u vào Kho ng cách, bư c sóng, t c đ , lư ng mưa, b i t ng khơng khí, đ nh y, cơng su t phát, t c ñ theo m c [4.2.1] * Cơng su t phát; Bư c sóng; T c đ bít theo vịng l p * T m nhìn theo u ki n th i ti t [mưa b i t ng khơng khí] * Tính suy hao cơng su t t ng Loss = α ( λ ) mua range + 10.log10( β (λ ).range) (dB/km) * Tính cơng su t đ u vào máy thu theo công th c PR = PT − L O S S PR ≥ Psen + Pm a g in * Tính t s tín hi u nhi u P η λ e S N R B h c e S N R = sen ⇒ Ps e n = B h c η λ * Tính t s tín hi u nhi u BER = e r fc ( eSN R 2 ) 4.3 Mô ph ng b ng ph n m m Matlab 4.3.1 Chương trình * Chương trình đư c vi t c th ph n m m Matlab - 18 4.3.2 K t qu b ng đ th c a chương trình tính tốn b ng Matlab Hình 4.1 BER thay đ i theo cơng su t phát bư c sóng 1550 nm t c đ 1.25 Gbps Hình 4.3 BER thay đ i theo công su t thu lo i bư c sóng t c đ bít khác Nh n xét : Trên s lưu ñ thu t tốn k t qu tính tốn c th , chương trình matlab th c hi n vịng l p (cơng su t phát, bư c sóng - 19 t c đ bít) t có th nh p giá tr tham s c a vòng l p ñ ñư c k t qu bi u th b ng hình nh vi c l a ch n t h p giá tr cho phù h p v i thi t k t ng n c th 4.4 K t lu n chương ng d ng ph n m m Matlab v i tham s ñ u vào theo yêu c u thi t k m t n thông tin quang vô n c th kho ng cách, bư c sóng, t c đ bít Xây d ng lưu đ th t tốn, vi t chương trình mơ ph ng ch y chương trình cho k t qu đ l a ch n tính kh thi cho m t n thông tin quang vô n c th CHƯƠNG THI T K TUY N THÔNG TIN QUANG VÔ TUY N T I ĐÀ N NG VÀ MÔ PH NG B NG PH N M M OPTIWAVE 5.1 Gi i thi u chương Chương ki m nghi m l i vi c tính tốn mơ ph ng b ng lý thuy t chương xây d ng m t m ng thông tin quang vô n c th 5.2 Các thông s c th c a n thông tin t Trung tâm Hành Chính thành ph Đà N ng s 45 Tr n Phú đ n Trung tâm thơng tin di ñ ng khu v c (Mobifone) khu công nghi p An Đ n s 315 Ngô Quy n TP Đà N ng 5.2.1 Các tham s c a m ng quang vô n * Kho ng cách n FSO : km; mưa : 50-100 mm/h; b i khơng khí 10-100 µg/m3; cơng su t d tr dB Các y u t th c nghi m cho đư ng truy n quang vơ n * Công su t phát t 10 dBm – 25 dBm [ph l c 2] * T c ñ truy n tiêu bi u Mbps, 100 Mbps, 155 Mbps, 625 Mbps, Gbps, 1,25 Gbps * Bư c sóng : 830 nm – 1550 nm - 20 5.2.2 Xây d ng hình nh Quang vơ n Sơng Hàn Trung tâm Hành Chính thành C t anten Mobifone khu công ph Đà N ng s 45 - Tr n Phú nghi p An Đ n s 315 Ngô Quy n TP Đà N ng Hình 5.1 Hình nh mô ph ng n thông tin quang vô n Trung tâm Hành Chính thành ph Đà N ng có d án xây d ng khu đ t s 45 ñư ng Tr n Phú v i chi u cao 103 mét, c t anten Mobifone khu v c thu c khu công nghi p An Đ n s 315 Ngô Quy n TP Đà N ng cao 65 mét Kho ng cách ño ñư c theo ñư ng b ñi qua c u Sông Hàn 1,2 km n u tính theo đư ng th ng chim bay kho ng km l a ch n s trịn cho d tính tốn q trình mơ ph ng - 21 5.3 Mơ ph ng b ng ph n m m optiwave 5.3.1 Xây d ng h th ng thu phát ph n m m optiwave Hình 5.2 Hình nh mơ ph ng n thông tin quang vô n b ng ph n m m Optiwave 5.3.2 K t qu ch y chương trình ph n m m optiwave Hình 5.3 Hình nh gi n đ m t mơ ph ng n thông tin quang vô n b ng ph n m m Optiwave v i tham s công su t phát 25 dBm; kho ng cách km; suy hao t ng 35 dB/km; t c đ bít 1.25 GHz; bư c sóng 1550 nm - 22 - Hình 5.6 Hình nh gi n đ m t mô ph ng n thông tin quang vô n b ng ph n m m Optiwave v i tham s công su t phát 25 dBm, kho ng cách km, suy hao t ng 25 dB/km, t c đ bít 100 Mbps; bư c sóng 830 nm 5.3.3 Bi u di n đ th tham s Hình 5.8 Hình nh đ th bi u di n quan h gi a công su t phát t l l i bít theo s li u ch y mô ph ng n thông tin quang vô n b ng ph n m m Optiwave v i tham s công su t phát t 10-25 dBm; - 23 kho ng cách km; suy hao t ng 35 dB/km; t c đ bít 100 Mbps; bư c sóng 830 nm 5.4 K t lu n chương D a s tham s đư c tính tốn chương ph n chương trình mơ ph ng b ng ph n m m Optiware ñư c th hi n b ng gi n ñ m t ghi l i giá tr (PT, BER) bi u di n thành ñ th tương t k t qu ch y chương trình Matlab v y vi c tính tốn lý thuy t hồn tồn h p lý - 24 K T LU N VÀ HƯ NG PHÁT TRI N Đ TÀI K t lu n * T s lý thuy t ng d ng cơng th c c a cơng trình nghiên c u đư c cơng b trư c Trên s ñi u ki n th i ti t khí h u nư c ta nói chung thành ph Đà N ng nói riêng Tính tốn s li u Mô ph ng b ng hai ph n m m Matlab Optiware ñ tăng ñ tin c y Lu n văn ñã xây d ng ñư c m t n thông tin quang vô n t i thành ph Đà N ng yêu c u ñ Hư ng phát tri n ñ tài * Dùng phương pháp xác su t thông kê đ xác đ nh thơng s suy hao tín hi u b i gây nh hư ng t i n thông tin quang vô n * Th c hi n ghép nhi u kênh n * Có thi t b c th đ thành l p n thông tin quang vô n * Th c hi n ghép n i m ng thông tin quang vô n v i m ng thông tin khác nh m tăng t c ñ , ñ tin c y…ph c ph nhu c u ngư i tiêu dùng t i thành ph Đà N ng nói riêng c nư c nói chung ... v k thu t quang vô n, ng d ng c a quang vô n, so sánh ưu c m c a quang vơ n h th ng thông tin khác h th ng thông tin s i quang h th ng thông tin vô n 1.2 Gi i thi u v k thu t quang vô n 1.2.1... hư ng t i n thông tin quang vô n * Th c hi n ghép nhi u kênh n * Có thi t b c th ñ thành l p n thông tin quang vô n * Th c hi n ghép n i m ng thông tin quang vô n v i m ng thông tin khác nh m... chung thành ph Đà N ng nói riêng M C ĐÍCH NGHIÊN C U ng d ng k thu t quang vô n, xây d ng m ng thông tin băng r ng cho th l n Tính tốn thi t k m ng thông tin quang vô n c th cho thành ph Đà N