Đề tài NGHIÊN CỨU THÔNG TIN VIBA VÀ SƯ DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PATHLOSS

NGHIÊN CỨU THÔNG TIN VIBA VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PATHLOSS TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG BÀI TẬP LỚN HÊ THỐNG VIÊN THÔNG Đề tài: NGHIÊN CỨU THÔNG TIN VIBA VÀ SƯ DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PATHLOSS NGHIÊN CỨU THÔNG TIN VIBA VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PATHLOSS TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG BÀI TẬP LỚN HÊ THỐNG VIÊN THÔNG Đề tài: NGHIÊN CỨU THÔNG TIN VIBA VÀ SƯ DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PATHLOSS NGHIÊN CỨU THÔNG TIN VIBA VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PATHLOSS TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG BÀI TẬP LỚN HÊ THỐNG VIÊN THÔNG Đề tài: NGHIÊN CỨU THÔNG TIN VIBA VÀ SƯ DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PATHLOSS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

BÀI TẬP LỚN

HỆ THỐNG VIỄN THÔNG

Đề tài:

NGHIÊN CỨU THÔNG TIN VIBA VÀ SỬ DỤNG

PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PATHLOSS

Bùi Khắc Quốc Hiển 20182497

Nguyễn Thái Hà 20182475

Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN HOÀNG

HẢI

Hà Nội, 12-2021

LỜI NÓI ĐẦU

Chém gió về thông tin viba và phần mềm mô phỏng pathloss

Trong quá trình thực hiện tuy có rất nhiều khó khăn nhưng nhờ sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS Nguyễn Hoàng Hải cũng như nỗ lực của bản thân mà chúng em đã hoàn thành được đề tài này, nhưng do thời gian cũng như trình độ sinh viên có hạn nên không thể tránh khỏi một vài sai sót Chúng em mong nhận được những lời khuyên của thầy để chúng em có thể hiểu thêm về đề tài này nói riêng và môn học này nói chung Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy!

MỤC LỤC

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT i

DANH MỤC HÌNH VẼ ii

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Giới thiệu 3

1.1.1 Giới thiệu chung 3

1.1.2 Blockchain 4

1.1.3 Hợp đồng thông minh 5

1.2 Công việc liên quan 6

1.3 Mục tiêu nghiên cứu 7

1.4 Đóng góp 8

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10

2.1 Lựa chọn các nghiên cứu sơ cấp 10

2.2 Tiêu chí bao gồm và loại trừ 11

2.3 Kết quả lựa chọn 12

2.4 Đánh giá chất lượng 12

2.5 Thu thập số liệu 13

2.6 Phân tích dữ liệu 13

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ 15

3.1 Sự phân loại của các giải pháp bảo mật khác nhau 15

3.2 Tỉ lệ phần trăm của các giải pháp bảo mật khác nhau 16

CHƯƠNG 4 BÀN LUẬN 17

4.1 Khái quát tình hình 17

4.2 Khảo sát qua các câu hỏi nghiên cứu 18

CHƯƠNG 5 NHỮNG VẤN ĐỀ ĐẶT RA, THÁCH THỨC VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU

TRONG TƯƠNG LAI 25

CHƯƠNG 6 KẾT QUẢ 27

KẾT LUẬN 28

TÀI LIỆU THAM KHẢO 29

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Viết tắt Định nghĩa/giải thích

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 2.1 Chiến lược tuyển chọn và thu thập các nghiên cứu 12

Hình 2.2 Số lượng nghiên cứu sơ cấp cuối cùng được xuất bản theo thời gian 14 Hình 3.1 Các giải pháp bảo mật được cung cấp bởi các hợp đồng thông minh Blockchain cho Internet và IoT 15 Hình 3.2 Các giải pháp bảo mật theo hướng hợp đồng thông minh trong Internet

và IoT 16

ii

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VI BA

vi ba là nói tới hệ thống vô tuyến tiếp sức mặt đất

Thông tin sóng cực ngắn giữa hai điểm bắt đầu xuất hiện vào những năm 30 củathế kỷ trước tuy nhiên lúc bấy giờ do khó khăn về mặt kỹ thuật nên chỉ làm việc ở dảisóng mét do vậy ưu điểm của thông tin siêu cao tần chưa được phát huy Năm 1935đường thông tin VTTS đầu tiên được thành lập ở Newyoec và Philadenphi chuyển tiếpqua 6 địa điểm và chuyền được 5 kênh thoại Và TTVTTS bùng nổ sau chiến tranh thếgiới lần thứ hai Hệ thống vi ba số bắt đầu hình thành từ đầu những năm 50 và pháttriển mạnh mẽ cùng với sự phát triển của kỹ thuật viễn thông

Hệ thống vi ba (microwave link): là hệ thống truyền thông tin giữa 2 điểm bằngsóng vô tuyến cực ngắn

Hình 1.1 Sơ đồ 1 tuyến vi ba đơn giản

1.2 Đặc điểm hệ thống vi ba

Thông tin vi ba số là một trong 3 phương tiện thông tin phổ biến hiện nay (bêncạnh thông tin vệ tinh và thông tin quang) Hệ thống vi ba số sử dụng sóng vô tuyến

Sóng mang vô tuyến được truyền đi có tính định hưởng rất cao nhờ các anten địnhhướng.

Hệ thống Vi ba số là hệ thống thông tin vô tuyến số được sử dụng trong các đườngtruyền dẫn số giữa các phần tử khác nhau của mạng vô tuyến Hệ thống Vi ba số có thểđược sử dụng làm:

 Các đường trung kế số nối giữa các tổng đài số

 Các đường truyền dẫn nối tổng đài chính đến các tổng đài vệ tinh

 Các đường truyền dẫn nối các thuê bao với các tổng đài chính hoặc các tổng đài

vệ tinh

 Các bộ tập trung thuê bao vô tuyến

 Các đường truyền dẫn trong các hệ thống thông tin di động để kết nối các máy

di động với mạng viễn thông

Các hệ thống truyền dẫn vi ba là các phần tử quan trong của mạng viễn thông ,tầmquan trọng này ngày càng được khẳng định khi các công nghệ thông tin vô tuyến mớinhư thông tin di động được sử dụng rộng rãi trong viễn thông

1.3 Mô hình hệ thống

Hình 1.2 Mô hình hệ thống 1 số vi ba điển hình

Một hệ thống vi ba số bao gồm một loạt các khối xử lý tín hiệu Các khối này cóthể được phân loại theo các mục sau đây:

 Biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số

 Tập hợp các tín hiệu số từ các nguồn khác nhau thành tín hiệu băng tần gốc

 Xử lý tín hiệu băng gốc để truyền trên kênh thông tin

 Truyền tín hiệu băng gốc trên kênh thông tin.

 Thu tín hiệu băng gốc từ kênh thông tin

 Xử lý tín hiệu băng gốc thu được để phân thành các nguồn khác nhau tương ứng

 Biến đổi tín hiểu số thành các tín hiệu tương tư tương ứng

Biến đổi ADC và DAC có thể được thực hiện bằng một trong các phương pháp sauđây:

 Điều và giải điều xung mà PCM

 Xung mã Logarit (Log (PCM))

 Xung mã vi sai (DPCM)

 Xung mã vi sai tự thích nghi (ADPCM)

 Điều và giải điều delta (DM)

 Delta tự thích nghi (ADN)

Tập hợp các tín hiệu số từ các nguốn băng gốc khác nhau thành tín hiệu băng gốcvà phân chia tín hiệu số từ tín hiệu băng gốc được thực hiện nhờ quá trình ghép tách Có 2 hệ thống ghép tách chủ yếu theo thời gian TDM và theo tần số FDM

Việc xử lý tín hiệu băng gốc thành dạng sóng vô tuyến thích hợp để truyền trênkênh thông tin phụ thuộc vào môi trường truyền dẫn vì mỗi môi trường truyền dẫn cóđặc tính và hạn chế riêng Việc xác định sơ đồ điều chế và giải điều chế thích hợp yêucầu độ nhạy của thiết bị tương ứng với tỉ lệ lỗi bit BER cho trước ở tốc độ truyền dẫnnhất định, phụ thuộc vào độ phức tạp cũng như giá thành của thiết bị

Hình 1.3 Sơ đồ khối thiết bị thu phát vi ba

1.4 Phân loại

* Phụ thuộc vào tốc độ bít của tín hiệu PCM cần truyền, các thiết bị vô tuyến phảiđược thiết kế, cấu tạo phù hợp để có khả năng truyền dẫn các tín hiệu đó Có thể phânloại như sau:

 Vi ba số băng hẹp (tốc độ thấp): được dùng để truyền các tín hiệu có tốc độ2Mbit/s, 4 Mbit/s và 8 Mbit/s, tương ứng với dung lượng kênh thoại là 30 kênh,

60 kênh và 120 kênh Tần số sóng vô tuyến (0,4 - 1,5)GHz

 Vi ba số băng trung bình (tốc độ trung bình): được dùng để truyền các tín hiệucó tốc độ từ (8-34) Mbit/s, tương ứng với dung lượng kênh thoại là 120 đến 480kênh Tần số sóng vô tuyến (2 - 6)GHz

 Vi ba số băng rộng (tốc độ cao): được dùng để truyền các tín hiệu có tốc độ từ(34140) Mbit/s, tương ứng với dung lượng kênh thoại là 450 đến 1920 kềnh.Tần số sóng vô tuyen 4, 6, 8, 12GHz

1.5 Ưu nhược điểm của hệ thống vi ba

 Ưu điểm:

 Thông tin xuất phát từ các nguồn khác nhau như điện thoại, máy tính,facsimile, telex,video được tổng hợp thành luồng bit số liệu tốc độ cao đểtruyền trên cùng một sóng mang vô tuyến

 Nhờ sử dụng các bộ lặp tái sinh luồng số liệu nên tránh được nhiễu tích luỹtrong hệ thống số Việc tái sinh này có thể được tiến hành ở tốc độ bit caonhất của băng tần gốc mà không cần đưa xuống tốc độ bit ban đầu

 Nhờ có tính chống nhiễu tốt, các hệ thống vi ba số có thể hoạt động tốt với tỉsố sóng mang / nhiễu (C/N)>15dB Trong khi đó hệ thống vi ba tương tựyêu cầu (C/N) lớn hơn nhiều (>30dB, theo khuyến nghị của CCIR) Điềunày cho phép sử dụng lại tần

 Cùng một dung lượng truyền dẫn, công suất phát cần thiết nhỏ hơn so với hệthống tương tự làm giảm chi phí thiết bị, tăng độ tin cậy, tiết kiệm nguồn.Ngoài ra, công suất phát nhỏ ít gây nhiễu cho các hệ thống khác

 Hệ thống này dễ bị ảnh hưởng của méo phi tuyến do các đặc tính bão hoà,

do các linh kiện bán dẫn gây nên, đặc tính này không xảy ra cho hệ thốngtương tự Các vấn đề trên đã được khắc phục nhờ áp dụng các tiến bộ kỹthuật mới như điều chế số nhiều

1.6 Các mạng vi ba số

Thường các mạng vi ba số được nối cùng với các trạm chuyển mạch như là một bộphận của mạng trung kế quốc gia hoặc trung kế riêng, hoặc là nối các tuyến nhánhxuất phát từ trung tâm thu thập thông tin khác nhau đến trạm chính (ứng dụng trongcác trung tâm chuyển mạch hoặc tổ chức các mạng Internet)

* Vi ba số điểm nối điểm:

Mạng vi ba số điểm nối điểm hiện nay được sử dụng phổ biến Trong các mạngđường dài thường dùng cáp sợi quang còn các mạng quy mô nhỏ hơn như từ tỉnh đếncác huyện hoặc các ngành kinh tế khác người ta thường sử dụng cấu hình vi ba sốđiểm-điểm dung lượng trung bình hoặc cao nhằm thoả mãn nhu cầu của các thông tinvà đặc biệt là dịch vụ truyền số liệu Ngoài ra, trong một số trường hợp, viba dunglượng thấp là giải pháp hấp dẫn để cung cấp trung kế cho các mạng nội hạt, mạngthông tin di động

* Vi ba số điểm nối đến nhiều điểm:

Mạng vi ba số này trở thành phổ biến trong một số vùng ngoại ô và nông thôn.Mạng bao gồm một trạm trung tâm phát thông tin trên một an ten đẳng hướng phục vụcho một số trạm ngoại vi bao quanh Nếu các trạm ngoại vi này nằm trong phạm vi(bán kính) truyền dẫn cho phép thì không cần dùng các trạm lặp, nếu khoảng 4 cách xa

sẽ được truyền đến các thuê bao Thiết bị vi ba trạm ngoại vi có thể đặt ngoài trời, trêncột.v.v mỗi trạm ngoại vi có thể được lắp đặt thiết bị cho nhiều trung kế Khi mật độcao có thể bổ sung thêm thiết bị; được thiết kế để hoạt động trong các băng tần1,5GHz -1,8GHz và 2,4GHz sử dụng một sóng mang cho hệ thống hoàn chỉnh.

1.7 Điều chế và giải điều chế

* Điều chế:

Điều chế số là phương thức điều chế đối với tín hiệu số mà trong đó 1 hay nhiềuthông số của sóng mang được thay đổi theo sóng điều chế Hay nói cách khác, đó làquá trình gắn tin tức (sóng điều chế) vào một dao động cao tần (sóng mang) nhờ biếnđổi 1 hay nhiều hơn 1 thông số nào đó của dao động cao tần theo tin tức Thông quaquá trình điều chế số, tin tức ở vùng tần số thấp sẽ được chuyển lên vùng tần số cao đểcó thể truyền đi xa

Hình 1.4 Sơ đồ điều chế và giải điều chế số

* Giải điều chế:

Giải điều chế là quá trình ngược lại với quá trình điều chế, trong quá trình thu đượccó một trong những tham số: biến độ, tần số, pha của tín hiệu sóng mang được biến đổitheo tín hiệu điều chế và tùy theo phương thức điều chế mà ta có các phương thức giảiđiều chế thích hợp để lấy lại thông tin cần thiết.

CHƯƠNG 2 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PATHLOSS VÀ

GOOGLE EARTH THIẾT KẾ TUYẾN VIBA

Ví dụ: Thiết kế tuyến viba từ xã Vạn Thắng, Ba Vì, Hà Nội đến cạnh chùa Cao, thịtrấn Quảng Oai (sau đài truyền hình Quảng Oai - Ba vì), Hà Nội với tần số cho trướclà 15GHz, truyền được Capacity (dung lượng tối đa) là 200 Mbps Dùng phần mềmPathloss 4.0 và Google earth để mô phỏng tuyến truyền dẫn

2.1 Sử dụng Google earth

2.1.1 Mục đích

 Xem được bản đồ 3D

 Xác định được kinh độ, vĩ độ giữa hai trạm phát và thu

 Hiển thị độ cao so với mực nước biển

 Lấy được địa hình thực địa giữa hai trạm phát và thu

2.1.2 Cách thực hiện

 Bước 1: Mở Google earth sẽ có giao diện như sau:

 Bước 2: Đánh dấu vị trí đặt trạm

 Bước 3: Vẽ đường thẳng để đo khoảng cách giữa 2 trạm và hiển thị cấu hình độcao, từ thuộc tính của trạm ta biết được tọa độ chính xác của nó

Ấn chuột phải vào “Untitled Polygon” chọn “Save place as”, ta sẽ được fileđuôi kmz rồi đưa vào trang web: https://earthexplorer.usgs.gov/ sau đó, ta sẽ được fileđuôi hgt Đây chính là file dữ liệu địa hình cần cài đặt trong Configure TerrainDatabase để dữ liệu địa hình giữa hai trạm phát và thu trong phần mềm mô phỏngPathloss.

2.2 Sử dụng Pathloss để thiết kế tuyến

2.2.1 Mục đích

Pathloss là phần mềm chuyên nghiệp về thiết kế tuyến Microwave với những ưuđiểm vượt trội là dễ sử dụng, đầy đủ các thông số nhưng bên cạnh đó nó có nhượcđiểm là tính chống nhiễu không quan tâm đến địa hình

2.2.2 Tiến hành thiết kế

Giao diện Pathloss: Hình dưới thể hiện các thông số ban đầu cần nhập vào

 Bước 1: Thiết lập các thông số ban đầu

 Tọa độ: gồm vĩ độ và kinh độ được lấy từ Goole earth (hoặc từ file excel)

 Tiếp theo ta nhập tần số: tần số được sử dụng ở đây là 15GHz

 Thiết lập chuẩn ban đầu: trên thanh công cụ của Pathloss chọn Configure →Geographic Defaults

 Chọn như hình trên (dùng dữ liệu chuẩn chung) → OK.

 Sau khi thiết lập:

 Bước 2: Load dữ liệu địa hình SRTM

 Dữ liệu địa hình SRTM thể hiện tọa độ (latitude, longitude), thông số độ cao(elevation) được load trực tiếp vào Pathloss để mô phỏng địa hình ở phầnterraindata

 Sau khi có dữ liệu địa hình SRTM (file đuôi hgt vừa được tạo ở 2.1.2) thì bắtđầu load vào Pathloss: trên thanh công cụ của Pathloss chọn phần Configure →Terrain Database, xuất hiện hộp thoại:

 Chọn Setup Primary (có thể tráo ngược giữa Primary và Secondary) sẽ hiện lên

1 cửa sổ SRTM → Chọn file BIL-HDR-BLW sau đó load tới file hgt

 Bước 3: Tạo dữ liệu địa hình và hiển thị trong Pathloss

 Sau khi đã load dữ liệu địa hình SRTM thì vào phần Module trên thanh công cụchọn Terrain Data Xuất hiện cửa sổ mới:

 Chọn Generate Profile, xuất hiện hộp thoại và điền khoảng cách để tạo dữ liệu,

ở đây chọn 100m → Generate

 Bước 4: Tính toán độ cao anten:

 Trên thanh công cụ chọn Module → Antenna Heights Sau đó kích vào biểutượng máy tính, Pathloss sẽ tự tính chiều cao của anten của 2 trạm

 Bước 5: Thực hiện việc thiết kế chính trong phần Worksheets

 Sau khi load tất cả các thông số trong TX Channels, Radio Equipment,Branching Network TR-TR, Transmission Lines TR -TR, Antennas TR – TR,

Path Profile Data, Rain → Sau khi đã chọn đầy đủ các thông số thì dấu tíchmàu xanh thông báo đã hoàn thành và nhận được cái bảng thông số như hìnhdưới.

 Bước 6: Tính toán nhiễu xạ (Diffraction)

 Trên thanh công cụ chọn Module → Diffraction Hiển thị vùng Fresnel thứ nhất,ấn vào Operations → Fresnel Zones

 Chọn như hình dưới → Close

 Click chọn vào biểu tượng máy tính trên thanh công cụ và hộp thoại tính toánxuất hiện Kết quả tính toán như hình dưới với suy hao trong không gian tự dolà 130.95dB, suy hao do không khí là 0.16dB, tổng suy hao là 131.10dB

 Bước 7: Hiển thị Multipath: Trên thanh công cụ chọn Module → Multipath.

 Bước 8: Hiển thị Printprofile: Trên thanh công cụ chọn Module → Printprofile.

 Bước 9: Hiển thị Map và Network:

Trên thanh công cụ chọn Module → Network, để load map vào Network thì phảiSave trước với đuôi *.gr4 Sau đó chọn Site Data → Create Background

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT

Path profile, link pudget (290)

3.1 Sự phân loại của các giải pháp bảo mật khác nhau

Sự phân loại của các giải pháp bảo mật khác nhau được cung cấp bởi hợp đồngthông minh Blockchain trong lĩnh vực Internet và IOT

Hình 3.5 Các giải pháp bảo mật được cung cấp bởi các hợp đồng thông minh Blockchain

cho Internet và IoT.