TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HỮU NGHỊ VIỆT-HÀN
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
ĐỀ TÀI
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG KHÔNG DÂY VÀ VẤN ĐỀ THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN, TỐI ƯU TUYẾN TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU VIỆT NAM
SVTH : Hồ Thị Kim Tiến Lớp : CCVT06B
Niên khóa : 2013 - 2016
CBHD : ThS. Dương Hữu Ái
Đà Nẵng, tháng 6 năm 2016
LỜI CẢM ƠN
Trải qua 3 năm học- một chặng đường nhiều thử thách, khó khăn nhưng cũng đạt được không ít thành công đối với bản thân em. Trong khoảng thời gian hoàn hành đồ án tốt nghiệp có nhiều lúc em thấy rất áp lực, nhưng nhờ sự giúp đỡ của bạn bè, sự hướng dẫn tận tình của thầy cô đã giúp em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án này. Đây sẽ là cơ hội để em gửi lời cảm ơn đến mọi người.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS. Dương Hữu Ái, giảng viên khoaCông Nghệ Điện Tử - Viễn Thông, trường Cao Đẳng CNTT Hữu Nghị Việt – Hàn, đãtận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đồ án.
Em cũng xin chân thành cảm ơn nhà trường, thầy cô giáo trường Cao ĐẳngCNTT Hữu Nghị Việt – Hàn nói chung, các thầy cô trong khoa Điện Tử - Viễn Thôngnói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyênngành, giúp em có được kiến thức, cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡem trong suốt quá trình học tập.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn tạo điều kiện,quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập cũng như hoàn thành đồán tốt nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, tháng 5 năm 2016
Sinh viên
Hồ Thị Kim Tiến
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v
DANH MỤC BẢNG vi
DANH MỤC HÌNH vii
PHẦN MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG QUANG KHÔNG DÂY (Free Space Optics - FSO) 4
1.1. Giới thiệu về hệ thống truyền thông quang FSO 4
1.1.1 Khái niệm về FSO 4
1.1.2 Lịch sử phát triển 5
1.1.3 Ưu, nhược điểm của FSO 6
1.2 Các kiến trúc mạng được dùng trong FSO mặt đất 9
1.2.1 Kiến trúc mạng lưới 9
1.2.2 Kiến Trúc Mạng Điểm – Đa Điểm 10
1.2.3 Kiến Trúc Mạng Nhiều Tuyến Điểm – Điểm 11
1.2.4 Kiến Trúc Mạng Vòng 11
1.3 Mô hình hệ thống FSO 11
1.3.1. Bộ phát 12
1.3.2 Kênh truyền 12
1.3.3 Bộ thu 13
1.4. Kết luận 13
CHƯƠNG 2: MỘT SỐ ỨNG DỤNG TIÊU BIỂU CỦA HỆ THỐNG FSO 14
2.1 Ứng dụng trong thông tin mặt đất 14
2.1.1 Kết nối tốc độ cao giữa các tòa nhà 14
2.1.2 Ứng dụng trong mạng truy nhập đầu cuối 15
2.1.3 Ứng dụng trong trao đổi thông tin cá nhân 17
2.2 Ứng dụng trong thông tin vệ tinh 17
2.2.1 Phục vụ các hoạt động của con người trong không gian 18
2.2.2 Truyền dữ liệu từ những vệ tinh quan sát 19
2.2.3 Trao đổi thông tin giữa tàu vũ trụ và các vệ tinh 19
CHƯƠNG 3: CÁC VẤN ĐỀ TRONG VIỆC THIẾT KẾ TUYẾN QUANG KHÔNG DÂY 20
3.1 Giới thiệu chương 20
3.2 Đặc điểm, yêu cầu của bộ phát 20
3.3.1 Nguồn phát 21
3.3.2 Bộ khuếch đại 23
3.3 Đặc điểm, yêu cầu của bộ thu 23
3.3.1 Bộ tách sóng các bước sóng ngắn (hồng ngoại 1330nm) 23
3.3.2 Bộ tách sóng các bước sóng dài (hồng ngoại 1550nm) 24
3.4 Đặc điểm kênh truyền trong hệ thống FSO 25
3.4.1. Các loại suy hao trong môi trường truyền dẫn FSO 25
3.4.2 Ảnh hưởng của sự thay đổi không khí đến chất lượng tín hiệu 27
3.5 Yếu tố ảnh hưởng, đánh giá, nâng cao chất lượng tuyến quang không dây 28
3.5.1 Tham số ảnh hưởng đến chất lượng của tuyến 28
3.5.1.1 Phương trình truyền của tuyến 28
3.5.1.2 Độ suy giảm của không khí 30
3.5.2 Tham số đánh giá chất lượng của tuyến 32
3.5.2.1 Khả năng sử dụng tuyến 32
3.5.2.2 Tỉ lệ lỗi bit BER và tốc độ dữ liệu trên khoảng cách truyền 32
3.5.3 Tham số nâng cao chất lượng của tuyến 34
3.6 Lựa chọn tần số 35
3.6.1 Ảnh hưởng của sự suy giảm không khí tới bước sóng 35
3.6.2 Thiết bị thu, phát 37
3.6.3 Sự an toàn với mắt người 37
3.7 Kết luận chương 38
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN VÀ TỐI ƯU TUYẾN THÔNG TIN QUANG KHÔNG DÂY TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU VIỆT NAM 39
4.1 Giới thiệu chương 39
4.2 Đánh giá điều kiện thời tiết Việt Nam và tính toán suy hao thực tế có thể có đối đường truyền FSO tại Việt Nam 39
4.2.1 Khí hậu Việt Nam 39
4.2.2 Tính toán độ suy hao tuyến FSO thực tế có thể có tại Việt Nam 41
4.2.3 Tính toán độ dự trữ công suất và BER tuyến FSO 43
4.3.1 Lưu đồ thuật toán, chương trình và kết quả tính toán bằng Matlab 44
4.3.2 Mô phỏng tuyến FSO 1km bằng phần mềm Optisystem 7.0 50
KẾT LUẬN 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO 56
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Thuật ngữ tiếng anh | Nghĩa tiếng việt | |
APD (Si- APD) | Silicon Avalanche Photodiode | |
EDFA | Erbium Doped Fiber Amplifier | |
FSO | Free-space optical communication | Thông tin quang không dây |
FTTH | Fibre to the home | Internet cáp quang |
IM | Intensity Modulation | Điều chế cường độ |
InGaA | Indium gallium arsenide | |
LOS | Light Of Sight | Truyền dẫn thẳng |
LD | Lazer Diode | Diot Laze |
NRZ | Non-return to zero | Không trở về không |
OOK | On-Off Keying | Khóa đóng mở |
SOA | Semiconductor optical amplifiers | Bộ khuếch đại bán dẫn quang |
Si-PIN | Silicon PIN P-type, Intrinsic, N- type | |
SNR | Signal to noise ratio | Tỷ số tín hiệu trên tạp âm |
UWB | Ultra wide band | Băng siêu rộng |
VCSELs | vertical-cavity surface-emitting laser | Laser phát xạ mặt với bộ cộng hưởng thẳng đứng |
Có thể bạn quan tâm!
-
Hệ thống thông tin quang không dây và vấn đề thiết kế, tính toán, tối ưu tuyến trong điều kiện khí hậu Việt Nam - 2 -
Các Kiến Trúc Mạng Được Dùng Trong Fso Mặt Đất -
Phục Vụ Các Hoạt Động Của Con Người Trong Không Gian
Xem toàn bộ 72 trang tài liệu này.
Số hiệu bảng
Tên bảng
Trang
3.1
Phân loại độ an toàn laser của bộ phát nguồn
20
3.2
bán kính của hạt tán xạ trong không khí và tham số kích
thước tương ứng của bước sóng laser 785 nm và 1550 nm.
31
Tên hình | Trang | |
Hình 1.1 | Hệ thống truyền thông quang không dây | 4 |
Hình 1.2 | Chương trình MLCD của NASA | 6 |
Hình 1.3 | Những thách thức đối với FSO | 8 |
Hình 1.4 | Kiến trúc mạng lưới | 10 |
Hình 1.5 | Kiến trúc mạng điểm- đa điểm | 10 |
Hình 1.6 | Kiến trúc điểm- điểm | 11 |
Hình 1.7 | Kiến trúc mạng vòng | 11 |
Hình 1.8 | Sơ đồ khối của hệ thống truyền thống truyền thông quang không dây | 12 |
Hình 2.1 | Kết nối tốc độ cao giữa các tòa nhà | 15 |
Hình 2.2 | FSO ứng dụng trong mạng truy nhập đầu cuối | 16 |
Hình 2.3 | FSO trong thông tin vệ tinh | 18 |
Hình 2.4 | Truyền dẫn quang không dây từ vệ tinh tới trạm mặt đất | 19 |
Hình 3.1 | Dòng laser, điền áp thuàn và công suất quang đầu ra | 21 |
Hình 3.2 | Điều chế IM ở hai nhiệt độ khác nhau | 22 |
Hình 3.3 | Cấu tạo Laser VCSEL | 22 |
Hình 3.4 | Mô hình một bộ thu phát Laser dùng trong hệ thống FSO | 25 |
Hình 3.5 | Ảnh hưởng của môi trường đến tuyến FSO | 26 |
Hình 3.6 | Vệt đốm và kích thước trung bình miệng thu | 28 |
Hình 3.7 | Công suất thu phụ thuộc vào tích hệ số suy giảm và khoảng cách | 29 |
Hình 3.8 | Tham số kích thước hạt tán xạ | 31 |
Hình 3.9 | Ảnh hưởng của sương mù, bão tuyết | 33 |
Hình 3.10 | Hệ số BER trên khoảng cách ở 1,25Gb/s | 33 |
Hình 3.11 | Tốc độ dữ liệu trên khoảng cách | 34 |
Hình 3.12 | Hàm thời gian sống của diode giảm theo chiều tăng nhiệt độ | 34 |
Hình 3.13 | Thời gian sống tỉ lệ nghịch với công suất ra của laser | 35 |
Hình 3.14 | Sự phụ thuộc truyền bước sóng vào những điều kiện không khí, được đo ở khoảng cách 1km, tầm nhìn là 200m | 36 |
Hình 4.1 | Mô tả ngày sương mù bình quân tại các tỉnh thành trên cả nước | 41 |
Hình 4.2 | BER thay đổi theo công suất phát ở 1550nm và tốc độ 1.25Gbps | 50 |
Hình 4.3 | Preceive thay đổi theo BER bước sóng 1550nm và tốc độ 1,25Gbps | 50 |
Hình 4.4 | Mô hình tuyến FSO 1km tại Việt Nam | 52 |
Hình 4.5 | Giản đồ mắt và min BER channel 7 | 53 |
Hình 4.6 | Giản đồ mắt và channel kênh 3 | 53 |