Những ảnh hưởng của thời tiết đối với kết nối mạng quang vô tuyến

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang	6
Dung lượng	596,03 KB

Nội dung

Bài viết xem xét một mạng FSO nhiều nút, các nút được phân phối tại các vị trí cố định trên một đường truyền nhất định. Tôi tính đến các hiện tượng thời tiết quan trọng nhất như là: sương mù, mưa và tuyết, và rút ra biểu thức giải tích xác suất nút cách ly. Tiếp theo, chúng ta tìm thấy số lượng trạm thu phát cho một chiều dài kết nối nhất định để đạt được hiệu suất đáng tin cậy. Mời các bạn cùng tham khảo!

Hội Thảo Quốc Gia 2015 Điện Tử, Truyền Thông Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) Hội Thảo Quốc Gia 2015 Điện Tử, Truyền Thông Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) Những Ảnh Hưởng Của Thời Tiết Đối Với Kết Nối Mạng Quang Vô Tuyến Lê Quốc Cường, Sở Thông tin Truyền thông TPHCM, email: cuonglequoc@gmail.com Tăng Chí Kiệt, Học viện Cơng nghệ Bưu Chính Viễn thơng (TPHCM), email: kiettc@gmail.com Tóm tắt – Với ưu điểm mang lại hệ thống quang vơ tuyến quang vô tuyến (FSO) mạng kết nối tương lai Tuy nhiên, quang vô tuyến bị ảnh hưởng lớn yếu tố khách quan điều kiện khí thường xuyên thay đổi dẫn đến làm suy hao hiệu suất kênh truyền Do việc sử dụng nút chuyển tiếp phương pháp hứa hẹn đế giảm thiểu suy hao hiệu suất truyền mạng quang vô tuyến Trong báo này, xem xét mạng FSO nhiều nút, nút phân phối vị trí cố định đường truyền định Tơi tính đến tượng thời tiết quan trọng là: sương mù, mưa tuyết, rút biểu thức giải tích xác suất nút cách ly Tiếp theo, tìm thấy số lượng trạm thu phát cho chiều dài kết nối định để đạt hiệu suất đáng tin cậy Ngồi ra, tơi xem xét trường hợp ngược lại, nghĩa là, với số lượng máy thu phát định ta tìm chiều dài kết nối định để đạt hiệu suất đáng tin cậy Các phân tích cung cấp hiểu biết đáng kể vào yếu tố làm giảm hiệu suất mạng FSO Nó cơng cụ có giá trị cho nhà nghiên cứu viễn thông để thiết kế mạng lưới thực tế xảy đồng thời ta tiến hành nghiên cứu riêng biệt [2] Một giải pháp hiệu để giảm thiểu suy hao hiệu suất hệ thống FSO sử dụng kỹ thuật chuyển tiếp hỗ trợ Trong kênh truyền đa bước nhảy, tổng đường truyền chia thành khoảng cách nhỏ Tại nút chuyển tiếp, tín hiệu quang nhận được, xử lý truyền sang nút Bằng cách đó, mạng lưới nối tiếp truyền tín hiệu đến nơi khoảng cách xa [3] Một mạng nối tiếp cho kết nối tồn kết nối từ nút đến nút khác Việc thiếu kết nối cặp nguồn– đích có nghĩa mạng cho bị ngắt kết nối [4] Một tham số quan trọng để mô tả kết nối xác suất nút bị cách ly, xác suất mà nút ngẫu nhiên kết nối với nút khác [5] Số lượng trạm chuyển tiếp Từ khóa – Quang vơ tuyến, xác suất cách ly nút, ảnh hưởng thời tiết, quỹ công suất đường truyền, mạng đa chặng I ĐẶT VẤN ĐỀ Quang vô tuyến (FSO) kỹ thuật hiệu cho việc tiết kiệm chi phí băng thơng cao cho dịch vụ băng thơng rộng qua mơ hình kết nối điểm – điểm Cách thức mà FSO hoạt động giống sợi quang Tuy nhiên, tín hiệu quang truyền qua mơi trường khơng khí, suy hao đường truyền máy phát thu bị nâng lên tác động yếu tố môi trường khơng khí xuất Thời tiết, khoảng cách truyền, tán xạ, hấp thụ, nhiễu động, ảnh hưởng pointing error, bước sóng truyền tốc độ truyền yếu tố xác định ngẫu nhiên tác động đến hiệu suất kênh truyền quang vô tuyến Trong yếu tố tác động tượng khí tượng đóng vai trị quan trọng việc thiết kế, triển khai kết nối FSO Sương mù, tuyết mưa gây tán xạ tín hiệu quang khí Tán xạ làm cho phần chùm ánh sáng truyền từ nguồn làm chệch hướng so với phương truyền ban đầu Một hiệu ứng khí điều kiện thời tiết cụ thể gây thay đổi ngẫu nhiên chiết suất khí Kết có biến động ngẫu nhiên xạ (nhấp nháy) tín hiệu quang quan sát thấy máy thu [1] Hơn nữa, kết nối FSO phụ thuộc vào hiệu suất lỗi pointing error Lỗi Pointing error xảy khơng thẳng học sai sót hệ thống Trong số tất tượng, sương mù mang lại ảnh hưởng lớn nhất, cấu thành từ giọt nước nhỏ có kích thước gần kích thước bước sóng hồng ngoại ngồi mưa tuyết tác động đến hiệu suất FSO, tác động sương mù Trong yếu tố ảnh hưởng điều kiền thời tiết khác tượng ISBN: 978-604-67-0635-9 T 2 … n R N-1 N Số lượng trạm Hình 1: Kiến trúc mạng Các đường kết nối kết nối mạng khơng dây đóng vai trị quan trọng khả kết nối mạng không dây cao nhiều so với mạng hữu tuyến Hiện nay, cơng trình nghiên cứu mạng quang vơ tuyến hạn chế tài liệu kỹ thuật chi tiết, lĩnh cịn Đó động lực cho bắt đầu làm việc chủ đề này, tơi nhận thấy vấn đề kết nối thách thức mạng lưới FSO mà bị chủ yếu từ điều kiện thời tiết bất lợi II CÁC MƠ HÌNH GIẢ ĐỊNH A Mơ Hình Phân Bố Nút Một mơ hình phân bố nút khơng gian cần thiết để phù hợp với hiệu cấu trúc động mạng truyền thông [8] Đối với hệ thống vơ tuyến, mơ hình xử lý điểm Poisson (Poisson point-process - PPP) phổ biến tính đơn giản [6] Mơ hình PPP giả định số lượng lớn máy thu phát phân tán ngẫu nhiên khu vực phục vụ giới hạn giả định mật độ nút liên tục Tuy nhiên, cách tiếp cận khơng xác cho mạng thực tế thường bao gồm số hữu hạn nút thơng tin Vì lý đó, phát triển mơ hình thực tế giả định số nút biết cố định có phân bố độc lập khu vực định gần đề xuất [9] Mơ hình này, gọi xử lý điểm nhị thức (binomial point-process - BPP), tìm thấy ứng dụng cho mạng chiều FSO nơi nút đặt cách nhiều km 403 403 Hội Thảo Quốc Gia 2015 Điện Tử, Truyền Thông Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) Hội Thảo Quốc Gia 2015 Điện Tử, Truyền Thông Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) Do xem xét kiến trúc mạng nối tiếp gồm n chuyển tiếp, tức là, N nút thu phát FSO phân bố khoảng phục vụ theo mơ hình BPP (Hình 1) Khoảng cách nút nút kế thứ k tuân theo phân phối beta tổng quát cho [11]: r (1)   ( ; k , N  k  1), f Rk (r ) l l ớǣ  ( x; a, b) biểu thị hàm mật độ beta   ( x; a, b) (1/ B(a, b)) x a 1 (1  x)b 1 hàm beta B(a, b) xác định bởi: t B ( x, y) x 1 (1  t ) y 1 dt Chứng minh: Xem xét mô hình xử lý điểm nhị phân (BPP) với N điểm phân bố ngẫu nhiên cầu B có d chiều tâm O bán kính R Thể tích cầu vd (W) cd R d mà: Cd   d (1  d 2) (2) , Là thể tích đơn vị cầu miền R d bao gồm trường hợp c1 2, c2  c3  4 Mật độ mơ hình N (cd R d ) Hàm phân bố tích lũy bù (ccdf) Rn xác xuất có có n điểm nằm cầu Bd (O, r ) :  F Rn (r ) n 1 N k 0    k  p 1  p  d Với p c  cd R d dr k N k  r R d ,0r  R (3) Một nút trở nên bị cách ly nút kế vượt ngồi phạm vi kết nối ( R ); đó, xác suất cách ly nút, Piso , suy ra: Piso  Pr(r  R )  Pr(r  R ) R  1  I x ( a, b)   0r R t a 1 (1  t )b 1 dt B ( a, b) Hàm pdf khoảng cách f Rn  d F Rn / dr ta có: d I1- p ( N - n  1, n) dr N - n n -1  d (1- p)  (1- p) p  -   dr  B( N - n  1, n)  f Rn (r ) -  d -1 (1- p ) N - n p n -1 B ( N - n  1, n)  dr R  R   d (1- p ) N - n p n -1 d R B ( N - n  1, n) d  d B  n -1 d  1, N - n  1   r      ; n   1, N  n  1 ,   R B( N - n  1, n) d  R   Vì  r  R, Với d  , ta có: r  f Rn (r )    ; n, N  n  1 R R  (4) N 1 dr (5) N với: F Rn viết lại với dạng đầy đủ sau: x  r 1  l     R  1   , l   Từ phương trình trên, kết luận xác suất cách ly nút phụ thuộc với chiều dài định (l), phụ thuộc vào phạm vi truyền dẫn tối thiểu ( R ), số lượng nút ( N ) Phạm vi truyền dẫn tối thiểu liên quan trực tiếp đến xuất sương mù, khói mù, mưa, tuyết gây hấp thụ và/hoặc tán xạ tín hiệu quang truyền Theo quan điểm trên, nghiên cứu bắt nguồn từ số lượng nút tối thiểu ( N ) điều cần thiết để mạng hoạt động với xác suất cách ly nút tiến gần không B Quỹ Công Suất Đường Truyền Trong năm gần đây, nhà nghiên cứu nỗ lực để phát triển mơ hình kênh dự báo ảnh hưởng thời tiết truyền dẫn FSO [10] Một mơ hình hiệu cho việc đánh giá quỹ công suất đường truyền mô tả [5] [11] Theo mơ hình này, cơng suất thu biểu diễn theo phương trình truyền sóng sau : Ar Pr  Pt e R , (6)  .R  F Rn (r ) I1 p ( N  n  1, n), N l Pr Pt  R Ar công suất thu (Watt), công suất phát (Watt), chùm tia phân kì (rad), khoảng cách truyền (m), diện tích độ máy thu, e R hàm mũ số e tích hệ số suy hao khí khoảng cách Xem xét phương trình trên, biến kiểm sốt : cơng suất phát, diện tích độ máy thu, phân kỳ chùm tia, khoảng cách truyền Trong đó, hệ số suy hao khí khơng kiểm sốt được, phụ thuộc điều kiện mơi trường bên ngồi độc lập với khoảng bước sóng điều kiện suy hao lớn Nhận thấy rằng, công suất thu phụ thuộc lớn vào hệ số suy hao khí khoảng cách ; tình điều kiện khí thực tế, cho hệ thống mạng có yêu cầu độ sẳn sàng 99,9% cao hơn, hệ suy hao định yếu tố (chiếm ưu thế) phương trình B.1 Độ suy hao tín hiệu khơng khí: Kênh truyền suy hao khí bao gồm hai tượng hấp thụ tán xạ Nồng độ chất khí gây suy hao tín hiệu theo thời gian không gian khác nhau, phụ thuộc vào vị trí điều kiện thời tiết Đối với kết nối FSO mặt đất việc truyền tải tín hiệu quang từ máy phát đến máy thu thông qua bầu khí khoảng cách L tuân theo định luật Beer-Lampert [7] P    , L   R e (  ) L , (7) PT với y ( )  ( , L) hai hệ số đại diện cho tổng suy hao việc truyền tải tín hiệu quang thơng qua bầu khí bước 404 404 Hội Thảo Quốc Gia 2015 Điện Tử, Truyền Thông Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) Hội Thảo Quốc Gia 2015 Điện Tử, Truyền Thơng Cơng Nghệ Thơng Tin (ECIT 2015) sóng  tương ứng Sự suy hao tín hiệu quang bầu khí bị gây thành phần phân tử khí điều kiện thời tiết Hệ số suy hao tổng hệ số hấp thụ tán xạ từ thành phần phân tử điều kiện thời tiết khí (8)  ( )  m ( )  a ( )  m ( )  a ( ), k1 , k2 : thơng số mơ hình phụ thuộc vào kích thước giọt mưa nhiệt độ mưa Bảng Các điều kiện mưa [14] Lượng mưa Số lượng (mm/h) Mưa 2.5 Mưa vừa 12.5 Mưa lớn 25 Mưa dông nặng hạt 90 với  m ( ),  m ( ) hai tham số biểu diễn cho hấp thụ phân tử hạt khí Hệ số suy giảm tạo nên từ hấp thụ tán xạ photon quang phân tử khí khơng khí Vì bước sóng thường lựa chọn để sử dụng (780nm, 850nm, 1550nm) nằm vùng cửa sổ truyền nên ảnh hưởng hệ số hấp thụ nhỏ so với tổng suy hao Do đó, ảnh hưởng hệ số suy giảm tán xạ đường truyền gây chủ yếu B.2 Suy hao tín hiệu sương mù: Sự suy giảm tín hiệu quang khoảng cách R , sương mù khói mù, xác định định luật BeerLambert [12]:  R Att fog  e fog , (9) với: Các giá trị thông số k1 , k2 sử dụng để ước lượng suy giảm mưa khuyến nghị ITU-R P1814 [15].cụ thể: Bảng 2: Các giá trị thông số suy hao mưa  Địa điểm k Japan 1.58 0.63 France 1.076 0.67 Trong mơ phía sau, ta áp dụng giá trị k1 = 1.58, k = 0.63, dựa số đo với R lên đến 90 mm/h B.4 Suy hao tín hiệu tuyết: Suy hao tuyết phân thành khô ướt [16] Tuyết ướt bị tan chảy phần dày đặc tuyết khơ đậm đặc dễ dàng trơi theo gió Sự suy hao cụ thể (dB/km) cho [15]: (13) Attsnow  b1S b2 , với: Attsnow : hệ số suy hao điều kiện thời tiết tuyết, S : tỷ lệ tuyết rơi mm/h, b1 , b2 : hàm bước sóng Các giá trị thông số b1 , b2 khuyến nghị ITU-R P1814 [15] sau: Bảng 3: Các giả trị suy hao tuyết b1 b2 -5 Tuyết ướt 0.72 1.02 x 10 λ + 3.79 Tuyết khô 1.38 5.42 x 10-5 λ + 5.50 Att fog : hệ số suy hao sương mù khí  fog : hệ số suy hao điều kiện sương mù; R : khoảng cách truyền Có số mơ hình cho phép để tính tốn hấp thu ánh sáng cụ thể cho bước sóng quang học khác dựa liệu tầm nhìn Hai mơ hình sử dụng rộng rãi mơ hình Kruse mơ hình Kim Trong khuôn khổ luận xin giới thiệu mơ hình Kruse [13], cơng thức sau: q 3.912     fog ( Km )    , V  0  1 với: (10)  fog : hệ số suy hao điệu kiện sương mù, V : tầm nhìn [km],  : bước sóng tín hiệu truyền [nm], 0 : bước sóng chuẩn, q : hệ số phân bố kích thước tán xạ xác định theo mơ hình Kruse Kết cơng trình nghiên cứu kiểm chứng thực nghiệm cho thất giá trị hệ số q tính tốn theo độ phân bố kích thước hạt tầm nhìn (theo mơ hình Kruse) [13]: 1.6 if V  50 Km  q  1.3 if Km  V  50 Km, (11)  13 0.585*V if V  Km C Phạm Vi Truyền Dẫn Tối Thiểu: Phạm vi truyền dẫn đạt tối thiểu máy thu phát phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết đường truyền FSO Nó dễ dàng thu cách phương trình (9), phương trình (12), phương trình (13) vào phương trình (6) tính R sau:   fog Pt Ar  10W0    2 Pr   (14) , R fog   fog Giá trị q tăng dần theo khoảng cách nhìn Sương mù xuất tầm nhìn km Mặt khác, khói mù xuất tầm nhìn dao động từ km đến km [14] B.3 Suy hao tín hiệu mưa: Giọt nước mưa có kích thước đủ lớn gây phản xạ khúc xạ tín hiệu quang học Suy hao cụ thể (đơn vị dB/km) cho [15]: Attrain  k1 Rk2 , (12) đó: Attrain : hệ số suy hao mưa khí quyển, R : tỷ lệ mưa (mm/h) (xem bảng I), Rrain Rrain k2  ln z1 Pt Ar 10W0   2 Pr   ln z1   , (15)  ln z2 Pt Ar 10W0   2 Pr   ln z2   , (16) b2 với z1  10k1R z2  10b1S Trong phương trình trên, W0(.) biểu thị nhánh giá trị thực hàm Lambert W Ta tính biểu 405 405 Hội Thảo Quốc Gia 2015 Điện Tử, Truyền Thông Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) Hội Thảo Quốc Gia 2015 Điện Tử, Truyền Thông Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) D Tình Huống 1: Tìm Số Lượng Nút Chuyển Tiếp Cho Một Kênh Truyền Có Chiều Dài Xác Định Hình hình ảnh tác động sương mù lên xác suất cách ly nút với giá trị tầm nhìn V, giả sử l = 50 km Lúc đầu, ta nhận thấy V tăng, số lượng nút cần thiết giảm đáng kể, V có giá trị lớn tương ứng với điều kiện khí rõ ràng thức giải tích xác suất cách ly nút (phương trình 5) cách thay biến R cho phương trình (14) - (16) III MƠ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN Trong chương này, kết mô lý thuyết vẽ để kiểm chứng lẫn để so sánh hiệu phương pháp khảo sát Để tiến hành mô khảo sát tơi sử dụng thơng số mơ hình, đưa Bảng giữ không đổi khơng có thích thêm Bảng 4: Các thơng số mơ hình hệ thống Tham số Giá trị Bước sóng 780 nm Bước sóng tiêu chuẩn 550 nm Cơng suất phát 80 mW Độ phân kì bước sóng mrad Độ nhạy đầu thu µW Khoảng cách truyền 50 km A Kết Quả Mô Phỏng: Mô Monte Carlo thực Matlab để kiểm chứng kết tính tốn phần II Trên hình vẽ, kết mô ký hiệu hình trịn thích chữ MP Trong mô phỏng, 105 phép thử thực kết giá trị trung bình tổng số phép thử B Kết Quả Lý Thuyết Kết lý thuyết vẽ công thức (5; 14, 15, 16) dẫn phần II thể vẽ đường thẳng liền ký hiệu chữ LT C Hình 2: Xác suất cách ly nút so với số lượng nút điều kiện thời tiết sương mù Chi tiết tăng tầm nhìn với hệ số bốn (từ sương mù dày đặc với V = 50 m đến sương mù dày với V = 200 m) số lượng nút cần thiết giảm khoảng 3,5 lần để đạt Piso = 10-3 Với việc tầm nhìn tăng từ 200m đến 500m số lượng nút tiếp tục giảm theo hệ số Như vậy, sương mù có tác động lớn đến hiệu kênh truyền ảnh hưởng đến việc giảm số lượng nút cần thiết, cải thiện tầm nhìn từ V = 50 m đến V = km để làm giảm số lượng nút giảm 30 lần (từ  500  15) Ngồi ra, lựa chọn bước sóng truyền vấn đề quan trọng Trong thực tế, bước sóng truyền thường gặp có bước sóng truyền bước sóng 780 nm, 950 nm 1550 nm Sự lựa chọn bước sóng thành phần quang học phương diện thương mại xác định xây dựng để hoạt động bước sóng định theo thơng số kỹ thuật sử dụng truyền thông cáp quang Nói chung, bước sóng dài nhiều khả bị ảnh hưởng tán xạ nhiều [17] Hình thể ảnh hưởng điều kiện thời tiết sương mù (tầm nhìn V =2km V =200m) khả cách ly nút cho bước sóng đặc trưng (λ) với khoảng cách truyền l = 50 Ở đây, ta nhận thấy số lượng nút cần thiết để đạt Piso = 10-3 tăng theo hệ số hai cho tầm nhìn V = 200m V =2 km với bước sóng hoạt động giảm từ 1550 nm đến 780 nm, đó, khẳng định bước sóng truyền 1550 nm bị ảnh hưởng điều kiện thời tiết sương mù nhiều hai bước sóng cịn lại Tác động điều kiện thời tiết mưa đến khả cách ly số lượng nút mơ tả Hình Để đảm bảo xác xuất cách ly nút 103 , ta nhận thấy với cư ly truyền 50 km, gia tăng cường độ mưa từ mưa R =2.5 mm/h (  35 nút) đến mưa lớn R =5 mm/h (  80 nút) tăng đáng kể số lượng nút yêu cầu theo hệ số Khi điều kiện mưa tồi tệ R = 12.5 mm/h (  120 nút), hệ số làm tăng thêm đến Một lượng mưa cực lớn R >90 mm/h đòi hỏi triển khai nút (  250 nút) mật độ cao Giải thuật mô phỏng: Bắt đầu Nhập thông số đầu vào: công suất phát, thu; phân kỳ tia; điều kiện thời tiết; khoảng cách truyền, bước sóng truyền; Tính tốn tham số suy hao kênh truyền vô tuyến điều kiện thời tiết khác Tính tốn khoảng cách tối thiểu kênh truyền vô tuyến điều kiện thời tiết khác Mối liên hệ khoảng cách tối thiểu với xác suất cách ly nút, số lượng nút, khoảng cách truyền  R Piso 1   l   N Tính tốn xác suất cách ly nút Vẽ mối liên hệ xác xuất cách ly với số lượng nút Rút mối quan hệ xác suất cách ly với số lượng nút, khoảng cách truyền 406 406 Hội Thảo Quốc Gia 2015 Điện Tử, Truyền Thông Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) Hội Thảo Quốc Gia 2015 Điện Tử, Truyền Thơng Cơng Nghệ Thơng Tin (ECIT 2015) Hình 3: Xác suất cách ly nút với số lượng nút thời tiết sương mù tầm nhìn 2km 200m với bước sóng (750,950,1550) Vì cường độ mưa quan trọng để thu thập liệu tỷ lệ lượng mưa khoảng thời gian khác năm để đạt cân mạng có sẵn số lượng nút cần thiết để đạt giá trị Piso thấp ràng, điều kiện thời tiết tuyết ướt tăng tác động hấp thu tín hiệu quang so với điều kiện tuyết khơ Quan sát ta rút cách so sánh hai đường cong cho tỷ lệ tuyết rơi cụ thể Chính xác hơn, S = mm/h, số lượng nút tăng gấp với điều kiện tuyết ướt để đạt Piso =10-3, với S = mm/h tỷ lệ tăng gấp ba lần E Tình Huống 2: Tìm Khoảng Cách Kênh Truyền Với Số Lượng Nút Chuyển Tiếp Xác Định Trong tình thứ hai này, ta xem xét số máy thu phát cố định N tìm kiếm chiều dài mạng yêu cầu l để đạt Piso trường hợp 103 Tình cung cấp thơng tin cho nhà khai thác mạng làm để bước triển khai mạng lưới họ khu vực địa lý có tính đến điều kiện khí tượng hàng năm Trong trường hợp sương mù dày đặc thời gian dài, việc triển khai mạng lưới FSO khơng có lợi bao phủ có vài km Nhưng điều kiện sương mù mưa trung bình chấp nhận khoảng thời gian phục vụ đáng kể bao phủ chí với 10 máy thu phát Ví dụ, với Piso  103 , 10 nút chuyển tiếp V  500m R  12.5 mm h , khoảng cách truyền bao phủ km Như nhấn mạnh trước đây, tuyết ướt yếu tố làm suy giảm chủ yếu, ví dụ khoảng cách truyền giảm nửa tốc độ tuyết rơi ướt mm/h so với tốc độ tuyết khô Trong điều kiên để đạt xác xuất cách ly nút 10-3 10 nút chuyển tiếp điều kiện khí hậu khắc nghiệt (Bảng 5) ta truyền gần 1.5km, ngược lại với điều kiện thời tiết thuận lợi tầm nhìn lớn 5km cự ly truyền mở rộng nhiều (40km) Bảng 5: Khoảng cách truyền với xác suất cách ly nút Piso  103 Điều kiện thời tiết Sương mù (hệ số thời tiết tầm hình Km) Hình 4: Xác suất cách ly nút so với số lượng nút điều kiện thời tiết mưa Mưa (hệ số thời tiết lượng mưa mm/h) Tuyết ướt (mm/h) Hình 5: Xác suất cách ly nút so với số lượng nút điều kiện thời tiết tuyết khô (đường nét đứt) tuyết ướt (đường liên tục) Cuối cùng, Hình mơ tả tác động tuyết với giá trị khác tốc độ tuyết rơi, giả sử với l = 50 km Rõ 407 407 Tuyết khô (mm/h) Hệ số thời tiết Số lượng trạm thu phát N=10 N=20 N=50 V=0.05 1.83 3.28 7.67 V=0.2 5.62 10.1 23.56 V=0.5 11.4 20.4 47.72 V=1 18.9 34 79.43 V=2 30.7 55.1 128.9 V=5 55.6 99.8 233.2 R=2.5 26.1 46.1 109.6 R=12.5 10.8 19.4 45.38 R=25 7.37 13.2 30.91 R=90 3.39 6.9 14.24 Su=1 23.2 41.7 97.44 Su=2 11.9 21.4 49.92 Su=5 3.25 5.82 13.61 Sk=1 32.3 57.9 135.4 Sk=2 20.9 37.5 87.66 Sk=5 11 19.7 46.03 Hội Thảo Quốc Gia 2015 Điện Tử, Truyền Thông Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) Hội Thảo Quốc Gia 2015 Điện Tử, Truyền Thông Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) IV KẾT LUẬN Trong báo này, tập trung vào nghiên cứu xác suất cách ly nút mạng FSO nối tiếp đặt mơ hình kết nối nhị thức điểm chiều BPP Tơi sử dụng mơ hình suy hao đường truyền xét đến tượng thời tiết quan trọng như: sương mù, mưa, tuyết Các tình đưa để trình bày nhằm cho thấy rõ số lượng nút, chiều dài đường truyền điều kiện thời tiết khác để đạt Piso ≈0 Tức trường hợp thời tiết xấu (tầm nhìn 50m) để đảm bảo kết nối Piso=10-3 nhà mạng cần 10 cho khoảng cách truyền 1.35 km (Bảng 5) Ta phát triển tiếp vấn đề theo hướng khác là: sử dụng mơ hình suy hao khác, xem xét định dạng điều chế khác, kết hợp tính toán với tham số pointing error,…Đây hướng phát triển quan trọng cần thiết truyền thông quang vô tuyến quan tâm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] S Arnon, J Barry, G Karagiannidis, R Schober, and M Uysal, Eds (2012), Advanced Optical Wireless Communication Systems, Cambridge University [2] S Bloom, E Korevaar, J Schuster, and H Willebrand (June 2003), “Under-standing the performance of free-space optics” Journal of Optical Networking, Vol 2, Issue 6, pp 178-200 [3] G K Karagiannidis, T A Tsiftsis, and H G Sandalidis (Aug 2006), “Outage probability of relayed free space optical communication systems,” Electron Letters, vol 42, no 17, pp 994–995 [4] B Bollobas (2001), Random Graphs, 2nd edition, Cambridge University [5] C Bettstetter, J Klinglmayr, and S Lettner (May 2010), “On the degree distribution of k-connected random networks” in IEEE Proc of ICC, pp 1–6 [6] G Mao and B Anderson (Apr 2011), “On the asymptotic connectivity of random networks under the random connection model” in IEEE Proc of INFOCOM, pp 631–639 [7] Al Naboulsi, M., Sizun H, de Fornel F, “Propagation of optical and infrared waves in the atmosphere” in Université de Bourgogne Avenue Alain Savary, France [8] D Stoyan, W S Kendall, and J Mecke (2008), Stochastic Geometry and Its Applications, 2nd edition Wiley [9] S Srinivasa and M Haenggi (Fed 2010), “Distance distributions in finite uniformly random networks: theory and applications,” in IEEE Transaction, Vehicular Technology, vol 59, no 2, pp 940–949 [10] S S Muhammad, P Kohldorfer, and E Leitgeb (July 2005), “Channel mod-eling for terrestrial free space optical links,” in IEEE Proceeding of International Conference, Vol 1, pp 407–410 [11] T Kamalakis, I Neokosmidis, A Tsipouras, S Pantazis, and I Andrikopoulos (Sept 2007), “Hybrid free space optical/millimeter wave outdoor links for broadband wireless access networks,” in IEEE Proceeding of PIMRC, pp 1–5 [12] F Nadeem, V Kvicera, M S Awan, E Leitgeb, S Muhammad, and G Kandus (Dec 2009), “Weather effects on hybrid FSO/RF communication link” IEEE Journal on Select Areas Communication, vol 27, no 9, pp 1687–1697 [13 P W Kruse, L D McGlauchlin, and R B McQuistan (1962), Elements of Infrared Technology: Generation, Transmission and Detection, Wiley [14] I Kim, B McArthur, and E Korevaar (July 2001), “Comparison of laser beam propagation at 785 and 1550 nm in fog and haze for optical wireless communications” Proc SPIE, Optical Wireless Communication III, vol 4214, pp 26–37 [15] ITU recommendation ITU-R P.1814, “Prediction methods required for the design fo terrestrial free space optical link” [16] M S Awan, P Brandl, E Leitgeb, F Nadeem, T Plank, and C Capsoni (June 2009), “Results of an optical wireless ground link experiment in continental fog and dry snow conditions” in Proc Of ConTEL, pp 45– 49 [17] F Nadeem, E Leitgeb, M S Awan, and G Kandus, (Sept 2009 ), “Optical wavelengths comparison for different weather conditions,” in Proc of IWSSC, pp 279–283 408 408 ... kiện thời tiết; khoảng cách truyền, bước sóng truyền; Tính tốn tham số suy hao kênh truyền vô tuyến điều kiện thời tiết khác Tính tốn khoảng cách tối thiểu kênh truyền vô tuyến điều kiện thời tiết. .. truyền với xác suất cách ly nút Piso  103 Điều kiện thời tiết Sương mù (hệ số thời tiết tầm hình Km) Hình 4: Xác suất cách ly nút so với số lượng nút điều kiện thời tiết mưa Mưa (hệ số thời tiết. .. chất khí gây suy hao tín hiệu theo thời gian không gian khác nhau, phụ thuộc vào vị trí điều kiện thời tiết Đối với kết nối FSO mặt đất việc truyền tải tín hiệu quang từ máy phát đến máy thu thơng

Ngày đăng: 27/04/2022, 10:19