Khả năng ứng dụng mạng SCMA đa kênh đã thu hút đ−ợc nhiều chú ý. Các hệ thống này có thể cung cấp nhiều dịch vụ (điện thoại, truyền hình, dữ liệu...) mà chỉ cần dùng một bộ phát quang và thu quang cho mỗi ng−ời dùng nếu các dịch vụ khác nhau sử dụng các sóng mang phụ khác nhau, nhờ thế giảm đ−ợc giá thành của các thiết bị đầu cuối. Các sóng mang phụ vi ba có thể đ−ợc đặt nhỏ hơn 1GHz, và dễ ổn định tần số hơn nhiều. Trong một giải pháp, mỗi ng−ời dùng đ−ợc chỉ định một b−ớc sóng duy nhất để truyền các thông tin trên SCMA đa kênh, nh−ng ng−ời dùng có thể thu nhận đựơc nhiều b−ớc sóng. Và nh− vậy, các bộ lọc quang đ−ợc dùng để lựa chọn các b−ớc sóng quang tại mỗi vị trí thu trên trên mạng. Trong một l−ợc đồ khác mỗi ng−ời dùng đ−ợc chỉ định một b−ớc sóng duy nhất và một tần số sóng mang phụ nhất định để nhận và phát tín hiệu. −u điểm chính của SCMA đa kênh là mạng có thể phục vụ NxM ng−ời sử dụng, trong đó N là số b−ớc sóng quang sử dụng trong mạng và M là số l−ợng sóng mang viba. Vì thế tăng đ−ợc dung l−ợng của hệ thống, các b−ớc sóng quang khá cách xa nhau nên rất thuận tiện tách sóng trực tiếp, vì vậy giảm đ−ợc giá thành của thiết bị đầu cuối.
Hình 3.7 mô tả cấu trúc của hệ thống SCMA đa kênh đ−ợc đề xuất sử dụng làm chuyển mạch gói tốc độ cao cho mạng quang đô thị (MAN).
Hệ thống sử dụng 4 bộ thu/phát quang có b−ớc sóng cố định (FT/FR), và các bộ thu vô tuyến điều chỉnh đến một tần số thu cố định. Các thiết bị thay đổi đ−ợc trên mạng là các bộ điều chế sóng mang phụ. Hệ thống bao gồm N cluster, mỗi cluster sử dụng riêng một b−ớc sóng để phát. Mỗi Cluster có M nút và bộ điều khiển cluster, các gói tin từ M nút đ−ợc đ−a vào các bộ đệm riêng rẽ để phát và mỗi bộ đệm đ−ợc nối đến bộ điều chế sóng mang phụ có thể thay đổi đ−ợc. Địa chỉ đích của gói tin có chứa trong gói tin mào đầu dùng để xác định tần số sóng mang phụ của bộ điều chế. Các tần số sóng mang phụ là chia sẻ về mặt thời gian bởi các nút thuộc cùng một Cluster. Bộ lập lịch đọc các gói tin mào đầu và chọn tần số thích hợp để phát. Trong lúc đó cũng phải bảo đảm tất cả các sóng mang phụ là khác nhau. M sóng mang phụ đã điều chế đ−ợc cộng lại với nhau và tín hiệu tổng hợp đ−ợc sử dụng để điều khiển laze đơn mode dọc DFB. Công suất quang ra của N điốt laze đ−ợc tổ hợp và phân tách bằng coupler hình sao NxN.
Hình 3.7 : Cấu trúc chuyển mạch gói tốc độ cao dựa trên SCMA đa kênh ứng dụng cho MAN
Tại phía thu tín hiệu quang tổng hợp đ−ợc chia bằng bộ Splitter 1xM và đầu ra đ−a vào các bộ lọc quang cố định sau đó đ−a đến các bộ giải điều chế sóng mang phụ đã đ−ợc điều chỉnh đến M tần số sóng mang phụ khác nhau sử dụng trong mạng. Do mỗi bộ điều khiển cluster chỉ truy nhập đ−ợc một b−ớc sóng λj trong mạng do đó nó chỉ nhận một cách trực tiếp từ các nút thuộc Cluster mà sử dụng λj nh− là b−ớc sóng phát. Việc thiết lập kết nối đầy đủ đ−ợc thực hiện bằng ph−ơng thức đa chặng trong các kênh quang. Để giải thích ta giả sử có 3 bộ điều khiển Cluster A, B, C phát ở các b−ớc sóng t−ơng ứng λA , λB, λC t−ơng ứng và mỗi Cluster có 2 nút mỗi nút đ−ợc gán một tần số sóng mang phụ f1, f2 .
Giả sử rằng B thu trên b−ớc sóng λA, C thu trên b−ớc sóng λB, A thu trên b−ớc sóng λC. Thì các nút nối với A có thể gửi gói tin của chúng trực tiếp
NxN Star coupler Tx
E/O
Bộ Đ/C sóng mang phụ thay đổi đ−ợc
+ MOD MOD Lập lịch λk Đệm phát MUX Từ M nút phát 1x M λ1, ... λk ... λN O/E O/E λj Lọc quang λj (j≠k) Giải điều chế sóng mang phụ DEMOD f1 DEMOD fM Dem u x Tới M nút thu 1 M M 1 Cluster : k Đệm Rx
một trặng tới các nút nối với B, nh−ng nó không thể gửi các gói tin trực tiếp tới các nút nối với C chỉ thông qua một chặng. Để gửi gói tin từ A đến C đầu tiên nó phải gửi qua B sau đó chuyển tiếp từ B đến C qua trặng thứ 2. Hệ thống thử nghiệm dựa trên công nghệ này đã đ−ợc giới thiệu cho mạng gồm 32 cluster và mỗi cluster có 5 nút hoạt động ở tốc độ 200-Mbps t−ơng ứng với dung l−ợng mạng khoảng 7 Gbps.
Nhận xét.
Ch−ơng 3 chúng ta đã nghiên cứu các kỹ thuật đa truy nhập sóng mang phụ đơn kênh và đa truy nhập sóng mang phụ đa kênh. Trong đó chúng ta cũng đã phân tích các loại nhiễu chính ảnh h−ởng lên dung l−ợng và chất l−ợng của mạng sử dụng kỹ thuật SCMA, việc phân tích dựa trên cơ sở tính toán tỷ số tín hiệu trên tạp âm tổng SNRtol.
Kỹ thuật đa truy nhập đơn kênh, nhờ những đặc tính nh− công nghệ đơn giản, giá thành thấp đ−ợc các hãng sản xuất thiết bị khai thác theo h−ớng ứng dụng cho các hệ thống mạch vòng quang (FITL) đ−a cáp quang đến nhà thuê bao và công nghệ này phù hợp với các dịch vụ có tính chất quảng bá nh−
(CATV).v.v. Đối với kỹ thuật SCMA đa kênh ứng dụng cho MAN hiện tại vẫn ch−a đ−ợc hỗ trợ và phát triển mạnh.
Ch−ơng 4
kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian - TDMA
4.1 giới thiệu chung
Kỹ thuật TDMA đã có những ứng dụng rất hữu ích trong các hệ thống thông tin quang chẳng hạn nh− mạch vòng quang (FITL). Nhiều cấu trúc hệ thống FITL có thể cung cấp những giải pháp tiên tiến và mềm dẻo đáp ứng đ−ợc những yêu cầu của khách hàng hiện tại cũng nh− các khách hàng mới. Thông th−ờng những cấu đã đ−ợc đ−a ra phân thành ba loại chính nh− sau: - Cấu trúc chuyển mạch hình sao: Cáp quang chạy thẳng từ CO đến nhà thê bao, trên mỗi sợi quang chỉ mang tín hiệu cho riêng một thuê bao.
- Cấu trúc hình sao kép tích cực: Cáp quang đ−ợc đ−a đến một nút tích cực sau đó phân phối đến thuê bao có thể bằng cáp quang hoặc cáp đồng. Nút tích cực làm nhiệm vụ ghép hoặc tách các luồng tín hiệu h−ớng lên và h−ớng xuống. - Cấu trúc mạng quang thụ động (PON): Các bộ chia quang thụ động đ−ợc sử dụng để quảng bá các tín hiệu đã đ−ợc ghép từ CO đến các nhà thuê bao. H−ớng phát lên từ thuê bao tới CO đòi hỏi phải tổ chức đa truy nhập tín hiệu. Hiện nay TDMA là kỹ thuật rất phù hợp và năng động cho những mục đích nh− vậy. Điểm thuận lợi chính của kỹ thuật TDMA để phục vụ cho hệ thống FITL có thể đ−ợc tổng kết lại nh− sau:
+ Hệ thống có thể thực hiện đầy đủ với các linh kiện đã đ−ợc th−ơng mại hoá.
+ Giá thành của hệ thống thấp.
Trong ch−ơng này sẽ tập trung phân tích các mạng quang TDMA với tiêu điểm là các hệ thống PON.