Đánh giá hiệu năng giải pháp backhaul di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động thế hệ kế tiếp (TWDMPON) và RoF (tt)

Đánh giá hiệu năng giải pháp backhaul di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động thế hệ kế tiếp (TWDMPON) và RoF (tt)Đánh giá hiệu năng giải pháp backhaul di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động thế hệ kế tiếp (TWDMPON) và RoF (tt)Đánh giá hiệu năng giải pháp backhaul di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động thế hệ kế tiếp (TWDMPON) và RoF (tt)Đánh giá hiệu năng giải pháp backhaul di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động thế hệ kế tiếp (TWDMPON) và RoF (tt)Đánh giá hiệu năng giải pháp backhaul di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động thế hệ kế tiếp (TWDMPON) và RoF (tt)Đánh giá hiệu năng giải pháp backhaul di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động thế hệ kế tiếp (TWDMPON) và RoF (tt)Đánh giá hiệu năng giải pháp backhaul di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động thế hệ kế tiếp (TWDMPON) và RoF (tt)Đánh giá hiệu năng giải pháp backhaul di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động thế hệ kế tiếp (TWDMPON) và RoF (tt)

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG Nguyễn Đơng Đức ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG GIẢI PHÁP BACKHAUL DI ĐỘNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG THẾ HỆ KẾ TIẾP (TWDM-PON) VÀ RoF Chuyên ngành: KỸ THUẬT VIỄN THƠNG Mã số: 85.20.208 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2018 Luận văn hoàn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG Người hướng dẫn khoa học: TS Lê Hải Châu Phản biện 1:…………………………………… Phản biện 1:…………………………………… Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Vào lúc:…….giờ…….ngày…… tháng…….năm……… Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng MỞ ĐẦU Ngày với việc phát triển bùng nổ công nghệ thông tin thông tin di động, yêu cầu cải thiện mặt công nghệ băng thông mạng backhaul di động ngày lớn hơn, đặc biệt nhà mạng di động phát triển, thử nghiệm 5G với tốc độ cực cao đồng thời ngày nhiều ứng dụng triển khai di động Để đáp ứng yêu cầu ngày cao công nghệ 5G, mạng backhaul di động hệ cần có dung lượng lớn, có khả cung cấp băng thơng linh hoạt, cải thiện tầm với có khả bảo mật cao Do vậy, việc nghiên cứu, tìm hiểu đánh giá hiệu giải pháp mạng backhaul di động dung lượng lớn tương lai có khả đáp ứng tốt nhu cầu mạng 5G quan trọng cần thiết việc nắm bắt làm chủ công nghệ tương lai gần Hiện tại, mạng lõi hệ thống thông tin di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động GPON Tuy nhiên, với công nghệ truy nhập hệ thứ 2, với tốc độ tối đa lên đến 40 Gbps áp dụng làm tăng tốc độ thỏa mãn nhu cầu phát triển với tốc độ cao, băng thơng rộng cơng nghệ 5G Ngồi mạng truy cập vô tuyến dùng công nghệ truyền sóng vơ tuyến qua sợi quang đánh giá có nhiều ưu điểm vượt trội so với mạng truy cập vô tuyến thông thường Trong thời gian gần đây, công nghệ truy nhập quang thụ động hệ thứ thử nghiệm thành công sử dụng phổ biết tương lai Do vậy, giải pháp kết hợp hai công nghệ hứa hẹn có khả đáp ứng nhu cầu cấp thiết mạng backhaul di động tương lai CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG 1.1 Giới thiệu chung Cho đến nay, mạng di động trải qua hệ với nhiều thay đổi cơng nghệ tính Hình 1.1 thể hệ mạng di động số đặc điểm chúng Vào đầu năm 1980 mạng thông tin di động không dây giới xuất gọi mạng thông tin di động hệ thứ (1G), hệ thống giao tiếp thông tin qua kết nối tín hiệu analog Hệ thống sử dụng ăng-ten thu phát sóng gắn ngồi, kết nối theo tín hiệu analog tới trạm thu phát sóng nhận tín hiệu xử lý thoại thơng qua module gắn máy di động Chính mà hệ máy di động giới có kích thước to cồng kềnh tích hợp lúc module thu tín phát tín hiệu Hình 1.1: Mạng di động qua hệ Đầu năm 2017 ba nhà mạng lớn Việt Nam khai thác thành công mạng di động hệ thứ Đây mạng thơng tin di động 4G Công nghệ cho phép truyền tải liệu với tốc độ tối đa điều kiện lý tưởng lên tới - 1,5 Gbit/s Cách khơng lâu nhóm gồm 26 cơng ty có Vodafone (Anh), Siemens (Đức), Alcatel (Pháp), NEC DoCoMo (Nhật Bản), ký thỏa thuận phát triển tiêu chí cao cấp cho điện thoại di động, hệ thứ kết nối di động – tảng cho kết nối 4G Công nghệ 4G hiểu chuẩn tương lai thiết bị không dây Các nghiên cứu NTT DoCoMo cho biết, điện thoại 4G nhận liệu với tốc độ 100 Mbps di chuyển tới Gbps đứng yên, cho phép người sử dụng tải truyền lên hình ảnh, video clips chất lượng cao Hình 1.2 dự đốn nhu cầu gia tăng dung lượng người dùng toàn cầu đến năm 2019, qua hình ta thấy dung lượng người dùng ngày tăng nhanh đến năm 2019 đạt mức gần 25 Exabytes/tháng Hình 1.2: Lƣu lƣợng di động toàn cầu 1.2 Hệ thống backhaul di động Mobile backhaul xác định liên kết trung gian mạng lõi mạng xương sống với mạng Mobile backhaul mạng 2G kết nối từ BTS BSC, BTS với từ BSC phần tử mạng lõi (MSC, HLR, IN ) quy ước tính từ giao diện Abis phía mạng lõi Trong mạng 3G kết nối từ NodeB RNC, NodeB với từ RNC MSC phần tử mạng lõi, tính từ giao diện Iub Trong mạng 4G kết nối từ EnodeB MME, EnodeB với từ MME phần tử mạng lõi (MSC, HLR, SGSN ) Hình 1.3 xác định vị trí mạng backhaul hệ thống thơng tin di động Hình 1.3: Vị trí mạng backhaul hệ thống thông tin di động Trên thực tế, hệ thống backhaul di động tiến hóa qua ba giai đoạn Hình 1.4 thể tiến hóa qua giai đoạn mạng backhaul di động, chi tiết sau: Hình 1.4: Mạng backhaul di động qua giai đoạn phát triển Hình 1.5: Thị phần công nghệ mạng backhaul di động Cáp đồng Cáp quang Sóng vơ tuyến u cầu bắt Khơng có Cáp quang ngầm Đăng ký tần số buộc yêu cầu Thời gian triển Trung bình Rất nhanh Ngắn Giá thành Rất rẻ Rất cao Cao Khả sử Không Không Có Giới hạn Khơng giới hạn Cao giới hạn khai dụng lại thiết bị Băng thông Bảng 1.1: Bảng so sánh ƣu nhƣợc điểm loại phƣơng tiện truyền dẫn mạng backhaul Để đáp ứng nhu cầu ngày cao dung lượng mạng di động, nhiều công nghệ truyền tải tốc độ Gigabit nghiên cứu áp dụng cho hệ thống backhaul bật lên công nghệ dựa hệ thống sợi quang (WDM-PON), hệ thống truyền ánh sáng qua khơng gian tự (FSO) hệ thống truyền sóng vơ tuyến qua sợi quang (RoF) Hình 1.6: Dự đốn đầu tƣ nghiên cứu vào công nghệ mạng Backhaul từ 2017 đến 2015 1.3 Các yêu cầu mạng backhaul 1.3.1 Tăng tốc độ cho đầu cuối Hình 1.7: Sự phát triển dung lƣợng hệ thống backhaul di động 1.3.2 Tăng lƣu lƣợng 1.3.3 Các loại thiết bị, dịch vụ, kiến trúc 1.4 Những thách thức mạng backhaul 5G Với xu hướng dịch vụ liệt kê mục trên, lý thuyết thấy động lực lợi ích mạng 5G đem lại Trong thực tế để đạt mục đích địi hỏi phải thay đổi lớn mạng di động sở hạ tầng mạng xây dựng phải đặc biệt trọng tới mạng không dây backhaul lớp truyền tải Các xu hướng dịch vụ liệt kê minh họa động lực hướng tới 5G lợi ích Trên thực tế, việc đạt lợi ích đòi hỏi thay đổi lớn cách mạng di động sở hạ tầng xây dựng - đặc biệt lớp backhaul 1.4.1 Mật độ công suất cao 1.4.2 Lƣu lƣợng phức tạp phân bố không đồng 1.4.3 Dịch vụ ảo hóa mạng 1.4.4 Các vấn đề khác 1.5 Kết luận chƣơng Với phát triển mạng thông tin di động qua hệ từ 1G đến 5G, thuê bao di động ngày có nhiều thay đổi Ngày với xuất cách mạng công nghiệp 4.0 dẫn đến loạt thay đổi khác số lượng thiết bị đầu cuối tăng nhanh, nhiều dịch vụ đời (internet kết nối vạn vật, trí tuệ nhân tạo, lái xe tự động,…) mạng di động hệ thứ thật gặp phải yêu cầu thách thức lớn 5G cung cấp lợi ích khổng lồ thay đổi cách nhìn cho người sử dụng điện thoại di động, chí với nhà khai thác di động Cuối cùng, việc cơng nghệ 5G có đước triển khai thành công hay không nhà khai thác dịch vụ đối tác công nghệ họ Các nhà khai thác di động hiểu lên kế hoạch cho yêu cầu công suất cao hơn, mạng lưới tế bào dày hơn, triển khai cấp đường phố, ảo hóa mạng ứng dụng quan trọng Tất điều giúp nhà khai thác tăng đáng kể hiệu hoạt động, cung cấp chất lượng dịch vụ cao cho thuê bao đạt nhanh cho dịch vụ công nghệ Với phát triển không ngừng công nghệ 5G, mạng backhaul phục vụ cho công nghệ địi hỏi thay đổi nhanh chóng tương lai Ngoài ra, mạng backhaul 5G gặp phải nhữn thách thức lớn mật độ công suất cao, dịch vụ ảo hóa mạng, tính bảo mật cao,… Do đòi hỏi cấp bách phải xây dựng mạng backhaul 5G đáp ứng yêu cầu thực tiễn, phải áp dụng công nghệ tiên tiến, đại để thỏa mãn nhu cầu hệ mạng tương lai 10 2.2.2.1 Các thông số mạng TWDM-PON 2.2.2.2 Các lợi ích TWDM-PON 2.2.2.3 Yêu cầu kỹ thuật chung hệ thống NG-PON2 2.2.2.4 Yêu cầu dịch vụ 2.2.2.5 Yêu cầu lớp vật lý Hình 2.2: Các bƣớc sóng NG- PON2 Hình 2.2 thể bước sóng NG-PON2 với bước sóng đường xuống từ 1596 nm đến 1603 nm đường lên từ 1524 nm đến 1544 nm với tùy chọn băng rộng từ 1532 nm đến 1540 nm với tùy chọn băng hẹp 11 Hình 2.3: Suy hao sợi quang đơn mode tán sắc 2.2.2.6      Yêu cầu hệ thống Phát giảm ONU/OLT giả mạo Yêu cầu khả phục hồi tính dự phịng u cầu mở rộng tầm phủ Giảm lượng Chức OAM 2.2.3 Triển khai NG-PON2 thực tế  Triển khai thẳng  Triển khai linh hoạt  Triển khai bao trùm tất 2.3 Công nghệ RoF 2.3.1 Tổng quan Hình 2.4: Khái niệm hệ thống RoF (a) Trạm trung tâm (b)Trạm gốc Hình 2.5: Hệ thống quang-vô tuyến 900 MHz 12 2.3.2 Các kỹ thuật truyền sóng vơ tuyến qua sợi quang 2.3.2.1 Công nghệ RoF sử dụng kỹ thuật IM-DD (a) Tạo tín hiệu RF điều chế cường độ Laser (b) Tạo tín hiệu RF điều chế cường độ dùng điều chế ngồi Hình 2.6: Tạo tín hiệu RF điều chế Nguyên lí trộn kết hợp minh họa sau Hai trường quang có tần số góc ω1 ω2 biểu diễn: E1= E01cos(ω1t) (2.3) E2= E02cos(ω2t) (2.4) Nếu hai trường tác động lẫn tách sóng quang PIN, dịng tách quang bề mặt tỉ lệ với bình phương tổng trường quang Dòng tách quang danh định là: i PD = (E1 + E 2)2 (2.5) i PD= E 01E 02cos[(ω1 − ω 2)t ]+ E 01E 02cos[(ω1+ ω 2)t ] + thành phần khác (2.6) 13 Thành phần cần quan tâm E01E02cos[(ω1−ω2)t] thể rằng, cách điều khiển khác biệt tần số hai trường quang, tạo tín hiệu vơ tuyến tần số Giới hạn tần số vô tuyến tạo phương thức giới hạn băng thơng thân tách sóng quang Nếu nhận xét tính hiệu cơng suất quang thay cho cáctrường quangthì dịng tách quang tính: i PD = 2R p1  t  p2  t  cos[{ω1 (t ) − ω (t )}t + φ1 (t ) − φ (t )] + thành phần khác (2.7) Với R nhạy tách sóng quang, t thời gian, p1(t) p2(t) tín hiệu cơng suất quang tức thời ω1(t) ω2(t ), φ1(t) φ2(t) tương ứng với tần số tức thời tín hiệu Phương trình (2.7) cho thấy ổn định tần số tức thời tín hiệu tạo nhờ RHD phụ thuộc vào độ lệch tần số tức thời sóng mang quang trộn Vì vậy, RHD, cần thiết phải điều khiển độ lệch tần số tức thời cách xác để giữ tần số tín hiệu phát ổn định Thường có hai sóng mang quang điều chế với số liệu Có nhiều phương thức tạo hai sóng mang quang cho tách sóng heterodyne kết hợp Phương thức thứ sử dụng điều chế quang để tạo nhiều biên tần quang sau chọn biên tần cần thiết Một phương thức khác sử dụng nguồn laser riêng biệt Hai laser chế tạo để phát ánh sáng có tần số (bước sóng) lệch khoảng tần số vô tuyến mong muốn Kỹ thuật sau kỹ thuật thuộc phương thức thứ nhất, kỹ thuật tạo hai sóng mang quang sử dụng laser điều tần (FM) lọc quang (hình 2.7) Hình 2.7: Nguyên lý trộn kết hợp (coherent) quang dựa laser điều tần 14 2.3.3 Những ƣu, nhƣợc điểm công nghệ RoF 2.3.3.1 Những ƣu điểm công nghệ RoF  Suy hao thấp  Băng thông rộng  Không chịu ảnh hưởng nhiễu tần số vô tuyến  Lắp đặt bảo dưỡng dễ dàng  Giảm công suất tiêu thụ  Phân bổ tài nguyên động 2.3.3.2 Những hạn chế công nghệ RoF 2.3.4 Ứng dụng RoF Mạng truy nhập Hình 2.8: Sử dụng hạ tầng sợi quang tòa nhà cho hệ thống vô tuyến hữu tuyến 2.4 Giải pháp kết hợp lai ghép hai công nghệ RoF TWDM- PON mạng backhaul di động Hình 2.9: Mạng truy cập di động RoF/TWDM-PON 15 2.5 Kết luận chƣơng Qua trình bày trên, nghiên cứu hai công nghệ hai sử dụng mạng backhaul di động TWDM-PON RoF Từ thấy kỹ thuật áp dụng hai công nghệ trên, ưu điểm, nhược điểm khả áp dụng thực tế Qua đó, nhận thấy kết hợp ưu điểm hai công nghệ TWDM- PON RoF để xây dựng hệ thống kiến trúc lại ghép sử dụng hai cơng nghệ Vì mạng truy cập di động băng thông rộng dựa kiến trúc lai sử dụng công nghệ TWDM-PON MMW-RoF tận dụng kết hợp ưu điểm hai cơng nghệ này, phát triển mơ hình tốn học hệ thống đường xuống, phân tích tồn diện hiệu suất đường truyền truy nhập lai RoF/TWDM xem xét tác động suy yếu lớp vật lý sợi quang liên kết không dây Hoạt động hệ thống RoF/TWDM-PON với dịch vụ khác đánh giá so với hệ thống MMW-RoF tương ứng Kết tính tốn cho thấy hệ thống kết hợp RoF/TWDMPON tận dụng lợi mạng truy nhập quang công nghệ MMW-RoF để tạo giải pháp linh hoạt băng rộng có chi phí thấp, linh hoạt cho mạng truy nhập di động hệ 16 CHƢƠNG III: PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MẠNG BACKHAUL SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ TWDM - PON VÀ RoF 3.1 Giới thiệu chung 3.2 Đƣờng xuống cho hệ thống mạng viễn thông truy cập sử dụng RoF/TWDM- PON Hình 3.1 mơ tả kiến trúc điển hình mạng truy nhập di động băng thơng rộng dựa công nghệ TWDM-PON MMW-RoF Mạng kết hợp RoF/TWDMPON bao gồm phần sợi quang (TWDM-PON) phần liên kết MMW TWDM-PON có khả thể đạt tốc độ10 Gbps thơng qua nhiều cặp bước sóng để cải thiện tổng tốc độ liệu Mỗi hệ thống XG-PON cung cấp tốc độ truy cập 10 Gbps cho đường xuống 2,5 (hoặc 10) Gbps cho đường lên Hình 3.1 Kiến trúc đƣờng xuống mạng truy nhập di động MMW-RoF Hình 3.2: Kiến trúc đƣờng xuống mạng truy nhập di động TWDM-PON/MMW RoF 17 3.3 Phân tích hiệu Hai tín hiệu quang sau qua ghép quang điều chế tín hiệu số QPSK điều chế Mach-Zehnder với số điều chế m, dẫn đến tín hiệu có kết sau: E(t)=[ Ps cos 1t + cos Trong đó: Ps cơng suất truyền CO, ][1+mS(t)] (3.1) tần số tín hiệu hai điốt laser (LD), S(t) tín hiệu số QPSK Tín hiệu chuyển đến đầu vào AWG Kết AWG xác định bởi: ET(t) =∑ i(t)*hi Tx (t) (3.2) Trong Ei(t) đầu vào tín hiệu ith AWG hiTx(t) chuyển đổi AWG cho kênh ith Khi tín hiệu quang qua EDFA, tín hiệu đầu xác định bởi: EA(t)= GE ET (t) + nASE (t) (3.3) Trong GE số khuếch đại EDFA nASE nhiễu ASE xác định bởi: = PASE = 2nζh0(GE-1)B0 (3.4) Các tín hiệu sau qua khuyến đại quang EDFA truyền qua sợi quang đến tách với tỷ lệ chia tách NS, sau truyền qua sợi quang tới RAU Xem xét suy giảm phân tán sợi quang, tín hiệu quang thu RAU biểu diễn bằng: Er(t) = GE / N s Pr (cos 1t+cos 2t) [ 1+mS(t)] (3.5) Trong đó: Pr cơng suất quang học nhận RAU Với Pr= Ps exp(2)hCD1hCD2, hệ – hệ số suy giảm sợi quang, L1 chiều dài sợi quang EDFA chia, L2 chiều dài sợi quang chia RAU hCD1 hCD2 suy giảm cơng suất tín hiệu tán sắc, cho bởi: hCD1 = e(-2π hCD2 =e(-2π Với ) m (3.6) ) m (3.7) m toàn độ rộng tối đa nửa cực đại phổ laser; trễ lan truyền hai tín hiệu quang tán sắc, đưa bởi: độ 18 = DL1(γ2/c)fc (3.8) = DL2(γ2/c)fc (3.9) Với:  D tham số sợi quang tán sắc  C tốc độ ánh sáng chân khơng  γ bước sóng  fc tần số (ví dụ: tần số MMW) Do đó, dịng quang sau Photodiot (APD) trình bày dạng: I (t)= RM |Er(t)|2 I (t) =RMPr(GE/Ns)[cos2( I (t) =RMPr(GE/Ns)[1+0,5cos ( 1t) + cos2 ( 1t) 2t) + cos( + 0,5cos (2 2t) 1t) cos ( + cos ( 2t)][1+ mS(t)] + cos( – 2) t] [1+ mS(t)] (3.10) 1+ 2)t Trong ℜ hệ số đáp ứng M hệ số khuếch đại APD Từ (3.10), công thức cos ( 1– 2)t , tín hiệu MMW, trích cách sử dụng lọc băng thơng Vì nên dịng điện tín hiệu MMW thể sau: Immw (t) = ℜ RMPr(GE/Ns) [cos ( 1– 2)t] [1+ mS(t)] (3.11) Tiếp theo, tín hiệu MMW khuyếch đại, cung cấp cho ăng-ten phát đến đầu thu Tại đầu thu, tín hiệu nhận truyền đến LNA trộn Tại trộn, tín hiệu ghép với tín hiệu lân cận (fmm) từ dao động tạo tín hiệu thể sau: Imix(t)= ℜMPrGE (GPGTxGRxGL ) / ( PL LI ) [1/2N s ] [1+cos2( 1– 2)t][1+2mS(t) + m2S(t)2] (3.12) Với Gtx Grx công suất ăng ten thu ăng ten phát GP GL công suất PA LNA Tương ứng LI tổn thất anten PL tổng số suy hao đường truyền Đối với việc truyền tín hiệu qua bước sóng millimet, việc suy hao đường truyền hệ số suy giản ăng ten cao Bên cạnh đó, thực tế, ăng-ten thường lắp mái nhà nơi cao, gần môi trường không gian tự Vì thế, tín hiệu qua hệ thống MMW chủ yếu suy hao đường truyền, hấp thụ khí suy giảm 19 mưa Do đó, tổng số suy hao đường truyền MMW thể công thức sau: PL= Pfs + Pat + Prain = 20log (4 fmm/c) + (γox + γwv + γrain )d (3.13) Với Pfs suy hao đường truyền môi trường tự do, Pat hấp thụ khí bao gồm hấp thụ oxy nước, Prain suy hao mưa Tiếp theo d khoảng cách di chuyển, fmm tần số sóng mang MMW, c tốc độ ánh sáng môi trường chân không cuối γox, γwv, γrain hệ số suy hao oxy, nước, mưa tương ứng Với thành phần chiều, hài bậc hai, tần số 2( 1– 2) từ công thức (3.12) loại bỏ sau qua lọc băng thông Kết là, tín hiệu liệu thu sau: Irec(t) = ℜ RMPrGE/Ns (GPGTxGRx GLGM ) / ( PL LI ) [mS(t)] (3.14) Với GM công suất phát khuếch đại trung bình Tiếp theo, tính đến yếu tố ảnh hưởng đến nhiễu, gồm nhiều loại nhiễu cường độ tia laser (RIN), nhiễu pha, nhiễu khuếch đại nhiễu máy thu Các yếu tố sau loại bỏ nhiễu pha xác định công thức: σ2N = 2qM2FA (ℜ Pr + Id)Bn + (4KT Bn)Fn/ RL + 2RINℜ2M2Pr2 Bn + σ2ASE (3.15) Với q thay đổi điện tử Bn hiệu ứng băng thông suy giảm Id dòng tối thiết bị quang K Hằng số Boltzmann T nhiệt độ máy thu RL điện trở tải Fn nhiễu PA σ2ASE nhiễu ASE FA nhiễu mức APD FA xác định công thức: FA (M) = kAM + (1- kA) (2- 1/M) (3.16) Trong kA hệ số ion hóa Sự có mặt ASE tạo ba loại nhiễu, bao gồm “shot noise”, “the signalspontaneous beat noise”, “the spontaneous-spontaneous beat noise” Do đó, tổng số nhiễu gây EDFA thể sau: σ2ASE = σ2ase-sh + σ2s-sp + σ2sp-sp (3.17) Với σ2ase-sh, σ2s-sp, σ2sp-sp “shot noise”, “the signal-spontaneous beat noise”, “the spontaneous-spontaneous beat noise” tương ứng 20 Dưới ảnh hưởng sợi quang tán sắc, hai tín hiệu quang qua hai sợi quang bị trễ Sự trễ làm tăng nhiễu pha tín hiệu MMW đầu Nhiễu pha trình bày đây: σ2CD1 = ∫ m)/πf } {1- cos (2 πf 1)} 2π mBn( 1) (3.18) σ2CD2 = ∫ m)/πf } {1- cos (2 πf 2)} 2π mBn( 2) (3.19) Do đó, tổng độ nhiễu viết là: σ2TN = σ2N + σ2CD1 + σ2CD2 (3.20) Tại phía thu, tổng số nhiễu khuếch đại viết sau: NFAmp = NFLNA + (NFMPA -1)/GL (3.21) Với NFAmp nhiễu khuếch đại, NFLNA NFMPA nhiễu LNA MPA tương ứng Từ công thức (3.14), (3.20), (3.21) đường xuống SNR viết dạng sau: SNR= Ps/Pn ={ (ℜMmPr)2 σ2dGpGTxGRxGLGMGE2}/ (σ2TN PLPINFAmpNFRxKTBnN2s) (3.22) Với Bn hiệu ứng nhiễu băng thông K Hằng số Boltzmann T nhiệt độ tuyệt đối đầu thu RF NFRx nhiễu Anten thu nhận Và σd2 cơng suất tín hiệu số bình thường Cuối cùng, BER hàm SNR trường hợp điều chế tín hiệu số pha trực giao QPSK viết theo công thức sau: BER= 0,5erfc (√ 3.4 ) (3.23) Đánh giá nhận xét Bảng 3.1: Các tham số hệ thống Tên Ký hiệu Giá Trị Hệ số suy giảm cáp quang Tải phản kháng Đáp ứng PD Hệ số khuếch đại APD Tần số MMW LNA thu MPA thu PA thu α RL ℜ M fmm GL GM GP 0.2 dB/km 50 Ω 0.6 A/W 40 60 GHz dB 15 dB 15 25 dB 21 Tx thu Rx thu Tổn thất thực EDFA thu Tách tỷ lệ Nhiễu đầu thu Nhiễu khuếch đại Hằng số Boltzmann Cơng suất tín hiệu liệu chuẩn hóa Hiệu ứng nhiễu băng thơng Độ rộng tối đa nửa cực đại laser GTX GRX PL GE NS NFRx NFLNA; NFMPA; Fn K σd Bn Hệ số suy giảm oxy Hệ số suy giảm nước Hệ số suy giảm mưa γox γwv γrain 20 dB 15 dB dB 15 dB 64 10 dB dB 1.38e-23 10 GHz 12.75MHz 15.1 dB/km 0.1869 dB/km dB/km Hình 3.3 cho thấy so sánh hiệu mạng truy nhập lai RoF/TWDMPON MMW-RoF tương ứng với tổng khoảng cách cáp quang (L) 20 km, 40 km 60 km 22 Hình 3.3: So sánh hiệu suất hệ thống lai RoF/TWDM-PON hệ thống MMW RoF với GE = 15 dB Hình 3.4: Sự phụ thuộc hiệu suất BER tổng khoảng cách cáp quang (L) với Ps = dBm 23 Hình 3.5: Sự phụ thuộc hiệu suất BER vào tỷ lệ chia tách với GE = 15 dB L = 40 km Hình 3.6: Ảnh hƣởng khoảng cách liên kết MMW BER 3.5 Kết luận chƣơng Dựa tính tốn đường truyền RoF/TWDM-PON cho mạng truy cập di động hệ phân tích tồn diện hiệu suất hệ thống lai ghép RoF/TWDMPON linh hoạt có dung lượng cao Việc xem xét không yếu tố nhiễu khác mà nhiều suy giảm khác hệ thống quang khoảng cách Sự phụ thuộc hiệu hệ thống yếu tố gây suy giảm khoảng cách liên kết, chiều dài sợi quang, tỉ lệ phân tách phân tích kỹ lưỡng Các kết phân tích cho thấy kết hợp TWDM-PON MMW-RoF sở hạ tầng cung cấp giải pháp hiệu chi phí, linh hoạt băng thông rộng cho mạng truy cập di động hệ 24 KẾT LUẬN Công nghệ thông tin thông tin di động nhân tố then chốt cho cách mạng công nghệ số 4.0 diễn tương lai gần Đối với thông tin di động, mạng 5G chắn đưa vào sử dụng khoảng đến 10 năm tới Nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ 5G, mạng backhaul 5G thay đổi áp dụng công nghệ đại thời gian tới Do vậy, việc nghiên cứu, tìm hiểu đánh giá hiệu giải pháp mạng backhaul di động dung lượng lớn tương lai có khả đáp ứng tốt nhu cầu mạng 5G quan trọng cần thiết việc nắm bắt làm chủ công nghệ tương lai gần Hiện hai công nghệ sử dụng mạng lõi hệ thống thông tin di động TWDM-PON RoF đánh giá hai cơng nghệ có nhiều ưu điểm vượt trội Việc đưa giải pháp kết hợp hai công nghệ đại vào hệ thống dùng lại ưu điểm hai từ thỏa mãn yêu cầu mạng 5G tương lai, đồng thời tiết giảm chi phí xây dựng hệ thống cho nhà mạng Luận văn tập trung nghiên cứu, tìm hiểu đánh giá hiệu giải pháp backhaul di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động hệ RoF Hiện có đánh giá hiệu hệ thống phụ thuộc vào số yếu tố phụ thuộc mô dự đốn thực tế, ngồi hệ thống mô luận văn chưa thực hồn thiện, chưa tính tốn hết tồn yếu tố gây suy giảm hiệu hệ thống (ví dụ nhiễu xuyên kênh,…) cần nghiên cứu thêm Mặt khác triển khai thực tế yếu tố gây nhiễu phụ thuộc vào hiệu suất làm việc, công nghệ chế tạo nhà cung cấp thiết bị Đồng thời, việc nghiên cứu công nghệ tương lai đồi hỏi phải cần nhiều công sức, nguồn lực đầu tư vào thực tiễn có thực tiễn chứng minh nghiên cứu đắn phù hợp ... xây dựng hệ thống cho nhà mạng Luận văn tập trung nghiên cứu, tìm hiểu đánh giá hiệu giải pháp backhaul di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động hệ RoF Hiện có đánh giá hiệu hệ thống... vậy, giải pháp kết hợp công nghệ TWDM- PON RoF mạng backhaul di động hứa hẹn phát huy ưu điểm hai công nghệ đáp ứng nhu cầu mạng di động backhaul 2.2 Công nghệ TWDM - PON 2.2.1.Tổng quan 2.2.2 Công. .. công nghệ RoF 2.3.4 Ứng dụng RoF Mạng truy nhập Hình 2.8: Sử dụng hạ tầng sợi quang tòa nhà cho hệ thống vô tuyến hữu tuyến 2.4 Giải pháp kết hợp lai ghép hai công nghệ RoF TWDM- PON mạng backhaul