Xem mẫu

  1. -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 VÔ TUY N VÀ TÍNH TOÁN 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. -2- Công trình ñư c hoàn 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.
  3. -1- M Đ U 1. TÍNH C P THI T C A Đ TÀI Vi c nghiên c u, tìm hi u k thu t quang vô tuy n là 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 trong nhi u lĩnh v c khác nhau, trong ñi u ki n th i ti t, ñ a hình c a nư c ta nói chung và thành ph Đà N ng nói riêng. 2. M C ĐÍCH NGHIÊN C U ng d ng k thu t quang vô tuy n, xây d ng m ng thông tin băng r ng cho các ñô th l n. Tính toán thi t k m ng thông tin quang vô tuy n c th cho thành ph Đà N ng t ñó m r ng áp d ng cho m ng thông tin băng r ng cho các ñô th trên c nư c. 3. Đ I TƯ NG VÀ PH M VI NGHIÊN C U a) Đ i tư ng nghiên c u: * K thu t quang vô tuy n * Đi u ki n khí h u, th i ti t c a nư c ta nói chung và thành ph Đà N ng nói riêng * Tuy n thông tin quang vô tuy n có xem xét ñ n các 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 tuy n cho m ng thông tin băng r ng trong nư c và m t s khu v c khác nhau nư c ta. * Ph n m m chuyên d ng Optiwave ñ tính toán mô ph ng tuy n thông tin quang vô tuy n . * Tuy n thông tin quang vô tuy n t i thành ph Đà N ng 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U
  4. -2- * Phương pháp nghiên c u xuyên su t là 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 toán. 5. 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 vô tuy n băng thông r ng có xem xét ñ n ñi u ki n khí h u nư c ta nh m ph c v t t hơn cho nhu c u thông tin ngày càng tăng c a ngư i s d ng. * M ng thông tin mang l i hi u v qu kinh t , chính tr , th m m cho các thành ph l n 6. D KI N CÁC K T QU Đ T ĐƯ C * N m v ng ñư c k thu t thông tin quang vô tuy n * Xây d ng ñư c tuy n thông tin quang vô tuy n c th t i thành ph Đà N ng 7. TÊN LU N VĂN NGHIÊN C U K THU T THÔNG TIN QUANG VÔ TUY N VÀ TÍNH TOÁN THI T K TUY N QUANG VÔ TUY N T I THÀNH PH ĐÀ N NG 8. K T C U LU N VĂN Lu n văn g m 5 chương. Chương 1: T ng quan v k thu t thông tin quang vô tuy n Chương 2: H th ng thu phát quang vô tuy n Chương 3: Phương trình truy n sóng và suy hao tín hi u trong môi trư ng truy n sóng Chương 4: Tính toán tuy n thông tin quang vô tuy n xem xét ñ n các ñi u ki n khí h u c th Chương 5: 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 K T LU N VÀ HƯ NG PHÁT TRI N Đ TÀI
  5. -3- CHƯƠNG 1 T NG QUAN V K THU T THÔNG TIN QUANG VÔ TUY N 1.1 Gi i thi u chương Chương này gi i thi u v k thu t quang vô tuy n, ng d ng c a quang vô tuy n, so sánh ưu như c ñi m c a quang vô tuy n và các h th ng thông tin khác như h th ng thông tin s i quang và các h th ng thông tin vô tuy n 1.2 Gi i thi u v k thu t quang vô tuy n 1.2.1 L ch s ra ñ i và phát c a các h th ng thông tin vô tuy n Ra ñ i vào nh ng th p niên gi a th k XX h th ng thông tin quang vô tuy n v i nh ng ưu ñi m vư t tr i như băng thông r ng, tính linh ho t c a h th ng.v.v ñã nhanh chóng ñư c ñưa vào ng d ng trong 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 tuy n như M , Na Uy, Th y Đi n, Pháp… 1.2.2 Đ c ñi m c a h th ng thông tin quang vô tuy n * H th ng thông tin quang vô tuy n Free Space Optics (FSO) ra ñ i là s thay th sóng ñi n t ElectroMagnetic (EM) b ng sóng ánh sáng. V i bư c sóng trong 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 năng mang m t lư ng tin l n là m t ưu ñi m n i tr i c a h th ng thông tin quang vô tuy n. * Làm vi c t n s ánh sáng nên vư t ra ngoài ph m vi c a qu n lý t n s chính v y không c n ñăng ký và phân chia vùng t n s . * M t ñ c ñi m không mong mu n là tín hi u quang vô tuy n b suy hao nhi u trong môi trư ng truy n ñ c bi t là trong môi trư ng có mưa, sương mù, khói b i..v.v.
  6. -4- 1.3 ng d ng c a quang vô tuy n 1.3.1 T ch c m ng Last mile * Cung c p các k t n i linh ho t. * Kh năng s n sàng s d ng m ng và ñ tin c y cao. * Dung lư ng trên m t ngư i dùng cao. * Gi m chi phí thi t k thi công 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 trong các t ch c doanh nghi p l n. * FSO có th cung c p 1 giao di n Ethernet trong môi trư ng LAN to LAN. Đi u này làm gi m b t v n ñ kinh t trong vi c thi t l p các k t n i, giao di n gi a các khu v c, và vi c h tr ñơn gi n. 1.3.3 ng d ng m ng GSM và 3G * FSO cung c p 1 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 và 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 như các 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 các ho t ñ ng dư i nư c * Ph c v cho tàu bi n, tàu ng m, nghiên c u ñ 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 trên bi n k c quân s và dân s . 1.3.5 T ch c m ng thông tin băng r ng cho các v tinh vũ tr . * T ch c m ng thông tin cho các v tinh vũ tr liên l c v i nhau, liên l c v i máy bay và liên l c v i các tr m m t ñ t là hoàn toàn có th
  7. -5- * Càng cao thì không khí l i có ít thành ph n làm c n tr ho c ph n x sóng hơn, so v i t ng không khí g n dư i m t ñ t nên cùng m t công su t phát thì c li liên l c s ñư c xa hơn 1.4 So sánh ưu như c ñi m c a quang vô tuy n và các h th ng thông tin khác 1.4.1 H th ng thông tin h u tuy n dùng cáp ñ ng tr c * Băng thông 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 vì v y h th ng thông tin dùng cáp ñ ng tr c ra ñ i t nh ng th p niên ñ u c a th k XX và liên l c trong c li ng n. 1.4.2 CATV (cáp truy n hình) * H th ng truy n hình cáp ñã ñư c m r ng ñ cung c p thông tin hai chi u trên ñư ng cáp v t lý s n có. Nhưng băng thông cho hư ng thông tin t khách hàng ñ n m ng và t s S/N ñ t ñư c là b gi i h n nên ngư i dùng g p khó khăn khi chia s cáp truy n hình v i các ngư i dùng khác. 1.4.3 Nh ng h th ng thông tin vô tuy n * M i h th ng thông tin vô tuy n ñ u có nh ng ưu, như c ñi m khác nhau. M i h th ng ph c v m t v trí, m t nhi m v khác nhau nhưng có m t như c ñi m chung là băng thông không ñư c r ng b ng thông tin quang vô tuy n, chính v y kh năng mang tín hi u kém. H th ng thông tin quang vô tuy n ra ñ i b sung thêm ưu ñi m cho h thông thông tin vô tuy n làm hoàn thi n thêm h th ng. 1.4.4 H th ng thông tin cáp quang * Cáp quang là phương ti n tr i hơn vì cung c p dung lư ng thông tin l n, ñ 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 và không phù h p v i nh ng nơi có ñ a hình ph c t p.
  8. -6- 1.4.5 H th ng thông tin quang vô tuy n * Là h th ng thông tin vô tuy n có băng thông r t r ng có kh năng ñáp ng v i m ng thông tin băng thông r ng. * Giá thành th p, linh ho t trong tri n khai h th ng. * Mang l i th m m cho thành ph . * Suy hao tín hi u l n trong môi trư ng truy n. 1.4.6 Xác ñ nh ch t lư ng c a h th ng quang vô tuy n * Phép ño ch y u giá tr c a h th ng thông tin quang vô tuy n là nó 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 là 10-6 ho c t t hơn. 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 thông tin vô tuy n góp ph n ñáp ng ñư c yêu c u băng thông r ng cho ngư i tiêu dùng, góp ph n làm hoàn thi n hơn h th ng thông tin hi n có. Kh c ph c ñư c vi c tri n khai h th ng thông tin g p nhi u khó khăn vì chi phí cao và vư ng m c c s h t ng hi n t i. CHƯƠNG 2 H TH NG THU PHÁT QUANG VÔ TUY N 2.1 Gi i thi u chương Chương này gi i thi u v k thu t ph n phát, ph n thu c a h th ng quang vô tuy n. 2.2 Ph n phát 2.2.1 Gi i thi u chung v h th ng * K thu t FSO là k t n i m ng vô tuy n dùng ánh sáng thay cho sóng radio, là k t n i quang d a trên cơ s Laser mà không dùng s i quang. 2.2.2 Các ñ c ñi m c a b phát
  9. -7- * Các h th ng ho t ñ ng ngoài tr i thư ng s d ng các Laser công su t cao trong 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 vì nó ph bi n trên th trư ng và ñáp ng nh ng bư c sóng mong mu n. Nh ng tham s then ch t c n ph i xem xét trong quá trình thi t k : bư c sóng λ , công 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 và Laser FD hay DFB dùng cho ph m vi bư c sóng h ng ngo i dài. Các lo i Laser khác là không 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 thông tin quang ñòi h i khá l n, như v y các LD s phù h p hơn là các ñi t phát quang LED 2.2.5 Đi u khi 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 là ñi u ñáng quan tâm ñ i v i h th ng quang không dây. Laser c n có th i gian gi a hai l n sai h ng là 8 năm ho c hơn. 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 và nhi t ñ c a laser 2.2.6 Đi u ch tín hi u * Trong k thu t thông tin vô tuy n nói chung và h th ng thông tin quang vô tuy n nói riêng vi c ñi u ch tín hi u tín hi u r t quan tr ng vì ñ ñ m b o ñ sâu ñi u ch , ñ méo tín hi u trong ph m vi cho phép. * Trong k thu t quang có nh ng phương pháp ñi u ch tín hi u cơ b n như sau. Đi u ch khoá d ch biên ñ (ASK) hay ñi u ch ñóng m
  10. -8- OOK, ñi u ch khoá d ch t n FSK, ñi u ch khoá d ch pha PSK, ñi u ch khoá 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, như EDFAs và các b khu ch ñ i bán d n (SOAs), ñư c s d ng ñ nâng công su t phát c a các ngu n Laser. 2.2.9 H th ng bám ñu i * Trong h th ng thông tin quang không dây thì 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 tuy n FSO thăng gián b i s không chính xác trong l p ñ t theo th i gian. Do ñó, c n m t ph n c ng ñi u khi 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 ñ ng c a tòa nhà ñ t h th ng. 2.3 Ph n thu * Thi t b thu quang (b thu quang) ñóng m t vai trò r t quan tr ng trong h th ng thông tin quang, nơi mà thi t b này thu nh n m i ñ c tính tác ñ ng trên toàn tuy n. * Thi t b thu quang c n ph i có ñ nh y cao, ñáp ng nhanh, nhi u th p, giá thành h và b o ñ m ñ tin c y cao. 2.3.1 Cơ ch thu quang * Trên cơ s c a hi u ng quang ñi n là quá trình h p th ánh sáng trong ch t bán d n. Khi ánh sáng ñ p vào m t v t th bán d n, các ñi n t trong vùng hóa tr ñư c chuy n d i t i vùng d n nhưng n u không có m t s tác ñ ng x y ra thì s không thu ñư c k t qu gì mà ch có các ñi n t chuy n ñ ng ra xung quanh và tái h p tr l i v i các l tr ng vùng hoá tr . Do ñó ñ bi n ñ i năng lư ng quang thành ñi n ta ph i t n d ng tr ng thái khi mà l tr ng và ñi n t chưa k p tái h p. 2.3.2 Thi t b thu, tách sóng
  11. -9- * Trong quang vô tuy n thư ng hay dùng các lo i linh ki n tách sóng là VCSELs, Si-PIN, Si-APD, InGaAs m i lo i có m t ưu như c ñi m khác nhau tùy theo yêu c u thi t k m ng ñ l a ch n 2.3.3 H s chuy n ñ i quang ñi n * H s chuy n ñ i quang ñi n cho bi t kh năng bi n ñ i công su t quang thành dòng ñi n. Công th c tính dòng ñi n sinh ra t các photon là: dq dN η .λ .e.PT i0 = 0 = η .e 0 ⇔ i p = = RPT dt dt hc η .λ .e g i R h s chuy n ñ i quang ñi n[A/W] R = hc 2.3.4 T p âm c a tách sóng quang * Trong máy thu nói chung t s S/N ph n l n ñư c quy t ñ nh b i kh i tách sóng và ti n khu ch ñ i. 2.3.5 Thi t b thu phát quang c th * Hình 2.9 gi i thi u mô hình 1 b thu phát Laser dùng trong h th ng FSO 2.3.6 S an toàn v i m t ngư i * Khi l p ñ t h th ng thông tin quang vô tuy n, thi t b phát t o ra nh ng chùm laser vào nh ng khu v c có ngư i sinh s ng nên ñ m b o an toàn cho m t ngư i tr nên quan tr ng. Yêu c u nhà thi t k ph i l a ch n bư c sóng an toàn nh t. 2.4 K t lu n chương Nh ng v n ñ k thu t ñư c trình bày trong chương ñã cho th y h th ng FSO ra ñ i hoàn toàn d a trên nh ng lu n ch ng khoa h c như lý thuy t b c x ánh sáng, hi u ng ánh sáng, truy n ñ n tín hi u trong không gian. Các k thu t ñi u ch tin t c, gi i ñi u ch tin t c, khu ch ñ i tín hi u có ñ tin tư ng cao ph c v cho nhu c u s d ng thông tin c a ngư i tiêu dùng.
  12. - 10 - CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TRÌNH TRUY N SÓNG VÀ SUY HAO TÍN HI U TRONG MÔI TRƯ NG TRUY N SÓNG 3.1 Gi i thi u chương Chương này nêu ñ c ñi m ñư ng truy n tín hi u quang vô tuy n, ñánh giá các y u t nh hư ng t i ch t lư ng tuy n quang vô tuy 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 tuy n quang vô tuy n và phương trình truy n sóng. 3.2 Đ c ñi m ñư ng truy n tín hi u quang vô tuy n 3.2.1 Truy n ánh sáng * Tuy n FSO bao hàm s truy n, h p th và tán x ánh sáng b i khí quy n trái ñ t. Khí quy n tương tác v i ánh sáng ph thu c vào thành ph n không khí, trong ñi u ki n bình thư ng, bao g m nhi u lo i phân t khí và các h t lơ l ng khác nhau. * Có nh ng vùng bư c sóng mà s truy n g n như trong su t (không có h p th ) g i là c a s t n s . 3.2.2 nh hư ng c a s thay ñ i không khí ñ n ch t lư ng tín hi u * S thay ñ i tính ch t c a không khí gây ra s bi n thiên cư ng ñ tín hi u theo không gian và th i gian ñ u thu 3.3 Đánh giá các y u t nh hư ng t i ch t lư ng tuy n quang vô tuy n 3.3.1 Xét các hi n tư ng cơ b n theo lí thuy t truy n b c x ñi n t * Trong nghiên c u truy n b c x trong môi trư ng h p th tán x , phát x là hai y u t quan tr ng. Đ u tiên, s h p th không ch x y ra t i biên c a tuy n mà còn t i m i ñi m trong môi trư ng. Đi u này cũng ñúng v i hi n tư ng tán x . Đ có gi i pháp cho v n ñ truy n b c x
  13. - 11 - c n thi t ph i bi t nhi t ñ c a toàn th tích và thu c tính v t lý t i m i ñi m c a môi 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 thì nh hơn h s thay ñ i c a nh ng tham s c a vi h th ng. Phép x p x này cho phép s d ng khái ni m chùm tia cho vi c lan truy n sóng ñi n t trong môi trư ng. * T t c quá trình tương tác ñi n t b i m t ñơn v th tích trong môi trư ng s ñư c rút g n thành ba ho t ñ ng: h p th , phát x và 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 không ñ ng nh t, thì b c x khi xuyên qua ñư ng truy n s b phân tán ra m i hư ng. Nh ng h t này có th là h t b i, gi t nư c. 3.3.4 Đánh giá ch t lư ng c a tuy n * Kh năng s d ng tuy n là y u t then ch t ñư c xem xét khi 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 toán ñ suy gi m tín hi u trong không khí là y u t quan tr ng làm nh hư ng t i ch t lư ng tuy n. * Hi u su t công tác c a tuy n k c công su t phát và kh năng truy c p m ng d n t i giá thành xây d ng m ng, giá cư c truy c p trong ñi u ki n ñ m b o ch t lư ng thông tin như t l l i bít BER, ñ tr tín hi u… 3.4 Phương trình truy n sóng 3.4.1 Phương trình truy n cơ b n * Phương trình truy n c a h th ng quang vô tuy n d ng ñơn gi n (b qua hi u su t quang máy phát, nhi u máy thu…) ñư c nêu công th c sau.
  14. - 12 - AR PR = PT . .exp(-α .Range) (3.1) ( Div.Range)2 Trong ñó: A R là di n tích m t máy thu (m2); Div là góc phân kì c a chùm tia (radian); α là h s suy gi m không khí (1/Km); P là công T su t máy phát (W); exp(-α .Range) là hàm mũ cơ s e c a tích h s suy gi m và kho ng cách). 3.4.2 Đ suy gi m tín hi u trong không khí * Tham s nh hư ng ñ n ch t lư ng ñư ng truy n ch y u là s suy hao không khí. S suy gi m công su t laser khi qua môi trư ng không khí ñư c ñ nh nghĩa theo ñ nh lu t Beers-Lambert: P( R) τ ( R) = = e −σ R (3.2) P(0) Trong ñó: τ ( R ) là hàm truy n kho ng cách R. P(R) là công su t R; P(0) là công su t ngu n phát. σ là 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 ) (3.3) 4π 3.4.4 Phương trình truy n b c x vector xung (PVRTE) trong mi n m t ph ng song song * Nh ng gi thi t v môi trư ng ng u nhiên. Trong ng d ng thông tin quang vô tuy n m t ñ t, không khí ñư c x p x b ng mô hình m t ph ng song song, hình 3.7. 3.5 Các tham s cơ b n ñ xây d ng m t tuy n thông tin quang vô tuy n 3.5.1 Các tham s chính làm suy hao tín hi u * H s suy hao t ng c ng bao g m các thành ph n suy hao tán x và h p th .
  15. - 13 - γ ( λ ) = α ( λ )mua + β ( λ ) (3.5) v i: α mưa( λ ) là suy hao do h p th b i mưa β ( λ ) là suy hao do tán x nói chung (không k ñ n mưa) Đ tính suy hao do mưa gây ra ta dùng công th c CARBONNEAU sau: α (λ ) mua = 1, 076.rain0,67 (dB/km) (3.6) Đ tính suy hao do tán x nói chung (không k ñ n mưa) ta dùng công th c t công trình nghiên c u P.W Kruse và I.I KIM −q 3, 912  λ nm  β (λ ) =   (3.7) V  550  3.5.2 Bài toán xây d ng kênh FSO Cho m t giá tr t c ñ bít, t l l i bít BER cho trư c l a ch n bư c sóng trong d i cho phép. Tính toán xây d ng m t kênh thông tin quang vô tuy n c th * Công su t phát [ ph l c 2] PT = (10 – 25) dBm (3.8) * Tính toán suy hao do mưa theo công 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 P R = PT − L O S S (3.10) * T yêu c u ñ ra - Cho bi t t c ñ 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 1 eSN R (3.11) BER = e r fc ( ) 2 2 2 D a vào b ng erfc ph l c 2 tìm ra ñư c giá tr eSNR
  16. - 14 - * Tính ñ nh y c a máy thu P s e n .η . λ e S N R . 2 B .h c eSN R = ⇒ Ps e n = (3.12) 2 B .h c η .λ Trong ñó các tham s ñ u ñã bi t B ñ r ng băng thông tùy theo l a ch n t c ñ bít cho trư c, eSNR v a tìm ñư c, h là h ng s Planck, c là t c ñ ánh sáng, λ bư c sóng tùy ch n, η là hi u su t lư ng t b thu quang v i b tách sóng b ng v t li u CCD thì η trong kho ng t 30% ñ n 90% * T PR ñã tìm ñư c ch n công su t d tr Pm a g i n = 3 d B (3.13) * N u như PR − Pmagin ≥ Psen ⇒ PR ≥ Psen + Pmagin (3.14) Thì h th ng ho t ñ ng bình thư ng. T công su t thu v a tính toán ñư c xác ñ nh l i công su t phát nh công th c (3.19) xem th công su t phát có m m trong d i công su t khuy n cáo c a thi t b c th hay không. V y ta ñã th t th c hi n các bư c gi i m t bài toán tính toán xây d ng m t kênh thông tin vô tuy n theo yêu c u t c ñ tín hi u và t l l i bít BER cho trư c 3.6 K t lu n chương Chương 3 là cơ s lý thuy t ñ xây d ng m t m ng thông tin quang vô tuy n. T nghiên c u v nhi t ñ trong ngày, ñ m, sương mù, khói b i ñ t ñó b ng các tính toán c th nhà thi t k m ng ph i bi t ñư c ñ suy hao tín hi u trong kho ng cách thi t k ñ bù công su t, l a ch n bư c sóng sao cho phù h p.
  17. - 15 - CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN TUY N THÔNG 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 này g m các ph n xây d ng các lưu ñ thu t toán và tính toán h th ng thông thông tin quang vô tuy n xem xét ñ n các ñi u ki n khí h u c th . Chương trình mô ph ng b ng ph n m m Matlab. 4.2 Xây d ng các lưu ñ thu t toán và tính toán h th ng thông tin quang vô tuy n xem xét ñ n các ñi u ki n khí h u c th 4.2.1 Các tham s cơ b n * Kho ng cách tuy n FSO : 1 km; mưa : 50-100 mm/h; b i trong không khí 10-100 µg/m3; công su t d tr 3 dB Các y u t th c nghi m cho ñư ng truy n quang vô tuy n là * Công su t phát t 10 dBm – 25 dBm [ ph l c 2] * T c ñ truy n tiêu bi u 2 Mbps, 100 Mbps, 155 Mbps, 625 Mbps, 1 Gbps, 1,25 Gbps. * Bư c sóng : 830 nm – 1550 nm [ph l c 2]
  18. - 16 - 4.2.2 Lưu ñ thu t toán Start Nh p d li u ñ u vào (kho ng cách, lư ng mưa, ñ m, b i t ng, ñ nh y photon/bit), Margin Tính t m nhìn (visibility) và h s Q vòng l p quét các t c ñ vòng l p quét các bư c sóng kh d ng Tính ñ nh y máy thu và suy hao t ng Vòng l p quét các giá tr công su t kh d ng Sai PR ≥ Psen + Margin Đúng Tính SNR Tính BER Sai BER < BERchophep(t cñ ,bư csóng) Đúng Ghi l i thông 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
  19. - 17 - 4.2.3 Di n gi i các bư c tính toán b ng matlab * Nh p d li u ñ u vào Kho ng cách, bư c sóng, t c ñ , lư ng mưa, b i t ng trong không khí, ñ nh y, công su t phát, t c ñ theo m c [4.2.1] * Công su t phát; Bư c sóng; T c ñ bít theo các vòng l p * T m nhìn theo ñi u ki n th i ti t [mưa và b i t ng trong không khí] * Tính suy hao công su t t ng Loss = α ( λ ) mua .range + 10.log10( β (λ ).range) (dB/km) * Tính công su t ñ 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 trên nhi u P .η . λ e S N R .2 B . h c e S N R = sen ⇒ Ps e n = 2 B .h c η .λ * Tính t s tín hi u trên nhi u 1 eSN R BER = e r fc ( ) 2 2 2 4.3 Mô ph ng b ng ph n m m Matlab 4.3.1 Chương trình * Chương trình ñư c vi t c th trên ph n m m Matlab
  20. - 18 - 4.3.2 K t qu b ng ñ th c a chương trình tính toán b ng Matlab Hình 4.1 BER thay ñ i theo công su t phát bư c sóng 1550 nm và t c ñ 1.25 Gbps Hình 4.3 BER thay ñ i theo công su t thu các lo i bư c sóng và t c ñ bít khác nhau Nh n xét : Trên cơ s lưu ñ thu t toán và k t qu tính toán c th , chương trình matlab th c hi n 3 vòng l p (công su t phát, bư c sóng và
nguon tai.lieu . vn