Phân tích và đánh giá hiệu năng mạng VLC trong nhà dựa trên công nghệ CDMA

• Tác giả: Nguyễn Xuân Sơn
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Thị Thúy Hiền
• Trường học: Học viện công nghệ bưu chính viễn thông
• Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông
• Đề tài: Phân Tích Và Đánh Giá Hiệu Năng Mạng VLC Trong Nhà Sử Dụng Công Nghệ CDMA
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN THÔNG ÁNH SÁNG NHÌN THẤY
• 1.1. Tổng quan về công nghệ VLC
• 1.1.1. Giới thiệu về công nghệ VLC
• 1.1.2. Lịch sử phát triển công nghệ VLC
• 1.1.3. Đặc điểm công nghệ VLC
• 1.2. Cấu trúc hệ thống VLC
• 1.2.1. Mô hình hệ thống
• 1.2.2. Cấu trúc phía phát
• 1.2.3. Hoạt động của LED
• 1.2.4. Phân loại đèn LED
• 1.2.5. Các phương pháp điều chế sử dụng trong VLC
• 1.2.5.1. Phương pháp điều chế khóa bật tắt OOK
• 1.2.5.2. Phương pháp điều chế vị trí xung biến đổi
• 1.2.5.3. Phương pháp điều chế R-RZ (Reverse-RZ)
• 1.2.5.4. Phương pháp điều chế khóa dịch màu (Color-Shift Keying)
• 1.2.6. Ứng dụng của VLC trong cuộc sống
• 1.2.6.1. Ứng dụng trong cuộc sống thông minh
• 1.2.6.2. Ứng dụng trong nhà xưởng thông minh và IoT
• 1.2.7. Kết luận chương
• 2. CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP PHÂN CHIA THEO MÃ CDMA
• 2.1. Nguyên lý của kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA)
• 2.2. Kỹ thuật trải phổ
• 2.2.1. Trải phổ chuỗi trực tiếp
• 2.2.2. Trải phổ nhảy tần số
• 2.2.3. Trải phổ nhảy thời gian
• 2.3. Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã quang
• 2.3.1. Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã quang
• 2.3.2. Các hệ thống OCDMA quang
• 2.3.3. Mã sử dụng trong hệ thống CDMA quang
• 2.3.3.1. Mã nguyên tố 2D WH/TS
• 2.4. Nhiễu trong hệ thống CDMA quang
• 2.4.1. Nhiễu bộ thu
• 2.4.2. Nhiễu đa truy nhập
• 2.5. Kết luận chương
• 3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MẠNG VLC DỰA TRÊN KỸ THUẬT CDMA
• 3.1. Giới thiệu chung
• 3.2. Mạng và mô hình kênh
• 3.2.1. Mã hóa mạng tương tự
• 3.2.2. Mô hình kênh VLC
• 3.3. Phân tích hiệu năng
• 3.3.1. Tỉ lệ lỗi bit
• 3.3.2. Thông lượng mạng
• 3.4. Các kết quả số liệu
• 3.5. Kết luận chương
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Hiệu năng mạng VLC

Hiệu năng mạng VLC là trọng tâm của nghiên cứu này, tập trung vào việc đánh giá khả năng truyền tải dữ liệu trong môi trường trong nhà. Mạng VLC sử dụng ánh sáng nhìn thấy (400-700nm) để truyền thông tin, mang lại nhiều ưu điểm như tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường. Công nghệ CDMA được áp dụng để nâng cao hiệu suất mạng, giúp giảm nhiễu và tăng tốc độ truyền tải. Nghiên cứu chỉ ra rằng, tốc độ truyền tải của mạng VLC có thể đạt tới hàng trăm Mbps, phù hợp với các ứng dụng trong nhà thông minh và IoT.

1.1. Phân tích hiệu năng

Phân tích hiệu năng mạng VLC dựa trên các thông số như tỷ lệ lỗi bit (BER) và thông lượng mạng. Kết quả cho thấy, tính ổn định mạng được cải thiện đáng kể khi sử dụng công nghệ CDMA, giúp giảm thiểu nhiễu và tăng độ tin cậy của hệ thống. Các mô hình kênh truyền như LOS và NLOS cũng được phân tích để đánh giá ảnh hưởng của môi trường đến hiệu năng mạng.

1.2. Đánh giá mạng VLC

Đánh giá mạng VLC tập trung vào việc so sánh hiệu suất của mạng VLC với các công nghệ không dây khác như Wi-Fi và RF. Kết quả cho thấy, mạng VLC có ưu thế vượt trội về băng thông và mật độ dữ liệu, đặc biệt trong môi trường trong nhà. Tín hiệu quang học của VLC cũng được đánh giá là an toàn và bảo mật hơn so với sóng vô tuyến.

II. Công nghệ CDMA trong mạng VLC

Công nghệ CDMA đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu năng của mạng VLC. CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ để phân chia tín hiệu, giúp giảm nhiễu và tăng khả năng truyền tải dữ liệu. Nghiên cứu chỉ ra rằng, tính năng CDMA giúp cải thiện đáng kể hiệu suất mạng, đặc biệt trong môi trường đa người dùng. So sánh công nghệ giữa CDMA và các kỹ thuật đa truy nhập khác như TDMA và FDMA cũng được thực hiện để khẳng định ưu điểm của CDMA.

2.1. Kỹ thuật trải phổ

Kỹ thuật trải phổ là nền tảng của công nghệ CDMA, giúp phân chia tín hiệu bằng cách sử dụng mã trải phổ. Các phương pháp trải phổ như trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) và trải phổ nhảy tần số (FHSS) được phân tích để đánh giá hiệu quả trong mạng VLC. Kết quả cho thấy, DSSS mang lại hiệu suất cao hơn trong môi trường nhiễu thấp.

2.2. Nhiễu trong hệ thống CDMA

Nhiễu trong hệ thống CDMA là một thách thức lớn, đặc biệt trong môi trường đa người dùng. Nghiên cứu tập trung vào việc giảm thiểu nhiễu bộ thu và nhiễu đa truy nhập (MAI) thông qua các kỹ thuật điều khiển công suất và mã hóa tín hiệu. Kết quả cho thấy, tính ổn định mạng được cải thiện đáng kể khi áp dụng các kỹ thuật này.

III. Ứng dụng của mạng VLC

Ứng dụng VLC trong cuộc sống hàng ngày ngày càng trở nên phổ biến, đặc biệt trong các hệ thống nhà thông minh và IoT. Truyền thông quang của VLC mang lại nhiều lợi ích như tiết kiệm năng lượng, an toàn và bảo mật cao. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, kết nối không dây bằng VLC có thể được sử dụng trong các môi trường đặc biệt như bệnh viện, nhà máy và thậm chí là dưới nước.

3.1. Ứng dụng trong nhà thông minh

Ứng dụng trong nhà thông minh là một trong những lĩnh vực tiềm năng của mạng VLC. VLC có thể được sử dụng để điều khiển các thiết bị thông minh như đèn chiếu sáng, hệ thống an ninh và thiết bị IoT. Tính năng CDMA giúp tăng cường khả năng kết nối và giảm thiểu nhiễu trong môi trường đa thiết bị.

3.2. Ứng dụng trong công nghiệp

Ứng dụng trong công nghiệp của mạng VLC tập trung vào việc truyền dữ liệu trong các nhà máy thông minh và hệ thống IoT. VLC mang lại lợi ích lớn trong việc giảm thiểu nhiễu điện từ và tăng cường bảo mật dữ liệu. Công nghệ truyền dẫn quang học của VLC cũng được đánh giá là phù hợp với các môi trường khắc nghiệt như nhà máy và khu vực dưới nước.