Các kỹ thuật PON khác nhau đã đã được đề xuất, bao gồm TDM-PON, WDM- PON, SCM-PON, và OCDM-PON. Một ví dụ về mạng quảng bá và lựa chọn WDM- PON được cho như hình. Một loạt các khối WDM của máy phát được sử dụng tại phía OLT. Mỗi ONU tại phía thu sẽ hoạt động với bước sóng riêng của mình, và các loại thiết bị điện sẽ phụ thuộc vào tốc độ dữ liệu của mỗi ONU riêng biệt. Với đường lên, các ONU khác nhau sẽ sử dụng cùng một kênh bước sóng (tại 1330nm), và TDM được sử dụng để
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương III: Kỹ thuật OFDM
SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp Trang 43
chia sẻ kênh bước sóng này. Các ONU được đồng bộ với OLT bởi các quá trình khác nhau (mỗi ONU đo độ trễ từ OLT và điều chỉnh đồng hồ của nó cho phù hợp )
Với tiềm năng vơ cùng lớn của mình, (OFDMA)-PON được ủng hộ rất nhiều. TDM-PON gán các khe thời gian khác nhau có các ONU và sử dụng các thuật toán lập lịch phức tạp và các kỹ thuật tạo khung để hỗ trợ các dịch vụ có rất nhiều loại. Trong OCDM-PON, các mã khác nhau được ấn định cho các người dùng khác nhau. Kỹ thuật này cung cấp truyền thông đồng bộ và bảo mật người dùng. Tuy nhiên, các bộ mã hóa và giải mã cịn đắt, và do các hàng đợi CDM không trực giao (trong hệ thống IM/DD), nhiễu đa truy nhập và nhiễu thường vẫn còn là những vấn đề quan trọng. Mặt khác, OFDMA là kỹ thuật đa truy nhập mà cho phép ấn định các sóng mang khác nhau cho các người sử dụng khác nhau một cách linh động. Nó đồng thời cũng cho phép phân vùng tài nguyên trong miền tần số và thời gian. Nguyên lý của OFDMA-PON được minh họa trong hình.
OLT ấn định cho mỗi ONU một tập các sóng mang con. Với đường lên, mỗi ONU điều
chỉnh dữ liệu qua tập các sóng mang được ấn định, trong khi hầu hết các sóng mang khác thuộc các ONU khác được thiết lập bằng 0.
Hệ thống OFDMA-PON có nhiều ưu điểm so với các kỹ thuật PON khác: (1) cải thiện hiệu quả sử dụng băng thơng (ví dụ 4 bit/symbol/Hz với điều chế 16QAM, và với băng tần 2.5Ghz nó có thể hỗ trợ tốc độ đỉnh 10Gbps); (2) linh hoạt trong việc đối phó với việc chia sẻ băng thơng và ảo hóa; (3) giao thức độc lập và dịch vụ thông suốt; (4) OFDMA-PON là một kiến trúc có khả năng mở rộng (cụ thể, nó có thể cùng tồn tại với TDM-PON và WDM-PON); (5) một giải pháp hiệu quả về chi phí; (6) nó có thể vận hành với giao thức điều khiển truy nhập phương tiện đơn giản với cho phí thấp.
3.3. Kết luận
Trong chương này, đồ án đã tìm hiểu những nguyên lý hoạt động cơ bản của OFDM, cùng phân tích mơ hình truyền dẫn và các thông số đặc trưng của hệ thống OFDM, phân tích hiệu quả sử dụng phổ tần vượt trội của OFDM, phân tích sự cần thiết của khoảng bảo vệ trong việc chống lại nhiễu ISI do trải trễ đa đường của kênh. Từ đó rút ra được các ưu điểm vượt trội và nêu lên các nhược điểm còn hạn chế của kỹ thuật này. Cuối cùng là xu hướng ứng dụng kỹ thuật OFDM vào trong mạng truy nhập quang với hai hệ thống điển hình là RoF và PON.
SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp Trang 44
CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG OFDM TRONG MẠNG TRUY NHẬP
QUANG THẾ HỆ SAU
4.1. Kiến trúc một mạng truy nhập quang sử dụng OFDM
Trong chương này, đồ án sẽ cùng tìm hiểu kiến trúc của một mạng truy nhập quang thụ động (PON) sử dụng kỹ thuật OFDM như hình 4.1.
4.1.1. Máy phát
Dữ liệu nhị phân được đưa qua bộ điều chế số băng gốc để tạo thành các ký hiệu điều chế số. Đầu ra của bộ điều chế là các ký hiệu được biểu diễn dưới dạng phức. Các ký hiệu này được đi qua bộ biến đổi nối tiếp/ song song để chia luồng vào tốc độ cao thành các luồng nhỏ với tốc độ thấp hơn và tốn ít băng thơng hơn. Sau đó, luồng tín hiệu song song được đưa đến bộ IFFT N điểm. Tại đây diễn ra hai q trình: chèn sóng mang rỗng và biến đổi tín hiệu từ miền tần số sang miền thời gian. Cũng tại bộ IFFT này, các sóng mang con trực giao được tạo ra. Tín hiệu đầu ra của bộ biến đổi song song/ nối tiếp trong miền thời gian được chèn khoảng bảo vệ CP. Phần thực và phần ảo của tín hiệu được chuyển thành tín hiệu tương tự thơng qua bộ DAC, sau cùng mỗi phần thực và ảo được đưa vào bộ điều chế quang MZM để chuyển thành tín hiệu quang.
Thành phần thực và ảo từ hai ngõ ra của bộ điều chế OFDM sẽ được đưa vào hai đầu bộ điều chế MZM. Trong khi đó, tín hiệu quang do một LD tạo ra được đưa đến đầu vào bộ điều chế MZM. Đầu ra của bộ điều chế MZM là tín hiệu OFDM đã được điều chế sang miền quang và được phóng vào sợi quang.
4.1.2. Máy thu
Tín hiệu quang từ sợi quang tại phía thu sẽ được đi qua bộ chia công suất thụ động cho N thiết bị ONU khác nhau. Đầu tiên, tín hiệu quang sẽ được trộn với sóng mang quang phát ra từ bộ dao động nội, rồi sau đó được đi qua bộ 900 Hybrid và các photodetector để tiến hành chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện.
Tín hiệu điện sau tiếp tục được đưa đến bộ biến đổi tương tự sang số ADC và loại bỏ khoảng bảo vệ CP. Dịng tín hiệu được biến đổi nối tiếp thành song song bởi bộ S/P và đưa vào bộ FFT. Tín hiệu sau bộ FFT là tín hiệu rời rạc miền tần số, được đi qua một bộ lọc để tách tín hiệu của mỗi người sử dụng. Cuối cùng, tín hiệu được giải điều chế ở băng tần cơ sở và chúng ta thu được chuỗi bit ở phía phát.
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương IV: Ứng dụng OFDM trong mạng truy nhập quang thế hệ sau
SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp Trang 45