Tài Liệu Thực Hành Hệ Thống Viễn Thông.docx

M C L C Ụ Ụ BÀI 1 H NG D N S D NG PH N M M OPTISYSTEM 4ƯỚ Ẫ Ử Ụ Ầ Ề 1 1 Gi i thi u v ph n m m OPTISYSTEM 4ớ ệ ề ầ ề 1 2 Th vi n các ph n t (Component Library) 4ư ệ ầ ử 1 3 Giao di n ng i s d ng 5ệ ườ[.]

M C L C Ụ Ụ BÀI 1: H ƯỚ NG D N S D NG PH N M M OPTISYSTEM 4 Ẫ Ử Ụ Ầ Ề

1.1 Gi i thi u v ph n m m OPTISYSTEM 4ớ ệ ề ầ ề1.2 Th vi n các ph n t (Component Library) 4ư ệ ầ ử1.3 Giao di n ng i s d ng 5ệ ườ ử ụ1.4 Các thanh công c dùng đ thi t k h th ng thông tin quang 7ụ ể ế ế ệ ố1.5 Hi n th và thay đ i các tham s c a các ph n t 9ể ị ổ ố ủ ầ ử1.6 Ch y mô ph ng h th ng 9ạ ỏ ệ ố1.7 Phân tích, đánh giá k t qu mô ph ng 10 ế ả ỏ

BÀI 2: THI T K MÔ PH NG H TH NG THÔNG TIN QUANG Đ N Ế Ế Ỏ Ệ Ố Ơ

KÊNH 17

2.1 C s lý thuy t v h th ng thông tin quang đ n kênh 17ơ ở ế ề ệ ố ơ2.1.1 Khái ni m 17ệ2.1.2 S đ kh i h th ng thông tin quang 17 2.ơ ồ ố ệ ố1.3 u nh c đi m c a h th ng thông tin quang 18 uƯ ượ ể ủ ệ ố Ư

đi m ể 18

Nh c đi m 18 ượ ể2.2 M c tiêu c a bài th c hành 19 2.3.ụ ủ ựCác b c th c hi n 19 2.3.1.ướ ự ệTính toán mô ph ng h th ng thông tin quang đ n kênh 19 2.3.2 Xâyỏ ệ ố ơ

d ng mô hình mô ph ng h th ng thông tin quang đ n kênh 19 2.3.3 Đ a cácự ỏ ệ ố ơ ưthi t b đo vào mô hình mô ph ng 21 2.3.4 Hi n th đánhế ị ỏ ể ịgiá k t qu mô ph ng b ng các thi t b đo đ t trên tuy n 22 2.3.5 Nh n xét k t qu môế ả ỏ ằ ế ị ặ ế ậ ế ả

ph ng khi thay đ i các tham s h th ng 23 ỏ ổ ố ệ ố BÀI 3: THI T K MÔ Ế Ế

PH NG H TH NG THÔNG TIN QUANG WDM 26 Ỏ Ệ Ố 3.1 C s lý thuy t hơ ở ế ệ

th ng thông tin quang WDM 26 3.1.1 Kháiố

ni m 26 3.1.2 S đ kh iệ ơ ồ ố

và ch c năng các kh i 27 3.2 M c tiêu c a bàiứ ố ụ ủ

th c hành 28 3.3 Các b c th cự ướ ự

hi n 28 3.3.1 Tính toán môệ

ph ng h th ng thông tin quang WDM 28 3.3.2 Xây d ng mô hìnhỏ ệ ố ự

mô ph ng h th ng thông tin quang WDM 30ỏ ệ ố

1 3.3.3 Đ a các thi t b đo vào mô hình mô ph ng 30ư ế ị ỏ

3.3.4 Hi n th đánh giá k t qu mô ph ng b ng các thi t b đo đ t trên tuy n 31ể ị ế ả ỏ ằ ế ị ặ ế3.3.5 Nh n xét k t qu mô ph ng khi thay đ i các tham s h th ng 33 ậ ế ả ỏ ổ ố ệ ố

BÀI 4: H ƯỚ NG D N S D NG PH N M M MATLAB 35 Ẫ Ử Ụ Ầ Ề

4.1 Gi i thi u 35ớ ệ4.2 Đ h a trong Matlab 45ồ ọ4.3 L p trình trong Matlab 49ậ4.4 Simulink 54

BÀI 5: TH C HÀNH X LÝ TÍN HI U ÂM THANH TRONG VI N Ự Ử Ệ Ễ

THÔNG

60

5.1 M c tiêu c a bài th c hành 60 5.2.ụ ủ ựCác b c th c hi n 60 a) Thi tướ ự ệ ế

k b l c FIR 60 b) L c tín hi uế ộ ọ ọ ệ 66 c) X lý file âmử

thanh 68 BÀI 6: TH C Ự HÀNH KH O SÁT CÁC H TH NG DVB TRÊN MATLAB 72 Ả Ệ Ố 6.1 M c tiêu c aụ ủ

bài th c hành 72 6.2 N iự ộdung 72 6.2.1 Kh oảsát h th ng DVB-C 72 6.2.2 Kh o sát hệ ố ả ệ

th ng DVB-T 78 6.2.3 Kh o sát h th ngố ả ệ ố

DVB-S 81 BÀI 7: H ƯỚ NG D N S Ẫ Ử

D NG PH N M M GNS3 85 Ụ Ầ Ề 7.1 Gi i thi u v ph n m mớ ệ ề ầ ề

GNS3 85 7.1.1.GNS3 85 7.1.2.Dynamips 85 7.1.3.Dynagen 85 7.2 Cáchdownload và cài đ t ph n m m 85 7.2.1.Cáchặ ầ ềdownload GNS3 85 7.2.2.Cài đ tặGNS3 86 7.3 M t s tínhộ ốnăng n i b t c a GNS3 96 7.3.1 Giao di n đổ ậ ủ ệ ồ

h a tr c quan 96 7.3.2 Kh năng môọ ự ả

ph ng ph n c ng 96ỏ ầ ứ

7.3.4 B t gói và phân tích gói tin trong môi tr ng o 98 7.4.ắ ườ ả

C u hình router trên GNS3 98 7.4.1.ấCác ch đ c u hình router 98 7.4.2 C uế ộ ấ ấhình router 103 d L nh c b nệ ơ ảRouter Cisco 105 7.5 Ví d minh h aụ ọ 106 7.5.1 Mô hình th cựhành 106 7.5.2 Yêu c u th cầ ựhành 106 7.5.3 Các b c th cướ ự

Bài 9: TH C HÀNH MÔ PH NG C U HÌNH CHUY N Đ I T IPV4 SANG Ự Ỏ Ấ Ể Ổ Ừ IPV6 S D NG K THU T DUAL STACK 6VPE 125 Ử Ụ Ỹ Ậ

9.1 C s lý luy t 125ơ ở ế9.1.2 K thu t Dual Stack 125ỹ ậ9.1.2 K thu t 6VPE (VPN Provider Edge Router) 126 ỹ ậ9.2 M c tiêu c a bài th c hành 128ụ ủ ự9.3 Các b c th c hi n 129ướ ự ệ9.3.1 Mô hình tri n khai 129ể9.3.2 Mô ph ng quá trình chuy n đ i t IPv4 sang IPv6 129ỏ ể ổ ừ9.3.3 So sánh và đánh giá v i ph ng pháp chuy n đ i khác 140ớ ươ ể ổ

3

BÀI 1: H ƯỚ NG D N S D NG PH N M M OPTISYSTEM Ẫ Ử Ụ Ầ Ề

1.1 Gi i thi u v ph n m m OPTISYSTEM ớ ệ ề ầ ề

Cùng v i s bùng n v nhu c u thông tin, các h th ng thông tin quang ngày càngớ ự ổ ề ầ ệ ố

tr nên ph c t p Đ phân tich, thi t k các h th ng này b t bu c ph i s d ng các côngở ứ ạ ể ế ế ệ ố ắ ộ ả ử ụ

c mô ph ng OptiSystem là ph n m m mô ph ng h th ng thông tin quang Ph n m mụ ỏ ầ ề ỏ ệ ố ầ ềnày có kh năng thi t k , đo ki m tra và th c hi n t i u hóa r t nhi u lo i tuy n thông tinả ế ế ể ự ệ ố ư ấ ề ạ ếquang, d a trên kh năng mô hình hóa các h th ng thông tin quang trong th c t Bênự ả ệ ố ự ế

c nh đó, ph n m m này cũng có th d dàng m r ng do ng i s d ng có th đ a thêmạ ầ ề ể ễ ở ộ ườ ử ụ ể ưcác ph n t t đ nh nghĩa vào Ph n m m có giao di n thân thi n, kh năng hi n th tr cầ ử ự ị ầ ề ệ ệ ả ể ị ựquan

Các ng d ng c a ph n m m OPTISYSTEM ứ ụ ủ ầ ề

Optisystem cho phép thi t k t đ ng h u h t các lo i tuy n thông tin quang l pế ế ự ộ ầ ế ạ ế ở ớ

v t lý, t h th ng đ ng tr c cho đ n các m ng LAN, MAN quang Các ng d ng c thậ ừ ệ ố ườ ụ ế ạ ứ ụ ụ ểbao g m: ồ

- Thi t k h th ng thông tin quang t m c ph n t đ n m c h th ng l p v t lý ế ế ệ ố ừ ứ ầ ử ế ứ ệ ố ở ớ ậ

- Thi t k m ng TDM/WDM và CATV ế ế ạ

- Thi t k m ng FTTx d a trên m ng quang th đ ng (PON) ế ế ạ ự ạ ụ ộ

- Thi t k h th ng ROF (radio over fiber) ế ế ệ ố

- Thi t k b thu, b phát, b khu ch đ i quang ế ế ộ ộ ộ ế ạ

- Các ph n t Measured components V i các ph n t này, Optisystem cho phép ầ ử ớ ầ ử

nh p các tham s đ c đo t các thi t b th c c a các nhà cung c p khác nhau - Các ph n ậ ố ượ ừ ế ị ự ủ ấ ầ

t do ng i s d ng t đ nh nghĩa (User-defined Components) ử ườ ử ụ ự ị ∙ Kh năng k t h p v i ả ế ợ ớcác công c ph n m m khác c a Optiwave Optisystem cho phép ng i dùng s d ng k t ụ ầ ề ủ ườ ử ụ ế

h p v i các công c ph m m khác c a Optiwave nh OptiAmplifier, OptiBPM, ợ ớ ụ ầ ề ủ ư

OptiGrating, WDM_Phasar và OptiFiber đ thi t k m c ph n t ể ế ế ở ứ ầ ử

Hình 1.4: Description

- Menu bar: Ch a các menu có trong Optisystem ư

Hình 1.5: Menu bar

1.4 Các thanh công c dùng đ thi t k h th ng thông tin quang ụ ể ế ế ệ ố -

Tool bars : các thanh công c có s n trên c a s ụ ẵ ử ổ

Hình 1.6: Tool bars

Optisystem có đ y đ các thi t b đo quang, đo đi n Cho phép hi n th tham s , ầ ủ ế ị ệ ể ị ố

d ng, ch t l ng tín hi u t i m i đi m trên h th ng ạ ấ ượ ệ ạ ọ ể ệ ố

▪ Thi t b đo quang: ế ị

- Phân tích ph (Spectrum Analyzer)ổ

7

- Thi t b đo công su t (Optical Power Meter) ế ị ấ

- Thi t b đo mi n th i gian quang (Optical Time Domain Visualizer) - ế ị ề ờ

Thi t b phân tích WDM (WDM Analyzer) ế ị

- Thi t b phân tích phân c c (Polarization Analyzer) ế ị ự

- Thi t b đo phân c c (Polarization Meter) ế ị ự

▪ Thi t b đo đi n: ế ị ệ

- Oscilloscope

- Thi t b phân tích ph RF (RF Spectrum Analyzer) ế ị ổ

- Thi t b phân tích bi u đ hình m t (Eye Diagram Analyzer) ế ị ể ồ ắ

- Thi t b phân tích l i bit (BER Analyzer) ế ị ỗ

- Thi t b đo công su t (Electrical Power Meter) ế ị ấ

- Thi t b phân tích sóng mang đi n (Electrical Carrier Analyzer) ế ị ệ ∙

Mô ph ng phân c p v i các h th ng con (subsystem) ỏ ấ ớ ệ ố

Đ vi c mô ph ng đ c th c hi n m t cách linh ho t và hi u qu , Optisystem cungể ệ ỏ ượ ự ệ ộ ạ ệ ả

c p mô hình mô ph ng t i các m c khác nhau, bao g m m c h th ng, m c h th ng conấ ỏ ạ ứ ồ ứ ệ ố ứ ệ ố

và m c ph n t ứ ầ ử

∙ Ngôn ng Scipt m nh ữ ạ

Ng i s d ng có th nh p các bi u di n s h c c a tham s và t o ra các tham sườ ử ụ ể ậ ể ễ ố ọ ủ ố ạ ốtoàn c c Các tham s toàn c c này s đ c dùng chung cho tât c các ph n t và h th ngụ ố ụ ẽ ượ ả ầ ử ệ ốcon c a h th ng nh s d ng chung ngôn ng VB Script ủ ệ ố ờ ử ụ ữ

∙ Thi t k nhi u l p (multiple layout) ế ế ề ớ

Trong m t file d án, Optisystem cho phép t o ra nhi u thi t k , nh đó ng i sộ ự ạ ề ế ế ờ ườ ử

d ng có th t o ra và s a đ i các thi t k m t cách nhanh chóng và hi u qu M i file dụ ể ạ ử ổ ế ế ộ ệ ả ỗ ự

án thi t k c a Optisystem có th ch a nhi u phiên b n thi t k M i phiên b n đ c tínhế ế ủ ể ứ ề ả ế ế ỗ ả ượtoán và thay đ i m t cách đ c l p nh ng k t qu tính toán c a các phiên b n khác nhau cóổ ộ ộ ậ ư ế ả ủ ả

th đ c k t h p l i, cho phép so sánh các phiên b n thi t k m t cách d dàng ể ượ ế ợ ạ ả ế ế ộ ễ

∙ Trang báo cáo (report page)

Trang báo cáo c a Optisystem cho phép hi n th t t c ho c m t ph n các tham sủ ể ị ấ ả ặ ộ ầ ốcũng nh các k t qu tính toán đ c c a thi t k tùy theo yêu c u c a ng i s d ng Cácư ế ả ượ ủ ế ế ầ ủ ườ ử ụbáo cáo t o ra đ c t ch c d i d ng text, d ng b ng tinh, đ th 2D và 3D Cũng có thạ ượ ổ ứ ướ ạ ạ ả ồ ị ể

k t xu t báo cáo d i d ng file HTML ho c d i d ng các file template đã đ c đ nhế ấ ướ ạ ặ ướ ạ ượ ị

d ng tr c ạ ướ

∙ Quét tham s và t i u hóa (parameter sweeps and optimizations) Quá trình mô ph ngố ố ư ỏ

có th th c hi n l p l i m t cách t đ ng v i các giá tr khác nhau c a tham s đ đ a raể ự ệ ặ ạ ộ ự ộ ớ ị ủ ố ể ư

các ph ng án khác nhau c a thi t k Ng i s d ng ươ ủ ế ế ườ ử ụ

8 cũng có th s d ng ph n t i u hóa c a Optisystem đ thay đ i giá tr c a m t tham sể ử ụ ầ ố ư ủ ể ổ ị ủ ộ ốnào đó đ đ t đ c k t qu t t nh t, x u nhât ho c m t giá m c tiêu nào đó c a thi t k ể ạ ượ ế ả ố ấ ấ ặ ộ ụ ủ ế ế

H p tho i v các tham s c a ph n t xu t hi n ộ ạ ề ố ủ ầ ử ấ ệ

- Di chuy n con tr đ n các giá tr tham s c n thay đ i ể ỏ ế ị ố ầ ổ

- Nh p giá tr tham s mong mu n ậ ị ố ố

L u ý: ư Có 3 ch đ c a tham s là ế ộ ủ ố Norman, Script và Sweep:

- Ch đ Script đ c s d ng khi tham s này là tham s toàn c c, có nh ế ộ ượ ử ụ ố ố ụ ả

h ng đ n t t c các ph n t khác c a h th ng ưở ế ấ ả ầ ử ủ ệ ố

- Ch đ Sweep đ c s d ng khi th c hi n quét tham s ế ộ ượ ử ụ ự ệ ố

Hình 1.7: H p tho i v các tham s c a Laser Measured ộ ạ ề ố ủ

1.6 Ch y mô ph ng h th ng ạ ỏ ệ ố

- T ừ File menu, l a ch n ự ọ Calculate H p tho i ộ ạ Optisystem Calculations xu t ấ

hi n (hình 1.8) ệ

9

Hình 1.8: File menu

- Trong h p tho i ộ ạ Optisystem Calculations (hình 1.9), kích chu t vào nút ộ Run

Hình 1.9: H p tho i Optisystem Calculations ộ ạ

1.7 Phân tích, đánh giá k t qu mô ph ng ế ả ỏ

- Kích đúp chu t vào các ph n t hi n th trong thi t k đ hi n th đ th và ộ ầ ử ể ị ế ế ể ể ị ồ ịcác k t qu mà quá trình mô ph ng t o ra.ế ả ỏ ạ

Hình 1.10: K t qu hi n th trên thi t b phân tích ph (ví d ) ế ả ể ị ế ị ổ ụ

Trong m i b n thi t k s có m t s các tham s nh t đ nh có th đ a vào chỗ ả ế ế ẽ ộ ố ố ấ ị ể ư ế

đ quét (sweep mode) Ng i thi t k có th đ nh nghĩa s l n quét đ c th c hi nộ ườ ế ế ể ị ố ầ ượ ự ệtrên m i tham s Giá tr c a tham s s thay đ i qua m i l n quét Quá trình này sỗ ố ị ủ ố ẽ ổ ỗ ầ ẽcho các k t qu thi t k khác nhau tùy theo s thay đ i giá tr c a tham s ế ả ế ế ự ổ ị ủ ố

Đ th c hi n quét tham s , ti n hành các b c nh sau: ể ự ệ ố ế ướ ư

- B c 2: Nh p vào s l n quét ướ ậ ố ầ

- B c 3: Kích chu t vào nút ướ ộ OK

Hình 1.11: H p tho i Total Parameter Iteration ộ ạ

- B c 3: Kích chu t vào nút ướ ộ OK

Hình 1.12: Truy nh p qua Layout - Set Total Sweep Iterations ậ

H p tho i ộ ạ Set Current Sweep Iterarion xu t hiên nh trên hình 1.13 ấ ư -

B c 2: Nh p vào s l n quét mu n hi n th trên b n thi t k ướ ậ ố ầ ố ể ị ả ế ế

- B c 3: Kích chu t vào nút ướ ộ OK

Hình 1.13: H p tho i Current Sweep Iteration ộ ạ

S d ng nút ử ụ Previous Sweep Iterarion ho c ặ Next Sweep Iteration trên Layout toolbar đ chuy n gi a các l n quét ể ể ữ ầ

Ho c: ặ L a ch n l n quét trên ự ọ ầ Set Current Iteration drop-down box nh trên ưhình 1.14 d i đâyướ

Hình 1.14: Set Current Iteration drop-down box

c Thay đ i giá tr tham s quét: ổ ị ố

Sau khi l a ch n s l n quét tham s , ph i th c hi n nh p các giá tr c nự ọ ố ầ ố ả ự ệ ậ ị ầquét c a tham s Tr c khi nh p, tham s c n quét ph i đ c chuy n sang ch đủ ố ướ ậ ố ầ ả ượ ể ế ộ

xu t hi n nh trên hình 1.17 d i đây ấ ệ ư ướ

Hình 1.17: Các giá tr tham s c n quét c a ph n t trên thi t k ị ố ầ ủ ầ ử ế ế

▪ Nh p giá tr tham s quét: ậ ị ố

Đ nh p các giá tr c n quét c a tham s , th c hi n các b c sau: ể ậ ị ầ ủ ố ự ệ ướ

o B c 1: L a ch n ướ ự ọ Layout > Parameter trên Menu toolbar

o B c 2: Kích chu t vào nút ướ ộ Parameter Sweep trên c t ộ Value c a tham s ủ ố

o B c 3: Nh p d li u b ng tay ho c s d ng công c ướ ậ ữ ệ ằ ặ ử ụ ụ Spread Tool đ nh p ể ậ

d li u ữ ệ

d Ch y mô ph ng (th c hi n t ng t nh ph n trên) ạ ỏ ự ệ ươ ự ư ầ

e Hi n th k t qu mô ph ng quét tham s : ể ị ế ả ỏ ố

Đ hi n th k t qu mô ph ng quét tham s (đ i v i thi t k h th ng,ể ể ị ế ả ỏ ố ố ớ ế ế ệ ố

th ng hi n th s thay đ i BER theo giá tr c a tham s quét), th c hi n các b cườ ể ị ự ổ ị ủ ố ự ệ ướsau:

o B c 1: L a ch n ướ ự ọ Report tab trong c a s ử ổ Project Layout

o B c 2: Kích chu t vào nút ướ ộ Opti2Dgraph trên Report toolbar o B c 3: ướ

Trong Project Browser, l a ch n tham s đã đ Sweep Mode, kéo tham s ự ọ ố ể ở ốnày và th vào tr c X c a đ th 2Dả ụ ủ ồ ị

14

o B c 4: Trong ướ Project Browser, l a ch n tham s ự ọ ố Min Log of BER c a ủ

Hình 1.18: Các b c đ hi n th k t qu mô ph ng quét tham s ướ ể ể ị ế ả ỏ ố f Đ a k t ư ế

qu mô ph ng vào báo cáo ả ỏ

Đ đ a k t qu mô ph ng vào báo cáo có th s d ng k thu t ch p màn hình.ể ư ế ả ỏ ể ử ụ ỹ ậ ụCác b c th c hi n nh sau: ướ ự ệ ư

- B m t h p phím ấ ổ ợ Alt + Print Screen SyRq đ l u t m th i c a s màn hình ể ư ạ ờ ử ổ

16

BÀI 2: THI T K MÔ PH NG H TH NG THÔNG TIN QUANG Ế Ế Ỏ Ệ Ố

Đ N KÊNH Ơ 2.1 C s lý thuy t v h th ng thông tin quang đ n kênh ơ ở ế ề ệ ố ơ

2.1.1 Khái ni m ệ

Trong h th ng thông tin quang s thông th ng thì các lu ng tín hi u c p th pệ ố ố ườ ồ ệ ấ ấ

đ c ghép l i (FDM, TDM) thành các lu ng t c đ cao, sau đó đ c truy n trên s iượ ạ ồ ố ộ ượ ề ợquang đ c g i là h th ng đ n kênh quang ượ ọ ệ ố ơ

H th ng thông tin quang đ n kênh có nh c đi m: ệ ố ơ ượ ể

- Dung l ng th p <10 Gb/s do nh h ng c a tán s c, hi u ng phi tuy n s i - ượ ấ ả ưở ủ ắ ệ ứ ế ợ

M ch đi n trong h th ng làm h n ch t c đ truy n d n Khi t c đ đ t c ch c Gb/s, c ạ ệ ệ ố ạ ế ố ộ ề ẫ ố ộ ạ ỡ ụ ự

ly truy n ng n l i, b n thân m ch đi n không đáp ng đ c xung tín hi u c c h p ề ắ ạ ả ạ ệ ứ ượ ệ ự ẹ

2.1.2 S đ kh i h th ng thông tin quang ơ ồ ố ệ ố

Hình 2.1: S đ kh i thu phát c b n c a h th ng thông tin quang ơ ồ ố ơ ả ủ ệ ố - Kh i E/O: b phát ố ộquang có nhi m v nh n tín hi u đi n đ a đ n, bi n tín hi u đi n đó thành tín hi u quang, ệ ụ ậ ệ ệ ư ế ế ệ ệ ệ

và đ a tín hi u quang này lên đ ng truy n (s i quang) Đó là ch c năng chính c a kh i ư ệ ườ ề ợ ứ ủ ốE/O b phát quang Th ng ng i ta g i kh i E/O 2là ngu n quang Hi n nay linh ki n ở ộ ườ ườ ọ ố ồ ệ ệ

đ c s d ng làm ngu n quang là LED và LASER ượ ử ụ ồ

- Kh i O/E: khi tín hi u quang truy n đ n đ u thu, tín hi u quang này s đ c thuố ệ ề ế ầ ệ ẽ ượ

nh n và bi n tr l i thành tín hi u đi n nh đ u phát Đó là ch c năng c a kh i O/E ậ ế ở ạ ệ ệ ư ở ầ ứ ủ ố ở

b thu quang Các linh ki n hi n nay đ c s d ng đ làm ch c năng này là PIN và APD,ộ ệ ệ ượ ử ụ ể ứ

và chúng th ng đ c g i là linh ki n tách sóng quang (photo-detector) ườ ượ ọ ệ

- Tr m l p: khi truy n trên s i quang, công su t tín hi u quang b suy y u d n (do s iạ ặ ề ợ ấ ệ ị ế ầ ợquang có đ suy hao) N u c ly thông tin quá dài thì tín hi u quang này có th không đ nộ ế ự ệ ể ế

đ c đ u thu ho c đ n đ u thu v i công su t còn r t th p đ u thu không nh n bi t đ c,ượ ầ ặ ế ầ ớ ấ ấ ấ ầ ậ ế ượlúc này ta ph i s d ng tr m l p (hay còn g i là tr m ti p v n) Ch c ả ử ụ ạ ặ ọ ạ ế ậ ứ

17 năng chính c a tr m l p là thu nh n tín hi u quang đã suy y u, tái t o chúng tr l i thànhủ ạ ặ ậ ệ ế ạ ở ạtín hi u đi n Sau đó s a d ng tín hi u đi n này, khu ch đ i tín hi u đã s a d ng, chuy nệ ệ ử ạ ệ ệ ế ạ ệ ử ạ ể

l p đ u d ng quang, và trong tr m l p có c kh i O/E và E/O ặ ề ở ạ ạ ặ ả ố

2 1.3 u nh c đi m c a h th ng thông tin quang Ư ượ ể ủ ệ ố

u đi m

- Suy hao th p : suy hao th p cho phép kho ng cách lan truy n dài h n N u so sánhấ ấ ả ề ơ ế

v i cáp đ ng trong m t m ng, kho ng cách l n nh t đ i v i cáp đ ng đ c khuy n cáo làớ ồ ộ ạ ả ớ ấ ố ớ ồ ượ ế100m, thì đ i v i cáp quang kho ng cách đó là 2000m ố ớ ả

M t nh c đi m c b n c a cáp đ ng là suy hao tăng theo t n s c a tín hi u Đi uộ ượ ể ơ ả ủ ồ ầ ố ủ ệ ềnày có nghĩa là t c đ d li u cao d n đ n tăng suy hao công su t và gi m kho ng cáchố ộ ữ ệ ẫ ế ấ ả ảlan truy n th c t Đ i v i cáp quang thì suy hao không thay đ i theo t n s c a tín h u ề ự ế ố ớ ổ ầ ố ủ ệ

- Băng thông l n : s i quang có băng thông r ng cho phép thi t l p h th ng truy nớ ợ ộ ế ậ ệ ố ề

d n s t c đ cao Hi n nay, băng t n c a s i quang có th lên đ n hàng THz Cho phépẫ ố ố ộ ệ ầ ủ ợ ể ếtruy n d n m t kh i l ng thông tin l n nh các tín hi u âm thanh, d li u, hình nh quaề ẫ ộ ố ượ ớ ư ệ ữ ệ ảkho ng cách hang trăm km mà không c n b l p ả ầ ộ ặ

- Tr ng l ng nh : tr ng l ng c a cáp quang nh h n so v i cáp đ ng M t cápọ ượ ẹ ọ ượ ủ ỏ ơ ớ ồ ộquang có 2 s i quang nh h n 20% đ n 50% cáp Category 5 có 4 đôi Cáp quang có tr ngợ ẹ ơ ế ọ

l ng nh h n nên cho phép l p đ t d dàng h n ượ ẹ ơ ắ ặ ễ ơ

- Kích th c nh : cáp s i quang có kích th c nh s d dàng cho vi c thi t k ướ ỏ ợ ướ ỏ ẽ ễ ệ ế ế

m ng ch t h p v không gian l p đ t cáp ạ ậ ẹ ề ắ ặ

- Không b can nhi u sóng đi n t và đi n công nghi p ị ễ ệ ừ ệ ệ

- Tính an toàn : s i quang làm b ng ch t đi n môi lên nó không d n đi n, tu i th ợ ằ ấ ệ ẫ ệ ổ ọdài

- Kh năng nâng c p t c đ d dàng ả ấ ố ộ ễ

- Tính b o m t : s i quang r t khó trích tín hi u Vì nó không b c x năng l ngả ậ ợ ấ ệ ứ ạ ượ

đi n t nên không th b trích đ l y tr m thông tin b ng các ph ng ti n đi n thôngệ ừ ể ị ể ấ ộ ằ ươ ệ ệ

th ng nh s d n đi n b m t hay c m ng đi n t , và r t khó trích l y thông tin d ngườ ư ự ẫ ệ ề ặ ả ứ ệ ừ ấ ấ ở ạtín hi u quang ệ

- Tính linh ho t : các h th ng thông tin quang đ u kh d ng cho h u h t các d ng ạ ệ ố ề ả ụ ầ ế ạthông tin s li u, tho i và video ố ệ ạ

Nh c đi m ượ ể

- V n đ bi n đ i Đi n-Quang : tr c khi đ a m t tín hi u thông tin đi n vào s i ấ ề ế ổ ệ ướ ư ộ ệ ệ ợquang, tín hi u đi n đó ph i đ c bi n đ i thành sóng ánh sáng.ệ ệ ả ượ ế ổ

18

- Ch truy n đ c công su t nh , c mW ỉ ề ượ ấ ỏ ỡ

- Giá thành cáp quang, thi t b đ u cu i đ t h n dùng cáp kim lo i - Dòn, d g y : s i ế ị ầ ố ắ ơ ạ ễ ẫ ợquang s d ng trong vi n thông đ c ch t o t th y tinh nên dòn và d g y H n n a ử ụ ễ ượ ế ạ ừ ủ ễ ẫ ơ ữkích th c s i nh nên vi c hàn n i g p nhi u khó khăn Mu n hàn n i c n có thi t b ướ ợ ỏ ệ ố ặ ề ố ố ầ ế ịchuyên d ng ụ

- V n đ s a ch a : các quy trình s a ch a đòi h i ph i có m t nhóm k thu t viên có ấ ề ử ữ ử ữ ỏ ả ộ ỹ ậ

k năng t t cùng các thi t b thích h p ỹ ố ế ị ợ

- V n đ an toàn lao đ ng : khi hàn n i s i quang c n đ các m nh c t vào l kín đấ ề ộ ố ợ ầ ể ả ắ ọ ểtránh đâm vào tay, vì không có ph ng ti n nào có th phát hi n m nh th y tinh trong cươ ệ ể ệ ả ủ ơ

th Ngoài ra, không đ c nhìn tr c di n đ u s i quang hay các kh p n i đ h phòngể ượ ự ệ ầ ợ ớ ố ể ở

ng a có ánh sáng truy n trong s i chi u tr c ti p vào m t Ánh sáng s d ng trong hừ ề ợ ế ự ế ắ ử ụ ệ

th ng thông tin quang là ánh sáng h ng ngo i, m t ng i không c m nh n đ c nênố ồ ạ ắ ườ ả ậ ượkhông th đi u ti t khi có ngu n năng l ng này, và s gây nguy h i cho m t ể ề ế ồ ượ ẽ ạ ắ

2.2 M c tiêu c a bài th c hành ụ ủ ự

- Làm quen vi c s d ng công c mô ph ng OptiSystem ệ ử ụ ụ ỏ

- ng d ng trong vi c thi t k h th ng thông tin quang đ n kênh đ n gi n - Phân tích, Ứ ụ ệ ế ế ệ ố ơ ơ ảđánh giá k t qu mô ph ng khi l a ch n tham s Công su t c a laser quét tham s ế ả ỏ ự ọ ố ấ ủ ố

2.3 Các b c th c hi n ướ ự ệ

2.3.1 Tính toán mô ph ng h th ng thông tin quang đ n kênh ỏ ệ ố ơ Xây d ng ự

ph ng án thi t k h th ng thông tin quang đ n kênh v i các yêu c u sau: T c đ bit: ươ ế ế ệ ố ơ ớ ầ ố ộ2,5 Gbit/s

C ly truy n d n: 100 Km ự ề ẫ

2.3.2 Xây d ng mô hình mô ph ng h th ng thông tin quang đ n kênh ự ỏ ệ ố ơ S ử

d ng ph n m m Optisystem xây d ng mô hình mô ph ng h th ng thông tin quangụ ầ ề ự ỏ ệ ố đ n ơkênh theo ph ng án đã thi t k ươ ế ế

L u ý: các tham s toàn c c (global parameters đ mô ph ng) đ c thi t l p nh sauư ố ụ ể ỏ ượ ế ậ ư

Hình 2.2: C a s Project layout ử ố

- B c 2: Vào ướ Component Library, dùng chu t kéo ph n t c n s d ng và th vào ộ ầ ử ầ ử ụ ả

Main Layout (Hình 2.3)

Hình 2.3: Đ t ph n t vào Main layout ặ ầ ử

- B c 3: Vi c k t n i gi a các ph n t trong thi t k có th đ c th c hi n m t cáchướ ệ ế ố ữ ầ ử ế ế ể ượ ự ệ ộ

t đ ng ho c b ng tay nh vi c s d ng các nút ch c năng trong ự ộ ặ ằ ờ ệ ử ụ ứ Layout Operations

(Hình 2.4)

Hình 2.4: Kích ho t k t n i t đ ng ạ ế ố ự ộ

Hình 2.5: H y b ch đ k t n i t đ ng ủ ỏ ế ộ ế ố ự ộ

- B c 4: Thi t l p các tham s toàn c c: ướ ế ậ ố ụ

+ Kích đúp chu t vào c a s ộ ử ổ Project layout

+ Ho c ặ L a ch n ự ọ Layout > Parameters t thanh công c ừ ụ Menu

20

H p tho i ộ ạ Layout parameters xu t hi n (Hình 2.6) ấ ệ

Hình 2.6: H p tho i Layout parameters ộ ạ

2.3.3 Đ a các thi t b đo vào mô hình mô ph ng ư ế ị ỏ

Đ a các thi t b đo vào mô hình mô ph ng Các thi t b đo trên tuy n đ c đ t t i các ư ế ị ỏ ế ị ế ượ ặ ạ

v trí phù h p đ xác đ nh đ c ch t l ng và d ng tín hi u t i các đi m c n thi t trên ị ợ ể ị ượ ấ ượ ạ ệ ạ ể ầ ếtuy n ế

- Thi t b đo công su t quang ế ị ấ

- Thi t b phân tích ph quang ế ị ổ

- Thi t b đo BERế ị

Hình 2.7: H p tho i Layout parameters ộ ạ

2.3.4 Hi n th đánh giá k t qu mô ph ng b ng các thi t b đo đ t trên tuy n ể ị ế ả ỏ ằ ế ị ặ ế

- T ừ File menu, l a ch n ự ọ Calculate H p tho i ộ ạ Optisystem Calculations xu t ấ

hi n (hình 2.8) ệ

Hình 2.8: File menu

- Trong h p tho i ộ ạ Optisystem Calculations (hình 2.9), kích chu t vào nút ộ Run

22

Hình 2.9: H p tho i Optisystem Calculations ộ ạ

- Kích đúp chu t vào các ph n t hi n th trong thi t k đ hi n th đ th và ộ ầ ử ể ị ế ế ể ể ị ồ ịcác k t qu mà quá trình mô ph ng t o ra ế ả ỏ ạ

2.3.5 Nh n xét k t qu mô ph ng khi thay đ i các tham s h th ng ậ ế ả ỏ ổ ố ệ ố

L a ch n tham s công su t c a laser quét tham s : Power (dBm), th c hi n quét t : (-10 ự ọ ố ấ ủ ố ự ệ ừ

÷ 10dBm):

- Vào Layout, ch n Set Total Sweep Iterations:ọ

- Thi t l p s l n quét: 15 ế ậ ố ầ

- Kích đúp vào công su t phát quang: ấ

- Kích chu t vào bi u t ng nh hình sau:ộ ể ượ ư

24

- Hi n th :ể ị

25

Nh n xét: ậ

- Khi công su t tăng thì Min log of B R gi m và ng c l i v i Q-Factor - S nh h ng ấ Ẻ ả ượ ạ ớ ự ả ưở

c a công su t đ u vào v i đ th B R có th th y rõ h n n u tăng kho ng cách giá tr quétủ ấ ầ ớ ồ ị Ẻ ể ấ ơ ế ả ị

c a tham s công su t r ng h n ủ ố ấ ộ ơ

- Có th d a vào đ th ph n report tìm ra đ c m c công su t phù h p đ h th ng thi t ể ự ồ ị ầ ượ ứ ấ ợ ể ệ ố ế

k đ t đ c B R nh yêu c u nh : B R = 10ế ạ ượ Ẻ ư ầ ư Ẻ -12

BÀI 3: THI T K MÔ PH NG H TH NG THÔNG TIN QUANG WDM Ế Ế Ỏ Ệ Ố

3.1 C s lý thuy t h th ng thông tin quang WDM ơ ở ế ệ ố

3.1.1 Khái ni m ệ

M t h th ng truy n d n thông tin quang mà đó nhi u kênh b c sóng đ cộ ệ ố ề ẫ ở ề ướ ượghép l i và truy n chung trên n t đ ng truy n quang đ c g i là h th ng thông tinạ ề ộ ườ ề ượ ọ ệ ốquang ghép kênh theo b c sóng (WDM – Wavelenght Division Multiplexing) ướ

Trong đi u ki n các d ch v truy n s li u ngày càng tăng nhanh đ c bi t làề ệ ị ụ ề ố ệ ặ ệInternet, truy n hình s , v tinh… và khi mà IP n i lên nh là n n t ng cho các d ch về ố ệ ổ ư ề ả ị ụ

ng d ng trong t ng lai, các nhà qu n lý cung c p d ch v truy n d n lúc này s ph i suy

nghĩ l i v h th ng truy n d n truy n th ng TDM (time division multiplexing), h th ngạ ề ệ ố ề ẫ ề ố ệ ố

v n t i u cho truy n tho i nh ng l i kém hi u qu trong s d ng băng thông.ố ố ư ề ạ ư ạ ệ ả ử ụ

26 Các d i băng t n ho t đ ng trong WDM: ả ầ ạ ộ

O-band (Original band):D i băng t n t 1260 nm ả ầ ừ ÷ 1360 nm

E-band (Extended band): D i băng t n t 1360 nm ả ầ ừ ÷ 1460 nm

S-band (Short wavelength band)D i băng t n t 1460 nm ả ầ ừ ÷ 1530 nm

C-band (Conventional band):D i băng t n t 1530 nm ả ầ ừ ÷ 1565 nm

L-band (Long wavelength band):D i băng t n t 1565 nm ả ầ ừ ÷ 1625 nm

U-band (Ultra-long wavelength U-band):D i băng t n t 1625 nm ả ầ ừ ÷ 1675 nm

3.1.2 S đ kh i và ch c năng các kh i ơ ồ ố ứ ố

Hình 2.10: S đ kh i t ng quát h th ng WDM c b n ơ ồ ố ổ ệ ố ơ ả

Phát tín hi u: ệ Trong h th ng WDM, ngu n phát quang đ c dùng là laser Hi nệ ố ồ ượ ệ

t i đã có m t s lo i ngu n phát nh : Laser đi u ch nh đ c b c sóng (Tunable Laser),ạ ộ ố ạ ồ ư ề ỉ ượ ướLaser đa b c sóng (Multiwavelength Laser) Yêu c u đ i v i ngu n phát laser là ph iướ ầ ố ớ ồ ả

có đ r ng ph h p, b c sóng phát ra n đ nh, m c công su t phát đ nh, b c sóng trungộ ộ ổ ẹ ướ ổ ị ứ ấ ỉ ướtâm, đ r ng ph , đ r ng chirp ph i n m trong gi i h n cho phép ộ ộ ổ ộ ộ ả ằ ớ ạ

Ghép/tách tín hi u: ệ Ghép tín hi u WDM là s k t h p m t s ngu n sáng khácệ ự ế ợ ộ ố ồnhau thành m t lu ng tín hi u ánh sáng t ng h p đ truy n d n qua s i quang Tách tínộ ồ ệ ổ ợ ể ề ẫ ợ

hi u WDM là s phân chia lu ng ánh sáng t ng h p đó thành các tín hi u ánh sáng riêngệ ự ồ ổ ợ ệ

r t i m i c ng đ u ra b tách Hi n t i đã có các b tách/ghép tín hi u WDM nh : b l cẽ ạ ỗ ổ ầ ộ ệ ạ ộ ệ ư ộ ọmàng m ng đi n môi, cách t Bragg s i, cách t nhi u x , linh ki n quang t h p AWG,ỏ ệ ử ợ ử ễ ạ ệ ổ ợ

b l c Fabry-Perot Khi xét đ n các b tách/ghép WDM, ta ph i xét các tham s nh :ộ ọ ế ộ ả ố ưkho ng cách gi a các kênh, đ r ng băng t n c a các kênh b c sóng, b c sóng trungả ữ ộ ộ ầ ủ ướ ướtâm c a kênh, m c xuyên âm gi a các kênh, tính đ ng đ u c a kênh, suy hao xen, suy haoủ ứ ữ ồ ề ủ

ph n x Bragg, xuyên âm đ u g n đ u xa ả ạ ầ ầ ầ

Truy n d n tín hi u: ề ẫ ệ Quá trình truy n d n tín hi u trong s i quang ch u s nhề ẫ ệ ợ ị ự ả

h ng c a nhi u y u t : suy hao s i quang, tán s c, các hi u ng phi tuy n, v n đ liênưở ủ ề ế ố ợ ắ ệ ứ ế ấ ềquan đ nkhu ch đ i tín hi u M i v n đ k trên đ u ph thu c r t nhi u vào y u t s iế ế ạ ệ ỗ ấ ề ể ề ụ ộ ấ ề ế ố ợquang (lo i s i quang, ch t l ng s i )ạ ợ ấ ượ ợ

27

Khu ch đ i tín hi u: ế ạ ệ H th ng WDM hi n t i ch y u s d ng b khu ch đ iệ ố ệ ạ ủ ế ử ụ ộ ế ạquang s i EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) Tuy nhiên b khu ch đ i Raman hi nợ ộ ế ạ ệnay cũng đã đ c s d ng trên th c t Có ba ch đ khu ch đ i: khu ch đ i công su t,ượ ử ụ ự ế ế ộ ế ạ ế ạ ấkhu ch đ i đ ng và ti n khu ch đ i Khi dùng b khu ch đ i EDFA cho h th ng WDMế ạ ườ ề ế ạ ộ ế ạ ệ ố

sóng quang nh trong h th ng thông tin quang thông th ng: PIN, APD ư ệ ố ườ 3.2 M c tiêu ụ

c a bài th c hành ủ ự

- Làm quen vi c s d ng công c mô ph ng OptiSystem ệ ử ụ ụ ỏ

- ng d ng trong vi c thi t k h th ng thông tin quang WDM Ứ ụ ệ ế ế ệ ố

- Phân tích, đánh giá k t qu mô ph ng khi l a ch n tham s Công su t c a laser quét ế ả ỏ ự ọ ố ấ ủtham s ố

3.3 Các b c th c hi n ướ ự ệ

3.3.1 Tính toán mô ph ng h th ng thông tin quang WDM ỏ ệ ố

Xây d ng ph ng án thi t k h th ng thông quang WDM có s d ng khu ch đ i quang ự ươ ế ế ệ ố ử ụ ế ạEDFA v i các yêu c u thi t k nh sau: ớ ầ ế ế ư

T c đ bit: 10 Gbit/s ố ộ

C ly truy n d n: 400 Km ự ề ẫ

S l ng kênh b c sóng: 08 kênh ố ượ ướ

- B c 1: Vào File menu, ch n New, ướ ọ c a s Project layout xu t hi n ử ổ ấ ệ

Hình 2.11: C a s Project layout ử ố

- B c 2: Vào ướ Component Library, dùng chu t kéo ph n t c n s d ng và th vào ộ ầ ử ầ ử ụ ả

Main Layout (Hình 2.12)

28

Hình 2.12: Đ t ph n t vào Main layout ặ ầ ử

- B c 3: Vi c k t n i gi a các ph n t trong thi t k có th đ c th c hi n m t cáchướ ệ ế ố ữ ầ ử ế ế ể ượ ự ệ ộ

t đ ng ho c b ng tay nh vi c s d ng các nút ch c năng trong ự ộ ặ ằ ờ ệ ử ụ ứ Layout Operations

(Hình 2.13)

Hình 2.13: Kích ho t k t n i t đ ng ạ ế ố ự ộ

Hình 2.14: H y b ch đ k t n i t đ ng ủ ỏ ế ộ ế ố ự ộ

- B c 4: Thi t l p các tham s toàn c c: ướ ế ậ ố ụ

+ Kích đúp chu t vào c a s ộ ử ổ Project layout

+ Ho c ặ L a ch n ự ọ Layout > Parameters t thanh công c ừ ụ Menu

H p tho i ộ ạ Layout parameters xu t hi n (Hình 2.15) ấ ệ

Hình 2.15: H p tho i Layout parameters ộ ạ

3.3.2 Xây d ng mô hình mô ph ng h th ng thông tin quang WDM ự ỏ ệ ố S d ng ử ụ

ph n m m Optisystem xây d ng mô hình mô ph ng h th ng thông tin quangầ ề ự ỏ ệ ố WDM theo

3.3.3 Đ a các thi t b đo vào mô hình mô ph ng ư ế ị ỏ

Đ a các thi t b đo vào mô hình mô ph ng Các thi t b đo trên tuy n đ c đ t t i các ư ế ị ỏ ế ị ế ượ ặ ạ

v trí phù h p đ xác đ nh đ c ch t l ng và d ng tín hi u t i các đi m c n thi t trên ị ợ ể ị ượ ấ ượ ạ ệ ạ ể ầ ếtuy n ế

- Thi t b đo công su t quangế ị ấ

- Thi t b phân tích ph quangế ị ổ

- Thi t b đo BERế ị

30

Hình 2.16: H p tho i Layout parameters ộ ạ

3.3.4 Hi n th đánh giá k t qu mô ph ng b ng các thi t b đo đ t trên tuy n ể ị ế ả ỏ ằ ế ị ặ ế

- T ừ File menu, l a ch n ự ọ Calculate H p tho i ộ ạ Optisystem Calculations xu t ấ

hi n (hình 2.17) ệ

Hình 2.17: File menu

- Trong h p tho i ộ ạ Optisystem Calculations (hình 2.9), kích chu t vào nút ộ Run

Hình 2.18: H p ộ

tho i Optisystem Calculations ạ

- Kích đúp chu t vào các ph n t hi n th trong thi t k đ hi n th đ th và các k t qu mà quá ộ ầ ử ể ị ế ế ể ể ị ồ ị ế ảtrình mô ph ng t o ra.ỏ ạ

32

3.3.5 Nh n xét k t qu mô ph ng khi thay đ i các tham s h th ng ậ ế ả ỏ ổ ố ệ ố L a ch n tham s côngự ọ ố

su t c a laser quét tham s : Power (dBm), th c hi n quét t : (-20 ÷ 20dBm), th c hi n t ng ấ ủ ố ự ệ ừ ự ệ ươ

t nh m c ự ư ụ 2.3.5 đã trình trình trong bài 1, ta đ c k t qu nh sau:ượ ế ả ư

33

Nh n xét: ậ

- V i h th ng WDM thì B R thu đ c ph c t p h n so v i h th ng quan đ n ớ ệ ố Ẻ ượ ứ ạ ơ ớ ệ ố ơ

34

BÀI 4: H ƯỚ NG D N S D NG PH N M M MATLAB Ẫ Ử Ụ Ầ Ề

4.1 Gi i thi u ớ ệ

MATLAB [1], [2] là t vi t t t c a Matrix Laboratory v i ý nghĩa ph n m m ngừ ế ắ ủ ớ ầ ề ứ

d ng cho tính toán ma tr n MATLAB đ c mô t nh là m t gói ph n m m dùng choụ ậ ượ ả ư ộ ầ ềtính toán k thu t tích h p các công c tính toán, tr c quan hóa (visualization), và l pỹ ậ ợ ụ ự ậtrình Môi tr ng làm vi c c a MA TLAB d s d ng và g n gũi v i bi u di n toán h cườ ệ ủ ễ ử ụ ầ ớ ể ễ ọ

c a các phép toán Các ng d ng đi n hình c a MATLAB bao g m: ủ ứ ụ ể ủ ồ

∙ Tính toán toán h c; ọ

∙ Phát tri n thu t toán; ể ậ

∙ Thu k t d li u (data acquisition); ế ữ ệ

∙ Mô hình, mô ph ng và t o m u; ỏ ạ ẫ

∙ Phân tích, khai thác và tr c giác hóa d li u; ự ữ ệ

∙ Đ h a khoa h c và k thu t; ồ ọ ọ ỹ ậ

∙ Phát tri n ng d ng bao g m c vi c phát tri n giao di n ng i s d ng; ể ứ ụ ồ ả ệ ể ệ ườ ử ụ

MATLAB là m t h th ng t ng tác trong đó ph n t d li u c s là m t m ng không ộ ệ ố ươ ầ ử ữ ệ ơ ở ộ ả

c n đ nh kích th c Đi u này cho phép gi i quy t đ cnhi u v n đ tính toán, đ c bi t là ầ ị ướ ề ả ế ượ ề ấ ề ặ ệcác v n đ g n v i các phép toán ma tr nhay vector, mà ch tiêu t n m t ph n th i gian ấ ề ắ ớ ậ ỉ ố ộ ầ ờ

c n thi t đ vi t các ch ngtrình s d ng các ngôn ng không t ng tác vô h ng (scalar)ầ ế ể ế ươ ử ụ ữ ươ ướ

Th vi n hàm toán h c (Mathematical Function Library) ư ệ ọ Đây là m t t p h pộ ậ ợcác thu t toán tính toán tr i r ng t các hàm c s nh c ng, tr , sin, cos, các phép tính sậ ả ộ ừ ơ ở ư ộ ừ ố

h c ph c, t i các hàm ph c t p h n nh đ o ma tr n, tính giá tr riêng (eigenvalue) c aọ ứ ớ ứ ạ ơ ư ả ậ ị ủ

ma tr n, các hàmBessel, và các phép bi n đ i nhanh ậ ế ổ

Ngôn ng MATLAB (MATLAB Language) ữ Đây là ngôn ng ma tr n/m ngữ ậ ả

b c cao v i các khai báo lu ng đi u khi n, các hàm s , các c u trúc d li u, vào/ra, cácậ ớ ồ ề ể ố ấ ữ ệ

đ c đi m l p trình h ng đ i t ng Nó cho phép vi t c các ch ng trình g n nh hayặ ể ậ ướ ố ượ ế ả ươ ọ ẹcác ch ng trình ng d ng ph c t p.ươ ứ ụ ứ ạ

35

Đ h a (Graphics) ồ ọ MATLAB có nhi u ph ng ti n hi n th vector và ma tr n ề ươ ệ ể ị ậ ở

d ng đ th , cũng nh s a đ i và in các đ th này Nó baog m các hàm b c cao đ tr cạ ồ ị ư ử ổ ồ ị ồ ậ ể ựgiác hóa các d li u hai và ba chi u, x lý nh, ho t hình, và bi u di n đ h a Nó cũngữ ệ ề ử ả ạ ể ễ ồ ọbao g m c các hàm b cth p cho phép tùy bi n hóa đ h a cũng nh xây d ng các giaoồ ả ậ ấ ế ồ ọ ư ự

di n đ h a hoàn ch nh cho các ng d ng MATLAB c a ng i s d ng ệ ồ ọ ỉ ứ ụ ủ ườ ử ụ

Giao di n Ch ng trình ng d ng MATLAB (MATLAB Application ệ ươ Ứ ụ Program Interface [API]) Đây là m t th vi n cho phép vi t các ch ng trình C vàộ ư ệ ế ươFortran t ng tác v i MATLAB Nó có c các ph ng ti n đ g i các th ng trìnhươ ớ ả ươ ệ ể ọ ườ(routine) t MATLAB, dùng MATLAB nh là đ ng c tính toán, và dùng đ đ c và vi từ ư ộ ơ ể ọ ếMAT-files MATLAB cung c p m t h các gi i pháp theo t ng ng d ng, đ c g i là h pấ ộ ọ ả ừ ứ ụ ượ ọ ộcông c (toolbox) H p công c MATLAB bao g m m t t p h p đ y đ các hàmụ ộ ụ ồ ộ ậ ợ ầ ủMATLAB d ng t p "m" (m-file) dùng đ m r ng môi tr ng MATLAB cho vi c gi iở ạ ệ ể ở ộ ườ ệ ảquy t các lo i v n đ c th Các ví d v ph m vi ng d ng c a các h p công cế ạ ấ ề ụ ể ụ ề ạ ứ ụ ủ ộ ụMATLAB là x lý tín hi u, h th ng đi u khi n, m ng n -ron, fuzzy logic, wavelet, môử ệ ệ ố ề ể ạ ơ

ph ng, và nhi u ng d ng khác ỏ ề ứ ụ

a) Các l nh MATLAB c b n ệ ơ ả

Các câu l nh c a MATLAB g n gi ng v i các câu l nh unix M t s câu l nh c ệ ủ ầ ố ớ ệ ộ ố ệ ơ

b n c a MATLAB đ c tóm t t l i d i đây: ả ủ ượ ắ ạ ướ

» ls: Li t kê n i dung c a th m c làm vi c hi n th i Cũng có th dùng câul nh ệ ộ ủ ư ụ ệ ệ ờ ể ệ

dir thay cho câu l nh ệ ls Ví d : ụ

a b

li t kê hai bi n a và b đang đ c l u tr b nh ch ng trình ệ ế ượ ư ữ ở ộ ớ ươ

» clear [tên bi n] ế xóa bi n có tên đ c khai báo kh i b nh Ví d : ế ượ ỏ ộ ớ ụ »

( ) d u ngo c tròn đ c s d ng đ ch ra th t u tiên trong các bi u th c s h cấ ặ ượ ử ụ ể ỉ ứ ự ư ể ứ ố ọ

ho c bao quanh đ i s c a m t hàm s D u ngo c đ n cũng đ c dùng đ bao quanh chặ ố ố ủ ộ ố ấ ặ ơ ượ ể ỉ

s ph n t trong m t vector hay ma tr n Ngoài ra, d u ngo c đ n này còn đ c s d ngố ầ ử ộ ậ ấ ặ ơ ượ ử ụ

đ bao quanh các ch s d i (subscript) logic ể ỉ ố ướ

đ nh nghĩa m t ma tr n v i sáu ph n t cho tr c ị ộ ậ ớ ầ ử ướ

{ } d u ngo c móc đ c s d ng đ t o ra các m ng t bào (cell array) B d uấ ặ ượ ử ụ ể ạ ả ế ộ ấngo c móc này t ng t nh b ngo c vuông ngo i tr các c p đ nesting đ c b o toàn.ặ ươ ự ư ộ ặ ạ ừ ấ ộ ượ ả

37 (′) bi u di n phép toán chuy n v liên h p ph c c a m t ma tr n Ví d , A′ là ma ể ễ ể ị ợ ứ ủ ộ ậ ụ

tr n chuy n v liên h p ph c c a A còn A′ là ma tr n chuy n v c a A (.)d u ch m bi u ậ ể ị ợ ứ ủ ậ ể ị ủ ấ ấ ể

di n phân cách gi a ph n nguyên và ph n th p phân c am t s th p phân Ví d : π = ễ ữ ầ ầ ậ ủ ộ ố ậ ụ

3.1416

(;) d u ch m ph y dùng đ ngăn cách các hàng khi khai báo ma tr n, ho cngăn ấ ấ ả ể ậ ặ

không hi n th k t qu m t phép toán trên màn hình ể ị ế ả ộ

(%) d u ph n trăm dùng đ t o comment T t c các câu l nh vi t sau d uph n ấ ầ ể ạ ấ ả ệ ế ấ ầ

trăm này đ u b b qua ề ị ỏ

( ) d u 3 ch m dùng đ n i hai ph n c a m t câu lênh trên hai dòng v i nhau ấ ấ ể ố ầ ủ ộ ớ

M t câu l nh dài có th vi t trên 2 dòng cho tiên theo dõi Khi đó, d u3 ch m đ c s ộ ệ ể ế ấ ấ ượ ử

trong đó d u ngo c đ n đ c s d ng thay cho d u ngo c vuông đã đ c m c ấ ặ ơ ượ ử ụ ấ ặ ượ ặ

đ nh dùng cho vector và ma tr n trong Matlab ị ậ

Trong Matlab phép tính l y mũ đ c bi u di n b i ký hi u b i d u mũ ˆ nh : ấ ượ ể ễ ở ệ ở ấ ư » 5ˆ 2

Khi hai m ng có cùng kích th c đ c so sánh v i nhau thì toán t so sánh sả ướ ượ ớ ử ẽ

th c hi n vi c so sánh t ng ph n t v i nhau Các toán t <, >, <=, và >= ch so sánh ph nự ệ ệ ừ ầ ử ớ ử ỉ ầ

th c c a các toán h ng v i nhau Các toán t == vàự ủ ạ ớ ử ∼= th c hi n so sánh c ph n th c vàự ệ ả ầ ự

ph n o c a hai toán h ng K t qu c a phép toán so sánh cho ta 1 n u phép so sánh làầ ả ủ ạ ế ả ủ ếTRUE và ng c l i 0 n u FALSE M t s ví d v toán t so sánh đ c trình bày d iượ ạ ế ộ ố ụ ề ử ượ ở ướđây:

Trong tr ng h p so sánh 2 vector hay 2 ma tr n v i nhau thì toán s so sánh th cườ ợ ậ ớ ử ự

hi n và cho ta k t qu so sánh c a t ng ph n t t ng ng 2vector hay ma tr n v iệ ế ả ủ ừ ầ ử ươ ứ ở ậ ớnhau Ví d : ụ

1 0 0

1 0 0

0 0 1

39 Các ký hi u &, |, và ệ ∼đ c s d ng đ bi u di n toán t logic AND, OR, vàượ ử ụ ể ể ễ ửNOT Các toán t này làm vi c v i t ng ph n t c a m ng, v i 0 bi u di n FALSE còn 1ử ệ ớ ừ ầ ử ủ ả ớ ể ễhay b t kỳ ph n t khác 0 nào bi u di n TRUE Các toán t logic tr l i m t m ng logicấ ầ ử ể ễ ử ả ạ ộ ả

v i các ph n t 0 (FALSE) ho c 1 (TRUE) Các ký hi u trên cũng có th thay th b ngớ ầ ử ặ ệ ể ế ằcách s d ng các hàm Matlab d ng and(A, B), or(A, B), hay not(A, B) Hàm HO Cử ụ ở ạ Ặtuy n đ i đ c bi u di n nh sau xor(A, B) Trình t u tiên c a các toán t logic là NOT,ệ ố ượ ể ễ ư ự ư ủ ử

OR và AND

Phép toán s d ng toán t AND (&) cho k t qu TRUE n u c hai toán h ng đ uử ụ ử ế ả ế ả ạ ềTRUE v m t logic Nói theo thu t ng s , thì phép toán AND cho ta k t qu TRUE n uề ặ ậ ữ ố ế ả ế

1 1 0 0 0

Các s 1 ch ra các ph n t t ng ng khác không c a c a và b Phép toán OR ố ỉ ầ ử ươ ứ ủ ả( | ) cho k t qu TRUE n u m t toán h ng ho c c hai toán h ng là TRUE v m t logic ế ả ế ộ ạ ặ ả ạ ề ặNói theo thu t ng s thì phép toán OR ch cho k t qu FALSE khi c hai toán h ng đ u ậ ữ ố ỉ ế ả ả ạ ề

Phép toán NOT (∼) th c hi n phép đ o toán h ng, cho k t qu FALSE n u toánự ệ ả ạ ế ả ế

h ng là TRUE và cho k t qu TRUE n u toán h ng là FALSE Theo thu t ng s thì cácạ ế ả ế ạ ậ ữ ốtoán h ng b ng không s b ng m t và t t c các toán h ng khác không s b ng không ạ ằ ẽ ằ ộ ấ ả ạ ẽ ằ