Thiết kế, tối ưu tuyến FSO tại Đà Nẵng

Một phần của tài liệu TÍNH TOÁN, TỐI ƯU TUYẾN THÔNG TIN QUANG KHÔNG DÂY ỨNG DỤNG TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU VIỆT NAM (Trang 39)

3.5.1. Các thông số đầu vào

Dựa trên những thông tin có được, ta xây dựng thuật toán tìm phương án tối ưu cho 1 tuyến quang trong điều kiện tại Đà Nẵng.

Thông số đầu vào là:

- Khoảng cách tuyến FSO: 1km - Mưa: 120mm/h

- Độ nhạy(photon/bit): 88303

Các yếu tố được kiểm tra cho đường truyền chất lượng tốt nhất là: - Công suất phát : (10dBm - 20dBm)

- Tốc độ truyền : 2,048Mbps, 100Mbps, 155Mbps, 625Mbps, 1Gbps, 1,25Gbps. - Bước sóng : 830nm - 1550nm

không dây ứng dụng trong điều kiện khí hậu Việt Nam

40

3.5.2. Lưu đồ thuật toán

Start

Nhập dữ liệu đầu vào (khoảng cách link, lượng mưa, độ nhạy

photon/bit

Tính tầm nhìn (visibility) và hệ số q

2 vòng lặp quét các tốc độ và bước sóng khả dụng

Tính độ nhạy máy thu và suy hao tổng

Vòng lặp quét các giá trị công suất khả dụng

P-re>P-sen+Margin

Quét hết giá trí Rate, Quét hết giá trị Power

BER<BERmax (rate, bước sóng)

End

Tính BER

Ghi lại thông số Yes No No Yes Yes Yes

không dây ứng dụng trong điều kiện khí hậu Việt Nam

41

3.5.3. Chương trình Matlab

%CHUONG TRINH TOI UU HOA KENH FSO %nhap du lieu dau vao gom

%photon/bit sensivity, luong mua toi da, khoang cach;

%---

Nb=88303; %photon/bit sensivity

rain=120; %mm/h

range=1; %km

%--- %khoi tao gia tri ban dau cho cac bien

P_transmit=(10:0.5:25); %cong suat phat (dBm)

lamda=(830:10:1550); %buoc song kha dung (nm)

rate=[2.048 100 155 625 1000 1250]; %toc do bit (Mbps)

visibility=0; %tam nhin theo dk thoi tiet

q=0; %he so tinh suy hao tan xa

n=0.9; %hieu suat luong tu bo thu quang

BERmax=[ 1 1 1 1 1 1]; %gia tri mac dinh cua BERmax

P_transmit_optimize=BERmax; lamda_optimize=BERmax; loss=0;

%--- %tinh visibility from rain

if (rain>=100)

visibility=-3.375*rain+1040;

end

if (rain>=50 && rain<100) visibility=-4.6*rain+1230;

end

if (rain>=25 && rain<50) visibility=-36*rain + 2800;

end

if (rain>=12.5 && rain<25) visibility=-72*rain + 3700;

end

if (rain>=2.5 && rain<12.5) visibility=-310*rain + 6675;

end

if (rain<2.5)

visibility=-5422*rain + 19455;

không dây ứng dụng trong điều kiện khí hậu Việt Nam

42

%--- %tao ma tran P_receive

a=[ 1 1 1 ; 1 1 1 ; 6 73 31];

P_receive=accumarray(a,[0 0 0]); %tao 1 matix[6x73x31] [i j k] (rate X

lamda X power) toan gia tri 0;

BER=P_receive;

%--- %tinh he so q trong cong thuc tinh suy hao do tan xa noi chung

if (visibility>50000)

q=1.6;

end

if (visibility>6000 && visibility<=50000)

q=1.3;

end

if (visibility>1000 && visibility<=6000)

q=0.16*visibility/1000 + 0.34;

end

if (visibility>500 && visibility<=1000)

q=visibility/1000-0,5; end if (visibility<500) q=0; end %---

for i=1:6 %vong lap quet cac toc do bit

for j=1:73 %vong lap quet cac buoc song tu 830 -> 1550

P_sensitivity(i,j) = Nb*rate(i)*10^6* 6.625*10^(-34)*3*10^8/(lamda(j)*10^(- 9));

%tinh P_sensivity(theo buoc song "lamda" va toc do "rate}"

P_sensitivity(i,j)= 10*log10(P_sensitivity(i,j)) +30 ; %dBm

beta(j)=exp( (3.912*1000/visibility) * ((lamda(j)/550)^(-q ))*range );

%suy hao tan xa chung

loss(j)=1.076*(rain^0.67)*range +10*log10(beta(j));

%tinh suy hao tong(theo buoc song lamda)

for k=1:31

%vong lap quet cac gia tri cong suat dung duoc

P_receive(i,j,k)=P_transmit(k) - loss(j); %5dBm for magin

%tinh P_receive theo cong suat phat va buoc song

SNR=n*lamda(j)*10^(-9)*10^(P_receive(i,j,k)/10)*10^(-3)/((rate(i)*10^6/2* *6.625*10^(-34)*3*10^8);

không dây ứng dụng trong điều kiện khí hậu Việt Nam

43

SNR=10*log10(SNR); %ti so tin hieu tre nhieu (dBm)

BER(i,j,k)=0.5*erfc((SNR/2)^0.5); %Bit Error Ratio

if ((BER(i,j,k)<=10^(-3)) && (BER(i,j,k)< BERmax(i)) && (P_receive(i,j,k) >

P_sensitivity(i,j))) %10 la do du tru cong suat(dBm)) %kiem tra

thoa BER va so voi BERmax de tim to hop toi uu

BERmax(i)=BER(i,j,k); P_transmit_optimize(i)=P_transmit(k); lamda_optimize(i)=lamda(j); end end end end LamdaToiUu = lamda_optimize(i) figure(1); BER_1250M_1550nm=BER(6,73,:) ; %1.25Gbps, 1550nm BER_1250M_830nm=BER(6,1,:) ; %1.25Gbps, 830nm BER_1250M_1300nm=BER(6,48,:) ; %1.25Gbps, 1300nm loglog(P_transmit(:),BER_1250M_830nm(:),'r',P_transmit(:),BER_1250M_1300nm( :),'b',P_transmit(:),BER_1250M_1550nm(:),'g');

xlabel('Transmit power (dBm)')

ylabel('logBER [dB]')

legend('830nm','625nm','1550nm')

title('So sanh BER tai 1.25Gbps')

grid on; figure(2); BER_100M_1550nm=BER(2,73,:) ; %100Mbps, 1550nm BER_100M_830nm=BER(2,1,:) ; %100Mbps, 830nm BER_100M_1300nm=BER(2,48,:) ; %100Mbps, 1300nm loglog(P_transmit(:),BER_100M_830nm(:),'r',P_transmit(:),BER_100M_1300nm(:) ,'b',P_transmit(:),BER_100M_1550nm(:),'g');

xlabel('Transmit power (dBm)')

ylabel('logBER [dB]')

legend('830nm','625nm','1550nm')

title('So sanh BER tai 100Mbps')

grid on;

không dây ứng dụng trong điều kiện khí hậu Việt Nam 44 BER_625M_1550nm=BER(4,73,:) ; %625Mbps, 1550nm BER_625M_830nm=BER(4,1,:) ; %625Mbps, 830nm BER_625M_1300nm=BER(4,48,:) ; %625Mbps, 1300nm loglog(P_transmit(:),BER_625M_830nm(:),'r',P_transmit(:),BER_625M_1300nm(:) ,'b',P_transmit(:),BER_625M_1550nm(:),'g');

xlabel('Transmit power (dBm)')

ylabel('logBER [dB]')

legend('830nm','625nm','1550nm')

title('So sanh BER tai 625Mbps')

grid on;

không dây ứng dụng trong điều kiện khí hậu Việt Nam

45

3.5.5. Kết luận chương

Từ kết quả tính toán và mô phỏng, ta thấy ở bước sóng 1550nm thì BER luôn thấp nhất ở tất cả các tốc độ bit, kết quả này cũng đúng với tính toán lý thuyết.

Trong điều kiện mưa trên 100mm/h chỉ xảy ra dưới 1% (4 ngày/năm) tại Đà nẵng và thấp hơn ở các tỉnh phía nam thì FSO là hoàn toàn có thể được áp dụng trong những trường hợp cụ thể với xác suất vận hành tốt là 99%.

3.5.6. Hướng phát triển đề tài

Dùng máy thu coherent để giảm BER. Hướng đi này em sẽ tiếp tục nghiên cứu trong đồ án tốt nghiệp sắp tới.

46

Tài liệu tham khảo

[1]Nguyễn Văn Tuấn, Giáo trình Thông tin sợi quang,

[2] Scott Bloom, The physics of the free-space optics, PhD Chief Technical Officer AirFiber, Inc.

[3] Isaac I. Kim, Bruce McArthur, and Eric Korevaar , Comparison of laser beam propagation at 785 nm and 1550 nm in fog and haze for optical wireless communications , Optical Access Incorporated.

Website

http://www.thongkeinternet.vn/jsp/trangchu/index.jsp www.thoitietnguyhiem.net/

Một phần của tài liệu TÍNH TOÁN, TỐI ƯU TUYẾN THÔNG TIN QUANG KHÔNG DÂY ỨNG DỤNG TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU VIỆT NAM (Trang 39)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(46 trang)