T−ơng tự nguyên lý của TDM tín hiệu điện, TDMA trong mạng truy nhập quang tr−ớc khi truyền đ−ợc biến đổi E/O và các nút gửi các tín hiệu một cách đồng bộ. Theo ph−ơng thức xử lý ghép dòng tín hiệu có hai dạng TDMA là dạng chèn bít và dạng khối.
Với kỹ thuật TDMA dạng chèn bít: Dòng dữ liệu đ−ợc tạo ra bằng cách chèn các bit từ mỗi nút. N nút truy nhập gửi các mẫu dữ liệu với độ dài bít nhỏ hơn hoặc bằng 1/N của độ dài bít ban đầu; Mỗi nút chiếm một khe
thời gian nhất định nên phải tính toán đến khoảng trống bộ nhớ yêu cầu tại mối nút để thực hiện việc xử lý tín hiệu. Giả sử tốc độ thực sự của mỗi nút là T(bit/s) và mạng có N nút thì mỗi nút phải có khả năng sử lý là NxT(bit/s). Đồng thời tất cả các nút phải đ−ợc đồng bộ bit, do đó khi truyền các luồng dữ liệu có tốc độ cao thì TDMA dạng chèn bit khó đáp ứng các điều kiện này.
Kỹ thuật TDMA dạng khối bao gồm: TDMA dạng khung hoặc dạng gói. Trong dạng khung, mỗi nút truy nhập đ−ợc phân chia một dung l−ợng cố định trong mỗi khung TDMA; Trong dạng gói thì mỗi nút truy nhập có thể đ−ợc phép gửi toàn bộ gói dữ liệu khi đến l−ợt truy nhập. Ph−ơng pháp truy nhập TDMA dạng gói không yêu cầu về đồng bộ bít nên hiệu suất truyền không thay đổi cho dù độ dài gói có thể khác nhau. Hình 4.1 là ví dụ về ph−ơng thức TDMA khối.
Hình 4.1 Mạng quang thụ động dựa trên topology Bus
Không cần quan tâm đến kiểu TDMA sử dụng loại gì là bít hoặc khối, thì tốc độ bít vật lý của dòng dữ liệu TDMA là xấp sỉ bằng N lần tốc độ dữ liệu vào/ ra tại mỗi nút, trong đó N là số nút đ−ợc nối vào mạng. Nói theo cách khác, mặc dù tốc độ dữ liệu hiệu dụng trên nút là B (bit/giây) thì mỗi nút phải có khả năng xử lý ở tốc độ dữ liệu ≈ NB (bit/sec). Do hiện nay tốc độ cực đại khoảng 10Gbps mới chỉ phù hợp đối với các phần tử thu phát điện quang nên dung l−ợng của toàn mạng sẽ bị giới hạn . Mặc dù điều này có thể là một hạn chế, song với dung l−ợng mạng nh− vậy là đủ lớn và phù hợp với hầu hết các dịch vụ đã đ−ợc chỉ ra cho các hệ thống FITL. Khung TDMA Bộ ĐK tập trung Van quang Nút 2 Nút N Nút 1 1 N 2 Mức công suất thay đổi
Để nhấn mạnh một số vấn đề cơ bản nảy sinh khi kỹ thuật TDMA đ−ợc sử dụng trong mạng quang nh− đã đ−ợc chúng ta xem xét trên hình vẽ 4.1. Hình này điển hình cho mạng BUS với N nút đ−ợc kết nối thông qua các van quang thụ động và có một bộ điều khiển nút trung tâm để điều khiển các dòng dữ liệu tới và từ N nút. Bộ điều khiển trung tâm (chẳng hạn nh− là tổng đài) phát dữ liệu kênh xuống quảng bá tới các nút mạng, trong lúc đó kênh lên đựoc thực hiện thông qua việc ghép các khối TDMA. Một nút i muốn truyền dữ liệu đến nối j đầu tiên nó phải truyền số liệu kênh lên đến bộ điều khiển trung tâm. Sau đó dữ liệu đ−ợc chuyển tiếp từ bộ điều khiển trung tâm đến nút đích j theo kênh xuống. Nh− vậy cần quan tâm đến 3 vấn đề chính khi thực hiện kỹ thuật truy nhập TDMA bên trong mạng: 1. Cân bằng về khoảng cách; 2. Đồng bộ mạng và 3. Mức chênh lệch công suất quang.
• Cân bằng về khoảng cách:
Do cấu trúc mạng, nói chung khoảng cách lan truyền từ các nút tới bộ điều khiển trung tâm là khác nhau cho từng nút, để không xảy ra hiện t−ợng xung đột giữa các luồng dữ liệu TDMA đôi khi cần phải thực hiện cân bằng khoảng cách kết nối từ tất cả các nút đến bộ xử lý trung tâm. Thông th−ờng điều này đ−ợc thực hiện qua một thủ tục gọi là “Ranging”, thủ tục này tiến hành đo khoảng cách kết nối từ mỗi nút đến bộ xử lý trung tâm và xác định số l−ợng trễ chèn vào mỗi nút. Dữ liệu tại các nút gần nhất với bộ điều khiển trung tâm sẽ phải tích luỹ một l−ợng trễ lớn tr−ớc khi phát, trong khi đó dữ liệu ở các nút xa nhất sẽ phải đặt l−ợng trễ nhỏ (có thể bằng không cho những nút xa nhất). Theo cách này thì bất chấp vị trí vật lý nào của nó trên mạng các nút đều có khoảng cách lan truyền nh− nhau từ bộ điều khiển trung tâm
• Đồng bộ mạng.
Mặc dù “Ranging” đã đ−ợc thực hiện, đôi khi cần phải khôi phục đồng hồ một cách nhanh chóng của mỗi Burst tín hiệu đến từ các nút khác nhau. Đó là vì “Ranging” không thể có đ−ợc độ chính xác tuyệt đối, do đó thời gian bảo vệ giữa các burst phải đ−ợc chèn vào để điều tiết sai số. Do giả thiết các nút là gửi dữ liệu ở cùng tốc độ danh định nh− vậy chỉ cần phải khôi phục pha đồng hồ chính xác của mỗi burst. Điều này có thể thực hiện bằng các cách khác nhau hoặc là sử dụng vòng khoá pha (PLL) hoặc một số ph−ơng pháp tối −u riêng cho những ứng dụng có mức độ yêu cầu khác nhau. Nói chung việc sử dụng PLL yêu cầu mào đầu dài vào tr−ớc của mỗi khối dữ liệu và vì vầy sẽ làm giảm hiệu suất truyền tải trọng trong luồng dữ liệu TDMA. Theo ph−ơng
pháp dựa vào chồng lấn mẫu thì yêu cầu chèn thêm 3 bít vào phần mào đầu để khôi phục lại pha đồng hồ chính xác của burst TDMA ở tốc độ 155Mbps và vì vậy sẽ cải thiện đ−ợc hiệu suất truyền tải dữ liệu.
• Mức chênh lệch công suất quang.
Vấn đề này cần phải quan tâm là sự khác nhau của công suất quang thu đ−ợc ở bộ điều khiển trung tâm giữa các Burst đ−ợc gửi từ các nút khác nhau. Thực tế là mức suy hao khác nhau đ−ợc phát ra từ các nút khác nhau khi lan truyền qua mạng do đó sẽ làm ảnh h−ởng đến bộ thu của bộ điều khiển tập trung với các mức công suất quang khác nhau. Nh− vậy máy thu đòi hỏi một khoảng động lớn và có khả năng thiết lập ng−ỡng để phân biệt bít “0” và bít “1” càng nhanh càng tốt nếu có thể. Hiện nay các thiết bị thu kiểu burst đã đ−ợc giới thiệu có khoảng động lớn và hiệu suất có thể tới 1 Gbps.