NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG.

TÍNH CẤP THIẾT CỦALUẬNÁN

Trongnhữngnămgầnđây,nhucầusửdụngtronglĩnhvựccôngnghệthôngtin và truyền thông (ICT) trên toàn cầu đang tăng lên một cách nhanh chóng Truyền thông không dây là một trong những lĩnh vực phát triển nhanh nhất, quan trọng nhất trong chiến lược ICT hóa toàn cầu, làm nền tảng cho nhiều ngành công nghiệp khác Báo cáo của Hiệp hội di động Châu Âu EMO đã chỉ ra trong năm 2020, lĩnh vực truyềnthôngdiđộngcótổngdoanhthulà174tỷEurovượtquacảngànhhàngkhông vũ trụ và dược phẩm [79] Sự phát triển của công nghệ không dây đã cải thiện đáng kể khả năng giao tiếp của con người trong mọi lĩnh vực đời sống xãhội.

Sự thành công của truyền thông di động không dây được phản ánh bởi tốc độ đổi mới công nghệ nhanh chóng Từ thế hệ thứ hai (2G) hệ thống thông tin di động ra mắt vào năm 1991, hệ thống 3G ra mắt lần đầu tiên vào năm 2001, mạng di động khôngdâyđãchuyểnđổitừmộthệthốngđiệnthoạithuầntúythànhmộthệthốngcó thể truyền tải các nội dung đa phương tiện phong phú Tiếp đến, hệ thống khôngdây 4G được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu của tổ chức Viễn thông Di động Quốc tế (IMT-A) sử dụng IP cho tất cả các dịch vụ [79].

Trong hệ thống mạng thông tin di độngthếhệthứ4(4G),giaodiệnvôtuyếntiêntiếnđượcsửdụngvớighépkênhphân chia theo tần số trực giao (OFDM), đa đầu ra đa đầu vào (MIMO) và các công nghệ khác.

Nhưtacóthểthấy,mạng4Gđãđượctriểnkhaiởnhiềunướctrênthếgiới.Tuy nhiên,vớitínhphổbiếnngàycàngtăngcủaInternetdiđộngvàsựrađờicủacácứng dụngthôngminh,sựbùngnổcủalưulượngsốliệudiđộnglàmộttrongnhữngthách thức mà mạng di động 4G không thể đáp ứng được 5G là thế hệ tiếp theo của mạng truyền thông di động 4G, sử dụng các công nghệ mạng tiên tiến để cung cấp kết nối diđộngnângcao.Sovớimạng4G,mạng5Gdựkiếnsẽđạtgấp1000lầndunglượng hệthống,gấp10lầnhiệusuấtphổ,hiệuquảnănglượng,tốcđộdữliệuvàgấp25lần thông lượng mạng tế bào trung bình [17] Chính vì vậy, những nghiên cứu về mạng thôngtindiđộng5Gđãđượckhởiđộngnhằmmụctiêucóthểtriểnkhaimạngthông tin di động 5G từ sau năm2020.

Trong thông tin di động, mạng backhaul đóng vai trò cung cấp kết nối giữacác trạm thu phát gốc và mạng lõi Một trong các yêu cầu quan trọng với mạngbackhaul di động thế hệ tiếp theo là truyền tải một khối lượng khổng lồ lưu lượng dữ liệu từ các thiết bị di động tới mạng lõi và ngược lại Kết quả là có ba yêu cầu, thách thức đặt ra đối với mạng backhaul di động thế hệ tiếp theo: (1) mạng cần có khả năng mở rộng, chi phí hiệu quả, đồng thời vẫn đảm bảo yêu cầu về dung lượng và chất lượng dịch vụ; (2) mạng backhaul cần có khả năng hồi phục để đảm bảo hoạt động trong nhiều điều kiện thời tiết khác nhau, đây cũng là yêu cầu quan trọng nhằm đảm bảo chấtlượngtrảinghiệmcủangườidùng; (3)mạngcầnđảmbảohiệuquảsửdụngnăng lượng, đây là một vấn đề quan trọng trong các mạng backhaul cỡlớn. Để vượt qua các thách thức và đáp ứng các yêu cầu đã đặt ra ở trên, mạng backhaul lai ghép sử dụng cả kết nối sợi quang, kết nối không dây là một giải pháp hứa hẹn Các phương thức truyền dẫn quang, vô tuyến đều có khả năng truyền dẫn tốcđộcaodođóđápứngđượcyêucầuthứnhất.Tháchthứcthứhaicóthểgiảiquyết thông qua việc sử dụng đồng thời cả kết nối có dây và không dây nhằm tăng cường khả năng bảo vệ và tính sẵn sàng của mạng Cuối cùng, truyền dẫn quang khôngdây cụ thể là FSO là một phương thức truyền dẫn rất hiệu quả về năng lượng và chi phí giúp đảm bảo yêu cầu thứ ba Việc sử dụng đồng thời cả ba phương thức truyền dẫn trong mạng backhaul cũng đem lại những ưu điểm nổi bật mà việc sử dụng riêng lẻ từng phương pháp không cóđược.

Theo như tìm hiểu, ở Việt Nam, số lượng các kết quả nghiên cứu về các vấnđề liênquanđếnmạngvàcáccôngnghệtruyềntảibackhaulcònhạnchế.Mộtsốnghiên cứuđiểnhìnhnhư[66][106][108][117][141]tậptrungchủyếuvềphântíchhiệunăng của hệ thống truyền sóng vô tuyến Còn tại các nước phát triển, nghiên cứu về mạng backhaul thế hệ tiếp theo đang được tiến hành nghiên cứu rất tích cực như [17][20][72][113].Sovớicácnghiêncứumàcácnhàkhoahọccủacácnướctiêntiến đang tiến hành về mạng backhaul, mức độ cập nhật của các nghiên cứu trong nước chưa cao, đặc biệt tập trung vào nghiên cứu các công nghệ cho mạng backhaul di động thế hệ tiếp theo Xuất phát từ những phân tích trên, nghiên cứu sinh đã quyết định chọn đề tài:“Nghiên cứu công nghệ truyền dẫn lai ghép FSO, MMW và sợi quang cho mạng backhaul di động”cho luận án nghiên cứu của mình.

MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁPNGHIÊNCỨU

Mụctiêunghiêncứucủaluậnánlàđềxuấtmôhìnhkiếntrúcmạngbackhauldi động thế hệ tiếp theo dựa trên mô hình lai ghép với khả năng truyền tải dung lượng cao; khả năng mở rộng; chi phí hiệu quả; cũng như khả năng triển khai và hoạt động trong nhiều điều kiện khác nhau Nghiên cứu cũng hướng đến việc chứng minh khả năngtriểnkhaicủamôhìnhmạngbackhaulđãđượcđềxuấtthôngquaviệcphântích hiệu năng và đề xuất các giải pháp cải thiện hiệu năng mạngbackhaul. Để đạt được các mục tiêu nêu trên, phương pháp nghiên cứu của luận án là nghiên cứu lý thuyết kết hợp với mô phỏng kiểm chứng Cụ thể là, dựa trên nghiên cứu lý thuyết để đề xuất mô hình kiến trúc và các công nghệ chủ chốt cho mạng backhaul trong thông tin di động 5G Sử dụng lý thuyết thông tin, lý thuyết xác suất và các công cụ toán học để xây dựng mô hình giải tích phục vụ cho việc tính toánvà phântíchhiệunăngcủamạngbackhaulđềxuấttrongđềtàinày.Từđó,xâydựngmô hình mô phỏng và các chương trình mô phỏng nhằm kiểm chứng các kết quả nghiên cứu lý thuyết. Cuối cùng là đưa ra các khuyến nghị, nhận xét, đánh giá dựa trên các kết quả nghiên cứu lý thuyết và môphỏng.

PHẠM VINGHIÊNCỨU

Phạm vi nghiên cứu của luận án tập trung vào các hệ thống truyền dẫn lai ghép chomạngbackhauldiđộngsửdụngsợiquang,truyềnthôngquangtrongkhônggian tự do FSO và kết nối vô tuyến ở băng tần milimet Đối với hệ thống truyền dẫn lai ghépFSO/MMW,luậnántậptrungnghiêncứuhiệunăngcủahệthốnghaichặnghai chiều trên kênh đối xứng kết nối giữa 2 nút thông qua một nút chuyển tiếp Với hệ thốngtruyềndẫnlaighépsửdụngsợiquangcụthểởđâylàmạngquangthụđộngvà truyềnthôngquangtrongkhônggiantựdoFSO,luậnántậptrungnghiêncứucáchệ thốngkếtnốiđiểm-điểmgiữaCSvàBS.Đồngthời,vớigiảthiếtđườnglênvàđường xuốngmangtínhđốixứng,cáckếtquảphântíchhiệunăngđượcthựchiệnchođường xuống từ CS tới

BS Ngoài ra, với mục tiêu ứng dụng trong mạng truy nhập, cự ly truyềndẫnngắn,côngsuấtphátthấpnênảnhhưởngcủaméophituyếntrongcácthiết bị thu phát vô tuyến không được phân tích đánh giá trong luận ánnày.

CÁC ĐÓNG GÓP CỦALUẬNÁN

Các kết quả đóng góp mới về khoa học của luận án có thể phân thành ba nhóm chính, bao gồm: Đóng góp thứ nhất của luận án là đề xuất sử dụng mã hóa mạng chogiảipháptruyềndẫnlaighéphaichặnghaichiềukếthợpgiữatruyềnthôngquangtrongkhôn ggiantựdoFSOvàtruyềnthôngRFnhằmcảithiệnhiệunăngmạngbackhauldiđộng Đónggópth ứhaicủa luậnánlàđềxuấtgiảipháptruyềndẫnbackhauldiđộngdung lượng cao dựa trên mạng quang thụ động ghép kênh phân chia theob ư ớ c sóngvới3kịchbảntriểnkhaigồmthuầnWDM-PON,laighépWDM-

PON/FSOvàlai ghép WDM-PON/MMW. Đóng góp thứ ba của luận án là xây dựng mô hình giải tích phục vụ cho việc thiết kế và phân tích hiệu năng mạng backhaul di động lai ghép WDM-PON/FSO dưới ảnh hưởng của hiệu ứng phi tuyến trộn bốn sóng.

BỐ CỤC CỦALUẬNÁN

Nội dung của luận án được trình bày trong bốn chương, trong đó:

 Chương 1: Tổng quan về mạng backhaul di động,trình bày về mạng backhaul di động, các đặc điểm, các công nghệ backhaul cũng như một số giải pháp trong việc phát triển mạng backhaul di động Trong chương này, luận án cũng trình bày tổng quan về mạng backhaul thế hệ tiếp theo 5G từ đó đưa ra các yêu cầu thách thức với việc phát triển mạng backhaul 5G Phần cuối của chương, các công trình nghiêncứutrongvàngoàinướcliênquanđếnhệthốngtruyềndẫnlaighépsợiquang,

FSOvàMMWđượctổngkếttheocáchướngnghiêncứukhácnhaunhưvềkiếntrúc hệ thống, đánh giá hiệu năng hay hướng nghiên cứu cải thiện hiệu năng Trên cơ sở khảo sát những nghiên cứu đã công bố từ đó hướng nghiên cứu của luận án được đề xuất.

 Chương 2: Công nghệ truyền dẫn backhaul lai ghép MMW/FSO,trình bày chitiếtvềưuđiểm,nhượcđiểm,tháchthứcđốivớihệthốngtruyềnthôngquangtrong khônggiantựdoFSOvàhệthốngtruyềnsóngmilimetMMW.Từđóđềxuấtsửdụng mã hóa mạng cho giải pháp truyền dẫn lai ghép hai chặng hai chiều kết hợp giữa truyền thông quang trong không gian tự do FSO và truyền thông RF nhằm cải thiện hiệu năng mạng backhaul di động. Luận án đã nghiên cứu hiệu năng của hệ thốngđề xuất trong điều kiện nhiễu loạn khí quyển Gamma-Gamma và các kênh Rice/Rayleigh.Cáckếtquảphântíchhiệunăngchothấytínhkhảthicủaviệcsửdụng mã hoá mạng chuyển tiếp hai chặng trong hệ thống kết hợp FSO/RF Ngoài ra,trong luận án cũng so sánh giữa cường độ của các tác động tiêu cực gây ra bởi các liên kết FSO và RF Dựa trên sự so sánh này, đưa ra khuyến nghị cho việc xác định vị trí nút chuyển tiếp sao cho có thể thu được hiệu năng tốt hơn Kết quả của nghiên cứuđược công bố trênkỷ yếu của hội nghị khoa học quốc tế: IEEE ATC[C1].

 Chương 3: Các giải pháp truyền dẫn backhaul lai ghép dựa trên mạng quang thụ động, trình bày giải pháp truyền dẫn backhaul di động dung lượng cao dựa trên mạng quang thụ động ghép kênh phân chia theo bước sóng với 3 kịch bản triển khai gồm thuần WDM-PON, lai ghép WDM-PON/FSO và lai ghép WDM- PON/MMW Trước tiên, luận án phát triển các mô hình toán học để phân tích hiệu năng của đường xuống cho ba giải pháp truyền dẫn Sau đó luận án phân tích hiệu năng hệ thống, trong đó xem xét các tham số hệ thống khác như tổng khoảng cách, khoảngcáchkếtnốikhôngdây,tỷlệchiatách,hệsốkhuếchđại,tốcđộbitcũngnhư các tham số môi trường chính bao gồm sự suy hao do mưa và nhiễu loạn khí quyển Kết quả nghiên cứu ở chương này đã được công bố trênTạp chí Khoa học và côngnghệ Đại học Đà

 Chương4:GiảipháptruyềndẫnbackhaullaighépWDM-PON/FSO,trình bày giải pháp cải thiện hiệu năng mạng backhaul di động lai ghépW D M - P O N / F S O dướiảnhhưởngcủahiệuứngphituyếntrộnbốnsóng.Nghiêncứucũngxemxétđến tác động của hiện tượng fading do nhiễu loạn khí quyển và các thành phần nhiễu chính, bao gồm nhiễu bộ khuếch đại, nhiễu bắn, nhiễu giao thoa, nhiễu nền và nhiễu nhiệt Các kết quả phân tích hiệu năng cho thấy, mặc dù công suất phát cao và hệ số khuếchđạităngởphíamáyphátgiúpgiảmthiểutácđộngcủanhiễuvàfading,chúng ta vẫn nên giới hạn chúng ở một giá trị cụ thể để tránh tác động của FWM Do đó, việcsửdụngbộkhuếchđạihoặcđiốtquangkiểutháctạiphíamáythusẽlàmộtgiải pháp tốt hơn để giữ tỷ lệ lỗi bit (BER) ở mức thấp Kết quả của nghiên cứu trìnhbày trong chương này đã được đăng trêntạp chí quốc tế ISI[J2].

TỔNG QUAN VỀ MẠNG BACKHAULDIĐỘNG

Tổng quan về mạng backhauldiđộng

Mạng backhaul di động là kết nối quan trọng giữa các phần tử mạng di động Nó truyền tải băng thông và tín hiệu nội bộ giữa các bộ phận của hệ thống di động, ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng mạng đầu cuối Mạng backhaul di động có kiến trúc bao gồm hàng nghìn trạm gốc và một số lượng nhỏ hơn các trạm mạng lõi Các địa điểm trung gian tập trung các phần tử mạng di động, được gọi là bộ điều khiển hoặc gateway mạng, cũng có thể có mặt tùy thuộc vào khu vực địa lý và chiến lược kinh doanh của nhà mạng.

Hình 1 1 Cấu trúc mạng backhaul di động

Hầu hết các mạng backhaul hiện tại đều phục vụ cho các thế hệ mạng di động khác nhau Các mạng backhaul di động thường được xây dựng dựa trên công nghệ truyền dẫn TDM, hay chủ yếu dựa trên thiết bị truyền dẫn PDH và SDH/Sonet.Hiện nay, các mạng backhaul di động được xây dựng hoặc nâng cấp có chứa công nghệ tiên tiến hơn, đặc biệt là ở lớp lõi và lớp tổng hợp Sự gia tăng lưu lượng trongmạng di động cũng làm gia tăng việc truyền tải gói tin trong các mạng backhaul thế hệ trước Vì vậy, việc chuyển đổi sang mạng backhaul di động sử dụng các công nghệ đóng gói mới sẽ trở nên cần thiết khi dữ liệu di động tănglên.

1.1.2 Đặcđiểm của mạng backhaul diđộng

Hiệnnay,nhucầunângcấpdunglượngđãvàđangthayđổiđángkể.Dữliệudi độngtăngnhanhvàđượcứngdụngchínhtrongnhiềumạngdiđộngthếhệkhác.Tốc độ tăng trưởng của lưu lượng dữ liệu tăng nhanh, được hỗ trợ bởi dung lượng mạng di động với các công nghệ và thế hệ mạng mới, chẳng hạn như HSPA, HSPA + và LTE.

Càng ngày dung lượng mạng backhaul càng được sử dụng nhiều cho các dịch vụ về dữ liệu và video Hiện nay, ta có thể thấy vai trò của máy tính xách tay và các loại thiết bị đầu cuối là rất lớn Vì vậy, việc triển khai mạng backhaul cho các dịch vụ dữ liệu của các thiết bị đầu cuối đóng một vai trò rất quan trọng nhờ khả năng truyền tải cao của mạng backhaul di động.

Để đáp ứng nhu cầu băng thông ngày càng cao, đặc biệt tại các trung tâm đô thị và đô thị thương mại, việc gia tăng số lượng mạng tế bào là rất cần thiết Các mạng tế bào cung cấp khả năng xử lý lưu lượng cao yêu cầu các liên kết truyền tải có cự ly ngắn, lưu lượng lớn và linh hoạt để xây dựng mạng lưới trong những môi trường đô thị phức tạp này.

Một ưu điểm đáng chú ý nữa của mạng backhaul di động là chi phí vận hành thấp và tối ưu hơn so với các mạng khác Trong các mạng backhaul di động, điều này đạt được bằng cách đơn giản hóa mạng và vận hành mạng một cách tự động Ví dụ, tính tự phục hồi của mạng làm giảm nhu cầu về bảo trì, qua đó có thể giảm thiểu chi phí bên cạnh việc cải thiện chất lượng dịch vụ Đơn giản hóa mạng đòi hỏi giảm thiểu sử dụng các công nghệ khác nhau và khuyến khích việc sử dụng chung công nghệ.

1.1.3 Mộtsố giải pháp trong việc phát triển mạng backhaul diđộng

Việc thay đổi sang sử dụng mạng backhaul di động có một số ưu điểm đáng kể như tốc độ truyền dẫn nhanh và cao hơn đáng kể, giảm thiểu chi phí và được tối ưu hoá Ngoài ra, sự phát triển trong việc truyền dẫn cũng được thay đổi đáng kể trong các giải pháp backhaul di động Vì vậy phát triển dịch vụ di động và tăng lưu lượng truy cập cần lưu ý một số vấn đề để đưa ra được các giải pháp như sau:

 Dự báo băng thông cần thiết để thiết kế mạng backhaul di động phùhợp

Dựbáotổngbăngthôngdiđộnglàrấtcầnthiết,cũngnhưdựbáochoviệcphân chia lưu lượng này thành các loại lưu lượng khác nhau Vì đây là đầu vào cần thiết cho thiết kế chi phí của mạng lưới backhaul diđộng.

 Phân phối lưu lượng truy cập vào cáclớp

Phân bổ lưu lượng các lớp với các yêu cầu khác nhau cũng rất quan trọng, vì các dịch vụ trong thời gian thực đòi hỏi dung lượng kết nối cao hơn so với các dịch vụ khác Trong khả năng phân phối mạng backhaul di động, chủ yếu cần ước tínhvề tỷ trọng hoặc khối lượng của các dịch vụ không tương thích từ đó đưa ra giải pháp phân phối lưu lượng truy cập cho phùhợp.

 Phát triển mạng lưới backhaul diđộng

Sự phát triển của dịch vụ di động thay đổi đáng kể lưu lượng được thực hiện qua mạng backhaul Ngoài ra, những thay đổi mạng di động về kiến trúc có thể ảnh hưởngđếncácnhiệmvụvàyêucầucủamạngbackhaul.Mộtsốđiểmquantrọngcần lưu ý khi phát triển mạng lưới backhaul diđộng:

- Kiến trúc mạng di động phùhợp

- Liên kết trực tiếp giữa các trạm gốcmới

- Các mạng tế bào đô thị (trạmphát)

- Kết nối các mạng tế bào tạmthời

 Tối ưu hoá chi phí một cách hiệuquả

Sự phát triển của dịch vụ và sự phát triển của mạng di động đều đưa ra các yêu cầuvềthiếtkếmạngbackhauldiđộng.Ngoàira,cầnphảigiảmmạnhchiphícủacác mạng backhaul như chi phí đầu tư cũng như chi phí vận hành của toàn bộ mạng backhaul Chi phí thấp hơn sẽ giúp cho việc xử lý sự cố đạt hiệu quả cao hơn Khả năng xử lý lưu lượng truy cập mạnh mẽ tốt hơn và khả năng dự phòng được tối ưu hóa.

Chi phí hoạt động phục vụ cho mạng lưới backhaul di động phụ thuộc rất nhiều vào diện tích, quy mô và mật độ của mạng di động Chi phí bảo trì phụ thuộc nhiều hơn các chi phí khác vào khu vực địa lý, vì việc bảo trì sẽ đắt hơn ở các khu vực dân cư thưa, các khu vực có khoảng cách xa giữa các nút Chi phí hoạt động có thể được kiểm soát và tối ưu bằng cách:

- Đơn giản hóa mạng backhaul diđộng

- Tích hợp các công nghệ đónggói

- Đưa ra các giải pháp cải thiện hiệunăng

Các mạng backhaul hiện đại phần lớn dựa vào các liên kết vô tuyến vi ba và liên kết cáp quang hoặc cáp đồng tùy thuộc vào từng nhà mạng hoặc từng quốc gia Trên thực tế, nghiên cứu năm 2014 chỉ ra rằng các mạng cáp quang không có sẵn ở các quốc gia châu Âu, và các thiết bị thay thế vi ba hiện tại không thể duy trì lưu lượng tăng trưởng của LTE/LTE-A sau năm 2018 FTTH backhaul thuần túy, kết nối trực tiếp từ nhà cung cấp dịch vụ internet (ISP) đến hộ gia đình hoặc doanh nghiệp, hiện đang trở nên khan hiếm trên toàn thế giới, chỉ có 16 quốc gia vượt quá 15% sử dụng FTTH Do đó, nhu cầu đổi mới trong việc cung cấp backhaul là rõ ràng và ngày càng trở nên cấp thiết hơn trong giai đoạn đầu của 5G.

Có khá nhiều nghiên cứu về các giải pháp backhaul bao gồm các công nghệ cũ và mới như [15][79][130] Công nghệ backhaul bao gồm công nghệ backhaul không dây và công nghệ backhaul có dây Các công nghệ backhaul này đã được tóm tắt và trình bày trong bảng 1.1 và bảng 1.2 dưới đây:

Bảng 1 1 Công nghệ Backhaul không dây

Kết nối điểm - điểm Điểm – điểm 1 Gbps 1 Gbps < 1 mili giây/chặng

2 – 4 km [15] tại dải tần viba

Kết nối điểm – đa điểm tại dải tần viba Điểm – Đa điểm 1 Gbps 1 Gbps < 1 mili giây/chặng

Vệ tinh LOS 15 Mbps 50 Mbps Độ trễ một chiều 300 mili giây; Độ trễ 5-

60 GHz LOS 1 Gbps 1 Gbps 200 micro giây 1 km [15] mmWave7

LOS 10 Gbps 10 Gbps 65-350 micro giây 3 km [15]

FSO LOS 10 Gbps 10 Gbps Thấp 1 – 3 km [129]

Bất kỳ công nghệ backhaul nào cũng đều có thể được triển khai trong các mô hìnhliênkếtkhácnhau.Vídụ:liênkếtđiểmtớiđiểm(PtP)cóthểđượcgắntrongcác mạng chuỗi, cây, vòng hoặc lưới, nhưng độ trễ phát sinh sẽ tăng theo độ dài liên kết, số bước nhảy và độ trễ trong các điểm tổng hợp/phân kênh Trong khi đó, kiến trúc điểm tới đa điểm (PtmP) hạn chế sự phụ thuộc của mạng backhaul vào số lượng nút tổng hợp cho phép dễ dàng thêm, xóa, sửa đổi cácnút.

Bảng 1 2 Công nghệ Backhaul có dây

Thông lượng đường xuống Độ trễ / Jitter Khoảng cách

0 vàβ> 0 có thể điều chỉnh để đạt được đồng thuận tốt giữa

(ℎ*)vàdữliệuđolườngtươngứngvớicácđiềukiệnnhiễuloạnkhácnhau.Ngoàira,αvàβt r o n gt rườnghợpsóngtruyềnhìnhcầucóthểđượcliênkếttrựctiếpđến các tham số vật lý[68]:

Trong đó𝜎?là phương sai Rytov, ược xác ịnh như sau:độ bit khác nhau, độ bit khác nhau,

? 𝜆 '# $ % trong đó λ là bước sóng Phương sai Rytov đại diện cho độ mạnh nhiễu loạn.𝜎 ( bị phụ thuộc bởi chỉ số của tham số𝐶(và khoảng cách liên kết FSOL FSO

Bằng cách sử dụng các giả định và phương pháp được mô tả trong [1], tức là, khẩu độ tách sóng là hình tròn với bán kínhrvà chùm quang là Gaussian, hàm mật độ xác suất củaℎ/có thể ược tính như sau:độ bit khác nhau,

`vàđộlệchchuẩnsaisốđịnhhướngdịchchuyển(jitter)tạimáythu(𝜎6).Thamsố𝜔_!`cóthểđược tính thông qua:𝑣 =√𝜋𝑟/√2𝜔a,𝐴&=[𝑒𝑟𝑓(𝑣)] ( v à𝜔( = & ,trong đóerf# a $% (2 ehi(42 # )

(.) là hàm sai số vàωzlà vị trí nhỏ nhất (beam waist) của chùm tia (bán kính đượctính tại vị trí𝑒 4( ở khoảng cáchz[1].

Nhưđãđềcậptrong(2.3),ℎ=ℎBℎ*ℎ/.Bằngcáchthểhiện𝐾2(.)theohàmMeijers G đã được đơn giản hóa, hàm mật độ xác suất của trạng thái kênh được đưa ra có công thức như sau [69]:

Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu tức thời (SNR) của liên kết FSO giữa Nút A và nút chuyển tiếp được xác định như sau:

Trong đó𝛾9là SNR tức thời.P A là công suất quang truyền,𝜎(là phương saicủa tạp âm Gaussian (AWGN) là độ đáp ứng của đi-ốt quang Hàm mật độ xác suấtℜ của𝛾9tức thời ược tính theo côngđộ bit khác nhau, thức:

Với𝛾>9làSNRtrungbìnhgiữahainútFSO.Ngoàira,hàmphânphốitíchlũyđược tính theo công thức sau:

Kênh RF có thể được mô hình hóa bằng phân phối Rice hoặc phân phối Rayleigh Mô hình kênh Rice được sử dụng để mô tả hiện tượng fading trong môi trường lan truyền RF mà có một đường truyền thẳng (LOS) trực tiếp mạnh mẽ giữa máy phát và máy thu Hệ số khuếch đại công suất trung bình của liên kết RF được mô tả chi tiết như sau [37]:

 Với𝐺 m và𝐺?lần lượt biểu thị hệ số khuếch ại của ăng-ten độ bit khác nhau, truyền và nhận.

 𝜆1là bước sóng của hệ thốngRF.

 𝐿?#là khoảng cách của liên kếtRF.

Tổng kếtchương2

Trongchươngnày,luậnánđãnghiêncứuvềhệthốngtruyềnthôngquangtrong không gian tự do FSO và hệ thống truyền thông sóng milimet MMW từ đó đưa ra giảiphápvềcôngnghệtruyềndẫnlaighépFSO/MMWứngdụngchomạngbackhaul diđộngthếhệsau.Trongphầnnày,luậnánđãđềxuấtmộthệthốngkếthợpFSO/RF (MMW) hai chặng hai chiều sử dụng kỹ thuật chuyển tiếp mã hóa hai chặng vàphân tích hiệu năng của các hệ thống được đề xuất Kênh kết hợp hai chặng được môhình hóa bằng fading Gamma-Gamma/Rice vàGamma-Gamma/Rayleigh và đưa ra kết quả phân tích hiệu năng của hệthống.

CÁC GIẢI PHÁP TRUYỀN DẪN BACKHAUL LAI GHÉPDỰA TRÊN MẠNG QUANGTHỤĐỘNG

Đặtvấnđề

Dotìnhtrạngtăngtrưởnglưulượngchóngmặttheocấpsốnhânbởisựgiatăng mạnh mẽ của số lượng người dùng điện thoại di động và sự nổi lên của các dịch vụ nền tảng video di động mới, các nhà cung cấp dịch vụ di động phải đối mặt với rất nhiềutháchthứcnhưtốcđộdữliệucaohơn,dunglượngmạnglớnhơn,hiệuquảphổ và hiệu quả năng lượng cao hơn [20][17][22][112] Hai giải pháp chính cho các vấn đề này là triển khai (1) các small cell: các trạm phát sóng di động nhỏ với tầm phủ sóng từ vài chục đến vài trăm mét và (2) các hệ thống băng tần milimet; cả hai giải phápđềuyêucầusốlượnglớncáctrạmgốcsmallcellcómứcchiphívànănglượng thấp[22] [112].

2NộidungcủaChương3đãđượccôngbốtrênTạpchíKhoahọcvàCôngnghệ,Đại học ĐàNẵng[J1]

Tuynhiên,triểnkhaidàyđặccáctrạmgốcsmallcellcóthểkhiếnhạtầngtruyền dẫn chịu áp lực chưa từng có, nhất là khi các hệ thống truyền dẫn hoạt động dựatrên ba phương tiện vật lý: sợi đồng, vô tuyến (sóng vi ba, sóng vô tuyến, truyền thông quang trong không gian tự do) và cápquang.

Ta có thể thấy rõ ràng, các liên kết sợi quang có khả năng cung cấp tốc độ dữ liệucao,đángtincậyvàmứctổnthấtthấplàgiảiphápphùhợpnhấtđápứngcácyêu cầu của mạng truyền dẫn di động thế hệ tiếp theo Song giải pháp này lại không phù hợp trong một số tình huống (chẳng hạn như sau các thảm họa lớn, ở những nơi khó triển khai hay các ứng dụng di động cao) do chi phí lắp đặt cao và thiếu linh hoạt [22][51][112] Mặt khác, các liên kết không dây như sóng milimet (MMW) hay truyền thông quang trong không gian tự do (FSO) lại được coi là các giải pháp thay thế tuyệt vời trong trường hợp đòi hỏi tính linh hoạt và triển khai nhanh chóng Do đó, như Hình 3.1 [20], sự tích hợp giữa công nghệ không dây và công nghệ quang họcnhằmtạoramạngtruyềndẫndunglượngcao,linhhoạt,chiphíthấpvàhiệuquả năng lượng gần đây đã thu hút sự quan tâm của rất nhiều các nhà nghiên cứu [72][96][165].

Hình 3 1 Hệ thống truyền dẫn di động tích hợp giữa không dây và sợi quang [17]

Nhằm giảm thiểu chi phí hạ tầng của các mạng truyền dẫn di động, đặc biệt trong miền quang học bị ảnh hưởng bởi chi phí lắp đặt sợi quang đắt đỏ, thay vì sử dụng FTTC, thì việc sử dụng hệ thống mạng phân phối quang (ODNs) với các công nghệ truy cập khác sẽ là giải pháp tối ưu hơn ODNs được sử dụng phổ biến và hiệu quả nhất là ODNs của các mạng quang thụ động (PONs) Công dụng của PONs với truyềndẫndiđộngdữliệugốctừtrạmgốctruyềnthốngđãđượcnghiêncứukỹlưỡng và thử nghiệm [36][58] với một số tiêu chuẩn hiện hành Mặc dù PON có khả năng đápứngcácyêucầuvềcôngsuất,nhưngđặctínhtrễkhôngđốixứngđãdẫnđếncác lo ngại về hiệu năng mà trong đó mạng qua thụ động ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM- PON) đòi hỏi phải sửa đổi bộ lập lịch để ưu tiên lưu lượng truyền dẫn [36].Thayvàođó,mạngquangthụđộngghépkênhphânchiatheobướcsóng(WDM-

PON)sẽlàlựachọnhiệuquảhơnvìsốlượngsợicápcầnsửdụnggiảmđángkểtrong khi vẫn cung cấp một số kênh tốc độcao.

Mặt khác, nhờ những lợi thế về công suất cao và triển khai nhanh chóng, liên kếtvôtuyếnsửdụngMMWhayliênkếtFSOcũngđượccoilàlựachọnthaythếhấp dẫn trong các trường hợp trên [17][96] Tuy nhiên hệ thống truyền thông MMW và FSO lại đối mặt với sự suy hao do không gian rộng lớn và khí quyển, dẫn tới phạm viliênkếtcủachúngbịhạnchế.Vìthế,sựtíchhợpgiữacôngnghệMMWvàtruyền sóng vô tuyến qua sợi quang (radio-over fiber) viết tắt là MMW/RoF, có thể giúp khai thác lợi thế của cả công nghệ MMW và cáp quang nhằm mang đến các mạng truyền dẫn công suất cao, linh hoạt, tối ưu chi phí và năng lượng, đã trở thành một phươngphápđầyhứahẹnvànhậnđượcnhiềuquantâm[17][87][144].Trongmộtsố nghiên cứu gần đây, cũng đã đề xuất mạng truyền dẫn kết hợp công nghệ PON và FSOđểcungcấpcáckếtnốibăngthôngGigabitchomạngtruyềndẫn.Giảiphápkết hợp PON/FSO có lợi thế của tất cả quá trình quang học mà từng PON/RF riêng lẻ không thể cóđược.

Trong chương này, luận án đề xuất cấu trúc truyền dẫn mới dựa trên WDM-PON nhằm cung cấp ba giải pháp truyền dẫn bao gồm thuần PON, lai ghép PON/FSO và lai ghép PON/RF Mỗi giải pháp truyền dẫn sẽ sử dụng một bước sóng của

WDM-PON Cấu trúc truyền dẫn đề xuất của luận án, về bản chất được kế thừa lợi thếcủacápquang,FSOvàRF,nêncóthểmangđếncôngsuấtcaotrongkhivẫnlinh hoạt, tiết kiệm chi phí và năng lượng Tiếp đó, luận án đã phân tích toàn diện hiệu năngcủamạngtruyềndẫnđượcđềxuấttrongkhixemxétcáchưhạitầngvậtlýkhác nhaucủaliênkếtcápquang,FSOvàRF.Hiệunăngcủabagiảipháptruyềndẫntrong cấu trúc đề xuất của luận án được so sánh về tỷ lệ lỗi bit (BER) với các tham số hệ thống và điều kiện thời tiết khác nhau Ta có thể thu thập được nhiều thông tin hữu íchchothiếtkếmạngtruyềndẫntừcáckếtquảphântíchhiệunăngrútratừquátrình so sánh hiệunăng.

PONđượcđềxuất.Sauđó,trìnhbàycácphântíchhiệunăngvàbắtnguồnchonhững mô tả về BER của truyền dẫn đường xuống Từ đó, trình bày các kết quả phân tích hiệu năng cùng các thảo luận Và cuối cùng đưa ra được các kết luận, đánhgiá.

Cấu trúc truyền dẫn dựatrênWDM-PON

Hình 3 2 Cấu trúc hệ thống truyền dẫn dựa trên WDM-PON

Cấu trúc đề xuất tận dụng WDM-PON để cung cấp mạng truyền dẫn linh hoạt và hiệu suất cao Tín hiệu hạ lưu từ trạm trung tâm (CS) chứa bộ phát được điều chế theo các bước sóng khác nhau và ghép kênh bằng công nghệ hướng dẫn sóng dạng mảng AWG Tín hiệu WDM sau đó được khuếch đại thông qua bộ khuếch đại sợi quang pha tạp Erbium (EDFA) để bù đắp tổn thất từ liên kết sợi quang đầu tiên và bộ chia Tín hiệu đầu ra từ bộ chia được truyền đến các trạm gốc (BS) qua các phương tiện truyền thông vật lý như sợi quang, FSO hoặc RF Nếu sử dụng sợi quang, tín hiệu được giữ trong miền quang, trong khi các phương tiện khác yêu cầu chuyển đổi sang tín hiệu điện và điều chế theo sóng quang hoặc RF trước khi gửi tới trạm gốc.

Trong ba giải pháp truyền dẫn đề cập ở trên, thì hệ thống thuần WDM-PON đangcóhiệunăngtốtnhất.Điềunàydễdàngđượclýgiảibởicơsởhạtầngbềnvững cũng như các kết nối ổn định của WDM-PON Tuy nhiên, các liên kết truyền dẫn WDM- PONcóchiphílắpđặtcaovàđôikhirấtkhótriểnkhaiởnhữngvùngđịahình gồ ghề (núi cao, sông sâu, v.v.) cũng như các thành phố lớn với dân số dày đặc Do đó,đểbổsungchonhữngyếuđiểmcủagiảiphápthuầnWDM-PON,laighépWDM-

PON/RFvàlaighépWDM-PON/FSOlàlựachọntốtnhấttrongbốicảnhhiệntạivới mạng5G.Cảhaigiảiphápnàyđềucólợithếđángkểvềnănglựchệthốngvàchiphí triểnkhai.Đặcbiệt,haigiảiphápnàyđềucóưuthếnổibậtởtốcđộtriểnkhainhanh cũng như tính linh hoạt cao, sẽ hữu ích trong các trường hợp cứu trợ thiên tai Tuy nhiên, cả hai giải pháp này đều có những điểm mạnh và hạn chế riêng Hệ thống truyền dẫn lai ghépWDM-PON/RF kế thừa ưu điểm của cả công nghệ PON và RF,vìvậynórấtphổbiếnvàthuậntiệnđểtriểnkhaicácdịchvụtừmộtnhàcungcấptới nhiều người dùng Nhưng sự khan hiếm của quang phổ RF là một thách thức lớn đối với các nhà nghiên cứu Công nghệ FSO ra đời để giải quyết vấn đề này vì nó nằm trong băng tần được cấp phép miễn phí Hệ thống truyền dẫn lai ghép WDM-PON/FSOcũngyêucầumứctiêuthụđiệnnăngthấphơn.Songnólạiyêucầukếtnối đường truyền thẳng mà trong một số trường hợp không thể thực hiệnđược.

Phân tích hiệu năng củahệthống

Mỗi hệ thống truyền dẫn đường xuống từ trạm trung tâm đến trạm gốc có thể chia thành hai chặng Chặng đầu tiên từ trạm trung tâm đến bộ chia là một liên kết WDM, cả ba giải pháp truyền dẫn đều giống nhau ở bước này Khoảng cách củachặngđầutiênlà𝐿 Trongchặngthứhai,khoảngcáchtruyềncủasợiquang,liênkếtRF và liên kết FSO lần lượt là𝐿 ( ,𝐿 G%H và𝐿#$% Trong phần này, luận án phát triển cácmôhìnhtoánhọcđểphântíchhiệunăngcủabahệthốngtruyềndẫnđườngxuống là thuần WDM-PON, lai ghép WDM-PON/FSO và lai ghépWDM-PON/RF.

3.3.1 Hệthống truyền dẫn backhaulWDM-PON

Tín hiệu quang được sinh ra tại máy phát với công suất𝑃-và sau ó chạy quađộ bit khác nhau, cách tử ống dẫn sóng dạng mảng AWG Ở ầu ra của AWG, công suất tínđộ bit khác nhau, hiệu bị giảm do tổn hao chèn theo công thức:

Để truyền tải tín hiệu quang hiệu quả, tín hiệu phải được khuếch đại trước khi vào bộ chia Trong hệ thống truyền dẫn quang, khuếch đại quang pha tạp Erbium (EDFA) có vai trò này EDFA khuếch đại tín hiệu quang ở bước sóng cụ thể, tăng mức công suất của tín hiệu Công suất đầu ra của EDFA được tính theo công thức đã cho.

Công suất khuếch đại phát xạ tự phát (ASE) có thể được xác định bằng công thức:

 𝑛tlà hệ số phát xạ tựphát

Tiếptheo,đểđơngiảnhóa,chúngtasẽbỏquacáchiệuứngphituyếntính.Côngsuấtđầuracủasợ iquangđầutiên(tạiđầuvàocủabộchia)𝑃#.độ bit khác nhau,ượctínhbằng:

 𝛼là hệ số suy hao điển hình của sợiquang

 𝑃0là ộ thiệt thòi luồngđộ bit khác nhau, quang

𝑃0độ bit khác nhau,ược xác ịnh bởi công thức:độ bit khác nhau,

Với𝑅=là tốc ộ bit,𝛽độ bit khác nhau, là tham số GVD được tính bởi công thức:

 𝜆G%Hlà bước sóng củaWDM-PON

Trước khi được truyền đến chặng thứ hai, tín hiệu WDM được chia thành𝑁 6 nhánh tại bộ chia Ở phương án thứ nhất, với hệ thống truyền dẫn backhaul độ bit khác nhau,ường xuốngWDM-

PON,tínhiệuquangtiếptụcchạyquasợicápquangthứhaivớikhoảng cách𝐿(.Như vậy hiệu năng quang học tại đầu vào của bộ thu được tính nhưsau:

Trong đó𝑁 6 là tỷ lệ chia tách.

Thông thường, BER của hệ thống truyền dẫn đường xuống thuần WDM-PON được tính thông qua tham số𝑄như sau:

Với tham số𝑄được tính [69]:

Trong đó𝜎 ( và 𝜎 ( là phương sai nhiễu thu của các dòng tín hiệu có thể biểu thị như [47]:

Trongđó𝜎 ( ,𝜎 ( ,𝜎 ( ,𝜎 ( ,𝜎 ( lần lượt là nhiễu giao thoa tín hiệuA S E ,

646/ 6/46/ 6F -F C+ nhiễugiaothoaASE-ASE,nhiễubắn,nhiễunhiệtvànhiễuxuyênâm.Vàchúngđược tính nhưsau:

 𝑅@độ bit khác nhau,iện trởtải

 𝐵!là băng thông iệnđộ bit khác nhau, (𝐵!= 75%𝑅=)

 ℜđộ đáp ứng của đi-ốt quang thácADP

 𝜀+là phần hiệu năng ược thêm vào bởi một thành phần xuyên độ bit khác nhau, âm trong cùng dải(in-band).

3.3.2 Hệthống truyền dẫn backhaul lai ghépWDM-PON/FSO

Hệ số kênh FSO được đặc trưng bởi hiện tượng fading (hiện tượng sai lạc tín hiệu thu môt cách bất thường xảy ra đối với các hệ thống vô tuyến do tác động của môi trường truyền dẫn) gây ra do nhiễu loạn không khí(ℎ*),sai số định hướng(ℎ / ),suyhaođườngtruyền(ℎ B )vớicôngthứcℎ=ℎ * ℎ/ℎB,trongđóℎ B cốđịnhcònℎ * và

ℎ/là biến ngẫu nhiên Luận án nghiên cứu hiệu năng hệ thống trong tình trạng nhiễu loạnmạnhnênhàmphânphốiGamma-

? kênhkhíquyển.Hàmmậtđộxácxuấtcủacườngđộdaođộngdonhiễuloạnkhíquyển được tính bởi công thức[68]:

 𝐾2(.)là hàm Bessel loại 2 đã được sửa đổi và bậc𝑣

(ℎ*)vàdữliệuđolườngchomộtloạtcácđiềukiệnnhiễuloạn (từ yếu đến mạnh) Ngoài ra, giả sử rằng sóng truyền theo hình cầuthì𝛼và𝛽cóthểđượcliênkếttrựctiếpđếncácthamsốvậtlý[68]:

Trong đó𝜎 ? là phương sai Rytov, ược xác ịnh bởi công thức:độ bit khác nhau, độ bit khác nhau,

Trong đó𝜆là bước sóng Phương sai Rytov đại diện cho độ mạnh của nhiễu loạn, bị chi phối bởi hệ số cấu trúc chiết suất𝐶 ( và khoảng cách𝐿

Bằng cách xem xét khẩu độ mở tròn của bán kínhrvà chùm tia Gaussian, hàm mật độ xác suất củaℎ/có thể ược suy ra từ các giả ịnh và phương pháp luậnđộ bit khác nhau, độ bit khác nhau,trong [1]:

Xℎ/[ , (3.20) với𝛾/= 𝜔 a$% ⁄2𝜎6là tỷ lệ giữa bán kính chùm tia tương ương (𝜔độ bit khác nhau, a$% ) và độ lệch chuẩn sai số định hướng dịch chuyển (σ s ) tại máy thu Tham số (𝜔a $% )có thể đượctính thông qua công thức:

2𝑣exp(−𝑣 ( ) và vớierf(𝑣)là hàm sai số và𝜔 a là vị trí nhỏ nhất của chùm tia (bán kính ược tính tại vị trí𝑒 độ bit khác nhau, 4( ở khoảng cách𝑧[9].

Kênh khí quyển làm suy hao tín hiệu truyền ngang qua nó do ảnh hưởng của quá trình hấp thụ và tán xạ Nồng độ vật chất trong khí quyển, vốn là nguyên nhân dẫn đến suy hao tín hiệu, thay đổi theo không gian, thời gian và phụ thuộc vào điều kiện thời tiết Sự suy hao của hiệu năng quang học khi chạy qua khí quyển được mô tả bởi định luật Beers-Lambert theo cấp số nhân như sau:

(3.24)với𝑎Blà hệ số suy hao và𝐿#$%là khoảng cáchtruyền

BER của liên kết FSO được tính như sau [13]:

Với𝑁"67là ộ lệch chuẩn nhiễu.độ bit khác nhau,

Cuối cùng, BER của hệ thống truyền dẫn backhaul đường xuống lai ghép WDM-PON/FSO được tính theo công thức:

(3.26)Với𝑃;Tv(𝑒)được tính theo(3.8).

3.3.3 Hệthống truyền dẫn backhaul lai ghépWDM-PON/RF

Kênh RF có thể được mô hình hóa bằng phân phối Rice hoặc phân phối Rayleigh Mô hình kênh Rice được sử dụng để mô tả hiện tượng fading trong môi trường truyền dẫn RF (thường ở băng tần milimet MMW) nơi có đường nhìn thẳng trực tiếp tốt (LOS) giữa máy phát và máy thu Hệ số khuếch đại của công suất trung bình trong liên kết RF được xác định bởi [12]: với

 𝐺mvà𝐺?lần lượt biểu thị hệ số khuếch ại của ăng-ten phát vàđộ bit khác nhau, thu

 𝜆?#là bước sóng của hệ thốngRF

Phương sai nhiễu trong liên kết RF đưa ra trong [12] là𝜎 ( = 𝐵 × 𝑁 × 𝑁 , với

𝐵làbăngthôngRFtínhbằngMHz(𝐵u%𝑅1);𝑁&làmậtđộphổcôngsuấtnhiễu tính bằng dBm /MHz, và𝑁#là hệ số ồn của máy thu Tham số𝐾phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như khoảng cách liên kết, chiều cao ăng-ten, môi trường và cũng có thể thay đổi theo thờigian. Để tính BER trung bình của liên kết RF với điều biến BPSK và sử dụng hàm phân phối xác suất Rice, BER của liên kết RF được tính như sau [100]:

BER của Hệ thống truyền dẫn backhaul đường xuống lai ghép WDM-PON/RF được tính theo công thức:

(3.29)Với𝑃;Tv(𝑒)được tính theo(3.8).

Kết quả phân tích hiệu năng củahệthống

Trong phần này, luận án sẽ tiến hành đánh giá hiệu năng BER và thực hiện so sánh giữa ba loại truyền dẫn đường xuống gồm thuần WDM-PON, lai ghép WDM- PON/FSO và lai ghép WDM-PON/RF bằng cách sử dụng các biểu thức thu được trong phần 3.3 Bảng 3.1 là các tham số hệ thống cùng các hằng số được sử dụng trong phần hệ thống.

Bảng 3 1 Tham số hệ thống truyền dẫn backhaul lai ghép dựa trên mạng quangthụ động

Tên Ký hiệu Giá trị

Hệ số khuếch đại 𝐺 15 dB

Hệ số suy hao sợi quang 𝛼" 0,2 dB/km

Hệ số tán sắc D 17 × 10 4] ps/nm/km

Bước sóng của hệ thống WDM-

Chỉ số Ion hóa ζ 0,5 Điện tích electron e 1,602×10 −19 C

Tần số sóng mang 𝑓+ 60 GHz

Băng thông 𝐵 250 MHz Ăng-ten phát 𝐺- 44 dBi Ăng-ten thu 𝐺, 44 dBi

Mức suy hao do hấp thụ Oxy 𝛼 7CD 15,1 dB/km

Mức suy hao do mưa 𝛼 ,*E' 0 dB/km

Mật độ phổ công suất nhiễu 𝑁𝑜 -114 dBm/Mhz

Hệ số nhiễu máy thu 𝑁# 5 dB

Bước sóng của liên kết FSO 𝜆 #$% 1550 nm

Hệ số cấu trúc chiết suất 𝐶 ' ( 5×10 4.L m 4(x l Độ đáp ứng 𝑝 0,81/V

Hệ số suy hao 𝛼B 0,1km 4 Đường kính thu 2𝛼 20 cm

Bán kính chùm tia 𝜔y 2,0 m Độ lệch chuẩn Jitter 𝜎6 10 cm

Hình 3 3 So sánh hiệu năng của hệ thống truyền dẫn lai ghép

WDM-PON/FSO,WDM-PON/RF và hệ thống NGPON2 với𝑅== 10Gbps và𝐿?

Trước tiên, hình 3.3 cho thấy kết quả so sánh hiệu năng của ba kịch bản truyền dẫnđangsosánhlàthuầnWDM-PON,laighépWDM-PON/FSOvàlaighépWDM-

PON/RFvớitốcđộbithệthốnglà10Gbit/scùnghaitổngkhoảngcáchliênkếtkhác nhaulà20kmvà40km.Trongsosánhnày,khoảngcáchkhôngdâyđượccốđịnhlà 800 m Các kết quả phân tích hiệu năng cho ta thấy rằng hiệu năng của ba đường xuống đang xem xét phụ thuộc đáng kể vào công suất phát được ápdụng.

GiátrịcủaBERhệthốnggiảmrấtnhanhkhicôngsuấtpháttănglên.Tuynhiên, mỗi hệ thống lại có tốc độ giảm khác nhau Ta có thể thấy, BER đạt giá trị tốt nhất với đường xuống của hệ thống dựa trên WDM-PON, còn BER của hệ thống truyền dẫnđườngxuốnglaighépWDM-PON/RFcótốcđộgiảmchậmhơnkhiBERđạtđếnmộtgiátrịcụt hểlà10−4.Đ ólàvì,tronghệthốngRFviệctăngcôngsuấtphátcũng có thể dẫn đến gia tăng nhiễu, và không làm giảm tỉ số tín hiệu trên nhiễu SNR.Mặc dù có chi phí lắp đặt cao hơn, khó triển khai và kém linh hoạt hơn, nhưng giải pháp truyềndẫnthuầnWDM- PONluônvượttrộihơnsovớicácgiảipháptruyềndẫnkhác nhờ các lợi thế của truyền dẫn cáp quang Mặt khác, dù chi phí triển khai thấp nhất vàcótínhlinhhoạtcaonhất,nhưnghệthốngtruyềndẫnlaighépWDM-PON/RFlại không đáp ứng yêu cầu cao của BER, ví dụ với mức lớn hơn 10 −4 Từ hình vẽ ta có thểthấy,hệthốngtruyềndẫnlaighépWDM-PON/FSOcóhiệunăngtốthơnWDM- PON/RF với BER nhỏ hơn 10 −5 , mang đến một giải pháp trung gian, có thể đáp ứng BER cao, linh hoạt hơn trong khi chi phí triển khai thấphơn.

Hình 3 4 BER so với tổng khoảng cách với các công suất phát khác nhau,𝑅== 10

Một trong những yêu cầu chính của mạng di động thế hệ tiếp theo là mở rộng phạm vi dịch vụ đạt đến khoảng cách liên kết tối đa có thể Để giải quyết vấn đề này, hãy kiểm tra sự phụ thuộc của hiệu suất hệ thống vào tổng khoảng cách cần thiết cho hệ thống truyền dẫn, như được hiển thị trong Hình 3.4 Trong đánh giá này, khoảng cách liên kết không dây của FSO và RF được giả định là cố định ở 800m, trong khi khoảng cách liên kết có thể được mở rộng thông qua cáp quang.

Dựa vào hình 3.4, ta có thể thấy trong số ba giải pháp truyền dẫn đang so sánh thìhệthốngtruyềndẫnthuầnWDM-PONluônchohiệunăngtốtnhấtvớigiátrịBER nhỏ nhất, hay nói cách khác, tầm dịch vụ dài nhất Đối với hệ thống truyền dẫn lai ghép WDM-PON/FSO cho hiệu năng tốt hơn so với hệ thống truyền dẫn lai ghép WDM-PON/RF với BER yêu cầu đủ nhỏ (cụ thể là nhỏ hơn 10 −5 với công suất lớn hơn 5 dBm) Tuy nhiên, nó lại có hiệu năng thấp hơn nếu BER yêu cầu không quá nhỏ(tứclàBER≥10 −4 ).Chúngtacóthểthấyrằng,giảipháptruyềndẫnWDM-PON cho thấy là lựa chọn tốt nhất xét về mặt BER nhưng truyền dẫn lai ghép WDM- PON/FSO hoặc WDM-PON/RF là những lựa chọn thay thế khác tối ưu hơn trong trườnghợpphảiđánhđổigiữahiệunănghoạtđộngvớichiphílắpđặt,tínhlưuđộng và linh hoạt cho thế hệ mạng truyền dẫn tiếptheo.

Tiếptheo,nghiêncứusẽphântíchsựphụthuộccủahiệunănghệthốngvàocác tham số chính của hệ thống Hình 3.5 và hình 3.6 cho thấy tác động của các tham số chính của các phần liên kết sợi quang, như tỷ lệ chia tách và hệ số khuếch đại trong ba hệ thống truyền dẫn mà nghiên cứu đưa ra sosánh.

Hình 3 5 BER so với tỷ lệ chia tách trong trường hợp tổng khoảng cách L = 40 kmvới𝑅== 10 Gbps và𝐿#$%= 𝐿?#= 800𝑚

Hình 3 6 Ảnh hưởng của hệ số khuếch đại lên BER của truyền dẫn với𝐿= 40 km,

Nhưthểhiệntronghình3.5,cácBERthuđượctừbagiảipháptruyềndẫnđược sosánhtăngnhanhchóngkhitỷlệchiatáchtănglên.Nguyênnhânlàdocáchệthống mạng quang thụ động PON được thực hiện trong các mạng truyền dẫn được so sánh chỉ sử dụng bộ chia công suất, dẫn tới công suất quang ở đầu ra của bộ chia giảm đáng kể (như thể hiện trong công thức(3.7)).

Mặt khác, từ hình 3.6 có thể thấy rằng tính phụ thuộc của hiệu năng hệ thống vàohệsốkhuếchđạikhágiốngvớisựphụthuộccủanóvàocôngsuấtphát.Lýdolà hệ số khuếch đại ảnh hưởng trực tiếp đến công suất của tín hiệuquang.

Hình 3 7 BER so với công suất phát với tốc độ bit khác nhau, L = 40 km và𝐿#$% 𝐿?#= 800m

Cuốicùng,hình3.7chothấyhiệunănghệthốngđạtđượccủabahệthốngtruyền dẫn với tốc độ bit khác nhau là 1 Gbps, 2.5 Gbps và 10 Gbps Các kết quả môphỏng cho ta thấy rằng với tất cả tốc độ bit đã cho, hệ thống truyền dẫn thuần WDM-PON luônđ ạ t h i ệ u n ă n g t ố t n h ấ t T r o n g k h i đ ó , g i ả i p h á p t r u y ề n d ẫ n l a i g h é p W D

PON/FSOchỉvượttrộihơnsovớigiảipháptruyềndẫnlaighépWDM-PON/RFnếu BER yêu cầu đủ nhỏ, tức là BER nhỏ hơn một giá trị cụ thể (5 x 10 −4 ) nhờ nhữnglợi thếcủacôngnghệFSOsovớicôngnghệRF.Từđócóthểthấy,chúngtanênưutiên hệthốngtruyềndẫnlaighépWDMPON/FSOhơnsovớihệthốngtruyềndẫnlaighép

WDM-PON/RFtrongtrườnghợpcầnhiệunăngcao.Tuynhiên,chúngtavẫncầnlưu ý rằng liên kếtFSO là đường truyền thẳng và bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi sương mù vàmây.

Trong chương này, luận án đã nghiên cứu ba giải pháp truyền dẫn đầy hứa hẹn là hệ thống truyền dẫn thuần WDM-PON cùng hai giải pháp truyền dẫn lai ghép khôngdây-quanghọckháclàWDM-PON/FSOvàWDM-PON/RFnhằmtìmracác mạngtruyềndẫndiđộngdunglượngcao.Cácgiảipháptruyềndẫnnàyđềucóthểsử dụng và kết hợp cùng với ưu thế của các công nghệ đã và đang sử dụng như PON, FSO và RF nhằm mang lại hiệu năng cao, tính linh hoạt và tính diđộng.

Trước tiên, cần phát triển các mô hình toán học cho các đường xuống hệ thống của ba giải pháp truyền dẫn Sau đó, phân tích hiệu năng hệ thống dưới tác động của các tham số mạng khác nhau bao gồm tầm ảnh hưởng tối đa, khoảng cách liên kết khôngdây,tỷlệchiatách,hệsốkhuếchđạivàtốcđộbithệthốngmộtcáchlýthuyết và toàn diện. Tác động của các tham số môi trường chính như độ suy hao do mưa và nhiễu loạn khí quyển cũng được nghiên cứu Ngoài ra, nghiên cứu cũng thực hiệnso sánh hiệu năng của ba giải pháp truyền dẫn thay thế để làm rõ sự đánh đổi giữa hiệu nănghệthốngvàtínhlinhhoạt,tínhdiđộngcủahệthống.Cáckếtquảphântíchhiệu năng đã chứng minh rằng mỗi giải pháp truyền dẫn đều có những ưu điểm và nhược điểmriêng.KếthợpcácphươngphápnàycóthểkhaitháccáccôngnghệPON,FSO vàRFnhằmmangđếnmộtgiảipháplinhhoạtvàcókhảnăngđạtbăngthônggigabit cho mạng truyền dẫn di động thế hệ tiếptheo.

GIẢI PHÁP TRUYỀN DẪN BACKHAUL LAI GHÉP WDM-PON/ FSO

Đặtvấnđề

Vai trò của truyền thông không dây ngày càng tăng lên như là một giải pháp truyềnthônglinhhoạtvàtiếtkiệmchiphínhấtchomạngdiđộngkhithếhệsau(5G) [51] Truyền thông không dây dung lượng cao giúp các nhà khai thác di động đáp ứng yêu cầu về dung lượng mà vẫn duy trì chất lượng tốt cho khách hàng Trong khi đó, các nhà khai thác cần phải đảm bảo mục tiêu hiệu quả hoạt động bằng cách tiết kiệm chi phí phổ và tránh triển khai sợi quang tốn thời gian, chi phícao.

3Nội dung của Chương 4 đã được công bố trên Tạp chí quốc tế ISI [J2]

Truyền thông không dây truyền thống dựa trên công nghệ tần số vô tuyến (RF) có các nhược điểm riêng như tốc độ dữ liệu hạn chế, phổ được cấp phép, nhiễu và điềukiệnthờitiết[17][51][112].Vìthế,truyềnthôngkhôngdâysửdụngtruyềnthông quang trong không gian tự do (FSO) được coi là một thay thế hấp dẫn, nhờ sử dụng bước sóng không cần cấp phép, hỗ trợ truyền song công tốc độ cao và miễn nhiễm với nhiễu điện từ[89].

Mặtkhác,truyềnthôngquasợiquangsẽlàmộtgiảipháplýtưởngđểtruyềncác tínhiệuđếntrạmgốc(BS).Tuynhiên,nhượcđiểmcủanólàchiphíliênquanvàkhó khăn trong việc lắp đặt sợi quang là vô cùng lớn, nhất là trong khu vực thành thị Để giảm thiểu chi phí cơ sở hạ tầng của các mạng truyền dẫn di động, đặc biệt là trong miềnquanghọcbịchiphốibởichiphílắpđặtsợiquangđắtđỏ,thìviệcsửdụngmạng phânphốiquang(ODNs)vớicáccôngnghệtruycậpkhácnhưmạngquangthụđộng

(PONs)sẽlàmộtgiảipháptốtvàđãđượcnghiêncứukỹlưỡng[20][36][58].Mặcdù PONs có khả năng đáp ứng các yêu cầu về năng lực truyền dẫn, nhưng đặc tính trễ khôngđốixứngđãdẫnđếncácảnhhưởngvềhiệunăngmàtrongđómạngquangthụ động ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM-PON) phải có một bộ lập lịch riêng để tối ưu lưu lượng truyền dẫn [36] Vì vậy, mạng quang thụ động ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM-PON) sẽ là lựa chọn hiệu quả hơn vì số lượng sợi cáp cần sử dụng giảm đáng kể trong khi vẫn cung cấp một số kênh tốc độ cao[108].

Hình 4 1 Mô hình hệ thống truyền dẫn sợi quang OF/FSO dựa trên WDM-PON

Hình 4.1 thể hiện mô hình truyền dẫn sợi quang OF/FSO dựa trênWDM-PON Một liên kết truyền dẫn bao gồm hai chặng Chặng đầu tiên kết nối giữa trạm trung tâm(CS),nơiđặtthiếtbịđầucuốiđườngquang(OLT)vàmạchghépkênh/phânkênh

(MUX/DEMUX) WDM dựa trên sợi quang Chặng thứ hai giữa MUX/DEMUX và các trạm gốc (BS) được triển khai bằng cách sử dụng liên kết FSO Một vài nghiên cứu đã tập trung vào việc phân tích hiệu năng của liên kết lai ghép OF/FSO trong từng trường hợp khác nhau Như trong nghiên cứu [108] đã tiến hành phân tích hiệu năng của hệ thống có tác động của các thành phần nhiễu khác nhau cùng hiện tượng fading do nhiễu loạn Hay như trong một nghiên cứu khác, trong WDM-PON nhiễu xuyênâmliênkênhgiữacáckênhWDMlàyếutốgâysuyhaoquantrọngvàgầnđây đãđượcxemxéttrong[8][145].Nhữngnghiêncứunàyđềukiểmtranhiễuxuyênâm giữa các kênh gây ra bởi một số hạn chế của mạch phân kênh phân chia bước sóng Kết quả phân tích hiệu năng cho thấy sự kết hợp của nhiễu xuyên âm giữa các kênh vànhiễuloạndẫnđếnhiệuứngnhiễuxuyênâmkèmnhiễu,làmsuyhaonghiêmtrọng hiệu năng hệ thống tổngthể.

Trong khi trộn bốn sóng (FWM) là hiệu ứng phi tuyến ảnh hưởng đến hệ thống WDM-PON khi công suất truyền dẫn cao, tác động của nó lại chưa được xem xét khi phân tích hiệu năng của liên kết truyền dẫn lại ghép OF/FSO Nghiên cứu hiệu năng hệ thống dưới tác động của FWM nhằm xác định mức công suất truyền dẫn thích hợp có vai trò quan trọng trong việc thiết kế và tối ưu hóa hiệu quả của liên kết truyền dẫn OF/FSO lại ghép này.

Vì vậy, trong phần này, nghiên cứu tập trung vào việc phân tích tác động củaFWMđếnhiệunăngcủaliênkếttruyềndẫnlaighépOF/FSOquaWDM-PON.Luận án cũng xem xét các hư hại tầng vật lý khác nhau của sợi quang, kênh FSO và nhiễu máythunhưfadingGamma-Gamma,nhiễubộkhuếchđại,nhiễubắn,nhiễugiaothoa và nhiễu nhiệt Mục đích của nghiên cứu này là tìm ra giá trị công suất phát và hệ số khuếch đại phù hợp để giữ tỷ lệ lỗi bit (BER) ở mức thấp Ngoài ra, luận án cũng nghiên cứu các thông số liên kết khác như hệ số khuếch đại và đi ốt quang thácAPD nhằmcungcấpthôngtinhữuíchđểthiếtkếtruyềndẫnđườngxuốnglaighépOF/FSO quaWDM-PON.

Hệ thống truyền dẫn backhaul lai ghép OF/FSOquaWDM-PON

Kiến trúc của một hệ thống truyền dẫn backhaul lai ghép OF/FSO qua WDM- PONđượcminhhọatronghình4.2,trongđótínhiệutừcácmáyphátđặttạiCSđược gửiđếnmáythutạicácBSthôngqualiênkếtcápquangvàFSO.Sợiquangđóngvai trò môi trường truyền dẫn cho tín hiệu nhiều bước sóng trong khi mỗi liên kết FSO điểm-điểm sở hữu một bước sóng duy nhất Các hệ thống truyền dẫn WDM-PON hiện tại được tối ưu hóa cho phạm vi bao phủ lên đến 20 km và chúng có thể được mở rộng một cách linh hoạt thêm vài km nữa với sự trợ giúp của liên kếtFSO.

TạicácmáyphátcủatrạmtrungtâmCS,đầutiêndữliệuđượcđiềuchếvớicác bước sóng khác nhau, rồi được ghép kênh bằng cách sử dụng mạch ghép kênh phân chiabướcsóngcụthểởđâylàcáchtửốngdẫnsóngdạngmảngAWG.Tiếptheo,tín hiệu WDM được khuếch đại bằng khuếch đại quang pha tạp Erbium trước khi được truyền qua một sợi quang đến máy thu Tại máy thu, một cách tử ống dẫn sóng dạng mảngAWGkhácnằmcáchcáctrạmgốcBSvàikmsẽchiatáchtínhiệuWDMthành từng bước sóng riêng, và mỗi bước sóng được chỉ định tới một BS Tín hiệu bước sóng đơn từ đầu ra của AWG được khuếch đại bởi bộ khuếch đại công suất (PA) trước khi gửi đến máy thu quang của BS thông qua kênh khíquyển.

Hình 4 2 Cấu trúc hệ thống truyền dẫn backhaul lai ghép OF/FSO dựa trên

Tại các máy thu của trạm gốc BS, đầu tiên tín hiệu quang nhận được sẽ được đưa qua bộ lọc quang Bessel (BOF) để hạn chế băng thông quang nhằm giảm nhiễu nền.Tiếptheo,tínhiệuquangđượcchuyểnđổithànhdòngđiệnquangnhờmộtđiốt quangthácAPDcókhảnănghỗtrợtốcđộcaovàđộnhạycaochocácmáythu.Cuối cùngsửdụngmộtbộdòngưỡngđểkhôiphụcdữliệuđượcgửitừCS.Điềuđángchú ý là hiệu năng của dữ liệu phục hồi ở mỗi BS bị ảnh hưởng bởi không chỉ các loại nhiễu ở máy thu, mà còn cả FWM và nhiễu loạn khí quyển bắt nguồn lần lượt từ sợi cáp quang và kênh khíquyển.

Phân tích hiệu năng củahệthống

Luận án đã tiến hành mô hình hóa chi tiết tác động của hư hỏng tầng vật lý lên hiệu suất hệ thống truyền dẫn quang lai ghép OF-FSO qua mạng WDM-PON Mô hình kênh truyền khí quyển phản ánh ảnh hưởng của suy hao và nhiễu loạn khí quyển, trong khi biểu thức công suất xuyên âm dựa trên hiệu ứng Four-Wave Mixing (FWM) được sử dụng để đánh giá tác động của nhiễu nội tại Ngoài ra, biểu thức BER được xác định dựa trên tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR), cung cấp thước đo chính xác về hiệu suất hệ thống dưới các điều kiện hư hỏng khác nhau.

FWM là một hiện tượng điều biến qua lại bắt nguồn từ độ nhạy phi tuyến tínhbậcbacủasợicápquang.Bấtcứkhinàobasóngquangcótầnsố𝑓/ ,𝑓`và𝑓,độ bit khác nhau,ồngthời truyền bên trong sợi quang, chúng sẽ tương tác với nhau và tạo ra sóng thứ tưvớitầnsố𝑓E=𝑓/+𝑓`−𝑓,[47].Tínhiệugiaothoacótầnsố𝑓E,phụthuộcvàocáctần số riêngf p,q,r ,có thể nằm trên hoặc rất gần với một trong số các kênh tần sốriêngvà kết quả là xuất hiện nhiễu xuyên âm ảnh hưởng đáng kể đến kênh đó Trong liên kết WDM vớiNkênh, FWM có thể gây ra thành phần nhiễu xuyên âmN(N−1) 2 tươngứngvới𝑝,𝑞,𝑟thayđổitừ1đếnN.Vídụ:36thànhphầnnhiễuxuyênâmđượ c tạoratrongtrườnghợpkênhWDMbốnbướcsóngnhưhình4.3.Khi𝑝,𝑞,𝑟thayđổitừ1đếnN,𝑓 /

𝑓 ,𝑓(,𝑓lvà𝑓L)kếthợpvớinhautạoraFWMtạitầnsố𝑓.hoặc𝑓Llàba,trongkhi consốđólànămgiữatầnsố𝑓(hoặc𝑓l,nhưtronghình4.3.

Công suất của sóng mới được tạo ra bởi FWM có thể tính được theo công thức sau [34]:

 d F là yếu tố suy biến được xác định với giá trị là 1 khi𝑝=𝑞bằng 2k hi

 𝛾là hệ số phi tuyếntính

 𝐿 OF là chiều dài của sợi cápquang

 𝑎OFlà hệ số suy hao của sợi cápquang

 𝑃+là công suất quang trên mỗi kênh bước sóng, và ược giả sử giống nhau ở tất cả độ bit khác nhau, cáckênh

 𝐺:T#9là hệ số khuếch ại củađộ bit khác nhau, EDFA

 𝜂#là hiệu năng FWM, ược xác ịnh như trongđộ bit khác nhau, độ bit khác nhau, [47]:

Với𝛥𝑘=𝛽(X𝜔/−𝜔,[X𝜔`−𝜔,[cótácdụngchiphốiđếnhiệunăngcủaFWM và nó phụ thuộc vào khoảng cách tần số thông qua sự thích ứng pha.𝛽( −2𝜋𝑐𝐷/𝜔 ( là tham số tán sắc vận tốc nhóm GVD tại𝜔 = X𝜔 + 𝜔 [/2, với

Coi𝑃 #;v là tổng hiệu năng của FWM ược tạo ra ở tần độ bit khác nhau, số𝑓Evà ược tính bằngđộ bit khác nhau, công thức:

+𝑓`−𝑓,.Côngsuấtcủa từng𝑃/`,độ bit khác nhau,ược tính từ công thức (4.1):

ll( Đối với liên kết WDM có số lượng kênh lớn,𝑝,𝑞,và𝑟thay đổi từ 1 đếnNdẫn đến có một số lượng rất lớn các thành phần FWM được tạo ra Do đó, chúng ta cần một mô hình phân tích phức tạp để tính toán công suất của các thành phần nhiễu xuyên âm (ví dụ như𝑃 #;v ).Ngoài ra, chúng ta cũng có thể phát triển một chươngtrìnhmáytínhđơngiảnnhằmtìmkiếmsựkếthợpcủa𝑓/ ,𝑓`và𝑓,gâyranhiễuxuyênâm rồi sau đó tính toán tổng công suất xuyên âm ở từng tần số hiệncó.

Phầnnàysẽtrìnhbàymôhìnhtoánhọcchohệsốkênh(ℎ)củakênhkhíquyển Xem xét ảnh hưởng của hiệu ứng suy hao do khí quyển và nhiễu loạn khí quyển, hệ sốkênhđượcxácđịnhbởihaithamsốlàℎ B vàℎ * ;vàđượcxácđịnhbằngcôngthức:

Trong đóℎ B là tổng suy hao ường truyền gây ra bởi sự lan truyền hìnhđộ bit khác nhau, học và suy hao khí quyển ược xác ịnh:độ bit khác nhau, độ bit khác nhau,

 𝐿#$%là khoảng cách của liên kếtFSO

 𝐴 = 𝜋ợ * ù(với𝑎là đường kớnh của khẩu độ mỏythu

đại diện cho hiện tượng fading ngẫu nhiên, thường được mô hình hóa bởi phân phối Gamma-Gamma, tùy thuộc vào độ bit khác nhau.

Theo đó, hàm mật độ xác suất của cường độ dao động do nhiễu loạn khí quyển được mô tả trong [36]:

 𝐾345làhàmBesselloại2đãđượcsửađổivàbậc(𝛼−𝛽) Ngoàira,𝛼và𝛽lầnlượtlàsốhiệuquảcủacácxoáyquymônhỏvàquymô lớncủamôitrườngtánxạ.Cácthamsố𝛼>0v à𝛽>0cóthểthayđổiđểđạtđượcmứcđồngthuậnt ốtgiữa𝑓F !

( h a )vàdữliệuđolườngchomộtloạtcácđiềukiệnnhiễuloạn(từyếuđếnmạnh).Hơnn ữa,giảsửrằngsóngtruyềntheohìnhcầu thì𝛼và𝛽có thể được liên kết trực tiếp đến các tham số vật lý [172]:

Trong đó phương sai Rytov𝜎 ( độ bit khác nhau,ại diện cho ộ mạnh của nhiễu loạn, bị ảnhđộ bit khác nhau, hưởng bởi chỉ số của hệ số cấu trúc chiết suất𝐶 ( và khoảng cách liên kết FSO𝐿 được tính theo [68], với𝜆là bước sóng :

Tại đầu vào của máy thu thứ𝑖,ngoài việc nhận được tín hiệu mong muốn vớicôngsuất𝑃,,đồngthờihệthốngđềxuấtcònnhậnđượcsóngFWM,ánhsángnềnvànhiễukh uếchđạiphátxạtựphát(ASE)vớicôngsuấttươngứngđượckýhiệu𝑃 #;v ,

𝑃=và𝑃9$:.Côngsuấtcủatínhiệumongmuốnnhậnđượcđượctínhdựatrênkiếntrúc đường xuống như sau:

𝑃,=𝑃+𝐺:T#9𝐺G9exp(−𝑎%#𝐿%#)ℎ, (4.11) trong đó𝐺:T#9và𝐺G9lần lượt là hệ số khuếch ại của EDFA và PA Đồng thờiđộ bit khác nhau, sóng FWM cũng ược khuếch ại và truyền i thông qua kênh khí quyển,độ bit khác nhau, độ bit khác nhau, độ bit khác nhau, hiệu năng của nó ở ầu vào của máy thu có thể ược thể hiện như sau:độ bit khác nhau, độ bit khác nhau,

EDFAvàPAkhôngchỉkhuếchđạitínhiệuđểbùđắpsuyhaotruyềndẫnmàcònsinhranhiễu ASE.TổngcôngsuấtcủanhiễuASE(𝑃9$:)ởđầuvàocủamáythu cóthểđượcxácđịnhthôngquacácthànhphầnnhiễuASEgâyrabởiEDFA(𝑃 (:T#9) ) và PA (𝑃 (G9) ) như sau:

Với hiệu năng của nhiễu ASE có quan hệ với hệ số khuếch đại (G EDFA/PA ) và hệsố nhiễu𝑁 (:T#9/G9) như trong [47]:

 𝜂6/= 𝑁 (:T#9/G9) /2là hệ số nhiễu tựphát

 λ là bước sóng của sóng mang quang

 B e là băng thông điện của máythu

Dòng nhiễu ở đầu ra của APD bao gồm nhiễu bắn, nhiễu nhiệt và nhiễu giao thoa Nhiễu bắn được tạo nên từ hiệu năng tín hiệu, hiệu năng FWM, hiệu năng nền cùng hiệu năng ASE và phương sai của nó được tính như sau:

 𝐹*là hệ số nhiễu vượtmức

 𝐼0là dòng iệnđộ bit khác nhau, tối.

 ℜlà độ đáp ứng của đi-ốtquang

Tiếp theo, phương sai của nhiễu nhiệt được đề cập trong [47]:

 𝑅@là iện trở tảiđộ bit khác nhau, và

Cuối cùng, nhiễu giao thoa là kết quả của việc giao thoa giữa các trườngquang khác nhau bao gồm tín hiệu mong muốn, FWM, nhiễu ASE và ánh sáng nền Do đó, tổng phương sai của nhiễu giao thoa được tính theo côngthức:

+𝑃 9$: 𝑃 => ± SNRtứcthờiđượcđịnhnghĩalàtỷlệgiữahiệunăngquangđiệnvàtổngphương sai nhiễu nên nó được tínhlà:

' 6F -F 1H trongđó𝜎 ( làtổngphươngsainhiễutạimáythu.Bằngcáchlấytrungbìnhbiếnngẫu nhiênℎ*,BER trung bình của đường xuống đề xuất qua kênh khí quyển Gamma- Gamma được tínhlà: p

Kết quả phân tích hiệu nănghệthống

Trong phần này, luận án sẽ tính toán hiệu năng BER của hệ thống truyền dẫn backhaul lai ghép OF/FSO với các tham số hệ thống khác nhau như tổng công suấtphát từ tất cả các kênh bước sóng chạy vào sợi quang (ví dụP t =NP c ), khoảng cáchliênkếtFSO,hệsốkhuếchđạiEDFA,hệsốkhuếchđạiPA,vàhệsốnhânAPD.Luận án xem xét một WDM-PON với bốn bước sóng 1550,12 nm; 1550,92 nm; 1551,72 nm; và 1552,32 nm. Theo đó, khoảng cách bước sóng sẽ là 0,8nm (hoặc 100 GHz) Bảng 4.1 thể hiện các tham số hệ thống bất biến khác được sử dụng trong phân tích của luậnán.

Bảng 4 1 Tham số hệ thống truyền dẫn backhaul lai ghép WDM-PON/FSO

Tên Ký hiệu Giá trị

Liên kết sợi quang và máy thu

Hệ số suy hao sợi quang 𝑎 %# 0,2 dB/km Điện trở 𝑅@ 50 Ω Độ đáp ứng của đi-ốt quang thác ADP ℜ 0,8 A/W

Chiều dài sợi quang 𝐿 %# 20 km

Hệ số nhiễu tại máy thu 𝐹' 10 dB

Hệ số nhiễu vượt mức 𝐹* 5,5

Công suất nhiễu nền 𝑃 => -30 dBm

Hệ số suy hao (do sương mù mỏng) 𝑎 #$% 21 dB/km

Hệ số cấu trúc chiết suất 𝐶' ( 10 −13 m −2/3

Bán kính máy thu 𝑎 10 cm Đầu tiên, trong nghiên cứu này sẽ kiểm tra tác động của FWM đến hiệu năng truyền dẫn đường xuống lai ghép OF / FSO Hình 4.1 mô tả BER so với tổng công suất quang truyền trong trường hợp không có EDFA, PA và APD, ví dụ𝐺:T#9=𝐺G9

FWMchủyếuliênquanđếntổngcôngsuấtquangtruyềncaomàdẫntớiđườngcong lên của đặc tính BER Do tính đối xứng, các đặc tính BER của kênh bước sóng 2 và3làgiốngnhau.Hiệntượngtươngtựxảyravớikênh1và4.Ngoàira,cácbướcsóng ở giữa như kênh 2 và 3, bị FWM ảnh hưởng nhiều hơn do số lượng các thành phần FWM thả vào chúng nhiềuhơn.

Hình 4 4 BER với tổng công suất phát với𝐺:T#9=𝐺G9= 0 dB, M = 1 và𝐿#$

Hình 4.4 cho ta thấy có một dải giá trị tổng công suất phát mà tại đó BER thấp hơnmộtgiátrịcụthể.Dảigiátrịnàyđượctạorabởigiớihạncôngsuấttrênvàdưới, vớigiớihạndướiphụthuộcvàotácđộngcủanhiễu,còngiớihạntrênbịchiphốibởi tác động củaFWM Xem xét kênh 2 và 3 với BER tối đa10 –10 ,dải công suất truyền là 4,5 dBm,nằm giữa 9,5 dBm và 13 dBm Dải công suất truyền lớn sẽ tốt hơn vì nó giúp hệ thống hoạt động linh hoạthơn.

Hình 4 5 BER với tổng công suất phát cho các kênh 2 và 3𝐺:T#9=𝐺G9=0dB,và

Hình 4.5 cho thấy BER tăng khi khoảng cách liên kết FSO tăng do hệ số suy hao trong sương mù và nhiễu mạnh Đối với khoảng cách liên kết L FSO = 2,6 km hoặc lớn hơn (L FSO = 2,7 km) thì không thể tìm thấy tổng công suất truyền thích hợp để BER nhỏ hơn 10 –9.

4.6 Hệ thống được xem xét trong ba trường hợp: không có bộ khuếch đại, với hệ số khuếch đại của EDFA là 5 dB và hệ số khuếch đại PA là 5 dB Việc sử dụngE D F A tại phía máy phát sẽ giúp giảm bớt tác động của nhiễu; song nó gây ra sự gia tăng tác động của FWM do hiệu năng cao phóng vào sợi quang.

Hình 4 6 BER với tổng công suất phát cho các kênh 2 và 3 với M = 1 và𝐿#$

Kết quả là, đặc tính BER với EDFA dịch chuyển sang trái (so với điểm không có EDFA) và điểm thấp nhất của đặc tính BER không thay đổi Như thể hiện trong hình, giá trị tối thiểu của BER bị giảm xuống dưới 10 –10 và dải hiệu năng truyền có thể lựa chọn giữa 7,5 dBm và 12,5 dBm.

Cuối cùng, Hình 4.7 đánh giá ưu thế của việc sử dụng APD với BER được thể hiện so với tổng công suất truyền với một số giá trị của hệ số nhân APD Hệ số nhân cao dẫn đến SNR tăng đáng kể trong khi nó không liên quan nhiều đến tác động củaFWM Tóm lại là, ta có thể chọn một dải công suất truyền rộng mà giúp thiết kế và thiết lập liên kết linh hoạt để có thể đạt được hiệu năng BER yêu cầu.

4 7 BER với tổng công suất phát cho các kênh 2 và 3 với𝐺:T#9=𝐺G9=0dBv à

Trong chương này, đã phát triển một mô hình toán học để phân tích hiệu năng của truyền dẫn đường xuống lai ghép OF/FSO qua WDM-PON dưới tác động của hiệu ứng trộn bốn sóng FWM Những hư hại vật lý khác cũng được xem xét trong phân tích của luận án bao gồm nhiễu bắn, nhiễu nhiệt, nhiễu nền, nhiễu bộ khuếch đại, nhiễu giao thoa, suy hao do khí quyển và nhiễu loạn khí quyển Bên cạnh hiệu năng truyền tối thiểu, chúng ta cũng nên xem xét hiệu năng truyền tối đa gây ra bởiFWMtrongthiếtkếtruyềndẫnđườngxuống.Luậnánđãnghiêncứubaphươngpháp cải thiện hiệu năng cho truyền dẫn đường xuống, bao gồm cả việc sử dụng EDFA,PA,hayAPD.CáckếtquảphântíchhiệunăngchothấysửdụngPAhoặcAPDsẽtốt hơn vì chúng không khiến tác động của FWM trở nên nặnghơn.

Công nghệ truyền dẫn lai ghép cho mạng backhaul di động được xem là giải pháp đầy tiềm năng cho mạng backhaul di động thế hệ tiếp theo dựa trên mô hìnhlai ghép với khả năng truyền tải dung lượng cao; khả năng mở rộng; chi phí hiệu quả; cũngnhưkhảnăngtriểnkhaivàhoạtđộngtrongnhiềuđiềukiệnkhácnhau.Nộidung luận án đã đạt được mục tiêu đề ra là nghiên cứu lý thuyết để đề xuất mô hình kiến trúcvàcáccôngnghệchủchốtchomạngbackhaultrongthôngtindiđộng5G.Đồng thời phân tích hiệu năng của mạng backhaul đề xuất trong luận án này Các kết quả nghiên cứu đã được trình bày chi tiết trong bốn chương của luận án, cụ thể như sau: Chương1trìnhbàytổngquancácvềmạngbackhauldiđộng;Chương2trìnhbàyvề công nghệ truyền dẫn backhaul lai ghép MMW/FSO; Chương 3 trình bày các giải pháptruyềndẫnbackhaullaighépdựatrênmạngquangthụđộng;vàChương4trình bày giải pháp truyền dẫn backhaul lai ghépWDM-PON/FSO.

Các kết quả đóng góp mới về khoa học của luận án tập trung vào việc đề xuất các giải pháp truyền dẫn backhaul di động hiệu quả cao Đáng chú ý là việc đề xuất sử dụng mã hóa mạng để kết hợp truyền thông quang trong không gian tự do (FSO) và truyền thông RF nhằm nâng cao hiệu suất mạng Luận án cũng đưa ra một giải pháp truyền dẫn backhaul di động dung lượng cao dựa trên mạng quang thụ động ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM-PON) với 3 kịch bản triển khai: thuần WDM-PON, lai ghép WDM-PON, và TDM-PON thuần.

Trong luận án, nghiên cứu thứ ba đã đề xuất xây dựng mô hình giải tích để thiết kế và đánh giá hiệu suất của mạng backhaul di động lai ghép WDM-PON/FSO dưới tác động của hiệu ứng trộn bốn sóng phi tuyến Mô hình này cho phép tối ưu hóa các thông số hệ thống để đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) và hiệu suất tổng thể của mạng.

CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ

[J1].Pham Vu Minh Tu, Nguyen Van Thang, Pham Thi Thuy Hien, Le Hai Chau, DangTheNgoc,"APerformanceComparisonofGigabit-CapableBackhauling

Solutions for 5G Cellular Networks",UDN Journal Of Science AndTechnology:

Issue in Information And Communications Technology, vol 3,no 1, pp 38-45, Mar.

2017 ( Tạp chí Khoa học và công nghệ, Đại học ĐàNẵng )

[J2].P h a m Vu Minh Tu ,NguyenVanThang,NguyenThiThuNga,PhamAnhThu, Pham Thi Thuy Hien, Dang The Ngoc “Performance Analysis of Hybrid Fiber/FSO Backhaul Downlink over WDM-PON Impaired by Four-Wave Mixing”,Journal of

Optical Communications, vol 41, no 1, 2020, pp.91-98. https://doi.org/10.1515/joc-2017-0127(Tạp chí quốc tế ISI vàSCOPUS)

[C1].PhamVuMinh Tu ,NguyenVanThang,PhamAnhThu,PhamThiThuyHien, Dang The Ngoc, Pham Tuan Anh, “Performance Analysis of Network-Coded Two-Way Dual-Hop Mixed FSO/RF Systems,”In the Proc of the IEEE 2016International

Conferences on Advanced Technologies for Communications(ATC 2016),

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] A.A.Farid,S.Hranilovic,"Outagecapacityoptimizationforfree-spaceoptical links with pointing errors,"EEE J Lightw Technol,vol 25, p 1702–1710, 2007.

[2] A Douik, H Dahrouj, T Y A Naffouri, M.S Alo, "Hybrid radio/free space optical design for next generation backhaul systems,"IEEE Wirel.

[3] A Mesodiakaki, F Adelantado, L Alonso, C Verikoukis, "Energy impact of outdoor small cell backhaul in green heterogeneous networks,"IEEE

19thInternational Workshop on Computer Aided Modeling and Design of Communication Links and Networks (CAMAD),2014.

[4] A Nanzer, "A review of microwave wireless techniques for human presence detection and classification,"IEEE Trans Microwave Theory Tech,vol 65, p. 1780–1794,2017.

[5] A.Orsino,G.Araniti,A.Molinaro,A Iera,"EffectiveRATselectionapproach for 5G dense wireless networks.,"CoRR, abs/1502.01482,2015.

[6] A.T.Pham,P.V.Trinh,V.V.Mai,N.T.Dang,C T Truong,"Hybridfree-Space

Optics/millimeter-Wave architecture for 5G cellular backhaul networks,"Proc.the 20th

OptoElectronics and Communications Conference (OECC 2015), Shanghai, China,June–July,2015.

[7] Al-Fuqaha, A., Guizani, M., Mohammadi, M., Aledhari, M., Ayyash, M., " Internet of Things: A Survey on Enabling Technologies, Protocols, and Applications,"IEEE Commun Surv Tutor,vol 17, p 2347–2376,2015.

[8] Aladeloba AO, Woolfson MS, Phillips AJ, "WDM FSO Network With Turbulence-AccentuatedInterchannelCrosstalk,"IEEE/OSAJournalofOpticalCommuni cations and Networking,vol 5, no 6, p 641–651, June2013.

[9] Andrews, J.G., Buzzi, S., Choi, W., Hanly, S.V., Lozano, A., Soong, A.C.K., Zhang,J.C,"WhatWill5GBe?,"IEEEJ.Sel.AreasCommun,vol.32,p.1065– 1082,2014.

[10] B Chen, J Zheng, Y Zhang, H Murata, "SARA: A service-aware resource allocation scheme for device-to-device communication underlaying cellular networks,"IEEE GLOBECOM,p 4916–4921,2014.

[11] B Han, V Gopalakrishnan, L Ji, S Lee., "Network function virtualization: Challenges and opportunities for innovations,"IEEE

[12] B He, R Schober, "Bit-interleaved coded modulation for hybrid RF/FSO systems,"IEEE Trans Commun,vol 57, no 12, p 3753–3763, Dec.2009.

[13] B Mencia-Oliva, J Grajal, O A Yeste-Ojeda, G Rubio-Cidre, and A. Badolato, "Low-cost CW-LFM radar sensor at 100 GHz,"IEEE

Trans,Microwave Theory Tech,vol 61, p 986–998,2012.

In their article, Bach T Vu et al analyzed the bit-error rate (BER) of rectangular quadrature amplitude modulation (QAM)/free-space optical (FSO) systems using avalanche photodiode (APD) receivers over atmospheric turbulence channels They demonstrate the BER performance of rectangular QAM/FSO systems under various atmospheric conditions and system parameters The findings provide insights into the design and optimization of high-speed and reliable FSO communication systems operating in real-world scenarios with atmospheric turbulence effects.

[15] Backhaul technologies for small cells: Use cases, requirements and solution, Small Cell Forum, February2013.

[16] Bag B., Das A., Ansari I.S., Prokes A., Bose C., Chandra A , "Performance Analysis of Hybrid FSO Systems Using FSO/RF-FSO Link Adaptation,"IEEEPhotonics J,vol 10, pp 1-17,2018.

[17] C Dehos, J L Gonzlez, A D Domenico, D Ktnas, L Dussopt, "Millimeter- wave access and backhauling: the solution to the exponential data traffic increase in 5G mobile communications systems?,"IEEE Commun Mag,vol.

[18] C.Han,X.Zhang,X.Wang,"Onmediumaccesscon-trolschemesforwireless networks in the millimeter-wave and Terahertz bands,"Nano Commun Netw,vol 19, p. 67–80,2019.

[19] C I, C Rowell, S Han, Z Xu, G Li, and Z Pan., "Toward green and soft: a 5G perspective,"IEEE Communications Magazine,vol 52, no 2, p 66–73, 2014.

[20] C Liu, J Wang, L Cheng, M Zhu, G K Chang, "Key microwave-photonics technologies for next generation cloud-based radio access networks,"IEEE/OSA J Lightw Technol,vol 32, no 20, p 3452–3460, Jul.2014.

[21] C X Mavromoustakis et al, "An energy-aware scheme for efficient spectrum utilization in a 5G mobile cognitive radio network architecture,"Telecommunication Systems,vol 59, no 1, p 63–75,2015.

[22] C X Wang et al, "Cellular architecture and key technologies for 5G wireless communication network,"IEEE Commun Mag,vol 52, no 2, pp 122-130, Feb.2014.

[23] C Zhang, W Zhang, W Wang, L Yang, W Zhang, "Research challenges and opportunities of UAV millimeter-wave communications,"IEEE

[24] Chang Y., Chen H., Zhao F., "Energy Efficiency Maximization of Full-Duplex andHalf-DuplexD2DCommunicationsUnderlayingCellularNetworks,"Mob.Inf.

[25] D Bharadia, E McMilin, S Katti, "Full duplex radios,"ACM SIGCOMM,p.

IEEE Communications Magazine,vol 51, p 70–77, Sept 2013.

[27] D Chadha, "Terrestrial Wireless Optical Communication,"New Delhi: 1st ed.,Tata McGraw Hill Education Private Limited,2013.

[28] D Kedar, S Arnon, "Urban optical wireless communication networks: The main challenges and possible solutions,"IEEE Commun Mag,vol 42, no 5, pp S2-S7, Jan.2004.

[29] D Zhao, et al, "5G Millimeter-wave phased-array transceiver: System considerations and circuit implementations,"2019 IEEE InternationalSymposium on Circuits and Systems (ISCAS),pp 1-4,2019.

[30] E Ciaramella, Y Arimoto, M P G Contestabile, "1.28 Terabit/s (32x40 Gbit/ s) WDM transmission system for free space optical communications,"IEEE J.

Sel Areas Commun,vol 27, no 9, p 1639–1645,2009.

[31] E G Larsson, O Edfors, F Tufvesson, T L Marzetta, "Massive MIMO for next generation wireless systems,"IEEE Communications Magazine,vol 52, no 2, p 186–195,2014.

[32] E J McCartney, "Optics of the Atmosphere: Scattering by Molecules and Particles,"Wiley & Sons, New York,1997.

[33] E.Lee,J.Park,D.Han,G.Yoon,"Performanceanalysisoftheasymmetricdual-

[34] E Leitgeb, T Plank, "Combination of free space optics (FSO) and RF for different wireless application scenarios,"European Con- ference on

[35] E Leitgeb, T Plank, M S Awan, P Brandl, W Popoola, Z Ghassemlooy, F. Ozek, M Wittig, "Analysis and evaluation of optimum wavelengths for free- space optical transceivers," 12th International Conference on Transparent Optical Networks,"IEEE,pp 1-7,2010.

[36] E Mallette, "Mobile Backhaul for PON: A case study,"Proc Nat Opt.FiberEng Conf, Los Angeles, CA, USA,2012.

[37] E Soleimani-Nasab, M Uysal, "Generalized performance analysis of mixed RF/FSO cooperative systems,"IEEE Trans on Wireless Communications,vol.

[38] Eugene S Hong, "Estimating rain attenuation at 72 and 84 GHz from raindrop size distribution measurements in Albuquerque, NM, USA,"IEEE

Geosci.Remote Sens Lett,vol 16, no 8, pp 1175-1179,2019.

America Transactions,vol 20, no 6, pp 931 - 940, June2022.

[40] F Barros, K Ahl, V Chaillou, "Creating a connected continent: Press conference Warsaw," 2015.[Online].

[41] F Giust, L Cominardi, C J Bernardos, "Distributed mobility management for future 5G networks: overview and analysis of existing approaches.,"IEEECommunications Magazine,vol 53, no 1, p 142–149,2015.

[42] F Nadeem, V Kvicera, M.S Awan, E Leitgeb, S.S Muhammad, G Kandus,

"Weather effects on hybrid FSO/RF communication link,"IEEE J Sel.

[43] FedericoTonini,CarlaRaffaelli,LenaWosinska,PaoloMonti,"Cost-Optimal

Deployment of a C-RAN With Hybrid Fiber/FSO Fronthaul,"Journal ofOpticalCommunicationsandNetworking,vol.11,no.7,pp.397-408,2019/7/1

[44] G Athanasiou, C Weeraddana, C Fischione, L Tassiulas, "Optimizing client association in 60GHz wireless access networks,"IEEE/ACM Trans.

[45] G Brown, "Exploring the potential of mmWave for 5G mobile access,"WhitePaper,p 2–12,2016.

[46] G MacCartney, J Zhang, S Nie, T Rappaport, "Path loss models for 5G millimeter wave propagation channels in urban microcells,"IEEE

[47] G P Agrawal, "Fiber-Optic Communication Systems,"Hoboken, NJ,

USA:John Wiley & Sons, Inc,2010.

[48] G Pan, E Ekici, Q Feng, "Capacity analysis of log-normal channels under various adaptive transmission schemes,"Electron Lett,vol 16, no 3, p 346–

[49] G.Wu,C.Yang,S.Li,G.Y.Li.,"Recentadvancesinenergy-efficientnetworks andtheirapplicationin5Gsystems."IEEEWirelessCommun,vol.22,no.2,p 145– 151,2015.

[50] G.Zhang,T.Quek,A.Huang,M.Kountouris,H Shan,"Backhaul-awarebase station association in twotier heterogeneous cellular networks,"IEEE 16thInternational

Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications (SPAWC),p 390–394, Jun2015.

[51] GeX,ChengH,GuizaniM,HanT,"5Gwirelessbackhaulnetworks:challenges andresearchadvances,"IEEENetwork,vol.28,no.6,pp.6-11,Nov-Dec2014.

[52] Gee Yong Suk, Soo-Min Kim, Jongwoo Kwak, Sub Hur, Eunyong Kim,Chan- Byoung Chae, "Full Duplex Integrated Access and Backhaul for 5G NR: Analyses and Prototype Measurements,"IEEE Wireless Communications,vol 29, no 4, pp 40 - 46, August 2022.

[53] Gradshteyn, Ryzhik, I.M, "able of integrals, series, and products,"Academic,New York,2007.

[54] H Elshaer, F Boccardi, M Dohler, R Irmer, "Downlink and uplink decoupling: A disruptive architectural design for 5G networks,"IEEEGLOBECOM,p 1798–1803,2014.

[55] H Huang, G Xie, Y Yan, N Ahmed, Y Ren, Y Yue, D Rogawski, M.J.Willner, B I Erkmen, K M Birnbaum, "100 Tbit/s free-space data link enabled by three-dimensional multiplexing of orbital angular momentum,polarization, and wavelength,"Opt Lett,vol 39, no 2, p 197–200, Dec.2014.

[56] H Kaushal, G Kaddoum, "Free space optical communication: Challenges and mitigation techniques,"2015.

[57] H Kotecha, J C Mundarath, "Method and Apparatus for Fast and Robust Cell Search for 5G and Millimeter- Wave Wireless Communication Systems,"CA,USA: Google Patents,2019.

[58] H Le Bras, M Moignard, "Distribution of 3G base stations on passive optical network architecture,"Proc Int Topical Meeting Microw Photon,pp 1-4, 2006.

[59] H Moradi, M Falahpour, H H Refai, P G LoPres, M Atiquzzaman, "Onthe capacity of hybrid FSO/RF links,"IEEE Global TelecommunicationsConference

[60] H Rohling, E Lissel, "77 GHz radar sensor for car application,"ProceedingsInternational Radar Conference,1995.

[61] H.Samimi,M.Uysal,"End-to-endperformanceofmixedRF/FSOtransmission systems,"IEEE/OSAJ.ofOpticalCommunicationsandNetworking,vol.5,no 11, p. 1139–1144, Nov.2013.

[62] H Song, X Fang, L Yan, "Handover scheme for 5G C/U plane split heterogeneous network in high-speed railway,"IEEE T VehicularTechnology,vol.

[63] H.Yan,S.Ramesh,T.Gallagher,C.Ling,D.Cabric,"Performance,power,and area design tradeoffs in millimeter-wave transmitter beamforming architectures,"IEEE Circuits

[64] Hai-Han Lu , Xu-Hong Huang , Chung-Yi Li , Chen-Xuan Liu , Yan-Yu Lin ,Yu-Ting Chen , Poh-Suan Chang , Ting Ko, "Bi-Directional Fiber-FSO-5GMMW/ 5G New Radio Sub-THz Convergence,"J Light Technol,vol 39, p.7179–7190,2021.

[65] Hassan, W.A., Jo H.-S., Tharek A.R., "The Feasibility of CoexistenceBetween 5GandExistingServicesintheIMT-2020CandidateBandsinMalaysia,"IEEEAccess,vol 5, p 14867–14888,2017.

[66] Hien T T Pham, Ngoc T Dang, Anh T Pham, "Effects of Atmospheric TurbulenceandMisalignmentFadingonPerformanceofSerialRelayingM-ary PPM FSO Systems with Partially Coherent Gaussian Coherent Beam,"IETCommunications,vol.

[67] I Ahmed, H Khammari, A Shahid, A Musa, K.S Kim, E De Poorter, I. Moerman, "A survey on hybrid beamforming techniques in 5G: Architecture and system model perspectives,"IEEE Commun Surv Tutorials,vol 20, p. 3060–3097,2018.

[68] I.Djordjevic,W.Ryan,B.Vasic,"Codingforopticalchannels,"Springer,2010.

[69] I.F.Akyildiz,W.-Y.Lee,K.R.Chowdhury,"CRAHNs:Cognitiveradioadhoc networks,"Ad

[70] I S Ansari, M M Abdallah, M S Alouini, K A Qaraqe, "A performance studyoftwohoptransmissioninmixedunderlayRFandFSOfadingchannels,"IEEE

Wireless Communications and Networking Conference (WCNC),Istanbul,p.

[71] Ijaz,A.,Zhang,L.,GrauM.,MohamedA.,Vural,S.,QuddusA.U.,ImranM.A., Foh C.H., Tafazolli R , "Enabling Massive IoT in 5G and Beyond Systems: PHYRadioFrameDesignConsiderations,"IEEEAccess,vol.4,p.3322–3339, 2016.

IEEE/OSA J Lightw Technol,vol 32, no 20, pp 3373-3382, Oct 2014.

[73] J Hasch, E Topak, R Schnabel, T Zwick, R Weigel, C Waldschmidt,

"Millimeter-wave technology for automotive radar sensors in the 77G H z frequency band,"IEEE Trans Microwave Theory Tech,vol 60, p 845–860, 2012.

[74] J.Kim,A.F.Molisch,"Quality-awaremillimeter-wavedevice-to-devicemulti- hop routing for 5G cellular networks,"IEEE International Conference onCommunications, ICC,p 5251–5256,2014.

[75] J Liu, T Zhao, S Zhou, Y Cheng, Z Niu, " CONCERT: a cloud-based architecturefornext-generationcellularsystems,"IEEEWirelessCommun,vol 21, no 6, p.

[76] J Segel, M Weldon, "Light radio portfolio: Technical overview,"Technologywhite paper,2011.

[77] Jaber, M., Imran M.A., Tafazolli R., Tukmanov A, "5G Backhaul Challenges and Emerging Research Directions: A Survey,"IEEE Access,vol 4, p 1743– 1766,2016.

[78] Jamali M.V., Mahdavifar H., "Uplink Non-Orthogonal Multiple Access Over Mixed RF-FSO Systems,"IEEETrans.Wirel.Commun,vol 19, p 3558–3574, 2020.

[79] Juha T T Salmelin, Esa Markus Metsọlọ, Mobile Backhaul, Wiley; 1 edition,

[80] K Zheng, L Zhao, J Mei, M Dohler, W Xiang, Y Peng, "10 Gb/s hetsnets withmillimeter-wavecommunications:accessandnetworking-challengesand protocols,"IEEE Communications Magazine,vol 53, p 222 – 231, jan.2014.

[81] L Grigoriu, "Availability of a Hybrid FSO/RF Link While Using the Link’s DiversityforPacketScheduling,"Wirel.Commun.Mob.Comput,pp.1-2,2018.

[82] L.Han,K Wu,"Multifunctionaltransceiverforfutureintelligenttransportation systems,"IEEE Trans Microwave Theory Tech,p 373–379,1995.

[83] L.Lu,G.Y.Li,A.L.Swindlehurst,A.E.Ashikhmin,R.Zhang,"Anoverview of massive MIMO: benefits and challenges.,"J Sel Topics Signal Processing,vol.

[84] L Lu, X Zhang, R Funada, C S Sum, H Harada, "Selection of modulation andcodingschemesofsinglecarrierPHYfor802.11admulti-gigabitmmWave WLAN systems,"2011 IEEE Symposium on Computers and Communications(ISCC),p. 348–352, June2011.

[85] L Wei, R Q Hu, Y Qian, G Wu, " Enable device-to-device communications underlaying cellular networks: challenges and research aspects,"IEEECommunications Magazine,,vol 52, no 6, p 90–96,2014.

[86] LalithaNagapuri,A.V.Prabu2ORCID,SureshPenchala,BashirSalah,Waqas Saleem,

G Sateesh Kumar, Amira Sayed A Aziz, "Energy EfficientUnderlaid D2D Communication for 5G Applications,"Electronics, 2022 ,vol 11, no 2587,2022.

[87] Li Y, Pappas N, Angelakis V, Pioro M, Yuan D, "Optimization of free space optical wireless network for cellular backhauling,"IEEE J Select

[88] Li J., Liu J.Q., Taylor D.P , "Optical Communication Using Subcarrier PSK Intensity Modulation Through Atmospheric Turbulence Channels,"IEEETrans Commun,vol 55, p 1598–1606,2007.

[89] M.J.Jeong,N.Hussai,J.W.Park,S.G.Park,S.y.Rhee,N.Kim,"Millimeter‐ wave microstrip patch antenna using vertically coupled split ring metaplate for gain enhancement,"Microwave and Optical Technology Letters ,vol 61, no 10, p. 2360–2365,2019.

[90] M N Tehrani, M Uysal, H Yanikomeroglu, "Device-to-device communication in 5G cellular networks: challenges, solutions, and future directions.,"IEEE Communications Magazine,vol 52, no 5, p 86–92,2014.

[91] M.Shariat,E.Pateromichelakis,A.Quddus,R.Tafazolli,"JointTDDbackhaul and access optimization in dense small cell networks,"IEEE Transactions onVehicular

[92] M.C Jeong, J.S Lee, S.Y Kim, S.W Namgung, J.H Lee, M.Y Cho, S.W. Huh, Y.S Ahn, J.W Cho, and J.S Lee, "8 x 10-Gb/s terrestrial optical free- space transmission over 3.4 km using an optical repeater,"IEEE

[93] Mahmoud A Hasabelnaby, Hossam A I Selmy, and Moawad I Dessouky,

"Joint Optimal Transceiver Placement and Resource Allocation Schemes for Redirected Cooperative Hybrid FSO/mmW 5G Fronthaul Networks,"J.

OPT.COMMUN NETW,vol 10, no 12, December2018.

[94] Makki B.,Svensson T., Brandt-Pearce M., Alouini M.-S., "Performance of MillimeterWave-BasedRF-FSOMulti-HopandMeshNetworks,"IEEETrans.Wirel.

[95] Marvin K Simon , Mohamed-Slim Alouini, "Digital communication over fading channels,,"John Wiley & Sons, Inc,2000.

[96] MiWEBA Project, "D5.1: channel modeling and characterization,"FP7-

[97] Mogadala V.K., Gottapu S.R., Chapa B.P., "Dual Hop Hybrid FSO/RF based Backhaul Communication System for 5G Networks,"Proceedings of the

2019International Conference on Wireless Communications Signal Processing and Networking (WiSPNET), Chennai, India,p 229–232, 21–23

[98] Morra A.E., Ahmed K., Hranilovic S., "Impact of Fiber Nonlinearity on 5G

Backhauling via Mixed FSO/Fiber Network,"IEEE Access 2017,vol 5, p.19942–19950,2017.

[99] N Bhushan et al., " Network densification: the dominant theme for wireless evolutioninto5G,"IEEECommunicationsMagazine,vol.52,no.2,p.82–89, 2014.

[100] N Cvijetic, "Optical network evolution for 5G mobile applications and SDN- based control,"16th International Telecommunications Network Strategy andPlanning Symposium (Networks),Sept.2014.

[101] N I Miridakis, M Matthaiou, G K Karagiannidis, "Multiuser relaying over mixedRF/FSOlinks,"IEEETrans.onCommun,vol.62,no.5,p.1634–1645,

[102] N K Mallat, et al, "Millimeter-wave ultra-wideband six-port receiver using cross-polarized antennas,"EURASIP J Wirel Commun Netw,no 5,2009.

[103] N Ulltveit-Moe, V A Oleshchuk, G M Kứien, "Location-aware mobile intrusiondetectionwithenhancedprivacyina5Gcontext,"WirelessPersonalCommuni cations,vol 57, no 3, p 317–338,2014.

[104] N Wang, E Hossain, V Bhargava, "Backhauling 5G small cells: A radio resource management perspective,"IEEE Wireless Communications,vol 22, p 41–49, Oct2015.

[105] N Yang, L Wang, G Geraci, M Elkashlan, J Yuan, M D Renzo,

"Safeguarding 5G wireless communication networks using physical layer security,"IEEE Communications Magazine,vol 53, no 4, p 20–27,2015.

[106] Ngoc T Dang, Anh T Pham, "Performance Improvement of FSO/CDMA

Systems over Dispersive Turbulence Channel using Multi-wavelength PPM Signaling,"OSA Optics Express,vol 20, pp 26786-26797,2012.

[107] Nguyễn Văn Tuấn, Nguyễn Ngọc Dương, Phan Vĩnh Vương, "Nâng cao chất lượng tuyến thông tin quang không dây trong điều kiện khí hậu ViệtNam,"TạpchíKhoahọcvàCôngnghệ,ĐạihọcĐàNẵng,vol.5,no.54,p.78,2012.

[108] Nguyễn Văn Tuấn, Tôn Thất Thanh Tùng, "Nghiên cứu đặc tính của hệthống truyềndẫntínhiệuvôtuyếnquasợiquang(RoF)sửdụngmáythuCoherence,"Đề tài cấp Đại học Đà Nẵng, Đ2013-02-88-BS,p.2014.

[109] Nordrum, A., Clark K., "Everything You Need to Know About

5G,"IEEESpectrum: Technology, Engineering, and Science News,2017.

[110] O Bouchet, H Sizun, C Boisrobert, F de Fornel, "Free-Space Optics:

Propagation and Communication,"1st ed, London, UK,p.2006.

[111] P K Agyapong, M Iwamura, D Staehle, W Kiess, A Benjebbour, "Design considerations for a 5G network architecture.,"IEEE

[112] P Rost, C Bernardos, A Domenico, M Girolamo, M Lalam, A Maeder, D.

Sabella, D Wubben, "Cloud technologies for flexible 5G radio access networks,"IEEE Communications Magazine,vol 52, pp 68-76, May2014.

[113] P T Dat, A Kanno, K Inagaki, T Kawanishi, "High-capacity wireless backhaulnetworkusingseamlessconvergenceofradio-over-fiberand90-GHz millimeter- wave,"IEEE/OSA J Lightw Technol,vol 32, no 20, p 3910– 3923, Oct.2014.

[114] P V Trinh, A T Pham, "Outage performance of dual-Hop AF relaying systems with mixed MMW RF and FSO links,"IEEE Vehicular

TechnologyConference (VTC Fall) Boston, MA, ,pp 1-5,2015.

[115] Palattella M.R., Dohler M., Grieco A., Rizzo G., Torsner J., Engel T.,Ladid

L , "Internet of Things in the 5G Era: Enablers, Architecture, and Business Models,"IEEE J Sel Areas Commun,vol 34, p 510–527, 2016.

[116] Pengfei Zhu, Jiawei Zhang, Yuefeng Ji, "Resource Allocation in Energy

Efficient Hybrid FSO/mmW Fronthaul: A Differential Evolution Approach,"ICC 2019 - 2019 IEEE International Conference on

[117] Phạm Đình Chung, "Nghiên cứu các công nghệ vô tuyến thế hệ mới và khả năngứngdụngtạiViệtNam,"ĐềtàiNCKHBộThôngtin–Truyềnthông,64-11-KHKT-

[118] PhucV.Trinh,AnhT.Pham,HienT.T.Pham,NgocT.Dang,"BERanalysis of all- optical AF dual-hop FSO systems over Gamma-Gamma channels,"Proc of the

4th IEEE ICP,pp 175-177, Oct.2013.

[119] PhucV.Trinh;TruongCongThang;AnhT.Pham,"MixedmmWaveRF/FSO Relaying

Systems Over Generalized Fading Channels With Pointing Errors,"IEEE Photonics

[120] R.Baldemair,T.Irnich,K.Balachandran,E.Dahlman,G.Mildh,Y.Selen,S Parkvall,

M Meyer, A Osseiran, "Ultra-dense networks in millimeter-wave frequencies,"IEEE Communications Magazine,vol 53, p 202–208, Jan 2015.

[121] R Kantola, J L Santos, N Beijar, "Policy-based communications for 5G mobilewithcustomeredgeswitching,"WileySecurityComm.Networks,2015.

[122] R Parker, A Slinger, M Taylor, and M Yardley, "Final report for Ofcom:

Future capability of cable networks for superfast broadband," Apr 2014. [Online].

[123] R Q Hu, Y Qian, "An energy efficient and spectrum efficient wireless heterogeneous network framework for 5G systems,"IEEE

[124] R Wang, H Hu, X Yang, " Potentials and challenges of C-RAN supporting multi-rats toward 5G mobile networks,"IEEE Access,vol 2, p 1187–1195, 2014.

[125] R Weiler, M Peter, W Keusgen, E Calvanese-Strinati, A de Domenico, I.

K Sakaguchi, "Enabling 5G backhaul and access with millimeter-waves,"

[126] Roumelas G., Nistazakis H., Leitgeb E., Ivanov H., Volos C., Tombras G,

"Serially DF relayed hybrid FSO/MMW links with Weibull fading, M- turbulence and pointing errors,"Optik 2020,vol 216, p.164531.

[127] S Chia, M Gasparroni, P Brick, "The next challenge for cellular networks: backhaul,"IEEE Microw Mag,vol 10, no 5, pp 54-66, Aug.2009.

[128] S.Han,C.I,Z.Xu,C.Pan,Z.Pan,"Fullduplex:Comingintorealityin2020?,"

[129] S Kuwano, J Terada, N Yoshimoto, "Operator perspective on next- generation optical access for future radio access,"IEEE

InternationalConference on Communications Workshops (ICC),Jun.2014.

[130] S Lins, P Figueiredo, A Klautau, "Requirements and evaluation of copper- based mobile backhaul for small cells LTE networks,"SBMO/IEEE MTT-

SInternational Microwave Optoelectronics Conference (IMOC),p 1–5, Aug

[131] S S Hong, J Brand, J I Choi, M Jain, J Mehlman, S Katti, P Levis,

"Applications of self-interference cancellation in 5G and beyond,".

[132] Samimi, M., Wang, K., Azar, Y., Wong, G.N., Mayzus, R., Zhao, H., Schulz,

J.K.,Sun,S.,Gutierrez,F.,Rappaport,T.S,"28GHzangleofarrivalandangle of departure analysis for outdoor cellular communications using steerable- beam antennas in New York City,"Proc IEEE Veh Technol Conf,pp 1-6, 2014.

[133] Schulz P., Matthe M., Klessig H., Simsek M., Fettweis G.,Ansari J., Ashraf

S.A.,AlmerothB.,VoigtJ,RiedelI.,e t al.,"LatencyCriticalIoTApplications in 5G: Perspective on the Design of Radio Interface and Network Architecture,"IEEE Commun Mag,vol 55, p 70–78, 2017.

[134] Sharma S., MadhukumarA., Ramabadran S., "Performance optimisation for dual-hophybridFSO/RFsystemwithselectioncombining,"IETOptoelectron,vol 14, p. 422–433,2020.

[135] Sharma S., Madhukumar A., Swaminathan R., "Switching-based cooperative decode-and-forward relaying for hybrid FSO/RF networks,"J.

[136] Shrivastava S.K., Sengar S., Singh S.P., "A new switching scheme for hybrid

FSO/RF communication in the presence of strong atmospheric turbulence,"Photonic Netw Commun,vol 37, p 53–62,2018.

[137] T C I Kim, R Fleishauer, P Szajowski, A Brag, "Advances in communications: New FSO provides reliable 10 Gbit/s and beyond backhaul connectionư,"Laser Focus World,vol 49, p 47–50, Oct.2013.

[138] T McKenna, J Juarez, J Nanzer, T Clark, "Design and Implementation of

Next Generation Ethernet-based Hybrid Wired,"IPC,Sept.2013.

[139] T.Rappaport,J.Murdock,F.Gutierrez,"Stateoftheartin60-GHzintegrated circuitsandsystemsforwirelesscommunications,"ProceedingsofIEEE,vol 99, p.

[140] T.A Tsiftsis, H.G Sandalidis, G.K Karagiannidis, M Uysa, "FSO linkswith spatial diversity over strong atmospheric turbulence channels,"2008 IEEEInternational

[141] T.N.Van,V.L.Tuan,K.H.Van,"Investigatingperformanceofradiooverfiber communication system using different silica–doped materials, EDFA and coherent receiver,"IEEE-

[142] Tae-YeunKim,A.K.Singh,HoonKo,"RETRACTEDARTICLE:Modeling for small cell networks in 5G communication environment,"Telecommunication Systems,no.

[143] Usman M., Yang H.-C., Alouini M.-S., "Practical Switching-Based Hybrid

FSO/RF Transmission and Its Performance Analysis,"IEEE Photonics J,vol.

[144] V Chandrasekhar, J G Andrews, A Gatherer, "Femtocell Networks: A

Survey,"IEEE Commun Mag,vol 46, no 9, p 59–67, Sept.2008.

[145] V Mai, T Pham, "Performance analysis of parallel FSO/MMW systems with adaptive rate under weather effects,"APC,Nov.2015.

[146] V Yazici, U C Kozat, M O Sunay., " A new control plane for 5G network architecture with a case study on unified handoff mobility, and routing management,"IEEE Communications Magazine,vol 52, no 11, p 76–85, 2014.

[147] Vincent W.S Chan, "Free-space optical communications,"J.

[148] W.Arbaugh,A.Mishra,M.Shin,"Anempiricalanaly-sisoftheIEEE802.11 maclayerhandoffprocess,"ACMSIGCOMMComput.Commun.Rev,vol.33, p 93–102, Apr.2003.

[149] W.Nam,D.Bai,J.Lee,I.Kang,"Advancedinterferencemanagementfor5G cellularnetworks,"IEEECommunicationsMagazine,vol.52,no.5,p.52–60, 2014.

[150] W Ni, I B Collings, X Wang, R P Liu, "Multi-hop point-to-point FDD wireless backhaul for mobile small cells,"IEEE Wireless Commun,vol 21, no 4, p 88–96,2014.

[151] W Van Heddeghem, M Parker, S Lambert, W Vereecken, B Lannoo, D.

Colle,M.Pickavet,P Demeester,"Usingananalyticalpowermodeltosurvey power saving approaches in backbone networks,"17th European

Conferenceon Networks and Optical Communications (NOC),pp 1-6, June

[152] White paper, "C-RAN: The Road Towards Green RAN, China Mobile

Research Institute," white paper, 2011.[Online].

[153] WillebrandH.A.,GhumanB S ,"Fiberopticswithoutfiber,"IEEESpectr, vol 38, p 40–45, 2001.

[154] X Duan, X Wang, "Authentication handover and privacy protection in 5G hetnets using software-defined networking,"IEEE

[155] X Ge, H Cheng, M Guizani, T Han, "5G wireless backhaul networks: challenges and research advances.,"IEEE Network,vol 28, no 6, pp 6-11, 2014.

[156] X.Ge,S.Tu,T.Han,Q.Li,G.Mao,"Energyefficiencyofsmallcellbackhaul networks based on Gauss-Markov mobile models,"IET,vol 4, no 2, p 158– 167,2015.

[157] X Zhang, W Cheng, H Zhang, "Heterogeneous statistical QoS provisioning over 5G mobile wireless networks,"IEEE Network,vol 28, no 6, p 46–53, 2014.

[158] X Zhou, Z Zhao, R Li, Y Zhou, T Chen, Z Niu, H Zhang, "Toward 5G: when explosive bursts meet soft cloud,"IEEE Network,vol 28, no 6, pp.12- 17,2014.

[159] Y Li, B Kaur, B Andersen, "Denial of service prevention for

[160] Y Li, M Pioro, V Angelakisi, "Design of cellular backhaul topology using the FSO technology,"Proc 2nd International Workshop on Optical

WirelessCommunications (IWOW), New- castle upon Tyne,pp 6-10,2013.

[161] Y.Li,N.Pappas,V.Angelakis,M.Pióro,D.Yuan,"Resilienttopologydesign for free space optical cellular backhaul networking,"Proc of the 2014 IEEEGLOBECOM-

[162] Y.Nam,B.L.Ng,K.Sayana,Y.Li,J.Zhang,Y.Kim,J.Lee,"Full-dimension MIMO (FD-

MIMO) for next generation cellular 1202 technology,"IEEECommunications

[163] YongzhiZhuang,JiliangZhang,"SecrecyProbabilityofaNOMAbasedFSO- RF Network with Amplify-and-Forward Relaying,"Proceedings of the 20213rdInternationalConferenceonIntelligentControl,MeasurementandSignal Processing and Intelligent Oil Field (ICMSP), Xi’an, China,p 77–82, 23-25

[164] Yousef Ali Abohamra, R Solymani, Y Shayan, Jala A Srar , "Beamforming based algorithm for 5G applications,"Telecommunication Systems,no 80, p. 161–174,2023.

[165] Z Ghassemlooy, W Popoola, S Rajbhandari, "Optical Wireless

Communications: System and Channel Modelling with MATLAB,"2nd ed.CRC Press,2012.

[166] Z Ghassemlooy; S Arnon; Z X M Uysal; J Cheng, "Emerging optical wireless communications-advances and challenges,"IEEE J Sel.

[167] Z.Wu,J.Chau,T.Little,"Modelinganddesigningofanewindoorfreespace visiblelightcommunicationsystem,"16thEuropeanConferenceonNetworksand

Optical Communications (NOC16), Newcastle - UponTyne, UK,2011.

[168] Z Zhang, X Chai, K Long, A V Vasilakos, L Hanzo, "Full duplex techniques for 5G networks: self-interference cancellation, protocol design,and relay selection,"IEEE Communications Magazine,vol 53, no 5, p 128–137,2015.

Định dạng
Số trang	149
Dung lượng	2,88 MB

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG

TÍNH CẤP THIẾT CỦALUẬNÁN

MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁPNGHIÊNCỨU

PHẠM VINGHIÊNCỨU

CÁC ĐÓNG GÓP CỦALUẬNÁN

BỐ CỤC CỦALUẬNÁN

TỔNG QUAN VỀ MẠNG BACKHAULDIĐỘNG

Tổng quan về mạng backhauldiđộng

Tổng kếtchương2

CÁC GIẢI PHÁP TRUYỀN DẪN BACKHAUL LAI GHÉPDỰA TRÊN MẠNG QUANGTHỤĐỘNG

Đặtvấnđề

Cấu trúc truyền dẫn dựatrênWDM-PON

Phân tích hiệu năng củahệthống

Kết quả phân tích hiệu năng củahệthống

Tổng kếtchương3

GIẢI PHÁP TRUYỀN DẪN BACKHAUL LAI GHÉP WDM-PON/ FSO

Đặtvấnđề

Hệ thống truyền dẫn backhaul lai ghép OF/FSOquaWDM-PON

Phân tích hiệu năng củahệthống

Kết quả phân tích hiệu nănghệthống

Tổng kếtchương4