xây dựng các bài thí nghiệm viễn thông trực tuyến trên bộ emona datex

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
----------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

XÂY DỰNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM
VIỄN THÔNG TRỰC TUYẾN
TRÊN BỘ EMONA DATEx

Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thuận Thành 1110950

Cần Thơ 5/2015

Cán bộ hướng dẫn
TS. Lương Vinh Quốc Danh


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
----------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

XÂY DỰNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM
VIỄN THÔNG TRỰC TUYẾN
TRÊN BỘ EMONA DATEx
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thuận Thành 1110950

Cán bộ hướng dẫn
TS. Lương Vinh Quốc Danh

Luận văn đã nộp và đánh giá vào ngày 15 tháng 5 năm 2015
Kết quả đánh giá: ........... Cán bộ đánh giá: .......................................


NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................


NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................


NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................


LỜI CAM ĐOAN
Đào tạo từ xa qua Internet không còn quá xa lạ đối với sinh viên nói chung,
nhưng đào tạo từ xa chuyên ngành Điện tử - Viễn thông mang lại một phương
pháp học tập, nghiên cứu hoàn toàn mới, giúp sinh viên chuyên ngành viễn thông
dễ dàng tiếp cận, nắm bắt kiến thức, nâng cao hiệu quả học tập, nghiên cứu.
Nhận thấy sự cần thiết và lợi ích to lớn của việc đào tạo từ xa chuyên ngành
viễn thông, tôi chọn đề tài “Thiết kế phòng thí nghiệm viễn thông trực tuyến sử
dụng board Emona DATEx” để cải thiện và nâng cấp thành đề tài “Xây dựng
các bài thí nghiệm viễn thông trực tuyến trên bộ Emona DATEx” với mong
muốn đáp ứng nhu cầu học tập ngày càng cao của sinh viên.
Trong quá trình thực hiện đề tài, có thể còn nhiều thiếu sót do chưa có nhiều
kinh nghiệm nhưng những nội dung trình bày trong quyển báo cáo này là những
hiểu biết và thành quả của tôi đạt được dưới sự hướng dẫn của thầy Lương Vinh
Quốc Danh.
Tôi xin cam đoan rằng: những nội dung trình bày trong quyển báo cáo luận
văn tốt nghiệp này không phải là bản sao chép từ bất kỳ công trình đã có trước
nào. Nếu không đúng sự thật, chúng tôi xin chịu mọi trách nhiệm trước nhà
trường.

Cần Thơ, ngày 15. tháng 05 năm 2015
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thuận Thành

SVTH: Nguyễn Thuận Thành

Trang I


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến thầy Lương
Vinh Quốc Danh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài luận văn tốt
nghiệp “Xây dựng các bài thí nghiệm viễn thông trực tuyến trên bộ Emona
DATEx”.
Bên cạnh đó, tôi cũng xin chân thành cảm ơn đến thầy Nguyễn Tăng Khả
Duy đã nhiệt tình hướng dẫn, đóng góp ý kiến giải quyết các vấn đề khó khăn
trong thời gian thực hiện đề tài.
Cảm ơn sự hỗ trợ nhiệt tình của bạn Nguyễn Trọng Nghĩa học ngành Điện
tử - Viễn thông K37 và anh Phan Thanh Hoàng khoa công nghệ thông tin.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn và tri ân đến gia đình đã ủng hộ, giúp đỡ
tôi về vật chất và tin thần. Xin cảm gửi lời cảm ơn đến tất cả các bạn bè đã ủng hộ,
động viên tôi hoàn thành tốt đề tài.

SVTH: Nguyễn Thuận Thành

Trang II


MỤC LỤC

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN........................................................1

1.1

ĐẶT VẤN ĐỀ ..........................................................................................1

1.2

LỊCH SỬ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ ...........................................................1

1.3

PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI ..........................................................................1

1.4

PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI...................................................2

CHƯƠNG 2
TUYẾN

TỔNG QUAN PHÒNG THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG TRỰC
....................................................................................................3

2.1 PHÒNG THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG Ở CÁC TRƯỜNG ĐẠI HỌC
TRÊN THẾ GIỚI ...............................................................................................3
2.2

CÁC CÔNG CỤ XÂY DỰNG PHÒNG THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG ..5

2.2.1

Phần cứng ..........................................................................................5

2.2.2

Phần mềm ........................................................................................ 13

CHƯƠNG 3
DLAB
3.1

CÁC CẢI TIẾN CỦA PHÒNG THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG
.................................................................................................. 16

PHÒNG THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG ILAB ĐÃ XÂY DỰNG ........... 16

3.1.1

Phần cứng ........................................................................................ 16

3.1.2

Phần mềm ........................................................................................ 20

3.1.3

Giao diện Web.................................................................................. 21

3.1.4

Các ưu điểm và nhược điểm của ILab .............................................. 22

3.2

CÁC CẢI TIẾN CỦA DLAB SO VỚI ILAB.......................................... 22

3.2.1

Phần cứng ........................................................................................ 22

3.2.2

Phần mềm ........................................................................................ 26

3.2.3

Giao diện Web.................................................................................. 29

3.2.4

Các ưu điểm và nhược điểm của DLab ............................................. 33

3.3 CÁC THUẬN LỢI VÀ KHÓ KHĂN KHI XÂY DỤNG PHÒNG THÍ
NGHIỆM VIỄN THÔNG TRỰC TUYẾN ....................................................... 33
3.3.1

Thuận lợi .......................................................................................... 33

3.3.2

Khó khăn .......................................................................................... 34

CHƯƠNG 4
XÂY DỰNG PHÒNG THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG TRỰC
TUYẾN DLAB .................................................................................................. 35
4.1

XÂY DỰNG LAB SERVER .................................................................. 35

SVTH: Nguyễn Thuận Thành

Trang III


4.1.1

VI server .......................................................................................... 35

4.1.2

Web server ....................................................................................... 37

4.1.3

Điều khiển LabVIEW .VIs................................................................. 40

4.1.4

Thiết lập mạng riêng ảo ................................................................... 45

4.1.5

Giao tiếp giữa LabVIEW và board Arduino ..................................... 47

4.2

KẾT NỐI VÀO LAB SERVER .............................................................. 47

4.2.1

Các lỗi thường gặp và cách xử lý ..................................................... 48

CHƯƠNG 5
5.1

CÁC BÀI THỰC HÀNH ........................................................... 50

GIỚI THIỆU BOARD NI ELVIS II VÀ CÁC THIẾT BỊ ĐO ẢO .......... 50

5.1.1

Mục tiêu ........................................................................................... 50

5.1.2

Cơ sở lý thuyết ................................................................................. 50

5.1.3

Chuẩn bị ở phòng thí nghiệm ........................................................... 50

5.1.4

Phần thực hành cho sinh viên ........................................................... 52

5.2

CÁC MODULE TRÊN BOARD DATEx ............................................... 56

5.2.1

Mục tiêu ........................................................................................... 56

5.2.2

Cơ sở lý thuyết ................................................................................. 56

5.2.3

Chuẩn bị ở phòng thí nghiệm ........................................................... 56

5.2.4

Phần thực hành cho sinh viên ........................................................... 57

5.3

GIỚI THIỆU SOFT FRONT-PANEL CONTROL ................................. 60

5.3.1

Mục tiêu ........................................................................................... 60

5.3.2

Cơ sở lý thuyết ................................................................................. 60

5.3.3

Chuẩn bị ở phòng thí nghiệm ........................................................... 60

5.3.4

Phần thực hành cho sinh viên ........................................................... 63

5.4

SỬ DỤNG EMONA DATEx ĐỂ THỰC HIỆN BIỂU THỨC ................ 65

5.4.1

Mục tiêu ........................................................................................... 65

5.4.2

Cơ sở lý thuyết ................................................................................. 65

5.4.3

Chuẩn bị ở phòng thí nghiệm ........................................................... 65

5.4.4

Phần thực hành cho sinh viên ........................................................... 66

5.5

LẤY MẪU VÀ KHÔI PHỤC TÍN HIỆU ............................................... 69

5.5.1

Mục tiêu ........................................................................................... 69

5.5.2

Cơ sở lý thuyết ................................................................................. 69

5.5.3

Chuẩn bị ở phòng thí nghiệm ........................................................... 69

5.5.4

Phần thực hành cho sinh viên ........................................................... 72

5.6

MÃ HÓA PCM....................................................................................... 79

5.6.1

Mục tiêu ........................................................................................... 79

SVTH: Nguyễn Thuận Thành

Trang IV


5.6.2

Cơ sở lý thuyết ................................................................................. 79

5.6.3

Chuẩn bị ở phòng thí nghiệm ........................................................... 79

5.6.4

Phần thực hành cho sinh viên ........................................................... 81

5.7

GIẢI MÃ PCM ....................................................................................... 86

5.7.1

Mục tiêu ........................................................................................... 86

5.7.2

Cơ sở lý thuyết ................................................................................. 86

5.7.3

Chuẩn bị ở phòng thí nghiệm ........................................................... 86

5.7.4

Phần thực hành cho sinh viên ........................................................... 87

5.8

GIỚI HẠN BĂNG THÔNG VÀ KHÔI PHỤC TÍN HIỆU SỐ ............... 91

5.8.1

Mục tiêu ........................................................................................... 91

5.8.2

Cơ sở lý thuyết ................................................................................. 91

5.8.3

Chuẩn bị ở phòng thí nghiệm ........................................................... 91

5.8.4

Phần thực hành cho sinh viên ........................................................... 92

5.9

GIỚI HẠN BĂNG THÔNG VÀ KHÔI PHỤC TÍN HIỆU SỐ ............... 96

5.9.1

Mục tiêu ........................................................................................... 96

5.9.2

Cơ sở lý thuyết ................................................................................. 96

5.9.3

Chuẩn bị ở phòng thí nghiệm ........................................................... 96

5.9.4

Phần thực hành cho sinh viên ........................................................... 98

5.10 GIẢI ĐỒ MẮT EYE DIAGRAMS ....................................................... 101
5.10.1 Mục tiêu ......................................................................................... 101
5.10.2 Cơ sở lý thuyết ............................................................................... 101
5.10.3 Chuẩn bị ở phòng thí nghiệm ......................................................... 101
5.10.4 Phần thực hành cho sinh viên ......................................................... 102
5.11 ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ DIRECT SEQUENCE SPEARD
SPECTRUM ................................................................................................... 105

5.11.1 Mục tiêu ......................................................................................... 105
5.11.2 Cơ sở lý thuyết ............................................................................... 105
5.11.3 Chuẩn bị ở phòng thí nghiệm ......................................................... 105
5.11.4 Phần thực hành cho sinh viên ......................................................... 107
5.12 ĐIỀU CHẾ GAUSSIAN FREQUENCY SHIFT KEYING ................... 112
5.12.1 Mục tiêu ......................................................................................... 112
5.12.2 Cơ sở lý thuyết ............................................................................... 112
5.12.3 Chuẩn bị ở phòng thí nghiệm ......................................................... 112
5.12.4 Phần thực hành cho sinh viên ......................................................... 113
KẾT LUẬN ....................................................................................................... 117

SVTH: Nguyễn Thuận Thành

Trang V


KẾT QUẢ VÀ ĐỀ NGHỊ .................................................................................. 117
PHỤ LỤC .......................................................................................................... 118
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 123
NGUỒN HÌNH .................................................................................................. 124

SVTH: Nguyễn Thuận Thành

Trang VI


KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT
COM

Component Object Model

DMM

Digital Multimeter

DSA

Dynamic Signal Analyzer

FGEN

Function Generator

HTML

HyperText Markup Language

HTTP

HyperText Transfer Protocol

ILAB

Internet Laboratory

DLab

Development Laboratory

ISA

ILab Shared Architecture

LABVIEW

Laboratory Virtual Instrumentation Engineering
Workbench

NI ELVIS

National Instruments Educational Laboratory Virtual
Instrumentation Suite

SFP

Soft Front Panel

SSL

Secure Socket Layer

TCP/IP

Transmission Control Protocol/Internet Protocol

URL

Uniform Resource Locator

VI

Virtual Instrument

VPS

Variable Power Supplies

DSSS

Direct Sequence Speard

SVTH: Nguyễn Thuận Thành

Trang VII


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Mô hình của iLab Shared Architecture ...................................................3
Hình 2.2: Ông Olusoji O.Iiori, giảng viên của trường OAU, đang chuẩn bị một tiết
học dùng LabVIEW và NI ELVIS .........................................................................4
Hình 2.3: Cấu trúc mô hình DLab ..........................................................................5
Hình 2.4: Board Emona DATEx ............................................................................6
Hình 2.5: Sơ đồ khối ..............................................................................................7
Hình 2.6: Các module trên board NI ELVIS ..........................................................7
Hình 2.7: Front Panel Socket (SFP) .......................................................................8
Hình 2.8: Một module trên NI ELVIS II ................................................................9
Hình 2.9: Nên dùng tay tiếp xúc với Emona DATEx ........................................... 10
Hình 2.10: Chắc chắn rằng nguồn đã được tắt ...................................................... 10
Hình 2.11: Đặt Emona DATEx vào NI ELVIS..................................................... 10
Hình 2.12: Mở nguồn của NI ELVIS ................................................................... 11

Hình 2.13: Arduino uno ....................................................................................... 12
Hình 2.14: Mạch điều khiển role .......................................................................... 13
Hình 2.15: VPN điểm-nối-điểm ........................................................................... 14
Hình 3.1: Arduino Mega 2560 ............................................................................. 16
Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý của một phần tử trong mạch ma trận .......................... 17
Hình 3.3: Sơ đồ một hàng trong mạch ma trận ..................................................... 18
Hình 3.4: Sơ đồ điều khiển một hàng của mạch ma trận trong LabVIEW............ 19
Hình 3.5: LabVIEW 2010 .................................................................................... 20
Hình 3.6: Form đăng kí thực hành........................................................................ 21
Hình 3.7: Giao diện Oscilloscope chạy trên web của iLab.................................... 22
Hình 3.8: Sơ đồ mỗi phần tử role của DLab ......................................................... 23
Hình 3.9: Giao diện điều khiển role bằng LabVIEW ............................................ 24
Hình 3.10: Sơ đồ một hàng của mạch role lập trình bằng LabVIEW .................... 25
Hình 3.11: Mạch role của ILab khi kết nối với board Arduino Mega 2560 ........... 26
Hình 3.12: Mạch role của DLab khi kết nối với Arduino Uno .............................. 26
Hình 3.13: Giao diện NI ELVISmx Instrucment Launcher ................................... 27
Hình 3.14: LabVIEW 2012 Service Pack 1 .......................................................... 28
Hình 3.15: Giao diện của phần mềm Emona DATEx SFP.................................... 29
Hình 3.16: Sơ đồ cấu trúc website của DLab........................................................ 30
Hình 3.17: Đăng kí tài khoản ............................................................................... 31
Hình 3.18: Đăng kí lớp thực hành ........................................................................ 32
Hình 3.19: Xem thông tin lớp thực hành .............................................................. 32
Hình 3.20: Quản lý phòng thí nghiệm .................................................................. 33
Hình 4.1: Thiết lập VI Server ............................................................................... 35
Hình 4.2: Tùy chỉnh Web Server.......................................................................... 38
Hình 4.3: Web Publishing Tool ............................................................................ 41
Hình 4.4: Web Publishing Tool ............................................................................ 42
Hình 4.5: Thiết kế giao diện xuất hiện trên trình duyệt web ................................. 43
Hình 4.6: Địa chỉ truy cập đến VI ........................................................................ 44
Hình 4.7: Giao diện VI trên trình duyệt Chrome .................................................. 44

Hình 4.8: Giao diện Logmein Hamachi và địa chỉ IP của máy ............................. 46
SVTH: Nguyễn Thuận Thành

Trang VIII


Hình 4.9: Tạo server VPN cho DLab ................................................................... 46
Hình 4.10: Đăng nhập vào server VPN của DLab ................................................ 47
Hình 4.11: Xem thông tin thực hành .................................................................... 47
Hình 4.12: Link bài thực hành.............................................................................. 48
Hình 5.1: NI ELVIS II và các thiết bị đo .............................................................. 50
Hình 5.2: Mạch thực hành NI ELVIS II Digital Multimeter ................................. 51
Hình 5.3: Mạch thực hành NI ELVIS II Varible Power Supplies ......................... 51
Hình 5.4: Mạch thực hành NI ELVIS II Oscilloscope .......................................... 52
Hình 5.5: Giao diện NI ELVIS II Digital Multimeter ........................................... 53
Hình 5.6: Giao diện Varible Power Supplies ........................................................ 53
Hình 5.7: Giao diện của NI ELVIS II Function Generator.................................... 55
Hình 5.8: Mạch thực hành module Master Signals ............................................... 56
Hình 5.9: Mạch thực hành module ....................................................................... 57
Hình 5.10: Mạch thực hành module Adder........................................................... 57
Hình 5.11: Sơ đồ khối mạch thực hành module Amplifier.................................... 58
Hình 5.12: Sơ đồ khối mạch thực hành module Adder ......................................... 59
Hình 5.13: Front panel ......................................................................................... 60
Hình 5.14: Mạch thực hành NI ELVIS II Variable Power Supplies và Function
Generator ............................................................................................................. 61
Hình 5.15: Mạch thực hành Emona DATEx......................................................... 62
Hình 5.16: Set voltage cho VPS ........................................................................... 63
Hình 5.17: Oscilloscope và Function Generator ................................................... 63
Hình 5.18: Emona DATEx ................................................................................... 64
Hình 5.19: Mạch thực hành cộng 2 tín hiệu cùng biên độ ..................................... 65

Hình 5.20: Mạch thực hành cộng 2 tín hiệu biên độ dịch pha ............................... 66
Hình 5.21: Sơ đồ khối mạch thực hành cộng 2 tín hiệu cùng biên độ ................... 66
Hình 5.22: Sơ đồ khối mạch thực hành cộng 2 tín hiệu dịch pha .......................... 67
Hình 5.23: Sự lấy mẫu tín hiệu............................................................................. 69
Hình 5.24: Mạch thực hành lấy mẫu tín hiệu tin tức ............................................. 70
Hình 5.25: Mạch thực hành khôi phục tín hiệu ..................................................... 71
Hình 5.26: Mạch thực hành aliasing ..................................................................... 71
Hình 5.27: Sơ đồ khối mạch lấy mẫu tín hiệu tin tức ............................................ 72
Hình 5.28: Sơ đồ khối mạch lấy mẫu ................................................................... 73
Hình 5.29: NI ELVIS II Dynamic Signal Analyzer ............................................. 75
Hình 5.30: Con trỏ trên màn hình hiển thị của Dynamic Signal Analyzer............ 76
Hình 5.31: Sơ đồ khối mạch khôi phục tín hiệu.................................................... 77
Hình 5.32: Sơ đồ khối mạch thực hành aliasing ................................................... 78
Hình 5.33: Mạch thực hành mã hóa PCM với tin tức không đổi ........................... 80
Hình 5.34Mạch thực hành mã hóa PCM với tin tức thay đổi ................................ 80
Hình 5.35: Mạch thực hành mã hóa PCM với điện thế thay đổi liên tục ............... 81
Hình 5.36: Sơ đồ khối mạch mã hóa PCM với tín hiệu tin tức không đổi ............. 81
Hình 5.37: Xung FS ............................................................................................. 82
Hình 5.38: Cho tín hiệu PCM data vào Channel 1 của Oscilloscope..................... 83
Hình 5.39: Sơ đồ khối mạch mã hóa PCM với tín hiệu điện thế thay đổi .............. 84
Hình 5.40: Nối Variable DC (+) vào input của PCM Encoder .............................. 84
Hình 5.41: Cài đặt bộ mã hóa PCM...................................................................... 86

SVTH: Nguyễn Thuận Thành

Trang IX


Hình 5.42: Mạch thực hành giải mã dữ liệu PCM ................................................ 87
Hình 5.43: Sơ đồ khối mạch thực hành mã hóa PCM ........................................... 87

Hình 5.44: Nối FUNC OUT vào input của PCM Encoder .................................... 88
Hình 5.45: Kết quả mạch role .............................................................................. 89
Hình 5.46: Mạch thực hành băng thông và PCM encoder..................................... 92
Hình 5.47: đưa tín hiệu PCM qua bộ lọc .............................................................. 92
Hình 5.48: Sơ đồ khối giới giạn băng thông và giãi mã PCM ............................... 92
Hình 5.49: Đưa tín hiệu PCM qua mạch lọc ......................................................... 94
Hình 5.50: Kết quả mạch role .............................................................................. 94
Hình 5.51: Mạch thực hành ảnh hưởng của băng thông với tín hiệu số................. 97
Hình 5.52: Mạch thực hành khôi phục tín hiệu số ................................................ 97
Hình 5.53: Đưa tín hiệu số qua mạch lọc.............................................................. 98
Hình 5.54: Kết quả mạch role .............................................................................. 99
Hình 5.55: Sơ đồ khối mạch khôi phục tín hiệu số ............................................. 100
Hình 5.56: Mạch thực hành giản đồ mắt............................................................. 102
Hình 5.57: Sơ đồ khối mạch thực hành giản đồ mắt ........................................... 102
Hình 5.58: Quan sát tín hiệu qua Channel 0 ....................................................... 103
Hình 5.59: Mạch thực hành phát tín hiệu DSSS ................................................. 105
Hình 5.60: Mạch thực hành quan sát tín hiệu trên miền tần số............................ 106
Hình 5.61: Mạch thực hành giải điều chế DSSS ................................................. 106
Hình 5.62: Sơ đồ khối mạch phát tín hiệu DSSS ................................................ 107
Hình 5.63: Sơ đồ khối quan sát tín hiệu DSSS trên miền tần số.......................... 109
Hình 5.64: Kết quả mạch role ............................................................................ 109
Hình 5.65: Sơ đồ khối mạch giải điều chế DSSS ................................................ 111
Hình 5.66: Mạch thực hành phát tín hiệu FSK ................................................... 112
Hình 5.67: Sơ đồ khối mạch phát tín hiệu FSK .................................................. 113
Hình 5.68: Sơ đồ khối mạch phát GFSK ............................................................ 115
Hình 5.69: Kết quả mạch role ............................................................................ 115
Hình 6.1: Kí hiệu nối role trên hình vẽ ............................................................... 118
Hình 6.2: Cách mắc một điểm với nhiều điểm ................................................... 119
Hình 6.3: Load wiring Diagram ......................................................................... 120
Hình 6.4: Đăng nhập vào lab server ................................................................... 121

Hình 6.5: Màn hình điều khiển lab server qua Remote Desktop Connection ...... 121
Hình 6.6: Camera từ lab server........................................................................... 122

SVTH: Nguyễn Thuận Thành

Trang X


DANH MỤC BẢNG
Bảng 5.1: Giá trị nhỏ nhất và lớn nhất của VPS ................................................... 54
Bảng 5.2: Kết quả đo tín hiệu bằng Oscilloscope ................................................. 54
Bảng 5.3: Điện thế ngõ ra theo tín hiệu của module Master Signal....................... 58

SVTH: Nguyễn Thuận Thành

Trang XI


TÓM TẮT
Phòng thí nghiệm viễn thông trực tuyến Dlab (Development Laboratory) là một
phiên bản phát triển từ Ilab (Internet Laboratory) chỉ có thể hoạt động trong phạm vi
mạng LAN, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên có thể thực hành mọi lúc mọi nơi qua mạng
Internet, sinh viên thực hành có thể làm chủ được thời gian và địa điểm làm thực hành
mà không cần phải đến phòng thí nghiệm truyền thống, giải quyết khó khăn về thiếu hụt
các thiết bị thực hành ở các trường đại học, Bằng việc kết hợp các board mạch EMONA
DATEx ETT-202, NI ELVIS II và phần mềm lập trình đồ họa LabVIEW đã tạo nên phòng
thí nghiệm viễn thông trực tuyến Dlab mang lại lợi ích rất nhiều cho sinh viên nghành
Điện tử - Viễn thông, giảng viên và quan trọng hơn Dlab có thể dùng để chia sẽ tài
nguyên về thiết bị thực hành với các sinh viên trường khác.
Từ khóa: Phòng thí nghiệm viễn thông, internet lab, dlab, ilab…

ABSTRACT
Development Laboratory is a developing version form Internet Laboratory. It can
only act in LAN area with aim to give a condition for students who can practice
everywhen and everywhere via internet. Practicing students can own time and location of
practicing, and they don't need to go to the traditional Lab. To solve the difficult problem
about inadequate practicing facilities at university by combining the boards EMONA
DATEx ETT-202, NI ELVIS II and graphical software LabVIEW which was become
Development Laboratory, it brings many benifits for Telematic students, instructors and
the more importance the easier to share the sources to save into practicing facilities with
students at another universities.
Keywords: iLabs, LabVIEW, EMONA DATExTM ETT-202, NI ELVIS II.
Title: Designing Online Telecommunication Laboratory.

SVTH: Nguyễn Thuận Thành

Trang XII


Luận văn tốt nghiệp

CHƯƠNG 1

GVHD: Lương Vinh Quốc Danh

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Đào tạo từ xa là một phương thức đạo tạo dựa trên cơ sở phát huy khả năng
tự học, tự nghiên cứu của người học dưới sự tổ chức, hướng dẫn của giảng viên.

Đào tạo từ xa tạo cơ hội học tập cho các sinh viên không có điều kiện đến trường
do xa nơi ở, hoặc các sinh viên trường khác có nhu cầu nâng cao kiến thức.
Nhưng, đối với việc đào tạo từ xa cho sinh viên ngành kỹ thuật hoàn toàn không
dễ. Do sinh viên ngành kỹ thuật ngoài học tập qua lý thuyết thì sinh viên cần phải
thực hành để hiểu rõ lý thuyết, nên việc đào tạo từ xa với các sinh viên ngành kỹ
thuật là rất khó khăn nói chung và sinh viên ngành Điện tử - Viễn thông nói riêng.
Với nhu cầu nâng cao chất lượng đào tạo cũng như tạo điều kiện để các sinh
viên kỹ thuật nói chung và sinh viên ngành Điện tử - Viễn thông nói riêng, các
trường đại học đã tìm mua các board thực hành nhằm cung cấp thiết bị để sinh
viên có thể thực hành và hiểu rõ hơn lý thuyết. Nhưng, các thiết bị thực hành cho
sinh viên ngành kỹ thuật lại rất đắt tiền nên đã tạo nên trở ngại cho nhà trường.
Đồng thời, các thiết bị được thao tác trực tiếp dễ gây hư hỏng nên việc sửa cũng
gây nhiều khó khăn cho nhà trường.
Đề giải quyết các vấn đề nêu trên một giải pháp đưa ra là xây dựng một hệ
thống giúp sinh viên và nhà trường giải quyết những vấn đề khó khăn. Với ưu
điểm kinh phí đầu tư hiệu quả, khả năng chia sẽ phần cứng, kết nối từ xa, dễ sử
dụng, quản lý DLab một phiên bản mới của ILab sẳn sàng giúp sinh viên và nhà
trường giải quyết những vấn đề khó khăn.
1.2 LỊCH SỬ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
Để giải quyết vấn đề trên “phòng thí nghiệm viễn thông trực tuyến ILab” là
một ý tưởng hoàn hảo của nhóm thực hiện thiết kế ILab (Nguyễn Anh Tuấn, Trần
Thanh Tùng, Đỗ Quang Vinh) học ngành Điện tử - Viễn thông, khoa Công Nghệ
trường đại học Cần Thơ, thực hiện năm 2012. Do đề tài trước là đề tài mới mẻ và
chưa được thực hiện hay công bố ở nước ta, nên đề tài trước cũng có khá nhiều
nhược điểm. DLab là một phiên bản hoàn toàn mới dựa trên ILab sẽ hoàn thiện
phòng thí nghiệm viễn thông trực tuyến giúp sinh viên và nhà trường giải quyết
được các khó khăn nói trên.
1.3 PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI
Đề tài này được xây dựng nhằm phát triển đề tài “Thiết kế phòng thí nghiệm
viễn thông trực tuyến sử dụng board Emona DATEx” nhằm mở rộng phạm vi của

đề tài trước, vả xây dựng các bài thí nghiệm dựa trên yêu cầu kiến thức của môn
Thông Tin Số.
Tôi đặt mục tiêu cải thiện lại những nhược điểm, nâng cấp khả năng điều
khiển từ xa của người dùng và người quản lý phòng thí nghiệm cũng như tạo nên
một phòng thí nghiệm trực tuyến dể dàng sử dụng và quản lý.
Vấn đề đặt ra là tìm ra giải pháp điều khiển các board NI ELVIS II, Emona
DATEx, Arduino Mega 2560 bằng phần mềm LabVIEW qua internet, xây dựng
SVTH: Nguyễn Thuận Thành

Trang 1


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Lương Vinh Quốc Danh

server cơ sở dữ liệu cho client và người quản lý, xây dựng các bài thực hành, cải
thiện các nhược điểm của đề tài cũ.
1.4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
Để thực hiện đề tài tôi đã tiến hành qua các công đoạn sau:
Lập đề cương nghiên cứu, xác định phạm vi của đề tài, ước tính thời gian có
thể hoàn thành, xin ý kiến của giáo viên hướng dẫn. Sau khi được sự góp ý của
giáo viên hướng dẫn, tiến hành sửa chữa và bổ sung để hoàn thiện đề cương
nghiên cứu.
Sưu tầm, lưu trữ và lập danh mục tư liệu phục vụ cho quá trình thực hiện đề
tài. Tìm nguồn tài liệu từ sách vở, giáo trình bài giảng trên mạng (trong và ngoài
nước). Tiến hành sàng lọc và lựa chọn nguồn tài liệu tham khảo. Ghi chú lại nguồn
tài liệu tham khảo, tên tác giả, năm đăng xuất tài liệu để đưa vào phần nguồn tài
liệu tham khảo sau này.
Dựa vào đề cương nghiên cứu tiến hành từng bước thực hiện có sự phân chia

thời gian thực hiện một cách hợp lý nhất:
1. Tìm hiểu cấu tạo, chức năng chính của các board NI ELVIS II, Emona
DATEx, Arduino Mega 2560 thông qua các tài liệu hướng dẫn đi kèm và từ
các tài liệu của đề tài trước.
2. Tìm hiểu phần mềm LabVIEW, nghiên cứu cách lập trình để chia sẽ bài thí
nghiệm xây dựng sẵn qua mạng LAN từ các tài liệu hướng dẫn của đề tài cũ
và các bài hướng dẫn từ website của National Instruments.
3. Tìm hiểu cách lập trình kết nối giữa phần mềm LabVIEW và board Arduino
Mega 2560 từ tài liệu của đề tài trước và các bài hướng dẫn từ website của
National Instruments.
4. Tìm hiểu cách chia sẽ bài thí nghiệm từ mạng LAN lên mạng Internet từ các
phần cứng và phần mềm hiện có.
5. Biên soạn các bài thí nghiệm dựa vào tài liệu hướng dẫn của các board NI
ELVIS II, Emona DATEx.
6. Nghiên cứu phương pháp cải thiện các nhược điểm từ phần cứng cũng như
phần mềm từ đề tài trước.

SVTH: Nguyễn Thuận Thành

Trang 2


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Lương Vinh Quốc Danh

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN PHÒNG THÍ NGHIỆM
VIỄN THÔNG TRỰC TUYẾN

2.1 PHÒNG THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG Ở CÁC TRƯỜNG ĐẠI HỌC
TRÊN THẾ GIỚI
Các nhà nghiên cứu tại học viện công nghệ Massachusetts đã phát triển các mô
hình iLab – phòng thí nghiệm trực tuyến. Với những công cụ phần mềm và dịch vụ
được chuẩn hóa, iLab cung cấp khả năng truy cập đến phòng thí nghiệm từ xa qua
Internet, đã trở thành trợ thủ đắc lực của nhiều sinh viên kỹ thuật ở nhiều nước trên
thế giới. iLab đã cho thấy lợi ích to lớn khi cung cấp một phòng thí nghiệm hoàn
hảo, giúp các trường đại học giảm chi tiêu ngân sách cho cơ sở vật chất, khuyến
khích sinh viên say mê thực tập, thí nghiệm, đưa ý tưởng ứng dụng vào thực tế
cuộc sống. Dù ở bất kỳ nơi đâu có kết nối Internet có tốc độ chấp nhận được, sinh
viên đều dễ dàng truy cập đến iLab, bất chấp khó khăn về địa lý hay thời tiết.
Học viện MIT đã xây dựng iLab và giới thiệu nó từ tháng 03 năm 2004, với mô
hình ISA-iLab Shared Architecture. ISA cung cấp một môi trường nơi mà các thiết
bị thí nghiệm có thể được tích hợp để tạo nên những phòng thí nghiệm từ xa. Hình
2.1 cho ta thấy ISA là một cấu trúc gồm 3 tầng : Lab Client, Service Broker và Lab
Server.

Hình 2.1: Mô hình của iLab Shared Architecture

Service Broker : là một ứng dụng mang tính cốt lõi, cung cấp quyền thiết
lập những dịch vụ quản trị cũng như giúp phát triển các cơ cấu của iLab.
Lab Server được xếp vào cùng với các thiết bị thực tập, có trách nhiệm gửi
những thông tin từ thí nghiệm mà người dùng vừa thực hiện, sau đó dịch chúng
thành những câu lệnh đặc biệt của thiết bị, thực thi những lệnh đó và trả lại dữ liệu
thu được.
Với mục đích tạo sự đồng đều trong truyền nhận dữ liệu khi sử dụng iLab,
những Lab Server của iLab chứa một bộ phận xếp hàng với nguyên tắc vào trước,
ra trước. ISA dựa trên nền web với mã XML đặc thù cho thí nghiệm để giao tiếp
giữa Lab Client, Server Broker và Lab Server.

SVTH: Nguyễn Thuận Thành

Trang 3


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Lương Vinh Quốc Danh

Năm 2005, quan hệ hợp tác được thiết lập giữa học viện MIT và các trường
đại học ở Châu Phi với dự án iLab-Africa. Ba trường đại học là Obafemi Awolowo
University (OAU) thuộc Ile-Ife, Nigeria, University of Dar-es-Salaam (UDSM)
thuộc Dar-es-Salaam, Tanzania và Makerere University (MUK) ở Kampala,
Uganda, đưa iLab phát triển với tầm vóc quốc tế.
Sinh ra từ dự án này, rất nhiều iLab đã làm nền giáo dục công nghệ kỹ thuật
Châu Phi phát triển vượt bậc. Khi lãnh đạo các trường đại học ở Châu Phi trong
những năm 2003, 2004 nhận ra rằng, đào tạo kỹ sư điện - điện tử đang gặp phải rất
nhiều khó khăn do thiếu hụt những trang thiết bị hiện đại cho thực hành thí
nghiệm, việc đưa iLab vào sử dụng thực sự trở thành nguồn đào tạo đầy giá trị.

Hình 2.2: Ông Olusoji O.Iiori, giảng viên của trường OAU, đang chuẩn bị một tiết học dùng
LabVIEW và NI ELVIS

Giai đoạn đầu, nhờ sự hợp tác này mà sinh viên ở các trường đại học sử
dụng iLab, có host tại học viện MIT với những thiết bị có giá đắc đỏ. Gần 700 sinh
viên ở UDSM, OAU và MUK được sử dụng iLab. Tuy nhiên, hiệu quả của iLab có
phần hạn chế do kết nối Internet ở Châu Phi bị giới hạn. Đông Phi không có cáp
quang vì thế Tanzania và Uganda phải chấp nhận sử dụng đường truyền vệ tinh tốc
độ còn thấp, giá cao. Không đủ chi trả cho đường truyền băng rộng khiến cho

những iLab đặt host ở học viện MIT không phải là cách giải quyết tốt nhất.
Đáp ứng đòi hỏi này, những phòng thí nghiệm mới đã được tích hợp những
thiết bị giá thấp và có thể đặt ở khu đại học của mỗi trường. Chính vì thế ELVIS
được lựa chọn. ELVIS đa năng, giá thấp, tạo điều kiện để các trường đại học xây
dựng một iLab cho riêng mình.

SVTH: Nguyễn Thuận Thành

Trang 4


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Lương Vinh Quốc Danh

2.2 CÁC CÔNG CỤ XÂY DỰNG PHÒNG THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG
Phòng thí nghiệm viễn thông trực tuyến DLab được xây dựng theo mô hình
cấu trúc như hình 2.3.

Hình 2.3: Cấu trúc mô hình DLab

Lab server: lab server đặt ở phòng thí nghiệm, trong đó có máy tính server
cài đặt phần mềm LabVIEW cho phép máy tính server tạo một server có thể điều
khiển mạch vi xử lý Arduino Uno qua Internet. Board Arduino Uno được điều
khiển để ON hoặc OFF mạch role để kết nối hoặc ngắt kết nối được thiết lập sẳn
trên board Emona DATEx ở phòng thí nghiệm.
Client là người sử dụng DLab, client có thể kết nối với lab server bằng
mạng riêng ảo thông qua mạng Internet, client có thể sử dụng DLab bằng trình
duyệt web.
2.2.1 Phần cứng

2.2.1.1 NI ELVIS II
NI ELVIS II
(National Instruments Educational Laboratory Virtual
Instrumentation Suite II) là một bộ công cụ dành cho việc học tập các môn điện tử
căn bản và thiết kế mạch đối với sinh viên thuộc các chuyên ngành khác nhau như:
kỹ thuật điện, kỹ thuật cơ khí và y sinh. NI ELVIS II cung cấp đầy đủ các thiết bị
giúp kiểm tra, đo lường và mô tả dữ liệu qua đồ thị, rất cần thiết cho sinh viên kỹ
thuật.
NI ELVIS II còn hỗ trợ các thiết bị đo và hiển thị kết quả phân tích tín hiệu
qua máy tính, điều khiển qua máy tính. Do đó việc sử dụng NI ELVIS II trong
DLab là hợp lý.

SVTH: Nguyễn Thuận Thành

Trang 5


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Lương Vinh Quốc Danh

2.2.1.2 Emona DATEx
Giới thiệu chung
EMONA TIMSTM (Telecommunication Instructional Modeling System) được
Tim Hooper, một giảng viên giàu kinh nghiệm về viễn thông tại Đại học New
South Wales, Australia nghiên cứu và phát triển trong những năm 1970, sau này
được phát triển bởi Emona Instruments. Với nhiều hữu ích, EMONA TIMSTM đã
và đang được hàng ngàn sinh viên trên khắp thế giới sử dụng trong học tập và
nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực viễn thông.

DATEx hay Digital Analog Telecommunication Experimenter, giúp sinh viên
học tập những khái niệm cũng như những nguyên lý về viễn thông và truyền
thông. Board EMONA DATEx được tích hợp đầy đủ dựa trên nền NI ELVIS và
môi trường làm việc NI LabVIEW. Tất cả các nút vặn và các switch có thể được
điều chỉnh bằng tay hay được điều khiển thông qua những thiết bị ảo trên nền
LabVIEW (NI LabVIEW VIs).

Hình 2.4: Board Emona DATEx

Việc sử dụng module DATEx mang đến cho sinh viên cách nhìn trực quan hơn
về hệ thống viễn thông nhờ các sơ đồ khối. Bao gồm những khối mang hoàn toàn
chức năng của chúng nên người dùng rất dễ dàng làm quen và thông thạo. Xem
minh họa qua hình Hình 2.5 bên dưới:

SVTH: Nguyễn Thuận Thành

Trang 6


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Lương Vinh Quốc Danh

Hình 2.5: Sơ đồ khối

Hình 2.5 mô tả cũng như giải thích nguyên lý hoạt động của hệ thống điện mà
không cần quan tâm mạch bên trong làm việc như thế nào. Mỗi một khối thể hiện
một phần của mạch, có chức năng và được đặt tên theo chức năng của khối đó. Ví
dụ, các thiết bị viễn thông được sử dụng phổ biến như bộ cộng, bộ nhân, máy hiện
sóng và nhiều thiết bị khác sẽ được giới thiệu sau.

Qui ước trong DATExTM
Board Emona DATEx là một tập hợp các khối chức năng (gọi là những
module). Sinh viên có thể dễ dàng sử dụng bằng cách kết nối những module lại với
nhau để thực hiện hay kiểm chứng những kiến thức viễn thông được học. Các
module hoàn toàn độc lập với nhau và có thể tái sử dụng để phục vụ cho nhu cầu
đa dụng của người dùng.

Hình 2.6: Các module trên board NI ELVIS

SVTH: Nguyễn Thuận Thành

Trang 7


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Lương Vinh Quốc Danh

Một vài lưu ý giúp sinh viên có thể nhanh chóng làm quen với module Emona
Datex. Đó là Front Panel Socket.

Hình 2.7: Front Panel Socket (SFP)

Việc kết nối các đường tín hiệu thông qua Front Panel với lỗ cắm (socket)
rộng 2mm. Những socket bên trái là ngã vào của tín hiệu, bên phải là các ngã ra.
Tất cả ngã vào đều có trở kháng cao, tùy thuộc vào từng module mà giá trị trở
kháng là 10KΩ hay 56KΩ. Ngược lại, tất cả ngã ra đều có trở kháng thấp (tiêu
chuẩn là 330Ω, ngã ra số tiêu chuẩn là 47Ω) nhằm giảm ảnh hưởng xấu về điện khi
kết nối được thiết lập hay ngắt.
Những socket có dạng hình tròn  chỉ tín hiệu tương tự. Tín hiệu tương tự

được giữ ở mức tham chiếu chuẩn ETT-202 là 4V peak-to-peak.
Những socket có dạng hình vuông  chỉ cho tín hiệu số từ 0V đến 5V.
Những socket có dạng hình tròn  cùng với ký hiệu GND chỉ mass chung.
Như đã được giới thiệu ở trên, tất cả các module được đặt tên theo đúng chức năng
mà nó đảm nhận, giúp sinh viên sử dụng module ngay vào bài thực tập của mình,
Hình 2.8 là một ví dụ:

SVTH: Nguyễn Thuận Thành

Trang 8