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/