Hình 2.5: Cấu hình của hệ thống OCDM-PON với bộ chia công suất tại node điều khiển Nếu một thiết bị như vậy được đưa vào sử dụng tại các RN giữa OLT và các ONU, việc chia mã có thể được thực hiện. Bằng cách này, mỗi ONU khơng cần mã hóa, do các bộ mã hóa/giải mã khơng cần phải sử dụng tại phía người dùng. Hơn nữa, việc suy hao do chèn của thiết bị chia mã là thấp hơn nhiều so với bộ chia cơng suất. Vì thế, nếu khơng cần mở rộng tầm hoạt động, PON-OCDM với bộ chia mã có thể hỗ trợ tốt tầm hoạt động dựa trên những điều đã đạt được trong các hệ thống sử dụng bộ chia công suất.
SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp Trang 26
2.3.4. OFDM-PON
Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM trong mạng truy nhập quang đã được nghiên cứu và phát triển do sự cần thiết để tăng tốc độ truyền dẫn mà không cần tăng băng thông của các thiết bị quang điện. OFDM trong đường xuống có thể được kết hợp với đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA trong đường lên. OFDM là kỹ thuật điều chế đa sóng mang, ở đó dữ liệu của một kênh quang được truyền trên các băng thông hẹp với các sóng mang con trực giao có tốc độ thấp. Trong OFDM, việc ghép tần số vào các kênh con cho phép việc truyền dẫn một tín hiệu đa sóng mang bằng cách sử dụng một bộ điều chế quang đơn. Các kênh con trực giao và chồng chéo lên nhau trong miền tần số theo nguyên tắc đỉnh của mỗi kênh con sẽ trùng với điểm bằng 0 của các kênh khác. Điều chế OFDM rất thích hợp và có khả năng sử dụng các dạng điều chế cao hơn (8-QAM, 16-QAM) trên phần cứng thiết bị quang giống nhau do q trình xử lý tín hiệu trong miền điện dễ dàng. Một vài kênh OFDM có vùng tần số lên tới vài Ghz. Với đường xuống sử dụng laser đơn mode với băng thông cao (10-25Ghz) được sử dụng. Giả sử ta sử dụng điều chế 16-QAM và nhiều kênh OFDM, tốc độ đỉnh có thể đạt được là từ 40-100Gbps. Băng thơng của các ONU có thể đáp ứng được tồn bộ băng thông của OLT. Các vấn đề liên quan đến kỹ thuật OFDM sẽ được trình bày trong chương III.
2.4. Kết luận
Qua những vấn đề được trình bày trong chương “Mạng truy nhập quang thế hệ sau”, đồ án đã nêu được các yêu cầu về mạng truy nhập quang thế hệ sau như yêu cầu về dịch vụ, yêu cầu về mạng, yêu cầu về vận hành và thương mại mà các mạng truy nhập trong tương lai cần đạt được. Ngoài ra, chương này cũng cung cấp cái nhìn cụ thể về sự phát triển cùa hệ thống mạng quang qua các thế hệ và các kỹ thuật khác nhau. Cuối cùng, nội dung chương đưa ra các kỹ thuật mới sẽ được triển khai và áp dụng trong mạng truy nhập thế hệ sau như: TDM, WDM, CDM, OFDM. Trong các kỹ thuật này, kỹ thuật OFDM cho thấy nhiều tiềm năng vì những ưu điểm của mình. Do vậy, trong chương tiếp theo kỹ thuật OFDM sẽ được đề cập sâu hơn.
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương III: Kỹ thuật OFDM
SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp Trang 27
CHƯƠNG III: KỸ THUẬT OFDM
Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM là một phương pháp điều chế cho phép giảm thiểu méo tuyến tính. Kỹ thuật OFDM được áp dụng nhiều trong truyền dẫn vô tuyến giúp tăng hiệu quả băng thông, chuyển đổi pha đinh chọn lọc thành pha đinh phẳng. Hơn nữa, nó cịn được áp dụng trong truyền dẫn quang để khắc phục hiện tượng tán sắc tín hiệu quang khi truyền dẫn qua một khoảng cách lớn giúp tăng khoảng cách giữa các trạm lặp trong thực tế.
3.1. Tổng quan về OFDM
3.1.1. Các nguyên lý cơ bản của OFDM
Nguyên lý cơ bản của OFDM là chia một luồng dữ liệu tốc độ cao thành các luồng dữ liệu tốc độ thấp hơn và phát đồng thời trên một số các sóng mang con trực giao. Vì khoảng thời gian symbol tăng lên cho các sóng mang con song song tốc độ thấp hơn, cho nên lượng nhiễu gây ra do độ trải trễ đa đường được giảm xuống. Nhiễu xuyên ký tự ISI được hạn chế hầu như hoàn toàn do việc đưa vào một khoảng thời gian bảo vệ trong mỗi symbol OFDM. Trong khoảng thời gian bảo vệ, mỗi symbol OFDM được bảo vệ theo chu kỳ để tránh nhiễu giữa các sóng mang ICI.
Nếu ký hiệu các sóng mang con được dùng trong hệ thống OFDM là si(t) và sj(t). Để đảm bảo trực giao cho OFDM, các hàm sin của sóng mang con phải thỏa mãn điều kiện sau: * 1, 1 . (3.1) 0, s s t T i j t i j s t s t dt i j T Trong đó: 2 , 1, 2,..., (3.2) 0, j k ft k e k N s t
∆f=1/T là khoảng cách tần số giữa hai sóng mang con, T là thời gian ký hiệu, N là số sóng mang con và N.∆f là băng thông truyền dẫn và ts là dịch thời gian
Giữa kỹ thuật điều chế đa sóng mang khơng chồng phổ và kỹ thuật điều chế đa sóng mang chồng phổ có sự khác nhau. Trong kỹ thuật đa sóng mang chồng phổ, ta có thể tiết kiệm được khoảng 50% băng thông. Tuy nhiên, trong kỹ thuật đa sóng mang chồng phổ, ta cần triệt xuyên nhiễu giữa các sóng mang, nghĩa là các sóng này cần trực giao với nhau.
SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp Trang 28
Giữa kỹ thuật điều chế đa sóng mang không chồng phổ và kỹ thuật điều chế đa sóng mang chồng phổ có sự khác nhau. Trong kỹ thuật đa sóng mang chồng phổ, ta có thể tiết kiệm được khoảng 50% băng thông. Tuy nhiên, trong kỹ thuật đa sóng mang chồng phổ, ta cần triệt xuyên nhiễu giữa các sóng mang, nghĩa là các sóng này cần trực giao với nhau.
Về bản chất, OFDM là một trường hợp đặc biệt của phương thức phát đa sóng mang theo nguyên lý chia dòng dữ liệu tốc độ cao thành tốc độ thấp hơn và phát đồng thời trên một số sóng mang được phân bổ một cách trực giao. Nhờ thực hiện biến đổi chuỗi dữ liệu từ nối tiếp sang song song nên thời gian symbol tăng lên. Do đó, sự phân tán theo thời gian gây bởi trải rộng trễ do truyền dẫn đa đường (multipath) giảm xuống.