Tóm tắt Luận văn tốt nghiệp Truyền thông đa phương tiện: Nghiên cứu kỹ thuật thông tin quang vô tuyến. Thiết kế tuyến thông tin quang vô tuyến tại Đà Nẵng

- nó đã mang lại hiệu quả to lớn trong việc hoàn thiện hệ thống thông tin quốc gia vì những ưu điểm nổi trội của nó như khả năng truyền tải thông tin băng rộng, tính tiện ích, giá thành thấp.
- Chính vì vậy mặc dù ra đời sau nhưng rất phù hợp với mạng thông tin thế hệ mới hiện đại truyền tải dữ liệu tốc độ cao, nên nó đã được nhanh chóng đưa vào ứng dụng như một mạng xương sống trong đô thị của ngành viễn thông.
- Việc nghiên cứu, tìm hiểu kỹ thuật quang vô tuyến là một vấn đề cấp thiết nhằm hiểu rõ chức năng các khối, nguyên lý hoạt động, cách tổ chức thành mạng thông tin và đặc biệt là tính ứng dụng vào điều kiện thời tiết, địa hình, kinh tế của nước ta vì không có mạng last mile bằng quang vô tuyến thì sẽ gặp rất nhiều khó khăn cho mạng thông tin băng thông rộng khi phải kéo cáp quang cho mọi điều kiện địa hình, phải treo cáp lên cột điện trên phố điều mà các cơ quan chức năng đang muốn loại bỏ vì nó làm mất mỹ quan thành phố, hay phải đào đường phố để chôn cáp là một việc làm vừa ảnh hưởng tới cảnh quan đô thị vừa ảnh hưởng tới cuộc sống của người dân do vấn đề ách tắc giao thông, vừa tốn kém.
- Các ứng dụng cụ thể của mạng thông tin quang vô tuyến có thể được trình bày tổng quan như sau:.
- Tổ chức mạng Last mile trong thành phố (mạng thông tin đến người tiêu dùng) truyền tải được dữ liệu của mạng thông tin băng thông rộng..
- Tổ chức mạng thông tin băng rộng cho các khu vực biên giới, hải đảo những nơi có địa hình phức tạp..
- Tổ chức mạng thông tin băng rộng tốc độ cao cho các hoạt động dưới nước phục vụ cho tàu biển, tàu ngầm, nghiên cứu đại dương, tìm kiếm cứu nạn…..
- Tổ chức mạng thông tin băng rộng cho các vệ tinh vũ trụ..
- Xuất phát từ những vẫn đề trên, em đã lựa chọn đề tài tốt nghiệp của mình là “Nghiên cứu kỹ thuật thông tin quang vô tuyến.
- Thiết kế tuyến thông tin quang vô tuyến tại Đà Nẵng”..
- Chương 1: Tổng quan về kỹ thuật thông tin quang vô tuyến Chương 2: Hệ thống thu phát quang vô tuyến.
- Chương 3: Suy hao tín hiệu trong môi trƣờng truyền sóng Chương 4: Thiết kế tuyến thông tin quang vô tuyến tại Đà Nẵng và mô phỏng bằng phần mềm Optiwave.
- CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG VÔ TUYẾN.
- Nhiệm vụ của chương là giới thiệu lịch sử ra đời và phát triển của các hệ thống thông tin vô tuyến, đặc điểm của các hệ thống thông tin, mục đích đối tượng phục vụ của từng hệ thống, tính chuyên dụng và khả năng ứng dụng của hệ thống.
- Độ đảm bảo an toàn của dữ liệu, tính vững chắc của hệ thống.
- Độ suy hao tín hiệu trên đường truyền, giá thành của một mạng thông tin làm ảnh hưởng đến giá thành của một cuộc đàm thoại.
- Qua đặc điểm của các hệ thống thông tin từ đó làm nổi bật lên ưu điểm nổi trội của hệ thống thông tin quang vô tuyến..
- Chương này giới thiệu về kỹ thuật quang vô tuyến, ứng dụng của quang vô tuyến, so sánh ưu nhược điểm của quang vô tuyến và các hệ thống thông tin khác như hệ thống thông tin sợi quang và các hệ thống thông tin vô tuyến..
- 1.2.1 Lịch sử ra đời và phát triển của các hệ thống thông tin vô tuyến.
- Hệ thống thông tin vô tuyến ra đời và phát triển rực rở nhất là trong thế kỷ XIX và đầu thế kỷ XX khi xã hội ngày càng phát triển nhu cầu sử dụng thông tin ngày càng tăng và yếu tố thúc đẩy nữa là cuộc chiến tranh thế giới hai nổ ra (1941) yêu cầu thông tin phục vụ cho chiến tranh rất cao, lần lượt các hệ thống thông tin ra đời và hoàn thiện như sóng dài, sóng trung, FM, vi ba, ra đa, vệ tinh, thông tin quang là những đỉnh cao của khoa học công nghệ, mỗi mạng thông tin có những đặc điểm khác nhau, có tác dụng ở một lĩnh vực.
- khác nhau nhưng tất cả đều đảm bảo tính vững chắc của một mạng thông tin cần thiết.
- Đến những thập niên giữa thế kỷ XX hệ thống thông tin quang vô tuyến mới ra đời với những ưu điểm vượt trội như băng thông rộng, tính linh hoạt của hệ thống.v.v.
- đã nhanh chống được đưa vào ứng dụng trong cuộc sống nhằm phục vụ nhu cầu sữ dụng thông tin băng thông rộng của người tiêu dùng..
- 1.2.2 Đặc điểm của hệ thống thông tin quang vô tuyến.
- Hệ thống thông tin quang vô tuyến Free Space Optics (FSO) ra đời là sự thay thế sóng điện từ Electro Magnetic (EM) bằng sóng ánh sáng.
- Với bước sóng trong khoảng từ nm tương ứng với tần số khoảng từ 200 - 300 THz chính vì có tần số cao nên khả năng mang một lượng tin lớn, tốc độ truyền 1,25Gbps, băng thông cực rộng là một ưu điểm nổi trội của hệ thống thông tin quang vô tuyến..
- Quang vô tuyến cung cấp 1 kênh với bảo mật dữ liệu cao dành riêng cho sự trao đổi thông tin giữa hai đầu cuối.
- “Last mile” là kết nối cuối phân phối từ nhà cung cấp thông tin tới khách hàng, thuật ngữ này được dùng trong ngành viễn thông.
- Để giải quyết vấn đề này nhằm mang lại những dịch vụ tốt nhất đến khách hàng ở vùng “last mile” thì hệ thống thông tin quang vô.
- Sự kết nối mềm mại giữa các khu vực có địa hình phức tạp, triển khai hệ thống thông tin cơ động nhanh, chính xác.
- Tóm lại vấn đề last mile là cách để phục vụ một khối lượng khổng lồ người dùng nhu cầu thông tin một cách kinh tế nhất.
- 4,5G sẽ đưa vào ứng dụng thì mạng quang vô tuyến lại càng quan trọng hơn trong công tác tổ chức mạng thông tin băng thông rộng phục phụ nhu cầu người tiêu dùng.
- 1.3.4 Tổ chức mạng thông tin băng rộng tốc độ cao cho các hoạt động dưới nước.
- 1.3.5 Tổ chức mạng thông tin băng rộng cho các vệ tinh vũ trụ..
- Việc tổ chức mạng thông tin cho các vệ tinh vũ trụ liên lạc với nhau liên lạc với máy bay và liên lạc với các trạm mặt đất là hoàn toàn có thể vì càng cao thì không khí lại có ít thành phần làm cản trở hoặc phản xạ sóng hơn, độ ẩm trong không khí cũng ít hơn chính vì vậy độ suy hao tín hiệu thấp hơn so với tầng không khí gần dưới mặt đất nên cùng một công suất phát thì cự li liên lạc sẻ được xa hơn.
- 1.4 So sánh ƣu nhƣợc điểm của quang vô tuyến và các hệ thống thông tin khác.
- 1.4.1 Hệ thống thông tin hữu tuyến dùng cáp đồng trục..
- Ưu điểm của hệ thống thông tin dùng cáp đồng nói chung và cáp đồng trục nói riêng là, hệ thống chắc chắn, truyền tải được tín hiệu trong dải âm tần, chủ động trong thời gian đàm thoại..
- Nhược điểm là băng thông truyền dẫn thông tin hẹp chỉ trong phạm vi từ 0,3 đến 3,4 kHz là chủ yếu, tín hiệu bị suy hao trên đường truyền rất lớn khoảng 13 đến 20 dB trên 1Km, khoảng cách đặt các trạm lặp rất nhỏ khoảng 1Km/ trạm, độ trể tín hiệu lớn, kinh phí triển khai một mạng thông tin lớn vì dây cáp đồng rất đắt và thời gian triển khai một mạng thông tin rất dài..
- Hệ thống truyền hình cáp đã được mở rộng để cung cấp thông tin hai chiều trên đường cáp vật lý sẵn có.
- Nhưng băng thông cho hướng thông tin từ khách đến mạng và tỉ số S/N đạt được là bị giới hạn nên người dùng gặp khó khăn khi chia sẻ cáp truyền hình với các người dùng khác..
- 1.4.3 Những hệ thống thông tin vô tuyến.
- Hệ thống AM thu phát ở tần số sóng dài khoảng 300 - 900 kHz phản xạ qua tầng điện ly nên cự ly liên lạc xa suy hao tín hiệu trong môi trường truyền nhỏ nhưng băng thông rất hẹp chỉ dùng cho phát thanh..
- Hệ thống thông tin FM hệ thống này có tần số phát cao trong khoảng từ 30 – 300 MHz đây là hệ thống thu phát điểm - điểm tín hiệu được phát thẳng từ anten phát đến anten thu, do tần số thu phát.
- cao băng thông rộng nên khả năng mang tin lớn hơn rất nhiều so với hệ thống AM.
- Truyền tin không dây song công, hệ thống song công dung lượng cao giới hạn ở tần số UHF hoặc siêu cao tần và ở đường truyền điểm - điểm..
- Hệ thống dung lượng cao hơn như hệ thống di động tế bào thế hệ 3G yêu cầu cơ sở hạ tầng lớn hơn, những địa điểm cell đặt gần nhau, nơi suy hao đường truyền lớn hơn trong không gian tự do, nơi truy cập nhiều hướng từ người dùng.
- Hệ thống vệ tinh có vùng phủ sóng rộng do đó phục vụ được nhiều người dùng cùng chia sẻ thông tin.
- Yêu cầu về hệ thống vệ tinh dung lượng cao và truyền tin hai hướng không kinh tế (do chi phí lắp đặt hệ thống vệ tinh)..
- 1.4.4 Hệ thống thông tin cáp quang.
- Cáp quang là phương tiện trội hơn vì cung cấp dung lượng thông tin lớn, độ suy hao tín hiệu nhỏ.
- 1.4.5 Hệ thống thông tin quang vô tuyến.
- Ưu điểm nổi trội của hệ thống thông tin quang vô tuyến là băng thông cực rộng, dung lượng cực lớn do truyền tải tần số cao hơn nhiều các hệ thống thông tin vô tuyến khác.
- Băng thông (BW) gấp khoảng 10.000 lần so với thông tin vi ba (khoảng 200THz, tần số vi ba khoảng 20 GHz).
- Triển khai hệ thống nhanh chính xác giá thành của hệ thống thấp nên giá thành của mỗi cuộc đàm thoại giảm xuống.
- Nhược điểm hệ thống thông tin vô tuyến này là tín hiệu bị suy hao rất lớn trong môi trường truyền có mưa, sương mù, khói bụi….
- 1.4.6 Xác định chất lượng của hệ thống quang vô tuyến.
- Phép đo chủ yếu giá trị của bất kì hệ thống thông tin là nó có thể truyền dữ liệu băng rộng hiệu quả cao qua một tuyến với tỉ lệ lỗi bit BER chấp nhận được hay không, thường là 10 -9 hoặc tốt hơn..
- Thách thức có ý nghĩa nhất đối với những hệ thống quang vô tuyến là sự suy hao do không khí, đặc biệt là sương mù.
- Điều này xuất phát từ đặc trưng hệ thống dùng ánh sáng có bước sóng trong phạm vi suy hao và tán xạ lớn do các hạt lơ lững trong không khí như sương, mưa phùn, hơi ẩm, khói bụi..
- CHƢƠNG 2: HỆ THỐNG THU PHÁT QUANG VÔ TUYẾN 2.1 Giới thiệu chƣơng.
- Hệ thống thu phát quang vô tuyến một trong những yếu tố quan trọng quyết định đến sự thành công của mạng thông tin quang vô tuyến.
- Từ mã hoá tin tức, điều chế tín hiệu, chuyển đổi E/O, khuếch đại quang, Laser phát, Laser thu, chuyển đổi O/E, giải điều chế, kỹ thuật ghép kênh…Tất cả các khối sẽ hợp thành hệ thống thu phát quang Laser việc hiểu rõ về kỹ thuật từng khối, nguyên lý làm việc để từ đó tính toán mức công suất phát, độ nhạy máy thu, tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) sao cho đảm bảo tỷ lệ lỗi bít (BER) trong phạm vi cho phép..
- 2.2.1 Giới thiệu chung về hệ thống.
- Tại mỗi điểm kết nối sử dụng một nguồn quang và một thấu kính để truyền ánh sáng xuyên qua không khí tới thấu kính bên thu nhận thông tin.
- Việc xử lý tín hiệu để có được một hệ thống thu phát quang vô tuyến hoàn thiện còn qua nhiều công đoạn khác nhau như lọc, nén, ghép kênh tín hiệu…ở đây chỉ nêu những bước cơ bản của hệ thống thu phát quang vô tuyến..
- Tiêu chuẩn an toàn đề nghị rằng những hệ thống này nên đặt ở nơi mà luồng ánh sáng không bị gián đoạn, hay ảnh hưởng trực tiếp tới mắt người.
- Hệ thống FSO phải đạt được các chỉ tiêu sau:.
- Độ tin cậy của laser là điều đáng quan tâm đối với hệ thống quang không dây.
- Xét thấy yếu tố nhiệt độ là không thể điều khiển trong hệ thống ngoài trời nên để tăng thời gian sống cho thiết bị phát ta cần điều khiển công suất ra tự động..
- 2.2.5 Điều chế tín hiệu.
- Trong hệ thống thông tin quang, có hai phương pháp điều chế tín hiệu là điều chế trong và điều chế ngoài..
- 2.2.7 Hệ thống bám đuổi.
- Trong hệ thống thông tin quang không dây thì cần thiết có hệ thống bám đuổi quang.
- Các thiết bị có diện tích bề mặt tương đối lớn sẽ dễ dàng định hướng thẳng hàng tới bộ thu quang hệ thống bám đuổi.
- Đối với những hệ thống quang gắn trên tòa nhà thì băng thông cho hệ thống bám đuổi thấp ,với hệ thống gắn trên tháp hoặc trụ thì băng thông bám đuổi cao hơn để chống lại tác động của gió..
- Hai hệ thống tách sóng thông thường nhất dùng trong phạm vi phổ gần hồng ngoại dựa trên công nghệ silicon hay InGaAs..
- Khi lắp đặt hệ thống thông tin quang vô tuyến, thiết bị phát tạo ra những chùm laser vào những khu vực có người sinh sống nên đảm bảo an toàn cho mắt người trở nên quan trọng..
- Những hệ thống chúng ta hoạt động ở hai bước sóng 800 nm và 1550 nm.
- Hệ thống FSO ra đời hoàn toàn dựa trên những luận chứng khoa học như lý thuyết bức xạ ánh sáng.
- hiệu ứng ánh sáng, truyền đẫn tín hiệu trong không gian, các kỹ thuật điều chế tin tức, giải điều chế tin tức, khuếch đại tín hiệu tất cả các yếu tố này đã tạo nên một mạng thông tin quang vô tuyến băng thông rộng phục vụ cho nhu cầu.
- sử dụng thông tin của người tiêu dùng.
- Laser phát được dùng thông dụng như laser điode LD nhưng do đặc điểm đường truyền có suy hao lớn nên công suất phát của các loại laser này thường lớn hơn, chính vậy nhiệt độ của laser tăng cao nên tuổi thọ của laser giảm xuống so với các laser dùng trong thông tin sợi quang.
- Các bộ khuếch đại quang trong FSO có cấu trúc đặc biệt hơn so với trong thông tin sợi quang.
- Hệ thống bám đuổi trong mạng FSO là một khâu quan trọng nhằm giữ được mạng thông tin thông suốt vì nó có tác dụng tự động điều chỉnh sự định hướng của tia sáng giữa phát và thu sao cho năng lượng tập trung tại điểm thu lớn nhất.
- Việc tính toán suy hao tín hiệu trên đường truyền, cự ly liên lạc để từ đó tính toán công suất dự trữ, kinh phí xây dựng, tỷ lệ lổi bít BER trong điều kiện thời tiết cụ thể là điều bắt buộc đối với nhà thiết kế một mạng thông tin quang vô tuyến.
- 3.2 Đặc điểm đƣờng truyền tín hiệu quang vô tuyến 3.2.1 Truyền ánh sáng.
- Khả năng sử dụng tuyến là yếu tố then chốt được xem xét khi lắp đặt hệ thống.
- Hiệu suất công tác của tuyến kể cả công suất phát và khả năng truy cập mạng dẫn tới giá thành xây dựng mạng, giá cước truy cập trong điều kiện đảm bảo chất lượng thông tin như tỷ lệ lỗi bít BER, độ trể tín hiệu….
- Chương 3 là cơ sở lý thuyết để xây dựng một mạng thông tin quang vô tuyến.
- CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ TUYẾN THÔNG TIN QUANG VÔ TUYẾN TẠI ĐÀ NẴNG VÀ MÔ PHỎNG BẰNG OPTIWAVE 4.1 Giới thiệu chƣơng.
- Việc xây dựng một hệ thống thông tin quang vô tuyến trong điều kiện thời tiết nước ta nói chung và thành phố Đà Nẵng nói riêng là một việc làm yêu cầu có độ chình xác cao vì nó liên quan đến độ vững chắc của hệ thống và kinh phí để thiết kế hệ thống.
- Chương này đi sâu vào xây dựng một mạng thông tin quang vô tuyến có những yêu cầu như tỉ lệ lỗi bít (BER), tốc độ bít.
- Các thông số cụ thể của tuyến thông tin từ Green Plaza – Đà Nẵng số 233 – Trần Phú đến Trung tâm Thông tin di động khu vực III - MobiFone số 263 Nguyễn Văn Linh – TP Đà Nẵng.
- 4.2 Các thông số cụ thể từ Green Plaza đến Trung tâm Thông tin di động khu vực III - MobiFone.
- 4.2.1 Các tham số của mạng quang vô tuyến Các thông số của hệ thống.
- Green Plaza – Đà Nẵng tại số 233 – Trần Phú đến Trung tâm Thông tin di động khu vực III - MobiFone số 263 Nguyễn Văn Linh.
- 4.3.1 Xây dựng hệ thống thu phát trên phần mềm Optiwave 4.3.1.1 Khối Transmitter.
- Sau đó vận dụng những công thức thực nghiệm đã được chứng minh tính toán các giá trị cụ thể để xây dựng một mạng thông tin vô tuyến hoàn thiện.
- Ứng dụng phần mềm Optisystem tính toán ghép kênh đáp ứng yêu cầu của người sử dụng, đưa ra các giải pháp kỹ thuật nâng cao chất lượng mạng thông tin

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt