luận án nghiên cứu công nghệ truyền dẫn lai ghép fso mmw và sợi quang cho mạng backhaul di động

Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất cứ công trình nào khác.. LỜI CẢM ƠN Sau bốn năm tập trung nghiên cứu, nghiên cứu sinh đã đạt được nhữ

Trang 1

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

PHẠM VŨ MINH TÚ

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI

GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO

MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội – 2023

Trang 2

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

PHẠM VŨ MINH TÚ

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN LAI

GHÉP FSO, MMW VÀ SỢI QUANG CHO

MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

MÃ SỐ: 9.52.02.08

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1 PGS.TS ĐẶNG THẾ NGỌC

2 PGS.TS VŨ VĂN SAN

Hà Nội – 2023

Trang 3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của chính mình Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất cứ công trình nào khác Các kết quả được viết chung với các tác giả khác đều được các tác giả đó đồng ý trước khi đưa vào luận án Tất cả các kế thừa của các tác giả khác đã được trích dẫn

Nghiên cứu sinh

Phạm Vũ Minh Tú

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Sau bốn năm tập trung nghiên cứu, nghiên cứu sinh đã đạt được những kết quả nhất định trong đề tài nghiên cứu của mình Những kết quả đạt được đó không chỉ là

sự cố gắng, nỗ lực của nghiên cứu sinh, mà còn có sự hỗ trợ và giúp đỡ của các thầy hướng dẫn, nhà trường và gia đình Nghiên cứu sinh muốn bày tỏ tình cảm của mình đến với họ

Đầu tiên, nghiên cứu sinh gửi lời biết ơn sâu sắc tới các thầy hướng dẫn, PGS.TS Đặng Thế Ngọc và PGS.TS Vũ Văn San đã định hướng nghiên cứu và hướng dẫn nghiên cứu sinh thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu trong suốt quá trình thực hiện luận án này

Nghiên cứu sinh trân trọng cảm ơn các thầy cô trong Học viện và Lãnh đạo Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông đã động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian làm luận án

Cuối cùng, nghiên cứu sinh cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình đã luôn bên cạnh ủng hộ và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện nội dung luận

án

Hà Nội, tháng 10 năm 2023

Trang 5

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

BẢNG THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vi

BẢNG DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU xiii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ xviii

DANH MỤC CÁC BẢNG xx

PHẦN MỞ ĐẦU 1

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN ÁN 1

2 MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3

3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3

4 CÁC ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN ÁN 4

5 BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG 7

1.1 Tổng quan về mạng backhaul di động 7

1.1.1 Mạng backhaul di động 7

1.1.2 Đặc điểm của mạng backhaul di động 8

1.1.3 Một số giải pháp trong việc phát triển mạng backhaul di động 9

1.1.4 Các công nghệ backhaul 11

1.2 Các yêu cầu, thách thức của mạng backhaul thế hệ tiếp theo (5G) 15

1.2.1 Tổng quan về mạng thông tin di động 5G 15

1.2.2 Thách thức của mạng backhaul 5G 16

1.2.3 Một số nghiên cứu mới về mạng Backhaul 5G 19

1.3 Các công trình nghiên cứu liên quan đến luận án 23

1.3.1 Các công trình trong nước 23

1.3.2 Các công trình nghiên cứu nước ngoài 24

1.3.2.1 Các nghiên cứu về kiến trúc và công nghệ mạng backhaul lai ghép 24

1.3.2.2 Các nghiên cứu về kiến trúc sử dụng nút chuyển tiếp 27

Trang 6

1.3.2.3 Các nghiên cứu về việc sử dụng các mô hình chuyển đổi kết hợp 29

1.4 Định hướng nghiên cứu 32

1.5 Tổng kết chương 1 33

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN BACKHAUL LAI GHÉP FSO/MMW 34

2.1 Tổng quan về hệ thống truyền thông quang không dây FSO 34

2.1.1 Giới thiệu về FSO 34

2.1.2 Ưu điểm của FSO 39

2.1.3 Hạn chế của FSO 40

2.1.4 Thách thức đối với FSO 42

2.2 Tổng quan về hệ thống truyền sóng milimet MMW 44

2.2.1 Giới thiệu về MMW 44

2.2.2 Ưu điểm của MMW 48

2.2.3 Hạn chế của MMW 49

2.2.4 Thách thức đối với MMW 50

2.3 Giải pháp truyền dẫn lai ghép FSO/MMW 52

2.3.1 Đặt vấn đề 52

2.3.2 Hệ thống truyền dẫn hai chặng hai chiều kết hợp FSO/RF sử dụng mã hoá mạng……… 55

2.3.3 Mô hình kênh của hệ thống 55

2.3.3.1 Mô hình kênh FSO 55

2.3.3.2 Mô hình kênh RF 58

2.3.4 Phân tích hiệu năng của hệ thống 60

2.3.5 Kết quả phân tích hiệu năng của hệ thống 62

CHƯƠNG 3: CÁC GIẢI PHÁP TRUYỀN DẪN BACKHAUL LAI GHÉP DỰA TRÊN MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG 68

3.1 Đặt vấn đề 68

Trang 7

3.2 Cấu trúc truyền dẫn dựa trên WDM-PON 71

3.3 Phân tích hiệu năng của hệ thống 73

3.3.1 Hệ thống truyền dẫn backhaul WDM-PON 73

3.3.2 Hệ thống truyền dẫn backhaul lai ghép WDM-PON/FSO 76

3.3.3 Hệ thống truyền dẫn backhaul lai ghép WDM-PON/RF 79

3.4 Kết quả phân tích hiệu năng của hệ thống 80

CHƯƠNG 4: GIẢI PHÁP TRUYỀN DẪN BACKHAUL LAI GHÉP WDM-PON/FSO 88

4.1 Đặt vấn đề 88

4.2 Hệ thống truyền dẫn backhaul lai ghép OF/FSO qua WDM-PON 91

4.3 Phân tích hiệu năng của hệ thống 92

4.3.1 FWM trong sợi quang 93

4.3.2 Kênh khí quyển 95

4.3 Kết quả phân tích hiệu năng hệ thống 99

KẾT LUẬN 105

CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 106

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 107

Trang 8

BẢNG THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Emission

Nhiễu phát xạ tự phát được khuếch đại

mảng

phân

Access

Đa truy cập phân chia theo

mã

Trang 9

C-RAN Cloud Radio Access

Network

Mạng truy nhập vô tuyến đám mây

Interface Specification

Đặc tính giao diện dịch vụ truyền dữ liệu qua cáp

Division Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo bước sóng mật độ cao

E

Amplifier

Khuếch đại quang pha tạp Erbium

Broadband

Băng thông rộng di động nâng cao

Network

Mạng quang thụ động Ethernet

F

số

Multiple Access

Đa truy cập phân chia theo tần số

Trang 10

FEC Forward Error Correction Sửa lỗi trước

Communication

Truyền thông quang trong không gian tự do

G

Networks

Mạng quang thụ động tốc độ gigabit

H

I

ICT

Information &

Communication Technologies

Công nghệ thông tin và truyền thông

Telecommunication Union

Liên minh Viễn thông Quốc

tế

L

Trang 11

LCAS Link Capacity Adjustment

Scheme

Sơ đồ điều chỉnh dung lượng liên kết

M

Communications

Ứng dụng truyền thông máy

số lượng lớn

Combination

Kỹ thuật kết hợp theo tỷ lệ tối

ưu

N

Optical Network

Mạng quang thụ động thế hệ tiếp theo

NG-SDH

Next Generation of Synchronous Digital Hierarchy

SDH thế hệ sau

NOMA

Non Orthogonal Multiple

Trang 12

O

Frequency-Division Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo tần

số trực giao

quang

Communications

Truyền thông quang không dây

P

Hierarchy

Hệ thống phân cấp số cận đồng bộ

Trang 13

POTS Plain Old Telephone Service Dịch vụ điện thoại thông

thường

Q

R

quang

S

Hierarchy

Hệ thống phân cấp số đồng

bộ

T

Trang 14

TDD Time Division Duplex Song công phân chia theo

thời gian

Access

Đa truy cập phân chia theo thời gian

Passive Optical Network

Mạng quang thụ động ghép kênh phân chia theo thời gian

Công nghệ sử dụng khoảng bảo vệ kênh lân cận của truyền hình

U

Communications

Truyền thông đáng tin cậy với

độ trễ thấp

V

Subscriber Lines

Đường dây thuê bao kỹ thuật

số tốc độ rất cao

W

Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo bước sóng

WDM-PON

Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network

Mạng quang thụ động ghép kênh phân chia theo bước sóng

Trang 15

BẢNG DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU

𝐶'( Hệ số cấu trúc chiết suất

Tiêu đề	Nghiên cứu công nghệ truyền dẫn lai ghép FSO, MMW và sợi quang cho mạng backhaul di động
Tác giả	Phạm Vũ Minh Tú
Người hướng dẫn	PGS.TS. Đặng Thế Ngọc, PGS.TS. Vũ Văn San
Trường học	Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Chuyên ngành	Kỹ thuật Viễn thông
Thể loại	Luận án tiến sĩ kỹ thuật
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	15
Dung lượng	378,27 KB