Hệ thống FSO điểm-điểm được sử dụng để truyền tải số liệu giữa hai nút đầu cuối. Như đã phân tích trong Chương 1, do ảnh hưởng của môi trường truyền dẫn và các yếu tố khác, cự ly truyền dẫn của một tuyến FSO hiện tại đang bị hạn chế trong phạm vi cự ly ngắn và yêu cầu đường truyền thẳng LOS. Để khắc phục hạn chế này, hệ thống FSO chuyển tiếp (hay được gọi là hệ thống FSO đa chặng) đã được đề xuất và thu hút được nhiều sự quan tâm nghiên cứu. Trong hệ thống FSO điểm-điểm sử dụng kỹ thuật chuyển tiếp, tín hiệu từ nút nguồn (bộ phát) được truyền tới nút đích (bộ thu) qua các nút trung gian gọi là nút chuyển tiếp (Ri). Các nút chuyển tiếp trung gian không thực hiện việc tách/ghép mà chỉ chuyển tiếp tín hiệu tới nút tiếp theo. Kỹ thuật truyền dẫn chuyển tiếp giúp tăng cự ly truyền dẫn và độ tin cậy của hệ thống FSO bằng cách chia quãng đường truyền dẫn thành các chặng nhỏ, do đó làm giảm sự ảnh hưởng của pha-đinh trong môi trường truyền dẫn tại mỗi chặng. Trong hệ thống FSO điểm-điểm sử dụng chuyển tiếp, do nút nguồn
3Một phần nội dung của Chương 3 đã được công bố trên các tạp chí IET Communications [J3] tạp chí KH&CN [J4] và báo cáo tại các Hội nghị quốc tế IEEE WICT 2013 [C5], IEEE ICP 2013 [C4], và IEEE ICCC 2013 [C3].
và đích truyền dữ liệu qua các bộ chuyển tiếp ở giữa nên kết nối tầm nhìn thẳng LOS là không bắt buộc như các hệ thống FSO điểm-điểm thông thường.
Hệ thống FSO chuyển tiếp có thể chia thành hai loại như minh họa trong Hình 3.1 gồm hệ thống FSO chuyển tiếp nối tiếp và hệ thống FSO chuyển tiếp song song. Do hệ thống FSO truyền dẫn dựa trên tầm nhìn thẳng thông qua các búp sóng định hướng, chuyển tiếp song song được thực hiện thông qua việc sử dụng nhiều thấu kính phát trực tiếp tới các nút chuyển tiếp. Chính vì thế hệ thống FSO chuyển tiếp song song có độ phức tạp và chi phí triển khai cao hơn. Ngoài ra, việc yêu cầu ít nhất hai tuyến truyền dẫn đồng thời độc lập giữa nút nguồn và nút đích là khó khả thi trong thực tế. Bộ phát (Nút nguồn) Bộ phát (Nút nguồn) R1 R2 Bộ thu RK (Nút đích)
(a) Hệ thống FSO chuyển tiếp nối tiếp
Ri: Nút chuyển tiếp R11 R12 R1K R21 Bộ thu R22 R2K (Nút đích) RN1 RNK RN2
(b) Hệ thống FSO chuyển tiếp song song
Hình 3.1. Mô hình hệ thống FSO chuyển tiếp: (a) nối tiếp và (b) song song.
Tại các nút chuyển tiếp, tùy thuộc vào các kỹ thuật xử lý tín hiệu được thực hiện trong miền điện hay miền quang mà hệ thống FSO có thể chia thành hai loại là hệ thống FSO chuyển tiếp điện và hệ thống FSO chuyển tiếp quang. Các kỹ thuật chuyển tiếp điện phổ biến được đề xuất bao gồm khuếch đại và chuyển tiếp (AF) [71], [73], [108], [120]; giải mã và chuyển tiếp (DF) [5], [27], [120]; tách và chuyển tiếp (DetF) [74]. Với các nút chuyển tiếp điện, tín hiệu quang cần phải chuyển thành
tín hiệu điện trước khi được xử lý (khuếch đại/giải mã/tách) rồi sau đó chuyển từ tín hiệu điện sang tín hiệu quang để truyền tới nút tiếp theo. Hai kỹ thuật chuyển tiếp quang được đề xuất gần đây là kỹ thuật khuếch đại-và-chuyển tiếp và kỹ thuật tái tạo-và-chuyển tiếp [24], [77], [121], trong đó tín hiệu được xử lý hoàn toàn trong miền quang. Các nút chuyển tiếp quang có ưu điểm về tốc độ xử lý cao và kỹ thuật AF quang có tính thực tế hơn kỹ thuật tái tạo-và-chuyển tiếp.