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 ƢU 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
i
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 khoa
Công Nghệ Điện Tử - Viễn Thông, trường Cao Đẳng CNTT Hữu Nghị Việt – Hàn, đã
tận 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 Đẳng
CNTT Hữu Nghị Việt – Hàn nói chung, các thầy cô trong khoa Điện Tử - Viễn Thông
nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên
ngành, giúp em có được kiến thức, cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ
em 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 đồ
án tốt nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, tháng 5 năm 2016
Sinh viên
Hồ Thị Kim Tiến
ii
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
CHƢƠNG 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 đƣợc 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
CHƢƠNG 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
iii
2.2.3 Trao đổi thông tin giữa tàu vũ trụ và các vệ tinh ....................................... 19
CHƢƠNG 3: CÁC VẤN ĐỀ TRONG VIỆC THIẾT KẾ TUYẾN QUANG
KHÔNG DÂY .............................................................................................................. 20
3.1 Giới thiệu chƣơng .............................................................................................. 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 hƣởng, đánh giá, nâng cao chất lƣợng 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 chƣơng ................................................................................................ 38
CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN VÀ TỐI ƢU TUYẾN THÔNG TIN
QUANG KHÔNG DÂY TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU VIỆT NAM ................ 39
4.1 Giới thiệu chƣơng .............................................................................................. 39
4.2 Đánh giá điều kiện thời tiết Việt Nam và tính toán suy hao thực tế có thể có
đối đƣờng truyền FSO tại Việt Nam ...................................................................... 39
4.2.1 Khí hậu Việt Nam ......................................................................................... 39
iv
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 HƢỚNG DẪN
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN