Đánh giá hiệu năng giải pháp backhaul di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động thế hệ kế tiếp (TWDMPON) và RoF (Luận văn thạc sĩ)

77 303 1
Đánh giá hiệu năng giải pháp backhaul di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động thế hệ kế tiếp (TWDMPON) và RoF (Luận văn thạc sĩ)

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Đánh giá hiệu năng giải pháp backhaul di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động thế hệ kế tiếp (TWDMPON) và RoF (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá hiệu năng giải pháp backhaul di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động thế hệ kế tiếp (TWDMPON) và RoF (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá hiệu năng giải pháp backhaul di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động thế hệ kế tiếp (TWDMPON) và RoF (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá hiệu năng giải pháp backhaul di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động thế hệ kế tiếp (TWDMPON) và RoF (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá hiệu năng giải pháp backhaul di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động thế hệ kế tiếp (TWDMPON) và RoF (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá hiệu năng giải pháp backhaul di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động thế hệ kế tiếp (TWDMPON) và RoF (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá hiệu năng giải pháp backhaul di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động thế hệ kế tiếp (TWDMPON) và RoF (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá hiệu năng giải pháp backhaul di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động thế hệ kế tiếp (TWDMPON) và RoF (Luận văn thạc sĩ)

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG - NGUYỄN ĐÔNG ĐỨC ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG GIẢI PHÁP BACKHAUL DI ĐỘNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG THẾ HỆ KẾ TIẾP (TWDM-PON) VÀ RoF LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) HÀ NỘI - 2018 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG - NGUYỄN ĐÔNG ĐỨC ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG GIẢI PHÁP BACKHAUL DI ĐỘNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG THẾ HỆ KẾ TIẾP (TWDM-PON) VÀ RoF CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG MÃ SỐ: 85.20.208 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ HẢI CHÂU HÀ NỘI - 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn: "Đánh giá hiệu giải pháp backhaul di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động hệ (TWDM – PON) RoF" cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Học viên Nguyễn Đông Đức ii LỜI CẢM ƠN Trải qua thời gian dài nỗ lực học tập nghiên cứu, để đến kết ngày hôm em nhiều giúp đỡ gia đình, thầy cơ, bạn bè đồng nghiệp Qua em xin gửi lời cảm ơn chân thành với lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Lê Hải Châu, thầy giáo TS Đặng Thế Ngọc, cô giáo ThS Phạm Anh Thư người hết lịng giúp đỡ em hồn thành luận văn Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy (cô) khoa Quốc tế Đào tạo Sau đại học Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng tận tình truyền đạt kiến thức tạo điều kiện thuận lợi cho em trình học tập nghiên cứu, hồn thành luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng để hồn thành luận văn tất nhiệt tình khả mình, nhiên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót hạn chế Kính mong nhận chia sẻ đóng góp ý kiến thầy cô giáo bạn đồng nghiệp Cuối cùng, em xin gửi lời cám ơn đến gia đình người bạn động viên, ủng hộ giúp đỡ em suốt trình học tập hoàn thành luận văn Trân trọng cảm ơn Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Học viên Nguyễn Đông Đức iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC .iii THUẬT NGỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC HÌNH VẼ x MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Hệ thống backhaul di động 1.3 Các yêu cầu mạng backhaul 1.3.1 Tăng tốc độ cho đầu cuối 1.3.2 Tăng lưu lượng 11 1.3.3 Các loại thiết bị, dịch vụ, kiến trúc 12 1.4 Những thách thức mạng backhaul 5G 13 1.4.1 Mật độ công suất cao 14 1.4.2 Lưu lượng phức tạp phân bố không đồng 14 1.4.3 Dịch vụ ảo hóa mạng 17 1.4.4 Các vấn đề khác 18 1.5 Kết luận chƣơng 19 CHƢƠNG 2: CÔNG NGHỆ TWDM – PON VÀ RoF TRONG MẠNG BACKHAUL DI ĐỘNG 21 2.1 Giới thiệu chung 21 2.2 Công nghệ TWDM - PON 22 2.2.1.Tổng quan 22 2.2.2 Công nghệ TWDM – PON cho hệ thống NG-PON2 23 2.2.3 Triển khai NG-PON2 thực tế 32 iv 2.3 Công nghệ RoF 34 2.3.1 Tổng quan 34 2.3.2 Các kỹ thuật truyền sóng vơ tuyến qua sợi quang 36 2.3.3 Những ưu, nhược điểm công nghệ RoF 40 2.3.4 Ứng dụng RoF 42 2.4 Giải pháp kết hợp lai ghép hai công nghệ RoF TWDM- PON mạng backhaul di động 43 2.5 Kết luận chƣơng 45 CHƢƠNG III: PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MẠNG BACKHAUL SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ TWDM - PON VÀ RoF Error! Bookmark not defined 3.1 Giới thiệu chung 47 3.2 Đƣờng xuống cho hệ thống mạng viễn thông truy cập sử dụng RoF/TWDM-PON 48 3.3 Phân tích hiệu 51 3.4 Đánh giá nhận xét 55 3.5 Kết luận chƣơng 60 KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 v THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Thuật ngữ Tiếng Anh Tiếng Việt APD Avalanche Photodiode Ðiốt quang thác ANI Access Node Interface Giao diện nút truy nhập APC Angled Physical Contact Liên kết vật lý APON ATM Passive Optical Network Mạng quang thụ động ATM ASE Amplified Spontaneous Emission Khuếch đại phát xạ tự phát ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền tải không đồng AWG Arrayed-Waveguide Grating Cách tử ống dẫn sóng dạng mảng BBU BaseBand Unit Đơn vị băng tần gốc BS Base Station Trạm sở BPF Band Pass Filter Bộ lọc băng thông BPON Broadband Passive Optical Network Mạng quang thụ động băng rộng CD Chromatic Dispersion Tán sắc CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CE Coexistence Element Phần tử cộng hữu CO Center Office Trạm trung tâm CPRI Common Public Radio Interface Giao diện vô tuyến công cộng DBA Dynamic Bandwidth Allocation Phân bổ băng thông động DCB Data Center Bridging Kết nối với trung tâm liệu DEMUX Demultiplexer Bộ tách kênh EDFA Erbium Doped Fiber Amplifer Bộ khuếch đại eNodeB Evolved Node Base station Trạm gốc LTE EPON Ethernet Passive Optical Network Mạng quang thụ động Ethernet FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh FTTx Fibre to the x (B–building, business; Cáp quang đến X (B-tồ nhà, doanh nghiệp, H-hộ gia đình, C-tủ cáp) H–home; C–cabinet, curb) Gbps Gigabit per second Tốc độ Gigabit giây vi G-PON Gigabit-capable Passive Optical Network Mạng quang thụ động Gigabit GVD Group Velocity Dispersion Tán sắc vận tốc nhóm ITU International Telecommunication Union Liên minh Viễn thông quốc tế LAN Local Area Network Mạng nội LNA Low Noise Amplifier Bộ khuếch đại nhiễu thấp LTE Long Term Evolution Tiến hóa dài hạn MAN Metropolitan Area Network Mạng đô thị MDU/SFU Multi-Dwelling Unit/Single-Family Unit Nhiều hộ gia đình/ người dùng cá nhân MAC Media Access Control Phương thức điều khiển truy nhập Mbps Megabit per second Tốc độ Megabit giây MUX Multiplexer Bộ ghép kênh MMW Millimeter wave Cơng nghệ sóng vơ tuyến milimet MPA Medium Power Amplifier Bộ khuếch đại trung bình NG-PON1 Next Generation-Passive Optical Network Mạng quang thụ động hệ thứ NG-PON2 Next Generation-Passive Optical Network Mạng quang thụ động hệ thứ hai NG-PON3 Next Generation-Passive Optical Network Mạng quang thụ động hệ thứ ba NLoS Non Line-of-Sight Giải pháp truyền tải không dây OC Optical Circulator Bộ ghép quang ODN Optical Distribution Network Mạng phân phối quang ODS Optical Distribution Segment Đoạn phân phối quang ODSM Opportunistic and Dynamic Spectrum Management Quản lí phổ linh hoạt OFDM Orthogonal Frequency-Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OLT Optical Line Terminal Bộ kết cuối đường quang OMCC Optical Management and Control Channel Kênh điều khiển quản lý quang vii OMCI Optical Management and Control Interface Giao diện quản lý điều khiển quang OPL Opical Path Loss Suy hao đường truyền quang OPP Opical Path Penalty Bù công suất tuyến quang quang ONT Optical Network Terminal Bộ kết cuối mạng quang ONU Optical Network Unit Đơn vị mạng quang P2P Point to Point Kết nối điểm – điểm P2M Point to Multipoint Kết nối điểm – đa điểm PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động PB Power Budget Quỹ công suất PMD Polarization Mode Dispersion Tán sắc mode phân cực PtP WDM Point-to-Point Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh theo bước sóng điểm-điểm QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ QPSK Quaternary Phase Shift Keying Điều chế pha trực giao RE Reach Extender Bộ kéo dài tầm với RF Radio Frequency Tần số vô tuyến RN Remote Node Node từ xa RRU Remote Radio Unit Đơn vị vô tuyến từ xa RoF Radio Over Fiber Truyền tín hiệu vơ tuyến qua sợi quang R/S Reach extender interface to optical trunk line Giao diện mở rộng tầm với vào mạng trung kế quang SMF Single Mode Fibre Sợi quang đơn mode SONET/SDH Synchronous Optical Network/Synchronous Digital Hierachy Mạng quang đồng bộ/Phân cấp số đồng S/R Reach extender interface to optical distribution network Đường truy cập mở rộng vào mạng phân phối quang TC Transmission Convergence Lớp hội tụ truyền dẫn TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian viii TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia thời gian TWDM Time and Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh theo thời gian bước sóng UD-WDM Ultra - Dense Wavelength Division Multiplexing Ghép chặt theo bước sóng UNI User Node Interface Giao diện nút người dùng UPC Ultra Physical Contact Điểm tiếp xúc quang WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WBF Wavelength Blocking Filter Bộ lọc chặn bước sóng WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh theo bước sóng WDMA Wavelength-Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo bước sóng WM Wavelength Multiplexer Bộ ghép kênh bước sóng XG-PON1 10-Gigabit Passive Optical Network Mạng quang thụ động 10 Gbps 51 Phân tích hiệu 3.3 Hai tín hiệu quang sau qua ghép quang điều chế tín hiệu số QPSK điều chế Mach-Zehnder với số điều chế m, dẫn đến tín hiệu có kết sau: E(t)=[ Ps cos 1t + cos ][1+mS(t)] Trong đó: Ps cơng suất truyền CO, (3.1) tần số tín hiệu hai điốt laser (LD), S(t) tín hiệu số QPSK Tín hiệu chuyển đến đầu vào AWG Kết AWG xác định bởi: ET(t) =∑ i(t)*hi Tx (t) (3.2) Trong Ei(t) đầu vào tín hiệu ith AWG hiTx(t) chuyển đổi AWG cho kênh ith Khi tín hiệu quang qua EDFA, tín hiệu đầu xác định bởi: EA(t)= GE ET (t) + nASE (t) (3.3) Trong GE số khuếch đại EDFA nASE nhiễu ASE xác định bởi: = PASE = 2nζh0(GE-1)B0 (3.4) Các tín hiệu sau qua khuyến đại quang EDFA truyền qua sợi quang đến tách với tỷ lệ chia tách NS, sau truyền qua sợi quang tới RAU Xem xét suy giảm phân tán sợi quang, tín hiệu quang thu RAU biểu diễn bằng: Er(t) = GE / N s Pr (cos 1t+cos 2t) [ 1+mS(t)] (3.5) Trong đó: Pr cơng suất quang học nhận RAU Với Pr= Ps exp(1 – 2)hCD1hCD2, hệ hệ số suy giảm sợi quang, L1 chiều dài sợi quang EDFA chia, L2 chiều dài sợi quang chia RAU hCD1 hCD2 suy giảm công suất tín hiệu tán sắc, cho bởi: hCD1 = e(-2π hCD2 =e(-2π ) m ) m (3.6) (3.7) 52 m toàn độ rộng tối đa nửa cực đại phổ laser; Với độ trễ lan truyền hai tín hiệu quang tán sắc, đưa bởi: = DL1(γ2/c)fc (3.8) = DL2(γ2/c)fc (3.9) Với:  D tham số sợi quang tán sắc  C tốc độ ánh sáng chân không  γ bước sóng  fc tần số (ví dụ: tần số MMW) Do đó, dịng quang sau Photodiot (APD) trình bày dạng: I (t)= RM |Er(t)|2 I (t) =RMPr(GE/Ns)[cos2( 1t) I (t) =RMPr(GE/Ns)[1+0,5cos ( + cos2 ( 1t) 2t) + cos( + 0,5cos (2 2t) 1t) cos ( 2t)][1+ mS(t)] + cos ( + 2)t + cos( – 2 2) t] [1+ mS(t)] (3.10) Trong ℜ hệ số đáp ứng M hệ số khuếch đại APD Từ (3.10), cơng thức cos ( 1– 2)t , tín hiệu MMW, trích cách sử dụng lọc băng thơng Vì nên dịng điện tín hiệu MMW thể sau: Immw (t) = ℜ RMPr(GE/Ns) [cos ( 1– 2)t] [1+ mS(t)] (3.11) Tiếp theo, tín hiệu MMW khuyếch đại, cung cấp cho ăng-ten phát đến đầu thu Tại đầu thu, tín hiệu nhận truyền đến LNA trộn Tại trộn, tín hiệu ghép với tín hiệu lân cận (fmm) từ dao động tạo tín hiệu thể sau: Imix(t)= ℜMPrGE (GPGTxGRxGL ) / ( PL LI ) [1/2N s ] [1+cos2( 1– 2)t][1+2mS(t) 2 + m S(t) ] (3.12) Với Gtx Grx công suất ăng ten thu ăng ten phát GP GL công suất PA LNA Tương ứng LI tổn thất anten PL tổng số suy hao đường truyền Đối với việc truyền tín hiệu qua bước sóng millimet, việc suy hao 53 đường truyền hệ số suy giản ăng ten cao Bên cạnh đó, thực tế, ăng-ten thường lắp mái nhà nơi cao, gần môi trường không gian tự Vì thế, tín hiệu qua hệ thống MMW chủ yếu suy hao đường truyền, hấp thụ khí suy giảm mưa Do đó, tổng số suy hao đường truyền MMW thể công thức sau: PL= Pfs + Pat + Prain = 20log (4 fmm/c) + (γox + γwv + γrain )d (3.13) Với Pfs suy hao đường truyền môi trường tự do, Pat hấp thụ khí bao gồm hấp thụ oxy nước, Prain suy hao mưa Tiếp theo d khoảng cách di chuyển, fmm tần số sóng mang MMW, c tốc độ ánh sáng môi trường chân không cuối γox, γwv, γrain hệ số suy hao oxy, nước, mưa tương ứng Với thành phần chiều, hài bậc hai, tần số 2( 1– 2) từ công thức (3.12) loại bỏ sau qua lọc băng thông Kết là, tín hiệu liệu thu sau: Irec(t) = ℜ RMPrGE/Ns (GPGTxGRx GLGM ) / ( PL LI ) [mS(t)] (3.14) Với GM công suất phát khuếch đại trung bình Tiếp theo, tính đến yếu tố ảnh hưởng đến nhiễu, gồm nhiều loại nhiễu cường độ tia laser (RIN), nhiễu pha, nhiễu khuếch đại nhiễu máy thu Các yếu tố sau loại bỏ nhiễu pha xác định công thức: σ2N = 2qM2FA (ℜ Pr + Id)Bn + (4KT Bn)Fn/ RL + 2RINℜ2M2Pr2 Bn + σ2ASE (3.15) Với q thay đổi điện tử Bn hiệu ứng băng thông suy giảm Id dòng tối thiết bị quang K Hằng số Boltzmann T nhiệt độ máy thu RL điện trở tải Fn nhiễu PA σ2ASE nhiễu ASE FA nhiễu mức APD FA xác định công thức: FA (M) = kAM + (1- kA) (2- 1/M) Trong kA hệ số ion hóa (3.16) 54 Sự có mặt ASE tạo ba loại nhiễu, bao gồm “shot noise”, “the signalspontaneous beat noise”, “the spontaneous-spontaneous beat noise” Do đó, tổng số nhiễu gây EDFA thể sau: σ2ASE = σ2ase-sh + σ2s-sp + σ2sp-sp (3.17) Với σ2ase-sh, σ2s-sp, σ2sp-sp “shot noise”, “the signal-spontaneous beat noise”, “the spontaneous-spontaneous beat noise” tương ứng Dưới ảnh hưởng sợi quang tán sắc, hai tín hiệu quang qua hai sợi quang bị trễ Sự trễ làm tăng nhiễu pha tín hiệu MMW đầu Nhiễu pha trình bày đây: σ2CD1 = ∫ m)/πf } {1- cos (2 πf 1)} 2π mBn( 1) (3.18) σ2CD2 = ∫ m)/πf } {1- cos (2 πf 2)} 2π mBn( 2) (3.19) Do đó, tổng độ nhiễu viết là: σ2TN = σ2N + σ2CD1 + σ2CD2 (3.20) Tại phía thu, tổng số nhiễu khuếch đại viết sau: NFAmp = NFLNA + (NFMPA -1)/GL (3.21) Với NFAmp nhiễu khuếch đại, NFLNA NFMPA nhiễu LNA MPA tương ứng Từ công thức (3.14), (3.20), (3.21) đường xuống SNR viết dạng sau: SNR= Ps/Pn ={ (ℜMmPr)2 σ2dGpGTxGRxGLGMGE2}/ (σ2TN PLPINFAmpNFRxKTBnN2s) (3.22) Với Bn hiệu ứng nhiễu băng thông K Hằng số Boltzmann T nhiệt độ tuyệt đối đầu thu RF NFRx nhiễu Anten thu nhận Và σd2 cơng suất tín hiệu số bình thường Cuối cùng, BER hàm SNR trường hợp điều chế tín hiệu số pha trực giao QPSK viết theo công thức sau: BER= 0,5erfc (√ ) (3.23) 55 3.4 Đánh giá nhận xét Trong phần này, dựa phân tích hiệu phần 3.3, hiệu suất, BER, đường xuống RoF/TWDM-PON phân tích dạng số tham số hệ thống bao gồm công suất laser (PS) tổng chiều dài cáp quang, chia tách, khoảng cách liên kết khơng dây Bảng trình bày thơng số hệ thống số sử dụng việc đánh giá kết phân tích luận văn Bảng 3.1: Các tham số hệ thống Tên Ký hiệu Giá Trị Hệ số suy giảm cáp quang Tải phản kháng Đáp ứng PD Hệ số khuếch đại APD Tần số MMW LNA thu MPA thu PA thu Tx thu Rx thu Tổn thất thực EDFA thu Tách tỷ lệ Nhiễu đầu thu Nhiễu khuếch đại Hằng số Boltzmann Cơng suất tín hiệu liệu chuẩn hóa Hiệu ứng nhiễu băng thơng Độ rộng tối đa nửa cực đại laser α RL ℜ M fmm GL GM GP GTX GRX PL GE NS NFRx NFLNA; NFMPA; Fn K σd Bn 0.2 dB/km 50 Ω 0.6 A/W 40 60 GHz dB 15 dB 15 25 dB 20 dB 15 dB dB 15 dB 64 10 dB dB 1.38e-23 10 GHz Hệ số suy giảm oxy Hệ số suy giảm nước Hệ số suy giảm mưa γox γwv γrain 12.75MHz 15.1 dB/km 0.1869 dB/km dB/km 56 Hình 3.3 cho thấy so sánh hiệu mạng truy nhập lai RoF/TWDM-PON MMW-RoF tương ứng với tổng khoảng cách cáp quang (L) 20 km, 40 km 60 km Hình 3.3: So sánh hiệu hệ thống lai RoF/TWDM-PON hệ thống MMW RoF với GE = 15 dB Các kết thu xác nhận hệ thống lai RoF/TWDM-PON có hiệu nhỏ so với hệ thống MMW-RoF Nhận thấy với mức BER khoảng 10-3 độ dài quang 60 Km hiệu hệ thống lai RoF/TWDMPON nhỏ so với hệ thống MMW-RoF tương ứng khoảng 3dB Để giải thích cho việc giải thích hệ thống MMW RoF không bị ảnh hưởng nhiều thời tiết dùng sợi quang thẳng suy hao thấp, sử dụng hệ thống lai RoF/TWDM-PON sợi quang phải sử dụng qua tách ghép bước sóng, khuếch đại, nhiễu xuyên kênh, hiệu suất làm việc thiết 57 bị… Do hệ thống bị suy hao thiết bị Khi công suất phát tăng, BER hệ thống RoF/TWDM-PON MMW RoF giảm nhanh Lý tăng công suất giúp giảm bớt suy thoái hiệu suất gây phân tán tán sắc kênh Qua hình nhận thấy hiệu hệ thống lai ghép TWDM-PON/RoF thấp so với hệ thống MMW- RoF giá trị chênh lệch khơng q lớn bù đắp việc tăng cơng suất phát, ngồi việc sử dụng TWDM-PON/RoF tích hợp nhiều kênh thu vào hệ thống áp dụng thực tế linh hoạt so với hệ thống MMW RoF Để đánh giá tác động khoảng cách cáp quang truyền đi, hình 3.4, hiệu suất hệ thống lai RoF/TWDMPON khảo sát so với tổng khoảng cách cáp quang với giá trị EDFA khác Các đồ thị cho thấy hiệu hệ thống bị suy giảm nghiêm trọng (BER tăng lên nhanh chóng) hệ thống đạt đến L, BER tăng nhanh suy hao lớn với hệ thống sử dụng công nghệ lai ghép MMW TWDM-PON Khoảng cách tối đa dựa hệ số BER yêu cầu độ khuếch đại EDFA; khoảng cách quang dài đạt hệ số khuếch đại cao hệ số BER giảm xuống so với yêu cầu 58 Hình 3.4: Sự phụ thuộc hiệu suất BER tổng khoảng cách cáp quang (L) với Ps = dBm Như hình 3.4 với mức BER yêu cầu khoảng 10-3 độ khuếch đại 15dB chiều dài tối đa sợi quang khoảng 30 Km, tăng độ khuếch đại lên 20 dB chiều dài tối đa sợi quang khoảng 45 Km, tăng độ khuếch đại lên đến 25dB chiều dài tối đa sợi quang khoảng 63 Km Vì khoảng cách tối đa dựa BER yêu cầu độ khuếch đại EDFA; khoảng cách dài đạt đạt khuếch đại cao BER yêu cầu giảm xuống Hình 3.5: Sự phụ thuộc hiệu suất BER vào tỷ lệ chia tách với GE = 15 dB L = 40 km Tiếp theo ảnh hưởng tỷ lệ chia tách công suất phát hiệu hệ thống thể hình 3.5 Như thể hình, hiệu hệ thống bị suy giảm tỷ lệ chia tách cao áp dụng suy hao chia xác định tỷ lệ chia tách; tỷ lệ chia tách cao tổn thất lớn Đó lý địi hỏi phải có cơng suất truyền cao để có tỷ lệ chia lớn Trong hình 3.6 với tỷ lệ chia tách 128 với mức cơng suất phát khác cho BER khác nhau, với công suất phát dBm BER mức lớn 59 0,1; với cơng suất phát dBm BER xấp xỉ 0,1; tăng công suất phát lên 10 dBm BER khoảng 0.07; tăng thêm cơng suất phát lên 15 dBm BER giảm xuống dải từ 10-4 đến 10-5 Do để có BER theo yêu cầu cụ thể cần phải tăng công suất đầu phát để đại tỷ lệ chia tách cao Cuối cùng, dựa vào phân tích hiệu hệ thống khoảng cách liên kết tác động khoảng cách liên kết MMW đến hiệu hệ thống minh họa hình 3.6 Khoảng cách liên kết khơng dây thay đổi từ đến km, tần số vô tuyến 60, 90 120 riêng biệt Các số liệu thu chứng minh hiệu hệ thống phụ thuộc mạnh mẽ vào khoảng cách liên kết tần số MMW, hiệu giảm khoảng cách kết nối tăng tần số MMW tăng lên Bên cạnh đó, khoảng cách liên kết ảnh hưởng đến hiệu hệ thống, khoảng cách xa làm suy giảm nghiêm trọng hiệu hệ thống Như phân tích hình 3.6 hệ số BER lớn 10-3 với khoảng cách ngắn (ở tần số 120 GHz khoảng cách 300 m, tần số 90 GHz khoảng cách khoảng 400 m) Do đó, khoảng cách liên kết nên giới hạn để đảm bảo hiệu hệ thống 60 Hình 3.6: Ảnh hƣởng khoảng cách liên kết MMW BER 3.5 Kết luận chƣơng Dựa tính toán đường truyền RoF/TWDM-PON cho mạng truy cập di động hệ phân tích tồn diện hiệu suất hệ thống lai ghép RoF/TWDM-PON linh hoạt có dung lượng cao Việc xem xét khơng yếu tố nhiễu khác mà nhiều suy giảm khác hệ thống quang khoảng cách Sự phụ thuộc hiệu hệ thống yếu tố gây suy giảm khoảng cách liên kết, chiều dài sợi quang, tỉ lệ phân tách phân tích kỹ lưỡng Qua kết phân tích nhận thấy hệ thống MMW RoF có hiệu cao so với hệ thống lai ghép nhiên với mức chênh lệch khơng q lớn bù lại việc tăng công suất phát hệ thống lai ghép TWDM-PON/RoF lại kết hợp cung cấp giải pháp hiệu chi phí, linh hoạt băng thông rộng sở hạ tầng Do giải pháp tốt cho mạng truy cập di động hệ 61 KẾT LUẬN Công nghệ thông tin thông tin di động nhân tố then chốt cho cách mạng công nghệ số 4.0 diễn tương lai gần Đối với thông tin di động, mạng 5G chắn đưa vào sử dụng khoảng đến 10 năm tới Nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ 5G, mạng backhaul 5G thay đổi áp dụng công nghệ đại thời gian tới Do vậy, việc nghiên cứu, tìm hiểu đánh giá hiệu giải pháp mạng backhaul di động dung lượng lớn tương lai có khả đáp ứng tốt nhu cầu mạng 5G quan trọng cần thiết việc nắm bắt làm chủ công nghệ tương lai gần Hiện hai công nghệ sử dụng mạng lõi hệ thống thông tin di động TWDM-PON RoF đánh giá hai cơng nghệ có nhiều ưu điểm vượt trội Việc đưa giải pháp kết hợp hai công nghệ đại vào hệ thống dùng lại ưu điểm hai từ thỏa mãn yêu cầu mạng 5G tương lai, đồng thời tiết giảm chi phí xây dựng hệ thống cho nhà mạng Luận văn tập trung nghiên cứu, tìm hiểu đánh giá hiệu giải pháp backhaul di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động hệ RoF Trong nội dung bao gồm 03 chương Chương giới thiệu tổng quan mạng backhaul di động bao gồm xu hướng phát triển mạng di động từ hình thành phát triển tương lai (từ mạng di động hệ thứ đến mạng đến mạng di động hệ thứ tương lai không xa) Từ nhu cầu thực tiến địi hỏi mạng backhaul 5G phải có thông số kỹ thuật cao dung lượng lớn, tốc độ cao, bảo mật cao, …để phù hợp với cơng nghệ Internet kết nối vạn vật, trí tuệ nhân tạo,… Chương tìm hiểu chi tiết hai công nghệ TWDM – PON RoF, đánh giá ưu điểm, nhược điểm khả áp dụng hai cơng nghệ Từ xây dựng mơ hình để kết hợp ưu điểm hai cơng nghệ áp dụng vào hệ thống lai ghép chúng Chương xây dựng mơ hình tốn học, từ phân tích hiệu 62 năng, đánh giá kết quả, phụ thuộc tỉ lệ lỗi bit vào yếu tố độ dài cáp quang, tỉ lệ chia tách Hiện có đánh giá hiệu hệ thống phụ thuộc vào số yếu tố phụ thuộc mô dự đốn thực tế, ngồi hệ thống mơ luận văn chưa thực hồn thiện, chưa tính tốn hết tồn yếu tố gây suy giảm hiệu hệ thống (ví dụ nhiễu xuyên kênh, …) cần nghiên cứu thêm Mặt khác triển khai thực tế yếu tố gây nhiễu phụ thuộc vào hiệu suất làm việc, công nghệ chế tạo nhà cung cấp thiết bị Đồng thời, việc nghiên cứu công nghệ tương lai đồi hỏi phải cần nhiều công sức, nguồn lực đầu tư vào thực tiễn có thực tiễn chứng minh nghiên cứu đắn phù hợp 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] T S Rappaport , S Shu , R Mayzus, H Zhao,Y Azar, K Wang, G N Wong, J K Schulz,M Samimi, F Gutierrez Millimeter Wave Mobile Communications for 5G Cellular: It Will Work! IEEE Access (2013) 335–349 [2] C X Wang, F Haider, X Gao, X H You Cellular Architecture And Key Technologies for 5G Wireless Communication Networks IEEE Communications Magazine 52 (2) (2014) 122-130 [3] Vikas Kumar Pandey, Sanjeev Gupta,Bharti Chaurasiya Performance Analysis of WDM PON and RoF Technology in Optical Communication Based on FBG In ternational Journal of Engineering Research, Vol 3, Iss 10, 2014 [4] Tong Shao, Flora Parésys, Yannis Le Guennec,et la Convergence of 60 GHz Radio Over Fiber and WDM-PON Using Parallel Phase Modulation With a Single Mach–Zehnder Modulator Journal of Lightwave Technology, Vol 30, No 17, September 1, 2012 [5] J Beas,G Castanon,I Aldaya,A Aragon-Zavala,G Campuzano MillimeterWaveFrequency Radio over Fiber Systems: A Survey IEEE Communication Surveys & Tutorials 15 (4) (2013) 1593–1619 [6] D T Pham, A Kanno,K Inagaki,and T Kawanishi High-Capacity Wireless Backhaul Network Using Seamless Convergence of Radio over Fiber and 90-GHz Millimeter-Wave J Light Technol 32 (20) (2014) 3910–3923 [7] Anliang Liu, Xin Wang, Qi Shao, Teng Song,et al A low cost Structure of Radio-Over Fiber System Compatible with WDM-PON Proc of the 2016 25th Wireless and Optical Communication Conference, May 2016 64 [8] Wei Ji; Xiao Li; Zhaoyuan Kang; Xuwei Xue Design of WDM-RoF-PON Based on Improved OFDM Mechanism and Optical Coherent Technology IEEE/OSA Journal of Optical Communications and Networking, vol 7, iss 2, pp 74–82, 2005 [9] Zhongle Wu et al Efficient Centralized Light Sources for RoF-WDM-PON Based on Weakresonant-Cavity Fabry-perot Laser Diode Optical Fiber Communications Conferenceand Exhibition (OFC), 2015 [10] V Lakshmi Mohan et al A Novel Architecture for RoF-WDM PON Integration Using PDM and Remote Modulation Computational Systems and Communications (ICCSC), 2014 First International Conference on, 2014 [11] 40-Gigabit-Capable Passive Optical Networks (NG-PON2): General Requirements, ITU-T Recommendation G 989 1, Mar 2013 [12] 40-Gigabit-Capable Passive Optical Networks 2:Physical media dependent (PMD) layer specification, ITU-T Recommendation G 989 2, Dec 2014 [13] Y Luo, X Zhou, F Effenberger, X Yan, G Peng, Y Qian, and Y Ma, “Time-and Wavelength-Division Multiplexed Passive Optical Network (TWDM-PON) for Next- Generation PON Stage (NG-PON2),” IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology, 31 (2013) 587-593 [14] Q Jian, S Xuemin, W M Jon, S Qinghua, H Yejun, and L Lei, “Enabling Device-to-Device Communications in Millimeter-Wave 5G Cellular Networks,” IEEE Communications Magazine, vol 53, pp 209 – 215, 2015 [15] PERFORMANCE ANALYSIS OF GIGABIT-CAPABLE RADIO ACCESS NETWORkS EXPLOITING TWDM-PON AND RoF TECHNOLOGIES Thu A Pham, Hai Chau Le, Lam T Vu, Ngoc T Dang (Posts and Telecommunications Institute of Technology, Hanoi, Vietnam Computer Communication Labs, The University of Aizu, Aizu-wakamatsu, Japan) 65 ... CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG - NGUYỄN ĐÔNG ĐỨC ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG GIẢI PHÁP BACKHAUL DI ĐỘNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG THẾ HỆ KẾ TIẾP (TWDM-PON) VÀ RoF CHUYÊN... Hiện tại, mạng lõi hệ thống thông tin di động ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động GPON Tuy nhiên, với công nghệ truy nhập hệ thứ 2, với tốc độ tối đa lên đến 40 Gbps áp dụng làm tăng tốc... công nghệ truy nhập quang thụ động hệ thứ thử nghiệm thành công sử dụng phổ biết tương lai Do vậy, giải pháp kết hợp hai công nghệ hứa hẹn có khả đáp ứng nhu cầu cấp thiết mạng backhaul di động

Ngày đăng: 19/03/2018, 21:18

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan