Tailieu.vncty.com luan van-thac_si_ky_thuat_da_truy_nhap_trong_mang_quang_va_ung_dung(1)

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi

--------------------------------------------

luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc

kü thuËt ®a truy nhËp trong m¹ng quang vµ øng dông

ngµnh: xö lý th«ng tin vµ truyÒn th«ng

M∙ sè:

NguyÔn thÕ d−¬ng

Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: PGS -TS. §Æng v¨n chuyÕt

hµ néi 2006

-i-

Lêi cam ®oan

Em xin cam ®oan luËn v¨n nµy lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña b¶n th©n.

C¸c nghiªn cøu trong luËn v¨n nµy dùa trªn nh÷ng tæng hîp lý thuyÕt vµ hiÓu

biÕt thùc tÕ cña em, kh«ng sao chÐp.

T¸c gi¶ luËn v¨n

NguyÔn ThÕ D−¬ng

-ii-

Môc lôc Néi dung Trang

Lêi Më ®Çu .............................................................................................

Ch−¬ng 1: c¸c phÇn tö sö dông trong m¹ng

quang ®a truy nhËp

1.1 giíi thiÖu chung …………………….................................. 1

1.2 Bé ghÐp h×nh sao qu¶ng b¸ ………………………….... 2

1.3 bé ghÐp kªnh vµ t¸ch kªnh ........................................... 4

1.4 ®ièt laze ®iÒu chØnh ®−îc b−íc sãng. .................... 7

1.4.1 §iÒu chØnh nhiÖt. ........................................................................... 8

1.4.2 §ièt laze ®iÒu chØnh ®−îc b−íc sãng sö dông hèc ngoµi............... 8

1.4.3 ®ièt laze håi tiÕp ph©n bè (DFB) hai ®o¹n..................................... 10

1.4.4 §ièt laze ph¶n x¹ ph©n bè Bragg hai ®o¹n vµ ba ®o¹n. ................ 11

1.5 bé läc quang ®iÒu chØnh ®−îc …................................ 12

Ch−¬ng 2 : Kü thuËt ®a truy nhËp

ph©n chia theo b−íc sãng - wdma

2.1 Tæng quan vÒ kü thuËt WDMA....................................... 14

2.2 M¹ng WDMA ®¬n b−íc ....................................................... 14

2.2.1 M¹ng WDMA “ qu¶ng b¸ vµ lùa chän ”........................................ 14

2.2.2 M¹ng WDMA “®Þnh tuyÕn theo b−íc sãng”................................. 20

2.2.3 C¸c vÊn ®Ò liªn quan ®Õn hiÖu suÊt vµ thiÕt kÕ m¹ng .................... 25

2.2.3.1 VÞ trÝ bé ®Öm trong m¹ng WDMA ®¬n b−íc ................................. 25

2.2.3.2 Xuyªn kªnh..................................................................................... 26

2.3 M¹ng WDMA ®a b−íc ......................................................... 29

2.3.1 Kh¸i niÖm chung vÒ m¹ng WDMA ®a b−íc ................................ 29

2.3.2 §Æc ®iÓm cña m¹ng WDMA ®a b−íc ……………....................... 31

-iii-

2.4 øng dông m¹ng kü thuËt ®a truy nhËp WDMA 36

2.4. 1 M¹ng WDMA ®¬n b−íc .............................................................. 36

2.4.1.1 M¹ng LAMBDANET...................................................................... 36

2.4.1.2 M¹ng RAINBOW............................................................................ 37

2.4.1.3 FOX –Bé kÕt nèi chÐo quang tèc ®é cao…………………………… 38

2.4.1.4 HYPASS (High performance packet switch system……………...... 39

2.4.1.5 M¹ng RINGGO............................................................................... 42

2.4.2 M¹ng WDMA ®a b−íc .................................................................. 43

2.4.2.1 M¹ng Starnet.................................................................................. 43

2.4.2.2 M¹ng HORNET.............................................................................. 44

Ch−¬ng 3 : kü thuËt ®a truy nhËp

ph©n chia theo sãng mang phô – SCMA

3.1 Giíi thiÖu chung .................................................................. 49

3.2 HiÖu suÊt cña m¹ng scma ®¬n kªnh …..................... 51

3.2.1 NhiÔu l−îng tö Short noise ………………................................... 53

3.2.2 NhiÔu nhiÖt cña m¸y thu ............................................................... 54

3.2.3 NhiÔu c−êng ®é Laser ................................................................... 55

3.2.4 NhiÔu giao thoa quang .................................................................. 55

3.2.5 Tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m tæng....................................................... 58

3.2.6 øng dông cña c¸c hÖ thèng SCMA ®¬n kªnh ................................ 55

3.3 §a truy nhËp sãng mang phô ®a kªnh .................... 60

3.3.1 Kh¸i niÖm vÒ hÖ thèng SCMA ®a kªnh ........................................ 61

3.3.2 §Æc ®iÓm cña hÖ thèng SCMA ®a kªnh ….................................... 62

3.3.3 Tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m tæng ...................................................... 64

3.3.4 øng dông cña c¸c hÖ thèng SCMA ®a kªnh .................................. 65


ph©n chia theo thêi gian – TDMA

4.1 Giíi thiÖu chung .................................................................. 68

-iv-

4.2 Çc kh¸i niÖm c¬ b¶n cña Kü thuËt TDMA ………. 68

4.3 øng dông m¹ng Kü thuËt ®a truy nhËp TDMA .... 71

4.3.1 ATM-PON (ATM dùa trªn m¹ng quang thô ®éng) ...................... 71

4.3.2 E- PON (Ethernet dùa trªn m¹ng quang thô ®éng) ....................... 74


ph©n chia theo m∙ - cdma

5.1 Tæng quan kü thuËt ®a truy nhËp CDMA .............. 78

5.2 Çc m¹ng sö dông kü thuËt CDMA ............................. 78

5.2.1 M¹ng sö dông kü thuËt CDMA t¸ch sãng trùc tiÕp ...................... 78

5.2.2 M¹ng CDMA quang kÕt hîp......................................................... 85

5.2.3 §Æc ®iÓm cña çc m¹ng sö dông kü thuËt CDMA quang.............. 87

Ch−¬ng 6 : ®Ò xuÊt m« h×nh øng dông m¹ng

man T¹i b−u ®iÖn hµ néi

6.1 HiÖn tr¹ng m¹ng viÔn th«ng cña B§HN .................. 88

6.1.1 M¹ng truyÒn dÉn ........................................................................... 88

6.1.2 M¹ng tæng ®µi ............................................................................... 88

6.1.3 M¹ng DDN truyÒn thèng ……………………………………….. 90

6.1.4 M¹ng truyÒn sè liÖu ATM + IP ..................................................... 90

6.1.5 M¹ng truy nhËp b¨ng réng ADSL & SHDSL ................................ 91

6.2 §¸nh gi¸ øng dông truy nhËp quang cña b®hn 94

6.3 Dù b¸o nhu cÇu ph¸t triÓn ............................................ 96

6.4 Ph©n tÝch gi¶i ph¸p øng dông x©y dùng m¹ng .... 99

6.5 Lùa chän gi¶i ph¸p c«ng nghÖ truy nhËp .............. 103

6.6 Mét sè chØ tiªu c¬ b¶n khi x©y dùng m¹ng …….. 105

6.7 §Ò xuÊt cÊu h×nh øng dông m¹ng MAN .................... 107

KÕt luËn................................................................................................. 110

Tµi liÖu tham kh¶o ........................................................................... 111

-v-

ThuËt ng÷ vµ ch÷ viÕt t¾t

ADSL Asymmetric Digital Sub Line Thuª bao sè kh«ng ®èi xøng

AON All –optical network M¹ng toµn quang

ADM Add/ Drop Multiplexer Bé ghÐp kªnh xen rÏ

APD Avalanche Photodiode §ièt t¸ch sãng th¸c

AR Antireflection Coating Vá chèng ph¶n x¹

ASK Amplitude Shift Keying Kho¸ dÞch biªn ®é

ATM Asynchronous Transfer Mode Mode chuyÓn giao kh«ng ®ång bé

B-ISDN Broadband Integrated Service Digital network

M¹ng sè liªn kÕt ®a dÞch vô b¨ng réng

BPF BandPass Filter Bé läc b¨ng th«ng

BRAS Broadband Access Server Server truy nhËp b¨ng réng

CNR Carrier –to- Noise Ratio Tû sè sãng mang trªn nhiÔu

COT Central Office terminal ThiÕt bÞ ®Çu cuèi tæng ®µi

CT Central terminal ThiÕt bÞ ®Çu cuèi tËp trung

DBR Distributed Bragg Reflecter Ph¶n x¹ ph©n bè Bragg

DCN Digital Communication network M¹ng th«ng tin sè

DCS Digital Cross -connect system Bé nèi chÐo sè

DEMUX Demultiplexer Bé gi¶i ghÐp (t¸ch) kªnh

DFB Distributed Feedback Håi tiÕp ph©n bè

DLC Digital loop Carrier TruyÒn t¶i m¹ch vßng sè

DR Distributed reflector Bé ph¶n x¹ ph©n bè

DSL Digital sub line §−êng d©y thuª bao sè

DSLAM DSL access Multiplexer Bé ghÐp ®−êng thuª bao sè

FBG Fiber Bragg grating Çch tö quang Bragg

FP-LD Fabry-Perot laser diode §i èt la-de Fabry-Perot

FSK Frequency Shift Keying Kho¸ dÞch tÇn sè

FTTB Fiber to the Building Çp quang tíi toµ nhµ

FTTC Fiber to the Curb Çp quang tíi khu d©n c−

-vi-

FTTH Fiber to the home Çp quang tíi nhµ

FTTL Fiber to the loop M¹ch vßng çp quang

FTTO Fiber to the office Çp quang tíi c«ng së

FWM Four –Wave Mixing Trén bèn sãng

GGL Gain Guided laser Lade ®iÒu khiÓn khuyÕch ®¹i

GI Graded Index ChØ sè Gradien

GRIN Graded refractive Index ChØ sè chiÕt suÊt Gradien

IF Intermediate frequency Trung tÇn

IGL Index Guided laser Lade ®iÒu khiÓn chØ sè chiÕt suÊt

IM Intensity Modulation §iÒu biÕn c−êng ®é

IMD Intermodulation Distortion MÐo ®iÒu chÕ t−¬ng hç

LD Laser diode §ièt lade

LED Light Emitting Diode §ièt ph¸t quang LED

LO Local Oscillator Dao ®éng néi

LOC Large Optical Cavity Hèc céng h−ëng quang réng

MAN Metropolitan Area Network M¹ng khu vùc néi thÞ

MQW Multiple Quantum Well GiÕng l−îng tö

MUX Multiplexer Bé ghÐp kªnh

MZ Mach –Zehnder Bé ®iÒu chÕ Mach –Zehnder

OA Optical amplifier Bé khuÕch ®¹i quang

OADM Optical Add/Drop Multiplexer Bé ghÐp kªnh xen rÏ quang

OFA Optical fiber amplifier Bé khuÕch ®¹i quang sîi

ONI Optical Network interface Giao diÖn m¹ng quang

ONNI Optical network – to – network interface

Giao diÖn m¹ng –m¹ng quang

ONU Optical network Unit ThiÕt bÞ m¹ng quang

OTN Optical transport network M¹ng truyÒn t¶i quang

OXC Optical Cross connect Nèi chÐo quang

PDS Passive Distribute Service DÞch vô ph©n phèi thô ®éng

-vii-

PIN Positive Intrinsic Negative CÊu tróc PIN

PON Passive optical network M¹ng quang thô ®éng

PSK Phase shift keying Kho¸ dÞch pha

RF Radio frequency TÇn sè v« tuyÕn

RIN Relative Intensity Noise NhiÔu c−êng ®é t−¬ng ®èi

RPR Resilient packet ring M¹ng vßng chuyÓn m¹ch gãi tù håi phôc

SBS Stimulated Brillouin Scattering T¸n x¹ Brillouin kÝch thÝch

SCM Subcarrier Multiplexing GhÐp kªnh sãng mang phô

SDSL Symmetric digital sub line Thuª bao sè ®èi xøng

SEL Surface Emitting laser La-de ph¸t mÆt

SPM Self phase modulation Tù ®iÒu chÕ pha

SRS Stimulated Raman Scattering T¸n x¹ raman kÝch thÝch

TDM Time division Multiplexing GhÐp kªnh theo thêi gian

TDMA Time division Multiple Access §a truy nhËp theo thêi gian

TT Tunable transmitter Bé ph¸t ®iÒu chØnh ®−îc

TR Tunable receiver Bé thu ®iÒu chØnh ®−îc

FT Fixed – tuned transmitter Bé ph¸t cè ®Þnh

RF Fixed – tuned receiver Bé thu cè ®Þnh

VPN Virtual private network DÞch vô m¹ng riªng ¶o

WDM Wavelength Division Multiplex GhÐp kªnh theo b−íc sãng

WDMA Wavelength Division Multiple Access

§a truy nhËp theo b−íc sãng

WGR Wavelength Grating Router Bé ®Þnh tuyÕn c¸ch tö dÉn sãng

WR Wavelength Router Bé ®Þnh tuyÕn b−íc sãng

WRC Wavelength routing Controller Bé ®iÒu khiÓn ®Þnh tuyÕn b−íc sãng

WT Wavelength terminal ThiÕt bÞ kÕt cuèi b−íc sãng

XPM Cross Phase Modulation §iÒu chÕ ngang (chÐo) pha

-viii-

danh môc b¶ng

B¶ng 2.1 Quan hÖ gi÷a sè nót m¹ng (N) vµ sè b−íc (h) xuÊt ph¸t tõ

mét nót nguån trong gi¶n ®å ShuffleNet (p,k) .......................

33

B¶ng 2.2 Mét sè th«ng sè ®¹i diÖn biÓu ®å ShuffleNet ....................... 34

B¶ng 2.3 C¸c tham sè thö nghiÖm m¹ng HORNET ............................. 45

B¶ng 6.1 Kü thuËt truyÒn dÉn tõ tæng ®µi ®Õn thuª bao ……………… 104

B¶ng 6.2 Kü thuËt truyÒn dÉn tõ thuª bao ®Õn tæng ®µi ……………… 104

Danh môc h×nh vÏ H×nh 1.1. Mét sè cÊu kiÖn quang thô ®éng ........................................... 2

H×nh 1.2. Bé ghÐp h×nh sao 8x8 t¹o ra b»ng 12 bé ghÐp sîi ®¬n mode . 2

H×nh 1.3. C¸c bé ghÐp h×nh sao ............................................................. 4

H×nh 1.4. S¬ ®å khèi hÖ thèng WDM .................................................... 4

H×nh 1.5 ThiÕt bÞ ghÐp –t¸ch kªnh hçn hîp (MUX-DEMUX) ............. 5

H×nh 1.6 Xuyªn kªnh ............................................................................ 9

H×nh 1.7 §ièt laze ®iÒu chØnh ®−îc sö dông hèc ngoµi ........................ 9

H×nh 1.8 Laser MAGIC ........................................................................ 9

H×nh 1.9 §ièt laze håi tiÕp ph©n bè hai ®o¹n ....................................... 10

H×nh 1.10 S¬ ®è cÊu tróc diode laze ph¶n x¹ ph©n bè Bragg ................ 11

H×nh 1.11 S¬ ®å khèi bé läc quang ®iÒu chØnh ®−îc .............................. 12

H×nh 2.1 M¹ng WDMA h×nh sao ®¬n b−íc “qu¶ng b¸ vµ lùa chän”.... 15

H×nh 2.2 S¬ ®å chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i kÕt hîp víi sè b−íc sãng ®−îc

sö dông ..................................................................................

17

H×nh 2.3 Quan hÖ sè b−íc sãng bËn -T¶i ρ vµ sè b−íc sãng cùc ®¹i ... 20

H×nh 2.4 Nguyªn lý ®Þnh tuyÕn b−íc sãng m¹ng WDMA ®¬n b−íc .. 220

H×nh 2.5 M¹ng ®Þnh tuyÕn theo b−íc sãng N = 3

nót ,sö dông phÇn tö WDM ..................................................

21

H×nh 2.6 M¹ng ®Þnh tuyÕn theo b−íc sãng

sö dông chuyÓn m¹ch kh«ng gian chän b−íc sãng ...............

23

-ix-

H×nh 2.7 Nguyªn lý ho¹t ®éng m¹ng LLN …………………………... 24

H×nh 2.8 T¸i sö dông b−íc sãng trong m¹ng LLN ............................... 25

H×nh 2.9 Quan hÖ thêi gian ®îi vµ t¶i cho m¹ng ®Öm ®Çu ra ®Çu vµo 26

H×nh 2.10 Chän kªnh trong m¹ng WDMA thu kÕt hîp ......................... 27

H×nh 2.11 MÊt m¸t c«ng suÊt do xuyªn kªnh trong bé t¸ch sãng quang 28

H×nh 2.12 Quan hÖ gi÷a c«ng suÊt cùc ®¹i trªn kªnh vµ sè kªnh cho

4 ¶nh h−ëng phi tuyÕn trong m¹ng WDMA ………………..

29

H×nh 2.13 CÊu tróc m¹ng ®a chÆng WDMA h×nh sao 8 nót ................... 30

H×nh 2.14 BiÓu ®å kÕt nèi trùc tiÕp Shufflenet m¹ng ®a chÆng

h×nh sao 8 nót..........................................................................

32

H×nh 2.15 BiÓu diÔn th«ng l−îng trªn mét nót, sè nót N

cho m¹ng WDMA shuffleNet ................................................

35

H×nh 2.16 CÊu tróc m¹ng Lambdanet WDMA ....................................... 36

H×nh 2.17 CÊu tróc c¬ b¶n cña m¹ng FOX ............................................. 38

H×nh 2.18 CÊu tróc m¹ng WDMA –Hypass ........................................... 39

H×nh 2.19 Minh ho¹ thuËt to¸n th¨m dß h×nh c©y trong tr−êng hîp

cã 4 gãi d÷ liÖu ®ång thêi ®Õn cïng mét ®Ých .......................

40

H×nh 2.20 Quan hÖ gi÷a thêi gian trÔ trung b×nh

vµ t¶i ρ trong m¹ng Hypass ...................................................

41

H×nh 2.21 M¹ng metro WDM ringo ................................................... 42

H×nh 2.22 CÊu tróc nót RINGO ............................................................. 43

H×nh 2.23 CÊu tróc chuyÓn m¹ch Starnet ............................................... 43

H×nh 2.24 CÊu tróc m¹ng HORNET....................................................... 46

H×nh 2.25 S¬ ®å cÊu tróc nót truy nhËp (AN) trong m¹ng HORNET .... 46

H×nh 2.26 Nguyªn lý ho¹t ®éng giao thøc CSMA/CA

trong m¹ng HORNET ………………………………………

47

H×nh 3.1 Nguyªn lý kü thuËt ®iÒu chÕ SCM …………………………. 49

H×nh 3.2 M¹ng SCMA cÊu tróc h×nh sao .............................................. 51

H×nh 3.2 (a) Phæ c«ng suÊt quang cña hai Laser ®¬n mode däc 53

-x-

cã ®é lÖch tÇn sè trung t©m b»ng δv .....................................

H×nh 3.2(b) Phæ c«ng suÊt ®iÖn cña thµnh phÇn nhiÔu khi δv ≠0 .............. 57

H×nh 3.2 (c) Phæ c«ng suÊt ®iÖn cña thµnh phÇn nhiÔu khi δv = 0 ............ 57

H×nh 3.3 Tû sè (SNRtot) tæng vµ 4 lo¹i nhiÔu trong

hÖ thèng SCMA ®¬n kªnh .....................................................

59

H×nh 3.4 H−íng lªn hÖ thèng FITL dùa trªn SCMA –PON ................ 60

H×nh 3.5 M¹ng SCMA ®a kªnh , N b−íc sãng vµ M nót m¹ng

trªn mét b−íc sãng ...............................................................

61

H×nh 3.6 G¸n kªnh tÇn trong m¹ng SCMA ®a kªnh ............................. 62

H×nh 3.7 CÊu tróc chuyÓn m¹ch gãi tèc ®é cao dùa trªn SCMA ®a kªnh øng dông cho MAN ………………………..

66

H×nh 4.1 M¹ng quang thô ®éng dùa trªn cÊu tróc Bus ......................... 69

H×nh 4.2 CÊu tróc cña ATM-PON......................................................... 72

H×nh 4.3 Khung thêi gian ATM-PON ®èi xøng 155 Mbps .................. 74

H×nh 4.4 S¬ ®å øng dông E-PON ......................................................... 75

H×nh 4.5 Khe thêi gian h−íng lªn vµ h−íng xuèng E-PON ................. 76

H×nh 5.1 M¹ng CDMA quang .............................................................. 79

H×nh 5.2 M· ho¸ bÝt nguån tin ‘1’ víi chuçi chÝp CDMA.

Sè çc chÝp, F=25. Sè çc chip 1, K=5 ..................................

79

H×nh 5.3 (a) Bé m· ho¸ quang vµ (b) bé gi¶i m· quang sö dông

çc ®−êng d©y trÔ quang song song........................................

82

H×nh 5.4 Hai m· quang trùc giao A vµ B .............................................. 84

H×nh 5.5 M· ho¸ vµ gi¶i m· phæ çc xung ¸nh s¸ng cùc ng¾n

trong çc m¹ng CDMA quang kÕt hîp ..................................

86

H×nh 6.1 S¬ ®å ®Êu nèi çc tr¹m tæng ®µi - m¹ng B−u ®iÖn Hµ Néi .... 89

H×nh 6.2 CÊu tróc m¹ng truyÒn sè liÖu ATM + IP ............................... 91

H×nh 6.3 S¬ ®å cÊu tróc m¹ng truy nhËp ADSL & SHDSL .................. 92

H×nh 6.4 S¬ ®å m¹ng truy nhËp ADSL vµ SHDSL – B−u ®iÖn Hµ Néi 93

H×nh 6.5 S¬ ®å triÓn khai MAN øng dông c«ng nghÖ

HORNET trªn m¹ng Hµ Néi .................................................

108

-xi-

Lêi më ®Çu Ngµy nay, thÕ giíi ®ang b−íc sang kû nguyªn cña th«ng tin, trong ®ã

c«ng nghÖ th«ng tin vµ truyÒn th«ng lµ ®éng lùc thóc ®Èy sù ph¸t triÓn cña x·

héi. Do ®ã, nhu cÇu truyÒn th«ng ngµy cµng lín víi nhiÒu dÞch vô míi b¨ng

réng vµ ®a ph−¬ng tiÖn trong ®êi sèng kinh tÕ – x· héi cña tõng quèc gia còng

nh− kÕt nèi toµn cÇu.

§Ó ®¸p øng ®−îc vai trß ®éng lùc thóc ®Èy sù ph¸t triÓn cña kû nguyªn

th«ng tin, m¹ng truyÒn th«ng cÇn ph¶i cã kh¶ n¨ng truyÒn dÉn tèc ®é cao,

b¨ng th«ng réng, dung l−îng lín. Mét trong gi¶i ph¸p ®Ó t¹o ra m¹ng truyÒn

th«ng cã kh¶ n¨ng truyÒn dÉn ®ã lµ m¹ng th«ng tin quang tèc ®é cao. MÆc dï

cã sù ph¸t triÓn nhanh vÒ c«ng nghÖ, cÊu tróc m¹ng vµ cÊu h×nh çc hÖ thèng

truyÒn dÉn quang trong çc øng dông thùc tÕ, song vÒ c¬ b¶n m¹ng th«ng tin

quang cã thÓ chia lµm hai phÇn lµ m¹ng truy nhËp vµ m¹ng truyÒn t¶i.

M¹ng truyÒn t¶i víi môc tiªu truyÒn çc l−u l−îng lín víi b¨ng tÇn

réng nh»m tho¶ m·n nhu cÇu truyÒn t¶i trong cÊu tróc m¹ng hiÖn ®¹i. Trªn c¬

së ®ã, vÊn ®Ò th«ng suèt l−u l−îng ®−îc ®Æt ra nh− lµ mét nÒn t¶ng cho viÖc

tho¶ m·n nhu cÇu b¨ng tÇn réng cña kh¸ch hµng mµ kh«ng cÇn quan t©m tíi

néi dung cña luång tÝn hiÖu. §©y còng lµ néi dung yªu cÇu tiÕn ®Õn m¹ng toµn

quang thÕ hÖ sau (all optical network). M¹ng truy nhËp quang ë nhiÒu n¬i ®·

®−îc khai th¸c cã hiÖu qu¶ vµ ®· ®¸p øng ®−îc nhiÒu lo¹i h×nh dÞch vô. Tuy

nhiªn, nhu cÇu th«ng tin ngµy mét ph¸t triÓn m¹nh, çc yªu cÇu vÒ çc hÖ

thèng truy nhËp quang cho m¹ng néi h¹t cã b¨ng tÇn réng ®· ®−îc ®Æt ra

nh»m tho¶ m·n sù ph¸t triÓn cña m¹ng vµ çc lo¹i h×nh dÞch vô cã b¨ng tÇn vµ

chÊt l−îng cao. §Ó thùc hiÖn çc môc ®Ých trªn ng−êi ta ®· vµ ®ang nghiªn

cøu rÊt nhiÒu çc gi¶i ph¸p kü thuËt, mét trong sè ®ã lµ kü thuËt ®a

truy nhËp quang nh»m t¹o ra çc së cø khoa häc cho viÖc thiÕt kÕ vµ

øng dông çc m¹ng quang ®a truy nhËp, néi dung luËn v¨n bao gåm:

Ch−¬ng 1 giíi thiÖu mét sè phÇn tö sö dông trong m¹ng quang ®a truy

nhËp. Nghiªn cøu chøc n¨ng, nguyªn lý ho¹t ®éng vµ ®Æc tÝnh kü thuËt cña

mét sè cÊu kiÖn quang thô ®éng vµ çc phÇn tö ®iÒu chØnh ®−îc øng dông

trong m¹ng quang ®a truy nhËp (Bé ph¸t thay ®æi, bé thu thay ®æi vµ bé läc

thay ®æi ®−îc).

-xii-

Ch−¬ng 2 sÏ tr×nh bµy vÒ kü thuËt ®a truy nhËp ph©n chia theo b−íc sãng WDMA trong ®ã ®−a ra tæng quan vÒ c«ng nghÖ WDMA, çc kh¸i niÖm vÒ m¹ng WDMA ®¬n b−íc vµ ®a b−íc ®ång thêi ph©n tÝch cÊu tróc, ®Æc tÝnh kü thuËt cña çc m¹ng WDMA ®¬n b−íc vµ ®a b−íc vµ nghiªn cøu mét sè cÊu tróc vµ giao thøc m¹ng øng dông kü thuËt WDMA.

Ch−¬ng 3 nghiªn cøu vÒ kü thuËt ®a truy nhËp ph©n chia theo sãng mang phô SCMA t×m hiÓu çc ®Æc ®iÓm vÒ kü thuËt ®a truy nhËp sãng mang phô ®¬n kªnh, kü thuËt ®a truy nhËp sãng mang phô ®a kªnh, ®−a ra çc ph©n tÝch ¶nh h−ëng vÒ nhiÔu g©y ra liªn quan ®Õn hiÖu suÊt cña m¹ng vµ nªu øng dông cña kü thuËt SCMA.

Ch−¬ng 4 m« t¶ kü thuËt ®a truy nhËp theo thêi gian TDMA víi hai ph−¬ng thøc xö lý ghÐp dßng tÝn hiÖu d−íi d¹ng chÌn bÝt vµ d¹ng khèi. Tr×nh bµy çc m¹ng øng dông: M¹ng A-PON (ATM dùa trªn m¹ng quang thô ®éng) vµ M¹ng E-PON (Ethernet dùa trªn m¹ng quang thô ®éng).

Ch−¬ng 5 nghiªn cøu ®Æc ®iÓm cña kü thuËt ph©n chia theo m· CDMA liªn quan ®Õn çc kü thuËt CDMA t¸ch sãng trùc tiÕp vµ m¹ng CDMA quang kÕt hîp vµ ®Æc ®iÓm cña çc m¹ng sö dông kü thuËt CDMA quang.

Ch−¬ng 6 ®Ò xuÊt kh¶ n¨ng øng dông m« h×nh øng dông MAN trªn

m¹ng cña B−u ®iÖn Hµ néi ®Ó chuyÓn t¶i l−u l−îng cho çc m¹ng b¨ng réng vµ

tõng b−íc cã thÓ thay thÕ çc m¹ng truyÒn dÉn kªnh truyÒn thèng. ViÖc triÓn

khai øng dông m¹ng MAN nhê kü thuËt WDMA còng nh− øng dông cña kü

thuËt WDMA trong çc m¹ng ®−êng trôc vµ m¹ng diÖn réng ®−îc m« t¶ cho

thÊy møc ®é vµ tÝnh kh¶ thi khi ¸p dông cÊu tróc MAN cho viÖc truyÒn t¶i d÷

liÖu chuyÓn m¹ch gãi rÊt phï hîp cho çc øng dông cña m¹ng thÕ hÖ sau NGN

vµo thùc tÕ nh− thÕ nµo.

-1-

Ch−¬ng 1

tæng quan vÒ çc phÇn tö sö dông trong m¹ng quang ®a truy nhËp

1.1 giíi thiÖu chung. Trong kü thuËt ®a truy nhËp quang, vÒ mÆt b−íc sãng ta cã kü thuËt

ghÐp kªnh theo b−íc sãng WDM t−¬ng øng lµ kü thuËt truy nhËp WDMA, ghÐp kªnh nhiÒu sãng mang SCM t−¬ng øng lµ kü thuËt truy nhËp SCMA, vÒ mÆt thêi gian ta cã kü thuËt truy nhËp theo thêi gian TDMA vµ truy nhËp ph©n chia theo m· CDMA. Trong çc m¹ng truy nhËp quang dßng bÝt d÷ liÖu h−íng ®i tõ ng−êi sö dông ®Õn tæng ®µi cã l−u l−îng nhá vµ h−íng vÒ tõ tæng ®µi ®Õn ng−êi sö dông cã l−u l−îng lín h¬n rÊt nhiÒu, v× vËy, kü thuËt truy nhËp cho çc h−íng còng kh¸c nhau.

§Ó thùc hiÖn ®−îc m¹ng quang ®a truy nhËp cÇn ph¶i cã mét sè cÊu kiÖn quang, th«ng th−êng ®−îc gäi lµ çc thiÕt bÞ quang thô ®éng. Tuú theo çc chøc n¨ng thùc hiÖn mµ chóng ®−îc chia ra çc lo¹i nh− sau :

• Bé chia quang: Bé nµy thùc hiÖn chia c«ng suÊt quang tõ mét ®Çu vµo duy nhÊt tíi mét sè ®Çu ra.

• Bé tæng hîp quang: Bé nµy thùc hiÖn chøc n¨ng ng−îc l¹i cña bé chia, nã tæng hîp mét sè tÝn hiÖu quang ë çc ®−êng vµo vµ ®−a tíi mét ®Çu ra duy nhÊt.

• Bé ghÐp h×nh sao qu¶ng b¸: ThiÕt bÞ nµy thùc hiÖn viÖc kÕt hîp çc tÝn hiÖu quang tõ çc cæng vµo vµ chia ®Òu nã cho çc cæng ra.

• ThiÕt bÞ ghÐp kªnh theo b−íc sãng : ThiÕt bÞ nµy tæng hîp çc kªnh cã b−íc sãng kh¸c nhau t¹i çc ®Çu vµo vµ ®−a ra mét ®Çu ra duy nhÊt.

• ThiÕt bÞ t¸ch kªnh theo b−íc sãng : ThiÕt bÞ nµy chia ®a kªnh quang tõ mét ®Çu vµo thµnh çc ®Çu ra kh¸c nhau tuú thuéc vµo b−íc sãng cña chóng.

• Çc bé çc ly quang: Cã nhiÖm vô b¶o vÖ bé ph¸t hoÆc bÊt cø thiÕt bÞ liªn quan ®Õn ®é nh¹y tõ nh÷ng tÝn hiÖu ph¶n x¹ kh«ng mong muèn.

• Bé läc quang : ThiÕt bÞ nµy thùc hiÖn chän läc mét kªnh trong sè çc kªnh ®Õn ®Çu vµo, vµ ®−a kªnh ®−îc chän nµy ®Õn ®Çu ra. Ngoµi ra trong mét sè m¹ng quang ®a truy nhËp yªu cÇu mét vµi phÇn

tö ®iÒu chØnh ®−îc, vÝ dô nh− bé ph¸t thay ®æi ®−îc (Tx- Tunable), bé thu

-2-

thay ®æi ®−îc (Rx- Tunable) vµ çc bé läc quang thay ®æi ®−îc. §©y lµ çc phÇn tö tÝch cùc, nã cã vÞ trÝ ®Æc biÖt quan träng trong çc m¹ng quang sö dông kü thuËt ®a truy nhËp theo b−íc sãng (WDMA).

H×nh 1.1 CÊu kiÖn quang thô ®éng.

a. Bé chia quang. d. Bé ghÐp kªnh theo b−íc sãng. b. Bé tæng hîp quang. e. Bé t¸ch kªnh theo b−íc sãng. c. Bé ghÐp h×nh sao qu¶ng b¸. f. Bé çch ly quang.

1.2 Bé ghÐp h×nh sao qu¶ng b¸.

H×nh 1.2 Bé ghÐp h×nh sao 8x8 t¹o ra b»ng 12 bé ghÐp sîi ®¬n mode.

Vai trß cña mét bé ghÐp h×nh sao lµ kÕt hîp çc tÝn hiÖu quang tõ çc cæng ®Çu vµo vµ chia ®Òu nã trªn çc cæng ®Çu ra nh− chØ ra trªn h×nh 1.2. Kh«ng nh− çc bé t¸ch kªnh, çc bé ghÐp h×nh sao kh«ng chøa çc phÇn tö

9

10

11

12 8

7

6

5

4

3

2

1

MN

λn

λ1

λ1 ...... λn λ1 ...... λn λ1

λn

a b c

d e

f

-3-

lùa chän b−íc sãng. V× vËy chóng kh«ng cã kh¶ n¨ng t¸ch çc kªnh riªng rÏ. Trong tr−êng hîp tæng qu¸t sè çc cæng ®Çu vµo vµ çc cæng ®Çu ra kh«ng cÇn ph¶i b»ng nhau vµ ký hiÖu lµ (NxM), trong ®ã N lµ sè cæng ®Çu vµo vµ M lµ sè cæng ®Çu ra.

Cã mét sè kiÓu bé ghÐp h×nh sao ®· ®−îc ph¸t triÓn. Lo¹i bé ghÐp ®Çu tiªn sö dông çc bé ghÐp sîi 3dB. Mçi bé ghÐp sîi cã kh¶ n¨ng ghÐp hai tÝn hiÖu ®Çu vµo vµ ph©n chia ®Òu trªn hai cæng ®Çu ra, còng cã nghÜa lµ bé ghÐp h×nh sao 2x2. Çc h×nh sao bËc cao h¬n NxN cã thÓ ®−îc t¹o ra b»ng çch gép mét sè bé ghÐp 2x2 víi nhau trong ®ã N lµ béi sè lÇn cña 2. H×nh 1.2 m« t¶ s¬ ®å nh− vËy cho cÊu tróc h×nh sao 8x8 t¹o thµnh tõ 12 bé ghÐp 2x2. §Ó t¹o ra ®−îc bé coupler h×nh sao NxN th× sè bé coupler 3 dB cÇn thiÕt ®−îc tÝnh theo biÓu thøc sau:

NNNC 2log2

= 1.1

NÕu gäi β lµ suy hao cña tÝn hiÖu khi ®i qua coupler 3dB th× hÖ sè nµy ®−îc x¸c ®Þnh b»ng tæng sè c«ng suÊt ®Çu ra trªn tæng c«ng suÊt ®Çu vµo, th«ng th−êng gi¸ trÞ nµy ®−îc biÓu diÔn theo ®¬n vÞ deciBel. Suy hao tæng cña tÝn hiÖu khi ®i qua bé ghÐp h×nh sao NxN ®−îc tÝnh nh− biÓu thøc (1.2). Nh− vËy khi sè cæng t¨ng lªn th× suy hao tÝn hiÖu qua bé ghÐp còng t¨ng lªn.

NN

dBLossN

1010

log

10 log).log3.31(10log10][2

ββ−≅

⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

−= 1.2

Cã mét gi¶i ph¸p kh¸c ®−îc ®−a ra lµ sö dông çc bé ghÐp biconical-taper (th¾t lµm hai h×nh chãp nãng ch¶y) ®Ó t¹o ra çc bé ghÐp h×nh sao v÷ng vµng, ch¾c ch¾n. H×nh 1.3 m« t¶ s¬ ®å sao truyÒn dÉn vµ sao ph¶n x¹ ®−îc t¹o ra b»ng c«ng nghÖ nµy. Kü thuËt nµy lµm nãng ch¶y mét sè l−îng lín çc sîi

l¹i víi nhau vµ kÐo dµi phÇn nãng ch¶y thµnh d¹ng cÊu tróc th¾t hai phÇn. ë phÇn cã d¹ng h×nh nªm, tÝn hiÖu tõ mçi sîi ®−îc ghÐp l¹i víi nhau vµ chia ®Òu ra trªn çc cæng ®Çu ra. CÊu tróc nh− vËy ho¹t ®éng t−¬ng ®èi tèt víi sîi ®a mode. Cßn trong tr−êng hîp sîi ®¬n mode th× nã bÞ h¹n chÕ do chØ cã thÓ lµm nãng ch¶y ®−îc vµi sîi. Çc bé ghÐp nãng ch¶y 2x2 sö dông sîi ®¬n mode ®−îc chÕ t¹o tõ kh¸ sím. Chóng cã thÓ ®−îc thiÕt kÕ ®Ó ho¹t ®éng trªn mét ph¹m vi b−íc sãng réng.

-4-

a, Bé ghÐp sao truyÒn dÉn ; b, Bé ghÐp sao ph¶n x¹ H×nh 1.3 Çc bé ghÐp h×nh sao.

1.3 bé ghÐp kªnh (MUX) vµ t¸ch kªnh (DE-MUX). 1.3.1 Nguyªn lý c¬ b¶n ghÐp kªnh theo b−íc sãng quang.

H×nh 1.4 S¬ ®å khèi hÖ thèng WDM Nguyªn lý c¬ b¶n cña ghÐp kªnh theo b−íc sãng quang ®−îc minh ho¹

ë h×nh 1.4. Cã hai ph−¬ng ¸n thiÕt lËp hÖ thèng truyÒn dÉn sö dông ghÐp b−íc sãng quang WDM ®ã lµ: Ph−¬ng ¸n truyÒn dÉn ghÐp b−íc sãng quang theo mét h−íng, lµ sù kÕt hîp çc tÝn hiÖu cã b−íc sãng kh¸c nhau vµo sîi quang t¹i mét ®Çu vµ thùc hiÖn t¸ch chóng ®Ó chuyÓn tíi çc bé t¸ch sãng quang ë ®Çu kia. Th«ng th−êng cÇn ph¶i sö dông hai sîi quang ®Ó thùc hiÖn truyÒn tÝn hiÖu th«ng tin cho chiÒu ®i vµ chiÒu vÒ. Ph−¬ng ¸n truyÒn dÉn hai h−íng th× kh«ng qui ®Þnh ph¸t ë mét ®Çu vµ thu ë mét ®Çu; ®iÒu nµy tøc lµ cã thÓ truyÒn

th«ng tin theo mét h−íng t¹i çc b−íc sãng λ1, λ2 , λ3, .......λj ......λn vµ ®ång

thêi còng truyÒn th«ng tin kh¸c theo h−íng ng−îc l¹i t¹i çc b−íc sãng λ1’,

λ2’, λ3’, .......λj’......λn’. Ph−¬ng ¸n nµy chØ cÇn sö dông mét sîi còng cã thÓ thiÕt lËp ®−îc mét hÖ thèng truyÒn dÉn cho c¶ chiÒu ®i vµ chiÒu vÒ. §Ó thùc hiÖn mét hÖ thèng WDM theo mét h−íng, th× cÇn ph¶i cã bé ghÐp kªnh b−íc sãng MUX ë ®Çu ph¸t ®Ó kÕt hîp çc tÝn hiÖu quang tõ çc nguån ph¸t quang kh¸c nhau ®−a vµo mét sîi quang chung. T¹i ®Çu thu, cÇn ph¶i cã mét bé t¸ch kªnh DEMUX ®Ó thùc hiÖn t¸ch çc kªnh quang t−¬ng øng. Nh×n chung, çc

MUX

DE-MUX

o(λ1 .....λn)

i(λ1 .....λn)

i1(λ1)

in(λn)

O1(λ1)

On(λn)

(a) (b)

-5-

laze ®¬n mode th−êng kh«ng ph¸t mét l−îng c«ng suÊt ®¸ng kÓ nµo ë ngoµi ®é réng phæ kªnh ®· ®Þnh tr−íc cña chóng, cho nªn kh«ng cÇn ph¶i ®Ó ý ®Õn vÊn ®Ò xuyªn kªnh ë ®Çu ph¸t. VÊn ®Ò ®¸ng quan t©m ë ®©y lµ bé ghÐp kªnh cÇn cã suy hao thÊp ®Ó sao cho tÝn hiÖu tõ nguån quang tíi ®Çu ra bé ghÐp Ýt bÞ suy hao. §èi víi bé t¸ch kªnh, v× çc bé t¸ch sãng quang th−êng nh¹y c¶m trªn c¶ mét vïng réng çc b−íc sãng cho nªn nã cã thÓ thu ®−îc toµn bé çc b−íc sãng ®· ®−îc ph¸t ®i tõ phÝa thiÕt bÞ ph¸t. Nh− vËy, ®Ó ng¨n chÆn çc tÝn hiÖu kh«ng mong muèn mét çch cã hiÖu qu¶, ph¶i cã biÖn ph¸p çch ly tèt çc kªnh quang. §Ó thùc hiÖn ®iÒu nµy, cÇn thiÕt kÕ çc bé t¸ch kªnh chÝnh x¸c hoÆc sö dông çc bé läc quang rÊt æn ®Þnh vµ cã b−íc sãng c¾t chÝnh x¸c.

VÒ nguyªn lý, bÊt kú mét bé ghÐp kªnh nµo còng cã thÓ ®−îc dïng lµm bé t¸ch kªnh. Nh− vËy hiÓu ®¬n gi¶n, tõ “bé ghÐp-Multiplexer” trong tr−êng hîp nµy th−êng ®−îc sö dông ë d¹ng chung ®Ó t−¬ng thÝch cho c¶ bé ghÐp vµ bé t¸ch kªnh, ngo¹i trõ tr−êng hîp cÇn thiÕt ph¶i ph©n biÖt hai thiÕt bÞ hoÆc hai chøc n¨ng.

Ng−êi ta chia thiÕt bÞ ghÐp sãng quang thµnh ba lo¹i : Bé ghÐp kªnh (MUX ), bé t¸ch kªnh (DEMUX) vµ çc bé ghÐp vµ t¸ch hçn hîp (MUX-DEMUX). Çc bé MUX vµ DEMUX ®−îc dïng cho ph−¬ng ¸n truyÒn dÉn theo mét h−íng, cßn lo¹i thø ba (MUX-DEMUX) ®−îc sö dông cho ph−¬ng ¸n truyÒn dÉn hai h−íng trªn mét sîi. H×nh 1.5 m« t¶ cÊu tróc thiÕt bÞ ghÐp – t¸ch kªnh hçn hîp. ViÖc ph©n tÝch chÝnh x¸c thiÕt bÞ ghÐp ph¶i dùa trªn ma trËn chuyÓn ®æi víi çc phÇn tö cña ma trËn lµ Aij(x). Çc phÇn tö nµy lµ çc hÖ sè phô thuéc vµo b−íc sãng, nã biÓu thÞ çc tÝn hiÖu quang ®i vµo cöa thø i vµ ra cöa ra thø j.

H×n

H×nh 1.5. ThiÕt bÞ ghÐp –t¸ch kªnh hçn hîp (MUX-DEMUX)

TÝn hiÖu ghÐp kªnh

TÝn hiÖu t¸ch kªnh

Sîi quang

O(λk)

I(λi)

Ik(λk)

Oi(λi)

-6-

1.3.2 Çc tham sè c¬ b¶n cña bé ghÐp kªnh vµ t¸ch kªnh. Çc tham sè c¬ b¶n ®Ó miªu t¶ ®Æc tÝnh cña çc bé ghÐp – t¸ch kªnh

hçn hîp lµ suy hao xen, xuyªn kªnh, ®é réng kªnh. §Ó ®¬n gi¶n, ta h·y ph©n biÖt ra thµnh thiÕt bÞ mét h−íng ë h×nh 1.4 vµ thiÕt bÞ hai h−íng nh− ë h×nh

1.5. Çc ký hiÖu I(λi) vµ O(λk) t−¬ng øng lµ çc tÝn hiÖu cã b−íc sãng λi , λk ë

®−êng chung. Ký hiÖu Ik(λk) lµ tÝn hiÖu ®Çu vµo ®−îc ghÐp vµo cöa thø k, tÝn

hiÖu nµy ®−îc ph¸t tõ nguån ph¸t quang thø k. Ký hiÖu Oi(λi) lµ tÝn hiÖu cã

b−íc sãng λi ®· ®−îc t¸ch vµ ®i ra tõ cöa thø i. B©y giê ta xem xÐt ba tham sè c¬ b¶n lµ suy hao xen, xuyªn kªnh, vµ ®é réng kªnh nh− sau :

Suy hao xen : §−îc x¸c ®Þnh lµ l−îng c«ng suÊt tæn hao sinh ra trong tuyÕn truyÒn dÉn quang do tuyÕn cã thªm çc thiÕt bÞ ghÐp b−íc sãng quang WDM. Suy hao nµy bao gåm suy hao do çc ®iÓm ghÐp nèi çc thiÕt bÞ WDM víi sîi vµ suy hao b¶n th©n çc thiÕt bÞ ghÐp g©y ra. Suy hao xen ®−îc diÔn gi¶i t−¬ng tù nh− suy hao ®èi víi çc bé ghÐp coupler chung, nh−ng cã ®iÓm kh¸c lµ ë WDM chØ xÐt cho mét b−íc sãng ®Æc tr−ng:

)()(

log10ii

ii I

OL

λλ

−= ®èi víi thiÕt bÞ MUX

1.3

)()(

log10i

iii I

OL

λλ

−= ®èi víi thiÕt bÞ DEMUX 1.4

Víi Li lµ suy hao t¹i b−íc sãng λi khi thiÕt bÞ ®−îc ghÐp xen vµo tuyÕn. Xuyªn kªnh : Lµ hiÖn t−îng mét l−îng nhá tÝn hiÖu tõ kªnh nµy bÞ rß

sang kªnh kh¸c. Çc møc xuyªn kªnh cho phÐp n»m ë d¶i rÊt réng tuú thuéc vµo tr−êng hîp ¸p dông, nh−ng nh×n chung ph¶i ®¶m b¶o nhá h¬n –30 dB trong mäi tr−êng hîp. Trong mét bé t¸ch kªnh lý t−ëng sÏ kh«ng cã sù rß

c«ng suÊt tÝn hiÖu tõ kªnh thø i cã b−íc sãng λi sang çc kªnh kh¸c cã b−íc

sãng kh¸c víi λi . Nh−ng trong thùc tÕ lu«n tån t¹i mét møc xuyªn kªnh nhÊt ®Þnh ®iÒu ®ã lµm gi¶m chÊt l−îng truyÒn dÉn cña hÖ thèng. Kh¶ n¨ng t¸ch çc kªnh kh¸c nhau ®−îc diÔn gi¶i b»ng suy hao xuyªn kªnh vµ ®−îc tÝnh b»ng dB :

( ) ])(

log[10)(k

kiki I

UD

λλ

λ −= 1.5

-7-

Tõ h×nh 1.6 (a) ta thÊy Ui(λk) lµ l−îng tÝn hiÖu kh«ng mong muèn ë

b−íc sãng λk do cã sù rß tÝn hiÖu trªn cöa ra thø i, mµ ®óng ra th× chØ cã tÝn

hiÖu ë b−íc sãng λi. Trong thiÕt bÞ ghÐp –t¸ch kªnh hçn hîp nh− ë h×nh 1.6 (b), viÖc x¸c ®Þnh suy hao xuyªn kªnh còng ®−îc ¸p dông nh− bé t¸ch kªnh. Trong tr−êng hîp nµy, ph¶i xem xÐt c¶ hai lo¹i xuyªn kªnh “xuyªn kªnh ®Çu xa” lµ do çc kªnh kh¸c ®−îc ghÐp ®i vµo ®−êng truyÒn g©y ra, vÝ dô nh−

I(λk) sinh ra Ui(λk). “ xuyªn kªnh ®Çu gÇn” lµ do çc kªnh kh¸c ë ®Çu vµo sinh

ra, nã ®−îc ghÐp ë bªn trong thiÕt bÞ, nh− Ui (λj). Khi t¹o ra çc s¶n phÈm, çc nhµ chÕ t¹o ph¶i cho biÕt suy hao kªnh ®èi víi tõng kªnh cña thiÕt bÞ.

a) Bé t¸ch kªnh vµ b) Bé ghÐp –t¸ch kªnh hçn hîp. H×nh 1.6 Xuyªn kªnh

§é réng kªnh : Lµ d¶i b−íc sãng dµnh cho mçi kªnh mµ nã ®Þnh ra do nguån ph¸t quang. NÕu nguån ph¸t quang lµ çc ®ièt laze th× çc ®é réng kªnh ®−îc yªu cÇu vµo kho¶ng mét vµi ®Õn hµng chôc nano mÐt ®Ó ®¶m b¶o kh«ng bÞ nhiÔu gi÷a çc kªnh do sù bÊt æn ®Þnh cña çc nguån ph¸t g©y ra, vÝ dô nh− khi nhiÖt ®é lµm viÖc thay ®æi sÏ lµm tr«i b−íc sãng. §èi víi nguån ph¸t quang lµ ®ièt ph¸t quang LED, yªu cÇu ®é réng kªnh ph¶i lín h¬n 10 ®Õn 20 lÇn. Nh− vËy, ®é réng kªnh ph¶i ®¶m b¶o ®ñ lín ®Ó tr¸nh nhiÔu gi÷a çc kªnh, v× thÕ nã ®−îc x¸c ®Þnh tuú theo tõng lo¹i nguån ph¸t.

1.4 ®ièt laze ®iÒu chØnh ®−îc b−íc sãng. §èi víi viÖc thiÕt kÕ hÖ thèng th× ®ièt laze lý t−ëng lµ lo¹i ph¸t x¹ ®¬n

mode däc víi ®é réng phæ rÊt hÑp vµ tèc ®é ®iÒu chØnh b−íc sãng cì nano

gi©y trªn kho¶ng b−íc sãng cì 100 nm quanh b−íc sãng 1.3 hoÆc 1.5 µm . §· cã nhiÒu kü thuËt ®−îc ph¸t triÓn cho øng dông ®iÒu chØnh b−íc sãng. Tuy nhiªn cho ®Õn nay çc kü thuËt nµy vÉn ch−a hoµn thiÖn vµ ®¸p øng ®−îc tÊt c¶ çc yªu cÇu øng dông mét çch ®ång thêi. Do ®ã cã nh÷ng tho¶ hiÖp nhÊt

DEMUX

Oi(λi) + Ui(λk) Sîi quang

I(λi)..... I(λk)

(a)

λj

λk I(λi)... I(λk)

O(λj)

(b)

Oi(λ i) + Ui(λk) + Ui(λj)

Ij(λj)

-8-

®Þnh vÒ tèc ®é ®iÒu chØnh vµ kho¶ng b−íc sãng mµ trªn ®ã laze cã thÓ ®iÒu chØnh ®−îc liªn tiÕp. Trong phÇn nµy sÏ ®Ò cËp ®Õn mét sè lo¹i kü thuËt ®Ó t¹o ®ièt laze cã b−íc sãng thay ®æi ®−îc. 1.4.1 §iÒu chØnh nhiÖt.

Do ¶nh h−ëng chØ sè khóc x¹ cña líp laze tÝch cùc phô thuéc vµo nhiÖt ®é, nh− vËy mét çch ®¬n gi¶n ®Ó lµm laze thay ®æi b−íc sãng lµ lµm thay ®æi nhiÖt ®é cña nã. Tû lÖ thay ®æi b−íc sãng theo nhiÖt ®é lµ vµo kho¶ng –

0.1nm/ 0C ( + 13 GHz/ 0C t¹i b−íc sãng 1.5 µm). Do kho¶ng thay ®æi nhiÖt ®é

bÞ khèng chÕ nhá h¬n ± 10 0 C ®Ó ®¶m b¶o ®é tin cËy, do vËy kho¶ng ®iÒu chØnh thùc tÕ cã thÓ ®−îc thùc hiÖn b»ng ph−¬ng ph¸p nµy vµo kho¶ng 2 nm lµ tèi ®a. GÇn ®©y kho¶ng ®iÒu chØnh ®· ®−îc c¶i thiÖn tíi 10.8 nm khi sö dông laze giÕng l−îng tö – ph¶n x¹ ph©n bè Bragg MQW-DBR. Tuy nhiªn, tèc ®é thay ®æi bÞ giíi h¹n bëi trë kh¸ng nhiÖt cì vµi mili gi©y do ®ã ph−¬ng ph¸p nµy h¹n chÕ c¶ vÒ ®é réng lÉn tèc ®é ®iÒu chØnh. 1.4.2 §ièt laze ®iÒu chØnh ®−îc b−íc sãng sö dông hèc ngoµi.

Mét ph−¬ng ph¸p ®¬n gi¶n ®Ó t¹o ®ièt laze ®iÒu chØnh ®−îc trªn mét kho¶ng réng lµ thªm vµo mét bé läc thay ®æi ®−îc t¹i mét ®Çu ra. Çc laze nh− vËy ®−îc xem nh− lµ laze b¸n dÉn cã hèc ngoµi. B»ng çch ®iÒu chØnh bé läc, b−íc sãng cña mode chän cã thÓ thay ®æi cho tíi khi xuÊt hiÖn b−íc nh¶y tíi mode míi cña buång cæng h−ëng Fabry-Perot. §èi víi chiÒu dµi hèc 10

cm th× çc mode Fabry-Perot l©n cËn ®−îc ph©n çch cì δf ≈ 1 GHz (hay δλ ≈ 0.005 nm). Nh− vËy, kho¶ng ®iÒu chØnh ®−îc thùc hiÖn b»ng çc b−íc nh¶y gi÷a çc mode Fabry-Perot. Nguyªn t¾c nµy ®−îc tu©n thñ cho çc lo¹i ®ièt laze thay ®æi ®−îc.

MÆc dï rÊt nhiÒu d¹ng bé läc ngoµi kh¸c nhau ®· ®−îc lµm ra, tuy nhiªn lo¹i ®−îc sö dông réng r·i nhÊt lµ çch tö t¸n x¹ chØ ra trªn h×nh 1.7.

¸nh s¸ng ®i ra tõ mét ®Çu cña ®ièt laze ®−îc chuÈn trùc b»ng thÊu kÝnh tr−íc khi ®i ®Õn çch tö t¸n x¹, çch tö nµy ®¸p øng nh− lµ g−¬ng ph¶n x¹ vµ còng nh− bé läc b¨ng hÑp. B−íc sãng ®−îc ®iÒu chØnh b»ng çch di chuyÓn çch tö ; §iÒu chØnh th« ®−îc t¹o ra b»ng çch quay çch tö trong lóc ®ã ®iÒu chØnh tinh ®−îc thùc hiÖn b»ng çch dÞch chuyÓn çch tö theo chiÒu däc. Víi kü

thuËt nµy kho¶ng ®iÒu chØnh ®¹t ®−îc ®Õn 240 nm t¹i b−íc sãng 1.55 µm khi sö dông ®ièt laze giÕng l−îng tö (MQW).

-9-

H×nh 1.7 §ièt laze ®iÒu chØnh ®−îc sö dông hèc ngoµi

H×nh 1.8 Laze MAGIC MÆt h¹n chÕ cña çc ®ièt laze sö dông çch tö lµ tèc ®é ®iÒu chØnh

thÊp, kÝch th−íc vËt lý t−¬ng ®èi lín vµ khã thùc hiÖn ®−îc ®é æn ®Þnh c¬ häc cho çc bé ph¸t quang. Nh÷ng h¹n chÕ nµy gÇn ®©y ®· ®−îc kh¾c phôc b»ng ph−¬ng ph¸p míi dùa trªn nguån quang b¸n dÉn cã thÓ chän ®−îc tõng b−íc sãng ra. Thay v× sö dông ®ièt laze ®¬n vµ dÞch chuyÓn çch tö, thiÕt bÞ míi

§Çu ra

®ièt laze

KhuÕch ®¹i

Líp chèng ph¶n x¹

L¨ng kÝnh chuÈn trùc

Tinh chØnh GHz

Çch tö t¸n x¹

5 ®Õn 25 cm

Chän b−íc sãng

§iÒu chØnh th« 50 –240 nm

12 nm

2 nm

Çch tö t¸n x¹ cè ®Þnh

TÝn hiÖu quang ra

Hai m¶ng phÇn tö tÝch cùc

-10-

nµy sö dông hai m¶ng phÇn tö tÝch cùc tæ hîp víi çch tö t¸n x¹ cè ®Þnh. S¬ ®å thiÕt bÞ nµy ®−îc chØ ra trong h×nh 1.8 vµ ®−îc gäi lµ laze MAGIC ( multistripe array grating-integrated cavity laser). Mçi säc ®−îc ®¸nh ®Þa chØ mét çch ®éc lËp ®Ó t¹o ra çc b−íc sãng laze kh¸c nhau. ViÖc chän vµ liªn kÕt çch tö víi mét säc lµ duy nhÊt víi mét b−íc sãng. ThiÕt bÞ kiÓu nµy cã kh¶ n¨ng ®¸nh ®Þa chØ cho 15 b−íc sãng kh¸c nhau víi ®é ph©n çch b»ng

1.89 nm trong cöa sæ 1.5 µm . 1.4.3 ®ièt laze håi tiÕp ph©n bè (DFB) hai ®o¹n.

§iÒu chØnh b−íc sãng nhanh cì nano gi©y cã thÓ ®−îc thùc hiÖn b»ng çch phun sãng mang vµo m«i tr−êng laze tÝch cùc, ®iÒu nµy lµm gi¶m chØ sè khóc x¹ hiÖu dông t¹o nªn sù thay ®æi b−íc sãng laze ®Çu ra. Kho¶ng ®iÒu

chØnh b−íc sãng cã thÓ ®−îc −íc tÝnh b»ng biÓu thøc δλ/λ=δneff/neff . Trong thùc tÕ kho¶ng thay ®æi cña chiÕt suÊt t−¬ng ®èi lµ vµo kho¶ng 1% do h¹n chÕ vÒ nhiÖt. Nh− vËy kho¶ng thay ®æi b−íc sãng lín nhÊt cì tõ 10 ®Õn 15 nm cã thÓ ®−îc thùc hiÖn ë ph−¬ng ph¸p nµy. §Ó thùc hiÖn ®iÒu chØnh mét çch ®éc lËp b−íc sãng vµ c«ng suÊt ra cña ®ièt laze cÇn Ýt nhÊt hai ®iÖn cùc: Trong ®ã mét ®iÖn cùc sö dông ®Ó thay ®æi chØ sè khóc x¹ tøc lµ ®iÒu chØnh b−íc sãng ph¸t x¹, ®iÖn cùc cßn l¹i ®−îc sö dông ®Ó biÓn ®æi tÝn hiÖu ®iÖn ®Çu vµo thµnh tÝn hiÖu quang ®−îc ®iÒu chÕ ë ®Çu ra. S¬ ®å dùa trªn cÊu tróc håi tiÕp ph©n bè chØ ra ë h×nh 1.9 ®−îc gäi lµ ®ièt laze håi tiÕp ph©n bè hai ®o¹n.

H×nh 1.9 §ièt laze håi tiÕp ph©n bè hai ®o¹n.

C«ng suÊt quang ®Çu ra ®−îc x¸c ®Þnh b»ng ®o¹n thø nhÊt víi thiªn ¸p ng−ìng trªn. B−íc sãng quang ph¸t x¹ chñ yÕu ®−îc x¸c ®Þnh b»ng phÇn b¬m

Líp chèng ph¶n x¹

TÝn hiÖu quang ra

Dßng ®iÒu khiÓn

Ia khuyÕch ®¹i Ib ®iÒu chØnh

z=0 z=l

-11-

thø hai t¹i c−êng ®é dßng ®iÖn thÊp h¬n mét chót so víi c−êng ®é ng−ìng trung b×nh. Víi c«ng nghÖ nµy ng−êi ta ®· ®−a ra thiÕt bÞ cã kho¶ng thay ®æi liªn tôc 3.3 nm víi ®é réng phæ 15-MHz vµ c«ng suÊt ra 1-mW. Kho¶ng ®iÒu chØnh vÒ c¬ b¶n bÞ giíi h¹n bëi l−îng cho phÐp cùc ®¹i cña sãng mang phun vµo phÇn ®iÒu khiÓn b−íc sãng. 1.4.4 §ièt laze ph¶n x¹ ph©n bè Bragg (DBR) hai ®o¹n vµ ba ®o¹n.

ViÖc c¶i thiÖn kho¶ng ®iÒu chØnh b−íc sãng ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch t¸ch vïng c¸ch tö chän b−íc sãng Bragg ra khái vïng khuyÕch ®¹i bªn trong hèc laze. Vïng Bragg lín h¬n vïng khuyÕch ®¹i. Do ®ã, vïng Bragg cã thÓ ®−îc b¬m rÊt m¹nh mµ kh«ng cÇn sù ®ãng gãp tõ bé t¹o photon dÉn ®Õn kho¶ng thay ®æi ®−îc réng h¬n. CÊu tróc nµy ®−îc xem nh− lµ bé ph¶n x¹ ph©n bè Bragg hai ®o¹n.

H×nh 1.10. S¬ ®è cÊu tróc ®ièt laze ph¶n x¹ ph©n bè Bragg

§Ó c¶i thiÖn h¬n n÷a kho¶ng ®iÒu chØnh b−íc sãng ng−êi ta ®−a thªm phÇn thø ba nh»m ®Ó ®iÒu chØnh phase b−íc sãng bªn trong hèc laze, cÊu tróc cña nã ®−îc chØ ra ë h×nh 1.10. Nguyªn lý ®iÒu chØnh b−íc sãng trong bé ph¶n x¹ ph©n bè Bragg ba ®o¹n cã thÓ ®−îc hiÓu nh− sau: PhÇn DBR ®−a ra møc ph¶n x¹ cao bªn trong mét b¨ng tÇn h¹n chÕ vµo kho¶ng 3 nm. Mode gÇn nhÊt cã møc ph¶n x¹ cùc ®¹i cña bé ph¶n x¹ ph©n bè Bragg sÏ ho¹t ®éng nh− laze

nÕu phase cña nã lµ béi sè 2π. PhÇn dÞch phase sö dông ®Ó ®iÒu chØnh phase

èng sãng1.5µm InGaAsP

z=0 z=l

n+ InP

p+ InP

§Çu ra quang

Dßng ®iÒu khiÓn

K. §¹i Ia

Ip phase Ib Bragg §iÒu chØnh

InGaAs/ InGaAsP MQW tÝch cùc

-12-

cña hµnh tr×nh, nh− vËy b−íc sãng laze cã thÓ ®−îc ®iÒu chØnh quanh mçi b¨ng tÇn ph¶n x¹ Bragg. Víi sù ®iÒu chØnh ®éc lËp cña ba dßng ®iÖn trong çc phÇn tÝch cùc, Bragg, phase th× çc kho¶ng ®iÒu chØnh lµ hÇu nh− liªn tôc tõ 8 nm ®Õn 10 nm. GÇn ®©y ng−êi ta ®· chÕ t¹o ®−îc ®ièt laze cã kho¶ng thay ®æi lín h¬n 10 nm thËm chÝ ®¹t ®Õn 80 nm khi sö dông siªu çch tö.

1.5 bé läc quang ®iÒu chØnh ®−îc. Çc bé thu thay ®æi ®−îc lµ phÇn tö then chèt trong m¹ng WDMA, nã

cã thÓ chän ®−îc mét kªnh mong muèn trong mét tËp kªnh ghÐp theo b−íc. Th«ng th−êng viÖc chän kªnh ®ßi hái mét bé läc quang thay ®æi ®−îc, s¬ ®å chøc n¨ng cña bé läc quang ®iÒu chØnh ®−îc tr×nh bµy trong h×nh 1.11, trong ®ã rÊt nhiÒu kªnh ®Çu vµo nh−ng chØ xuÊt hiÖn mét kªnh ë ®Çu ra.

H×nh 1.11. S¬ ®å khèi bé läc quang ®iÒu chØnh ®−îc. Cã rÊt nhiÒu lo¹i thiÕt bÞ läc quang ®iÒu chØnh ®−îc, tuú thuéc vµo c«ng

nghÖ chÕ t¹o. Çc c«ng nghÖ nµy chñ yÕu lµ khai th¸c hiÖu øng giao thoa quang ®Ó t¹o ra sù lùa chän b−íc sãng. Mét sè thiÕt bÞ nµy còng cã thÓ ®−îc sö dông trong çc bé thu quang kÕt hîp mÆc dï bé thu thay ®æi trong t¸ch sãng quang kÕt hîp th«ng th−êng ®¹t ®−îc tõ bé giao ®éng néi cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh (laze thay ®æi) nh− ®· tr×nh bµy môc trªn. §Ó ®¸nh gi¸ çc bé läc quang thay ®æi ®−îc ng−êi ta dùa trªn mét sè th«ng sè c¬ b¶n nh− sau :

-Kho¶ng ®iÒu chØnh ∆λ : B»ng kho¶ng gi÷a b−íc sãng ng¾n nhÊt vµ dµi nhÊt mµ bé läc cã thÓ chän ®−îc. -Sè kªnh cùc ®¹i : §Þnh nghÜa b»ng tû sè cña kho¶ng ®iÒu chØnh ®−îc trªn ®é réng kªnh yªu cÇu tèi thiÓu ®Ó ®¶m b¶o ®é xuyªn kªnh nhá nhÊt. -Tèc ®é ®iÒu chØnh : Lµ tèc ®é mµ bé läc quang thay ®æi cã thÓ chuyÓn tõ mét b−íc sãng tíi b−íc sãng míi bªn trong kho¶ng ®iÒu chØnh. §èi víi

Bé läc quang ®iÒu chØnh ®−îc

§iÒu khiÓn chän b−íc

sãng

Kªnh ®−îc chän

T¸ch sãng

quang

λ λi

λ λ1 λ2 .....λn

∆λ

δλ

-13-

chuyÓn m¹ch kªnh th× thêi gian thay ®æi cì mili gi©y lµ ®ñ, trong khi ®ã ®èi víi çc øng dông chuyÓn m¹ch gãi th× ®ßi hái thay ®æi cì micro gi©y. -Møc ®é suy hao : Th«ng th−êng tÝn hiÖu quang ®−îc chän sÏ chÞu mét l−îng suy hao nhÊt ®Þnh do suy hao ®Êu nèi vµ suy hao bªn trong bé läc. Suy hao nµy cµng nhá cµng tèt ®Ó tr¸nh ¶nh h−ëng ®Õn quü c«ng suÊt cña m¹ng. -Møc ®é phô thuéc vµo ph©n cùc: Tèt nhÊt lµ bé läc kh«ng bÞ ¶nh h−ëng bëi tÝnh chÊt ph©n cùc (®iÒu nµy cã nghÜa lµ hµm truyÒn ®¹t ®éc lËp víi çc tr¹ng th¸i ph©n cùc cã thÓ x¶y ra cña tÝn hiÖu quang ®Õn). -§é æn ®Þnh vÒ nhiÖt vµ çc yÕu tè c¬ häc: Ph¶i ®−îc khèng chÕ sao cho nã ¶nh h−ëng Ýt nhÊt ®Õn hµm truyÒn ®¹t cña bé läc vµ khèng chÕ ®é tr«i ë kho¶ng mét vµi phÇn tr¨m ®é réng cña kªnh. -Yªu cÇu vÒ kÝch th−íc : Nhá gän phï hîp víi øng dông trong m¹ng quang.

HiÖn t¹i ®· cã rÊt nhiÒu lo¹i bé läc ®iÒu chØnh ®−îc nh− : Bé läc Fabry –Perot (FPF); Bé läc Mach-Zender (MZF); Bé läc sö dông çc hiÖu øng ®iÖn – quang (EOTF); Bé läc dùa trªn çc phÇn tö b¸n dÉn; Bé läc dùa trªn hiÖu øng phi tuyÕn quang Brillouin.

NhËn xÐt: Ch−¬ng 1 cña luËn v¨n ®· hÖ thèng l¹i mét sè cÊu kiÖn quang thô ®éng c¬ b¶n, nghiªn cøu cÊu tróc vµ çc ®Æc tÝnh kü thuËt cña çc bé: GhÐp h×nh sao qu¶ng b¸, ghÐp kªnh, t¸ch kªnh vµ çc phÇn tö ®iÒu chØnh ®−îc (Tx –Tunable; Rx- Tunable; bé läc quang thay ®æi).

Víi sù ph¸t triÓn rÊt nhanh cña c«ng nghÖ, do vËy nhiÒu cÊu kiÖn còng nh− çc phÇn tö míi (vÝ dô bé xen rÏ quang, çch tö dÉn sãng...) ®· vµ ®ang ®−îc nghiªn cøu chÕ t¹o nh»m t¹o ra kiÕn tróc m¹ng quang hiÖn ®¹i, mÒm dÎo vµ æn ®Þnh ®Ó ®¸p øng ®−îc çc dÞch vô b¨ng réng cho kh¸ch hµng vµ còng nh− çc yªu cÇu qu¶n lý m¹ng. Tuy nhiªn trong khu«n khæ cña luËn v¨n chóng ta chØ ®Ò cËp ®Õn nh÷ng phÇn tö c¬ b¶n nhÊt vµ nã lµ c¬ së trong viÖc nghiªn cøu çc ch−¬ng tiÕp theo.

-14-

Ch−¬ng 2

Kü thuËt ®a truy nhËp ph©n chia theo b−íc sãng –WDMA

2.1 Tæng quan vÒ kü thuËt WDMA. ViÖc sö dông c«ng nghÖ WDM cho phÐp ta x©y dùng mét ph−¬ng thøc

m¹ng trong ®ã b−íc sãng cña kªnh tù nã cã thÓ ®−îc sö dông cho chuyÓn m¹ch ®Þnh tuyÕn hoÆc ph©n ph¸t tõng kªnh ®Õn ®Þa chØ cña nã. B−íc sãng ë ®©y ®−îc sö dông cho ®a truy nhËp nªn ®−îc xem lµ ph−¬ng thøc ®a truy nhËp theo b−íc sãng viÕt t¾t lµ WDMA. VÒ c¬ b¶n ®Ó thùc hiÖn ®−îc m¹ng WDMA yªu cÇu çc phÇn tö quang cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh ®−îc b−íc sãng nh− lµ çc nguån ph¸t quang ®iÒu chØnh ®−îc hoÆc lµ çc bé läc quang ®iÒu chØnh ®−îc. Çc phÇn tö nµy t¹o thµnh çc bé thu ph¸t quang ®iÒu chØnh ®−îc ®Ó kÕt hîp vµo mçi nót m¹ng vµ nã ®−îc sö dông vµo çc môc ®Ých kh¸c nhau phô thuéc vµo lo¹i cÊu tróc m¹ng WDMA ®−îc lùa chän. M¹ng ®a truy nhËp sö dông kü thuËt ghÐp b−íc sãng ®−îc ph©n lµm hai lo¹i chÝnh lµ : M¹ng WDMA ®¬n b−íc (cßn gäi lµ çc m¹ng WDMA toµn quang) vµ m¹ng WDMA ®a b−íc.

1. Trong m¹ng ®¬n b−íc WDMA: Chuçi tÝn hiÖu ®−îc truyÒn d−íi d¹ng quang trong toµn m¹ng mµ kh«ng cã biÕn ®æi quang-®iÖn-quang vµ t¸i truyÒn dÉn ë çc b−íc trung gian. M¹ng nµy ®−îc ph©n thµnh hai lo¹i chÝnh lµ WDMA "qu¶ng b¸ lùa chän" vµ "®Þnh tuyÕn theo b−íc sãng". 2. Trong m¹ng ®a b−íc WDMA: Chuçi tÝn hiÖu khi qua çc nót trung gian ph¶i chuyÓn thµnh tÝn hiªô ®iÖn. Sau ®ã nót trung gian tiÕp tôc truyÒn tíi çc nót kh¸c b»ng çch ph¸t l¹i chuçi tÝn hiÖu d−íi d¹ng quang víi çc b−íc sãng thÝch hîp.

2.2 M¹ng WDMA ®¬n b−íc. M¹ng WDMA ®¬n b−íc ®−îc ph©n lo¹i thµnh hai lo¹i chÝnh lµ: M¹ng

WDMA “qu¶ng b¸ vµ lùa chän” vµ m¹ng WDMA “®Þnh tuyÕn theo b−íc sãng”. 2.2.1 M¹ng WDMA “ qu¶ng b¸ vµ lùa chän ”.

Trong m¹ng WDMA "qu¶ng b¸ vµ lùa chän" ®Çu ph¸t chØ ph¸t mét hoÆc mét sè b−íc sãng, cßn t¹i çc ®Çu thu "qu¶ng b¸" cã thÓ ®iÒu chØnh ®Ó thu ®−îc nhiÒu b−íc sãng. Trong m¹ng WDMA "qu¶ng b¸ ", tÊt c¶ çc b−íc

sãng λ1,λ2...λn phÝa ph¸t ®−îc ghÐp vµo trong mét çp vµ göi ®Õn ®Çu thu R.

-15-

Ng−îc l¹i trong WDMA "lùa chän" çc b−íc sãng tõ λ1,λ2...λn ®−îc ®−a qua bé t¸ch WDM ®Ó ®−a tõng b−íc sãng ®Õn Ri t−¬ng øng. T¹i çc bé ghÐp WDM cã thÓ thu c¶, hoÆc lùa chän mét sè b−íc sãng cÇn thiÕt. Mét sè kh¶ n¨ng cã thÓ x¶y ra phô thuéc vµo hoÆc çc bé thu hoÆc çc bé ph¸t hoÆc c¶ hai ®Òu cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh ®−îc. Nãi chung mçi nót m¹ng cã thÓ ®−îc trang bÞ víi mét sè bé ph¸t vµ mét sè bé thu, mét trong sè chóng cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh ®éng trong khi çc sè kh¸c ®ù¬c ®iÒu chØnh cè ®Þnh tíi mét vµi b−íc sãng cô thÓ. Tuú thuéc vµo çc chøc n¨ng cña çc ®Çu thu, ®Çu ph¸t mµ m¹ng cã çc tÝnh chÊt kh¸c nhau:

H×nh 2.1 M¹ng WDMA h×nh sao ®¬n b−íc “qu¶ng b¸ vµ lùa chän”. + Khi çc bé ph¸t lµ ®iÒu chØnh ®−îc trong khi çc bé thu ®−îc chØnh

cè ®Þnh ë mét b−íc sãng, mét kÕt nèi ®−îc thiÕt lËp gi÷a bé ph¸t vµ bé thu b»ng çch ®iÒu chØnh b−íc sãng trïng nhau cña bé ph¸t vµ bé thu. VÒ c¬ b¶n m¹ng WDMA “qu¶ng b¸ vµ lùa chän” lµ kiÓu chuyÓn m¹ch kh«ng gian theo thø tù d÷ liÖu vµo. Xung ®ét d÷ liÖu cã thÓ x¶y ra trong m¹ng do hai hoÆc nhiÒu gãi d÷ liÖu tõ çc nót kh¸c nhau göi ®Õn ®ång thêi cïng mét ®Þa chØ ®Ých. VÊn ®Ò tranh chÊp nµy ®−îc gi¶i quyÕt b»ng çc giao thøc m¹ng kÕt hîp víi çc kÕt nèi trong m¹ng.

Çc m¹ng WDMA ®¬n chÆng víi mét bé ph¸t ®iÒu chØnh ®−îc vµ mét bé thu cè ®Þnh (®−îc xem lµ m¹ng TT-FR) th× çc nót trong m¹ng bÞ h¹n chÕ

M¶ng çc bé thu cè ®Þnh - FR

λn

λ1

λ1

λ2

λi

λn Star Coupler

NxN

R2

R1

WDM

r 1 . r n

Çc bé ph¸t cè ®Þnh Çc bé thu thay ®æi

T2

Ti

Tn

T1

Ri

-16-

kÕt nèi “®iÓm-tíi-®iÓm”. §èi víi çc kÕt nèi “®a ®iÓm - ®iÓm” ®−îc thùc hiÖn th× mçi nót thu cña m¹ng WDMA ph¶i ®−îc trang bÞ tèi thiÓu tõ hai bé thu cè ®Þnh trë nªn (m¹ng kiÓu nµy ký hiÖu TT-FRm). T−¬ng tù ta cã kh¸i niÖm m¹ng kÕt nèi kiÓu multicast “®iÓm – tíi - ®a ®iÓm” ®−îc thùc hiÖn b»ng viÖc trang bÞ t¹i mçi nót ph¸t cña m¹ng tõ hai bé ph¸t ®iÒu chØnh ®−îc trë lªn (ký hiÖu m¹ng TTm -FR).

+ M¹ng WDMA trë nªn linh ho¹t h¬n cã thÓ ®−îc x©y dùng b»ng çch sö dông çc bé ph¸t cè ®Þnh vµ bé thu ®iÒu chØnh ®−îc (ký hiÖu lµ m¹ng FT –TR), víi m¹ng kiÓu nµy ngoµi kh¶ n¨ng cung cÊp kÕt nèi “®iÓm –tíi -®iÓm”, b»ng çch ®iÒu chØnh ®ång thêi çc bé thu cña mét sè nót vÒ cïng mét b−íc sãng nã cßn cung cÊp kh¶ n¨ng kÕt nèi Multicast. T−¬ng tù nh− çc m¹ng TT-FR, Çc kÕt nèi “®a ®iÓm – tíi - ®iÓm” còng ®−îc cung cÊp nÕu çc nót m¹ng WDMA ®−îc trang bÞ tõ hai bé thu ®iÒu chØnh ®ù¬c trë nªn (ký hiÖu lµ m¹ng

FT-TRm) .−u ®iÓm cña çc m¹ng FT-TR lµ tù ®éng ng¨n ngõa ®−îc çc xung ®ét d÷ liÖu do mçi kªnh sö dông çc b−íc sãng kh¸c nhau. Tuy nhiªn do çc bé thu chØ cã thÓ ®iÒu chØnh tíi mét b−íc sãng ë mét thêi ®iÓm nªn dÔ x¶y ra mÊt d÷ liÖu trong m¹ng kiÓu nµy. Trong tr−êng hîp nµy chÊt l−îng cña m¹ng FT–TR ®−îc c¶i thiÖn b»ng çch th«ng b¸o cho çc bé thu biÕt ®−îc ph¶i ®iÒu chØnh ®Õn b−íc sãng ë thêi ®iÓm nµo th«ng qua çc giao thøc.

+ Kh¶ n¨ng thø ba ®èi víi m¹ng WDMA “qu¶ng b¸ vµ lùa chän” lµ khi c¶ hai bé ph¸t vµ bé thu ®Òu cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh ®−îc (ký hiÖu TT-TR). Çc m¹ng TT-TR cã kh¶ n¨ng hç trî çc kÕt nèi “®iÓm –tíi -®iÓm” vµ “®a ®iÓm –tíi -®iÓm” còng nh− çc kÕt nèi multicast v× vËy ®©y lµ m¹ng linh ho¹t nhÊt trong ba lo¹i, do ®ã m¹ng nµy ®ßi hái çc giao thøc m¹ng phøc t¹p h¬n yªu cÇu c¶ hai bé ph¸t vµ bé thu ph¶i ®−îc ®iÒu chØnh ®Ó phèi hîp çc luång d÷ liÖu trong m¹ng.

Nh− ®· tr×nh bµy trong phÇn trªn vÒ çc m¹ng WDMA “qu¶ng b¸ vµ lùa chän” víi gi¶ thiÕt r»ng sè b−íc sãng cã kh¶ n¨ng sö dông ®−îc W b»ng víi sè nót N kÕt nèi vµo m¹ng. Tuy nhiªn trong thùc tÕ do nhiÒu lý do vÒ c«ng nghÖ nªn sè b−íc sãng cã kh¶ n¨ng sö dông W th−êng bÞ h¹n chÕ, th−êng nhá h¬n rÊt nhiÒu so víi sè nót m¹ng N. Do ®ã viÖc ph©n tÝch sau nµy sÏ tËp trung vµo ®Æc tÝnh m¹ng WDMA “qu¶ng b¸ vµ lùa chän” víi ®iÒu kiÖn W < N.

Trong ba lo¹i m¹ng trªn th× m¹ng TT-TR tËn dông tèt nhÊt tiÒm n¨ng cña çc b−íc b−íc sãng phôc vô cho viÖc truyÒn t¶i d÷ liÖu. §iÒu nµy dùa trªn gi¶ thiÕt r»ng mçi nót m¹ng ®Òu cã kh¶ n¨ng biÕt ®−îc hoµn toµn tr¹ng th¸i

-17-

cña tÊt c¶ çc b−íc sãng trong hÖ thèng. T¹i çc nót kh«ng cã bé ®Öm khi gãi tin ®Õn, chØ cã kh¶ n¨ng hoÆc lµ gãi tin ®−îc truyÒn hoÆc lµ mÊt ngay lËp tøc phô thuéc vµo kÕt nèi ®−îc phÐp hay kh«ng mét çch t−¬ng øng vµ trÔ lan truyÒn d÷ liÖu ®−îc bá qua. Do ®ã ph©n tÝch nµy lµ thÝch hîp víi c¶ m¹ng chuyÓn m¹ch kªnh còng nh− chuyÓn m¹ch gãi tËp trung.

Khi sè nót g¸n vµo m¹ng h×nh sao qu¶ng b¸ b»ng N vµ sè b−íc sãng cã thÓ ®−îc dïng b»ng W, trong ®ã W< N. Mét gãi tin ®i ®Õn nót i ®−îc göi ®Õn nót j víi x¸c suÊt 1/N kh«ng phô thuéc vµo i vµ j. ChiÒu dµi gãi tin ph©n bè

theo luËt hµm mò víi thêi gian chiÕm gi÷ trung b×nh 1/µ (gi©y/gãi tin ) vµ lµ nh− nhau cho tÊt c¶ çc nót, çc gãi tin ®Õn ë mçi nót tu©n theo hµm ph©n bè

Poisson víi tèc ®é trung b×nh λ gãi trªn gi©y. Do ®ã t¶i trung b×nh cña mçi

tuyÕn vµo b»ng µλρ = .

0 w-1

w w +1 W

Nλ

µ

σw → w - 1 =wµ

σw + 1 →µ =(w +1 ) µ

σw → w + 1 =Nλ (1- )1)(Ww

Nw

−

(a) bé ph¸t ®iÒu chØnh/bé thu cè ®Þnh hoÆc bé ph¸t cè ®Þnh/bé thu ®iÒu chØnh.

0 w-1

w w +1 W

Nλ

µ

σw → w - 1 =wµ

σw + 1 →µ =(w +1 ) µ

σw → w +1 =Nλ (1- )Nw 2

(b) bé ph¸t ®iÒu chØnh/bé thu ®iÒu chØnh.

-18-

H×nh 2.2 S¬ ®å chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i kÕt hîp víi sè b−íc sãng sö dông.

§èi víi mçi gi¸ trÞ ρ x¸c ®Þnh th× sè b−íc sãng bËn w thay ®æi ngÉu nhiªn tuú theo thèng kª cña çc tuyÕn vµo. TÝnh chÊt thay ®æi ®éng cña w cã thÓ ®−îc m« h×nh ho¸ b»ng qu¸ tr×nh “sinh ra – mÊt ®i ”nh− chØ ra trong h×nh. H×nh 2.2 (a) t−¬ng øng víi tr−êng hîp hoÆc chØ lµ b−íc sãng ®iÒu chØnh ®−îc ë bé ph¸t hoÆc b−íc sãng ®iÒu chØnh ®−îc ë bé thu, trong khi ®ã h×nh 2.2 (b) t−¬ng øng víi tr−êng hîp b−íc sãng ®iÒu chØnh ®−îc ë c¶ ph¸t vµ thu. Trong tÊt c¶ çc tr−êng hîp chuyÓn dÞch tr¹ng th¸i vÒ h−íng tr¸i lµ kÕt qu¶ lµ do gi¶i phãng mét b−íc sãng bËn sau khi kÕt nèi thµnh c«ng. §èi víi mét tr¹ng th¸i x¸c ®Þnh mµ trong ®ã w b−íc sãng bËn th× x¸c suÊt chuyÓn dÞch tr¹ng th¸i vÒ h−íng tr¸i ®−îc tÝnh theo biÓu thøc 2.1.

µσ ωω w=−→ 1 2.1

X¸c suÊt chuyÓn dÞch tr¹ng th¸i sang phÝa ph¶i t−¬ng øng víi viÖc bæ sung thªm mét b−íc sãng kÝch ho¹t trong m¹ng, phô thuéc vµo vÞ trÝ cña b−íc sãng ®iÒu chØnh ®−îc ®èi víi bé ph¸t vµ thu. Khi chØ cã çc bé ph¸t ®iÒu chØnh ®−îc th× viÖc chuyÓn dÞch tr¹ng th¸i chØ cã thÓ x¶y ra nÕu ®¸p øng 02 ®iÒu kiÖn sau:

+ Mét yªu cÇu kÕt nèi ®−îc t¹o ra tõ mét trong sè (N-w) bé ph¸t cßn rçi.

+ KÕt nèi nµy ®−îc ®¸nh ®Þa chØ ®Õn mét trong sè çc bé thu cè ®Þnh cßn rçi. Do hÖ thèng cã W b−íc sãng ®−îc sö dông mµ trong ®ã w b−íc sãng ®· bËn do vËy x¸c suÊt ®Ó tho¶ m·n ®iÒu kiÖn thø hai lµ (1-w/W). V× vËy viÖc dÞch chuyÓn tr¹ng th¸i tõ w tíi tr¹ng th¸i w +1 xuÊt hiÖn víi x¸c suÊt.

)1)((1 WwwN −−=+→ λσ ωω 2.2

Khi chØ cã çc bé thu ®iÒu chØnh ®−îc, th× viÖc chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i sang h−íng ph¶i chØ cã thÓ xuÊt hiÖn nÕu:

+ Mét yªu cÇu kÕt nèi ®−îc t¹o ra tõ mét bé ph¸t mµ b−íc sãng cè ®Þnh ch−a bÞ bËn (X¸c suÊt t−¬ng øng b»ng (1-w/W)).

+ Yªu cÇu nµy ®−îc ®¸nh ®Þa chØ ®Õn mét trong sè (N-w) bé thu cßn rçi, v× vËy x¸c suÊt chuyÓn dÞch tr¹ng th¸i gièng nh− (2.2).

Nh− vËy trong çc tr−êng hîp kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh ®−îc chØ ®−îc cung cÊp t¹i mét phÝa (vÝ dô nh− chØ ë phÝa ph¸t hoÆc chØ ë phÝa thu nh−ng kh«ng c¶

-19-

hai) cã x¸c suÊt chuyÓn dÞch tr¹ng th¸i th¸i gièng nhau. Tr−êng hîp c¶ hai phÝa ph¸t vµ phÝa thu ®Òu cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh ®−îc th× x¸c suÊt chuyÓn dÞch tr¹ng th¸i sang phÝa ph¶i lµ lín h¬n do c¶ hai phÝa ®Òu cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh. C«ng thøc tÝnh x¸c suÊt chuyÓn ®æi nh− sau ®−îc tÝnh nh− sau:

)1)((1 NwwN −−=+→ λσ ωω 2.3

V× sè l−îng trung b×nh cña çc gãi tin truyÒn thµnh c«ng trªn mét ®¬n vÞ thêi gian còng b»ng sè l−îng trung b×nh çc b−íc sãng bËn trong hÖ thèng nªn ta cã thÓ ®Þnh nghÜa dung l−îng m¹ng ®· ®−îc chuÈn ho¸ S nh− biÓu thøc 2.4.

wpwS w

W

w 0=∑>==< 2.4

Dung l−îng m¹ng thùc tÕ ®¹t ®−îc khi ta nh©n S víi tèc ®é bit cña

tuyÕn vµo vµ t¶i ρ (víi gi¶ thiÕt lµ tÊt c¶ çc nót gièng nhau). H×nh 2.3 chØ ra quan hÖ sè b−íc sãng ®−îc dïng vµ t¶i trung b×nh cña tuyÕn. Tõ h×nh vÏ ta

thÊy S nh− lµ mét hµm cña t¶i trung b×nh ρ ®èi víi W=25, 50 vµ 125 khi

N=250. ThÊy r»ng ngo¹i trõ t¶i rÊt thÊp (ρ ≤ 0.1) th× tr−êng hîp cung cÊp kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh ®−îc c¶ phÝa ph¸t lÉn phÝa thu th× viÖc tËn dông b−íc sãng lµ lín nhÊt, do ®ã dung l−îng cña m¹ng cao h¬n tr−êng hîp m¹ng chØ cã hoÆc mét phÝa ph¸t thay ®æi hoÆc chØ cã mét phÝa thu thay ®æi. Sù kh¸c nhau nµy cã

thÓ t¨ng lªn 40% t¹i mét sè tr−êng hîp ®Æc biÖt ch¼ng h¹n nh− W=50 vµ ρ =

0.3. §èi víi çc gi¸ trÞ W nhá (W=25 hoÆc 50) th× S tiÕn ®Õn b·o hoµ khi ρ

t¨ng. Gi¸ trÞ b·o hoµ x¶y ra do t¶i ρ cña tuyÕn ®Çu vµo t¨ng lªn, gi¸ trÞ trung b×nh cña b−íc sãng bËn tiÕn nhanh ®Õn gi¸ trÞ W nhá. Tr−êng hîp W lín (vÝ dô W=125) th× gi¸ trÞ trung b×nh cña b−íc sãng bËn lu«n lu«n nhá h¬n W,

thËm chÝ khi gi¸ trÞ cña t¶i ρ tiÕn ®Õn 1. Qua ph©n tÝch më réng ®èi víi çc tr−êng hîp nhiÒu bé ph¸t vµ nhiÒu

bé thu trªn mét nót. KÕt qu¶ ®· chØ ra r»ng ®Ó hiÖu suÊt tiÕn gÇn ®Õn giíi h¹n biªn trªn khi W=N th× chØ cÇn víi mét sè l−îng nhá çc bé ph¸t vµ bé thu ®iÒu chØnh ®−îc trªn mçi nót. §iÒu nµy cã thÓ x¶y ra v× víi gi¶ thiÕt l−u l−îng kh«ng thay ®æi th× x¸c suÊt ®Ó nhiÒu h¬n mét gãi tin ®i ®Õn cïng mét ®Þa chØ ®Ých t¹i cïng mét thêi ®iÓm lµ rÊt nhá. Thùc vËy, chóng ta gi¶ thiÕt r»ng tÊt c¶ çc gãi tin ®Õn ®Çu vµo cña mét nót lµ ®éc lËp vµ còng b»ng vµ gièng nh− ®i

®Õn mçi nót trong sè N nót trong m¹ng. Víi cïng gi¸ trÞ t¶i ρ cho tÊt c¶ çc

-20-

luång tÝn hiÖu vµo c¸c nót, X¸c suÊt pk mµ k gãi ®ång thêi ®i ®Õn cïng nót ®−îc tÝnh theo biÓu thøc 2.5.

kNkkNk NN

CP−

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

ρρ 1 k=0, 1, ....N 2.5

H×nh 2.3 Quan hÖ sè b−íc sãng bËn – T¶i ρ vµ sè b−íc sãng cùc ®¹i. 2.2.2 M¹ng WDMA “®Þnh tuyÕn theo b−íc sãng”. Tæ hîp c¸c phÇn tö ®Þnh

tuyÕn b−íc sãng

λj

λi

λk

T1

TN RN

Ri

R1

λj

λk

λi

TT TR

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Sè b−í

c sã

ng b

Ën <

w>

trun

g b×

nh

T¶i Trung b×nh ρ =λ/µ

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

W=25

W=50

W=125 ___ M¹ng ph¸t vµ thu thay ®æi ........ M¹ng hoÆc ph¸t hoÆc thu thay ®æi.

N=250

-21-

H×nh 2.4. Nguyªn lý ®Þnh tuyÕn b−íc sãng trong m¹ng WDMA ®¬n b−íc

Vµo Ra R1 R2 R3

T1 λ0 λ2 λ1 T2 λ1 λ0 λ2 T3 λ2 λ1 λ0

H×nh 2.5. M¹ng ®Þnh tuyÕn theo b−íc sãng N = 3 nót

sö dông phÇn tö WDM. Lo¹i thø hai cña m¹ng WDMA ®¬n chÆng ®−îc nãi ®Õn lµ m¹ng ®Þnh

tuyÕn theo b−íc sãng. H×nh 2.4 vµ 2.5 chØ ra s¬ ®å cÊu tróc vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ng WDMA ®¬n b−íc sö dông kü thuËt ®Þnh tuyÕn theo b−íc sãng. M¹ng nµy bao gåm çc phÇn tö lùa chän (®Þnh tuyÕn) b−íc sãng thô ®éng vµ mét kÕt nèi duy nhÊt ®ù¬c x¸c ®Þnh b»ng b−íc sãng cña tÝn hiÖu ph¸t vµ nót mµ qua ®ã tÝn hiÖu ®−îc ®−a vµo m¹ng. VÝ dô m¹ng ®Þnh tuyÕn b−íc sãng NxN cã thÓ ®−îc x©y dùng tõ çc phÇn tö WDM ®−îc nèi víi nhau b»ng N2 sîi çp nh− chØ ra trªn h×nh 2.4(b) víi N=3 . Mçi nót ®−îc trang bÞ 01 bé

R3

λ1 λ0

λ2 λ1

λ0

λ2 WDM WDM

T1

T2

T3

R1

R2

λ0

λ1

λ2

-22-

ph¸t vµ 01 bé thu cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh ®−îc. B»ng çch ®iÒu chØnh bé ph¸t ®Õn mét b−íc sãng ®· ®−îc lùa chän, tÝn hiÖu ®−a vµo ®−îc ®Þnh tuyÕn thô ®éng ®Õn bé thu ®Þnh tr−íc, bé thu nµy còng ph¶i ®iÒu chØnh ®Õn cïng b−íc sãng ®Ó nhËn gãi tin. §iÒu nµy cã nghÜa cã thÓ kÕt nèi ®Çy ®ñ NxN kÕt nèi trong m¹ng chØ víi N b−íc sãng ph©n biÖt vµ mçi nót thu cã thÓ thu ®−îc tõ bÊt kú bé ph¸t nµo mµ kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn nhau.

Trong thùc tiÔn −u ®iÓm cña m¹ng WDMA “®Þnh tuyÕn theo b−íc sãng” so víi m¹ng WDMA “qu¶ng b¸ vµ lùa chän” lµ m¹ng WDMA ®Þnh tuyÕn theo b−íc sãng sö dông çc bé WDM kh«ng sö dông çc bé coupler hoÆc van quang nªn tr¸nh ®ù¬c suy hao t¸ch quang. Tuy nhiªn mÆt h¹n chÕ chÝnh cña nguyªn lý khi sö dông çc phÇn tö ®Þnh tuyÕn thô ®éng lµ çc nót ph¶i cung cÊp çc bé ph¸t vµ bé thu ®Òu ph¶i ®iÒu chØnh ®−îc hoÆc lµ ph¶i bè trÝ m¶ng çc phÇn tö ph¸t hoÆc thu ®· ®−îc ®iÒu chØnh tr−íc ®Õn mét sè b−íc sãng cè ®Þnh kh¸c nhau. §æi l¹i th× m¹ng WDMA ®Þnh tuyÕn theo b−íc sãng cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh ®éng cÊu tróc ®Þnh tuyÕn bªn trong theo yªu cÇu ph©n bè l−u l−îng cña m¹ng. §iÒu nµy rÊt cã lîi cho m¹ng khi cã l−u l−îng kh«ng c©n b»ng gi÷a çc nót khi nèi vµo m¹ng. ViÖc thay ®æi ®Þnh tuyÕn ®éng cã thÓ thùc hiÖn theo hai çch sau:

1. Sö dông çc bé chuyÓn m¹ch kh«ng gian chän b−íc sãng, çc tÝn hiÖu chuyÓn m¹ch ®éng tõ mét ®−êng tíi mét ®−êng kh¸c b»ng çch thay ®æi ®Þnh tuyÒn WDM trong m¹ng.

2. Sö dông çc bé biÕn ®æi b−íc sãng ®Ó chuyÓn ®æi tÝn hiÖu tõ mét b−íc sãng sang b−íc sãng kh¸c.

H×nh 2.6 M« t¶ m¹ng ®Þnh tuyÕn theo b−íc sãng sö dông chuyÓn m¹ch

kh«ng gian chän b−íc sãng cã 2 nót. ë ®©y cã thÓ xem çc chuyÓn m¹ch nh− thiÕt bÞ cã ba cæng cã kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn bÊt kú b−íc sãng nµo ë ®Çu vµo

®Õn mét trong hai cæng ra. Nãi çch kh¸c bÊt kú tËp b−íc sãng λ1 …… λN trªn cæng ®Çu vµo cña thiÕt bÞ cã thÓ ®−îc lùa chän vµ truy cËp trùc tiÕp ®Õn mét trong hai cæng ra. Sù lùa chän nµy ®−îc s¾p xÕp l¹i do ®ã ®−êng ®i cña bÊt kú b−íc sãng nµo trong m¹ng còng cã thÓ ®−îc thay ®æi khi mong muèn .

-23-

H×nh 2.6 M¹ng ®Þnh tuyÕn theo b−íc sãng sö dông chuyÓn m¹ch kh«ng gian chän b−íc sãng.

GÇn ®©y ®· ph¸t triÓn mét kiÓu m¹ng ®Þnh tuyÕn b−íc sãng ®−îc gäi lµ m¹ng quang tuyÕn tÝnh LLN m¹ng nµy ®−îc ®Ò xuÊt øng dông cho l−u l−îng chuyÓn m¹ch kªnh. §Ó gi¶i thÝch nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ng nµy ta kh¶o s¸t h×nh 2.7. Trong ®ã çc nót ®−îc nèi nhau th«ng qua bé coupler 2x2 kh«ng

phô thuéc vµo b−íc sãng, hÖ sè liªn kÕt αi ®−îc cho phÐp lÊy bÊt kú gi¸ trÞ nµo gi÷a 0 vµ 1.

Mçi nót m¹ng sö dông mét b−íc sãng riªng ®Ó thiÕt lËp kÕt nèi mong

muèn. VÝ dô kÕt nèi tõ nót 1 ®Õn nót 1* ®−îc thiÕt lËp trªn b−íc sãng λ1 qua tuyÕn A-B-C-F-G, trong cïng thêi ®iÓm ®ã kÕt nèi tõ nót 2 tíi nót 2* th«ng

qua b−íc sãng λ2 qua tuyÕn H-B-C. Víi viÖc ®−a thªm çc b−íc sãng, çc kÕt

nèi kh¸c cã thÓ ®−îc thùc hiÖn ë cïng thêi ®iÓm víi viÖc cung cÊp gi¸ trÞ αi

thÝch hîp. Gi¸ trÞ cña hÖ sè liªn kÕt αi cã thÓ qu¶n lý tËp trung th«ng qua bé ®iÒu khiÓn trung t©m hoÆc sö dông giao thøc ®iÒu khiÓn ph©n bè. Trong c¶ hai tr−êng hîp trªn hÖ sè liªn kÕt mçi coupler phô thuéc vµo viÖc thiÕt lËp cña çc coupler kh¸c trªn toµn m¹ng. Tõ çc ph©n tÝch trªn ta thÊy çc m¹ng LLN phï hîp víi m« h×nh ho¹t ®éng cña m¹ng chuyÓn m¹ch kªnh trong khi kh«ng phï hîp víi m¹ng chuyÓn m¹ch gãi.

§iÒu khiÓn chuyÓn m¹ch

ChuyÓn m¹ch chän b−íc sãng

WDM

λ11

λ21, λ3

1

λ22, λ3

2

λ12 λ2

1, λ31, λ1

2

λ11, λ2

2, λ32 TR

Nhãm thu cè ®Þnh -FR

λ12, λ2

2, λ32

Ph¸t thay ®æi

Nhãm ph¸t cè ®inh -FT

λ11, λ2

1, λ31

T2

T11

T21

T31

-24-

H×nh 2.7 Nguyªn lý ho¹t ®éng m¹ng LLN §Ó tr¸nh t¸n x¹ ®a ®−êng tõ cïng mét nót m¹ng nguån, çc ®−êng kh¸c

nhau nªn ®−îc bè trÝ theo cÊu tróc h×nh c©y. Theo h×nh 2.7 t¸n x¹ ®a ®−êng xuÊt hiÖn t¹i çc coupler B vµ F ®èi víi kÕt nèi tõ 1 ®Õn 1*. ThËt vËy b»ng

çch thiÕt lËp kÕt nèi A-B-C-F-G tÝn hiÖu t¹i b−íc sãng λ1 còng cã thÓ truyÒn theo tuyÕn A-H-B-C-F-G, A-H-B-D-E-F-G do ®ã liªn kÕt tõ F tíi G sÏ chøa 4 b¶n copy trÔ theo thêi gian cña çc luång tÝn hiÖu tõ nót 1 dÉn ®Õn chÊt l−îng kÕt nèi bÞ gi¶m do nhiÒu gi÷a çc biÓu t−îng. Ng−êi ta ®· nghiªn cøu vµ ®−a

vµo sö dông coupler b−íc sãng ph¼ng ∆x∆ trong m¹ng LLN, mét gi¶i ph¸p míi ®−a ra cïng víi viÖc thiÕt lËp hÖ sè phï hîp ®Ó tr¸nh t¸n x¹ ®a ®−êng.

MÆc dï suy hao tÝn hiÖu trong m¹ng LLN lín h¬n çc m¹ng ®Þnh tuyÕn theo b−íc sãng sö dông çc phÇn tö WDM hoÆc çc chuyÓn m¹ch nh−ng nã cho mét ®Æc tÝnh rÊt h÷u Ých lµ sö dông l¹i b−íc sãng. §iÒu nµy cã thÓ thùc hiÖn ®−îc lµ do nÕu sau khi ®i qua mét sè bé coupler tÝn hiÖu t¹i b−íc sãng x¸c ®Þnh bÞ suy hao do ®ã çc kÕt nèi t¹i cïng thêi ®iÓm ë çc phÇn kh¸c cña m¹ng cã cïng b−íc sãng nµy cã thÓ dïng l¹i. §iÒu nµy ®−îc m« t¶ trong H×nh

2.8, çc kÕt nèi ë λ1 cã thÓ x¶y ra ®ång thêi ®èi víi kÕt nèi gi÷a nót 1 ®Õn 4* vµ gi÷a nót 3 ®Õn 1*. Khi kü thuËt ngµy cµng hoµn thiÖn t¹o ra çc bé coupler suy hao thÊp, møc t¸n x¹ ®a ®−êng thÊp vµ kÕt hîp víi kü thuËt sö dông l¹i b−íc sãng sÏ më ra h−íng øng dông cho çc m¹ng MAN dung l−îng cao.

A

H

B

C

DE

F G

4

1

2

52*

34*

λ1

3*

1*

5*

Nót m¹ng

-25-

H×nh 2.8 T¸i sö dông b−íc sãng trong m¹ng LLN

(KÕt nèi tõ 1 ®Õn 4 * vµ tõ 3 ®Õn 1* cã thÓ x¶y ra ®ång thêi trªn λ1)

2.2.3 Çc vÊn ®Ò liªn quan ®Õn hiÖu suÊt, thiÕt kÕ m¹ng WDMA ®¬n b−íc Trong m¹ng ®a truy nhËp theo b−íc sãng th× chÊt l−îng, tèc ®é ®iÒu

chØnh cña çc bé thu vµ bé ph¸t lµ rÊt quan träng, tuy nhiªn cho ®Õn ngµy nay çc c«ng nghÖ nµy vÉn cßn cã rÊt nhiÒu h¹n chÕ. Bªn c¹nh ®ã cßn cã mét sè yÕu tè kh¸c ¶nh h−ëng ®Õn ®Æc tÝnh vµ hiÖu suÊt cña çc m¹ng WDMA ®¬n b−íc nh− : Giao thøc m¹ng, vÞ trÝ cña çc bé ®Öm sè liÖu ®¶m b¶o tr¸nh mÊt gãi, møc xuyªn kªnh gi÷a çc kªnh WDM vµ yªu cÇu ®é æn ®Þnh b−íc sãng. 2.2.3.1 VÞ trÝ bé ®Öm trong m¹ng WDMA ®¬n b−íc.

Th«ng th−êng do tÝnh ngÉu nhiªn cña l−u l−îng bªn trong m¹ng nªn xuÊt hiÖn xung ®ét gi÷a çc gãi d÷ liÖu ®ång thêi ®i ®Õn cïng mét nót lµ kh«ng thÓ tr¸nh khái. Çc gãi sè liÖu xung ®ét cã thÓ hoÆc bÞ lo¹i bá hoÆc ®−îc ®−a vµo hµng ®îi ®Ó ph¸t l¹i sau ®ã. NÕu gãi tin bÞ lo¹i bá th«ng tin sÏ bÞ mÊt vÜnh viÔn, râ r·ng ®iÒu ®ã lµ kh«ng thÓ chÊp nhËn ®−îc trõ khi x¸c suÊt mÊt gãi tin lµ rÊt nhá trong ph¹m vi cho phÐp. Do vËy bé ®Öm cÇn thiÕt ph¶i cã ®Ó chèng l¹i viÖc mÊt gãi d÷ liÖu.

A

H

B

C

DE

F G

4

1

25

2*

34*

Nót m¹ng

λ1

3*

1*

5*

λ1

-26-

H×nh 2.9 Thêi gian ®îi trung b×nh vµ t¶i cho m¹ng ®Öm ®Çu ra vµ ®Çu vµo Trong çc m¹ng WDMA ®¬n b−íc bé ®Öm cã thÓ ®−îc ®Æt ë ®Çu vµo

(bé ph¸t) hoÆc ®Çu ra (bé thu) cña hÖ thèng. Gi¶ sö çc bé ®Öm ho¹t ®éng theo nguyªn lý vµo tr−íc ra tr−íc (FIFO) ®Æt t¹i mçi nót. §iÒu ®ã chØ ra r»ng dung

l−îng cña mét hÖ thèng ®Öm ®Çu vµo víi N≥ 20 b»ng kho¶ng 58 % dung l−îng hÖ thèng ®Öm ®Çu ra. Nguyªn nh©n gi¶m dung l−îng cña hÖ thèng ®Öm ®Çu vµo lµ do hiÖn t−îng block luång d÷ liÖu (HOL) : Khi tÊt c¶ çc gãi tin ®Þnh tuyÕn ®Õn cïng mét ®Çu ra th× lóc ®ã chØ mét gãi ®−îc truy nhËp vµo m¹ng trong lóc ®ã çc gãi tin kh¸c bÞ gi÷ l¹i trong bé ®Öm. H×nh 2.9 chØ ra quan hÖ gi÷a thêi gian ®îi vµ t¶i cho c¶ hai hÖ thèng ®Öm ®Çu vµo vµ ®Çu ra.Trong çc hÖ thèng ®Öm ®Çu ra, hiÖn t−îng block HOL kh«ng thÓ xuÊt hiÖn do tÊt c¶ çc gãi tin t¹i ®Çu cña çc bé ®Öm FIFO (ë phÝa çc bé ph¸t) cã thÓ tù do ®Þnh tuyÕn ®Õn çc nót ®Ých cña nã trong khi ®ã çc gãi tin ®−îc ®Öm trong çc bé ®Öm FIFO t¹i ®Çu thu. CÇn ph¶i chó ý lµ ®Ó cã dung l−îng m¹ng lín, th× còng cÇn ph¶i cã thêi gian trÔ rÊt nhá cïng víi viÖc gi÷ nguyªn trËt tù vµo ra cña çc gãi tin trong çc bé ®Öm FIFO.

2.2.3.2 Xuyªn kªnh.

Mét vÊn ®Ò rÊt quan träng liªn quan ®Õn chÊt l−îng çc m¹ng WDMA lµ møc xuyªn kªnh gi÷a çc kªnh ghÐp theo b−íc sãng. HiÖn t−îng xuyªn kªnh cã thÓ ®−îc ph©n biÖt theo hai lo¹i sau:

Hµng ®îi ®Çu ra

0

5

10

Thê

i gia

n ®î

i (tÝn

h th

eo g

ãi ti

n )

0.2 0.4 0.6 0.8 1

Hµng ®îi ®Çu ra

N=∞

T¶i ρ

Hµng ®îi ®Çu vµo

-27-

- Xuyªn kªnh tuyÕn tÝnh, nguyªn nh©n do çc ®Æc tÝnh kh«ng lý t−ëng cña çc thiÕt bÞ chän kªnh. - Xuyªn kªnh phi tuyÕn, do hiÖu øng phi tuyÕn trong sîi quang hoÆc do hiÖu øng b·o hoµ ®é t¨ng Ých trong çc bé khuyÕch ®¹i quang b¸n dÉn.

Xuyªn kªnh tuyÕn tÝnh: Lùa chän kªnh trong m¹ng WDMA cã thÓ ®−îc thùc hiÖn b»ng çch sö

dông hoÆc lµ bé läc quang ®iÒu chØnh ®−îc víi bé thu t¸ch sãng trùc tiÕp hoÆc lµ sö dông Laze cã bé dao ®éng néi ®iÒu chØnh ®−îc vµ mét bé läc ®iÖn th«ng d¶i (BPF) trong çc bé thu t¸ch sãng kÕt hîp. Xuyªn kªnh tuyÕn tÝnh phô thuéc vµo lo¹i thiÕt bÞ sö dông ®Ó chän kªnh còng nh− lµ kho¶ng çch gi÷a çc kªnh. Trong thùc tÕ th× kho¶ng çch gi÷a çc kªnh ®−îc x¸c ®Þnh b»ng ®Æc tÝnh cña çc thiÕt bÞ chän kªnh vµ møc xuyªn ©m cho phÐp.

H×nh 2.10 Chän kªnh trong m¹ng WDMA kÕt hîp

Trong m¹ng WDMA t¸ch sãng kÕt hîp, viÖc chuyÓn kªnh ®−îc thùc hiÖn b»ng çch ®iÒu chØnh b−íc sãng cña bé dao ®éng néi Laze trong vïng l©n cËn cña kªnh ®−îc chän vµ sau ®ã truyÒn tÝn hiÖu ®iÖn ®· t¸ch sãng qua bé läc BPF ®iÒu chØnh cè ®Þnh cã tÇn sè trung t©m b»ng tÇn sè trung tÇn IF. Xuyªn

kªnh tuyÕn tÝnh bÞ ¶nh h−ëng bëi ®é réng phæ tÇn sè trung tÇn ( ∆v =∆vs + ∆vlo

trong ®ã ∆vs vµ ∆vlo lµ ®é réng phæ cña laze ph¸t vµ bé dao ®éng néi t−¬ng øng) vµ hµm truyÒn cña bé läc BPF ®iÖn. §é réng trung tÇn g©y ra hiÖn t−îng

xuyªn ©m cã thÓ gi¶m nhá mét çch ®¸ng kÓ khi ta chän ∆v/B <0.1 (trong ®ã B lµ tèc ®é bÝt tÝn hiÖu). Bé läc ®iÖn th«ng gi¶i g©y ra hiÖn t−îng xuyªn kªnh

Dao ®éng néi

Kªnh 12 3 4

v1 v2 vlo v1v3 v4

Hµm truyÒn cña BPF

vlo –v1

1 4 23

v4 –vlovlo –v2

v3 –vlo

0

TÇn sè quang

TÇn sè ®iÖn trung

tÇn Vif

-28-

phô thuéc vµo kiÓu tÝn hiÖu ®iÒu chÕ (ASK, PSK, FSK). Th«ng th−êng kªnh kh«ng ®−îc chän mµ gÇn nhÊt víi tÇn sè bé dao ®éng néi vlo t¹o nªn nguån ¶nh h−ëng xuyªn kªnh lín nhÊt. NÕu tÇn sè trung t©m cña kªnh kh«ng ®−îc chän r¬i vµo bªn trong ®é réng b¨ng tÇn cña bé läc BPF th× phÇn c«ng suÊt trong b¨ng xuÊt hiÖn nh− lµ nguån nhiÔu vµ v× vËy lµm t¨ng møc BER cña kªnh ®−îc chän. Møc BER cã thÓ duy tr× ë mét gi¸ trÞ thÝch hîp b»ng çch t¨ng c«ng suÊt cña tÝn hiÖu. PhÇn c«ng suÊt t¨ng nµy ®−îc xem nh− c«ng suÊt bï mÊt m¸t do xuyªn ©m tuyÕn tÝnh g©y ra. H×nh 2.11 chØ ra c«ng suÊt bï mÊt

m¸t lµ hµm cña ®é réng kªnh ∆f/B ( trong ®ã ∆f lµ b¨ng th«ng 3dB cña bé läc BPF) ®èi víi çc kiÓu ®iÒu chÕ ASK, PSK vµ FSK. Tõ h×nh vÏ ta còng thÊy ®−îc c«ng suÊt mÊt m¸t nhá kh«ng ®¸ng kÓ d−íi 0.5dB ®¹t ®−îc trong c¶ ba

tr−êng hîp khi mµ ∆f ≅ 5B. Víi B= 10 Gbps --> ta cã ∆f =50 GHz vµ 150 nm

(20THz) b¨ng th«ng cho phÐp cña sîi quang quanh b−íc sãng 1.5 µm cã kh¶ n¨ng cung cÊp 400 kªnh.

H×nh 2.11 MÊt m¸t c«ng suÊt do xuyªn kªnh trong bé t¸ch sãng quang. Xuyªn kªnh phi tuyÕn: PhÇn lín ¶nh h−ëng phi tuyÕn trong sîi quang x¶y ra khi sö dông nguån

quang cã c«ng suÊt lín vµ sö dông nhiÒu kªnh b−íc sãng kh¸c nhau. Xuyªn kªnh phi tuyÕn lµ do çc hiÖu øng phi tuyÕn g©y nªn cã thÓ chia lµm hai lo¹i:

1

2

3

C«n

g su

Êt m

Êt m

¸t d

o xu

yªn

kªn

h- d

b

∆f/B

0 2 4 5 6 8 10

ASK

PSK

FSK

-29-

Lo¹i thø nhÊt xuÊt hiÖn do ¶nh h−ëng cña hiÖu øng t¸n x¹ trong m«i tr−êng sîi quang do t¸c ®éng cña sãng ¸nh s¸ng víi çc phonon (dao ®éng cña ph©n tö) trong m«i tr−êng silica. Hai hiÖu øng chÝnh cña lo¹i nµy lµ: T¸n x¹ Raman kÝch thÝch (SRS) vµ t¸n x¹ Brillouin kÝch thÝch (SBS).

Lo¹i thø hai xuÊt hiÖn do sù phô thuéc cña chiÕt suÊt vµo c«ng suÊt quang. Lo¹i nµy gåm cã çc hiÖu øng: Tù ®iÒu chÕ pha (SPM), ®iÒu chÕ pha chÐo (XPM), trén bèn sãng (FWM). H×nh 2.12 tr×nh bµy ¶nh h−ëng cña hiÖu øng phi tuyÕn lªn m¹ng WDMA.

H×nh 2.12 Quan hÖ gi÷a c«ng suÊt cùc ®¹i trªn kªnh vµ sè kªnh cho 4 ¶nh h−ëng phi tuyÕn chÝnh trong m¹ng WDMA.

Tõ h×nh vÏ ta thÊy ¶nh h−ëng cña hiÖn t−îng phi tuyÕn lªn çc hÖ thèng th«ng tin quang ®a kªnh lµm giíi h¹n c«ng suÊt trong kho¶ng tõ vµi mW ®Õn

100 mW. ¶nh h−ëng nµy cßn phô thuéc vµo sè kªnh N. Khi sè kªnh nhá N ≤ 10 th× ¶nh h−ëng cña SBS vµ FWM tréi h¬n, ®èi N>10 th× XPM trë nªn tréi

h¬n vµ cuèi cïng SRS trë nªn lµ yÕu tè giíi h¹n chÝnh khi (N ≥ 500).

2.3 M¹ng WDMA ®a b−íc. 2.3.1 Kh¸i niÖm chung vÒ m¹ng WDMA ®a b−íc.

Kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ m¹ng WDMA ®a b−íc ®−îc tr×nh bµy ë h×nh vÏ 2.13 víi m¹ng h×nh sao 8 nót. Trong cÊu h×nh mçi nót cã hai bé ph¸t, hai bé thu kÕt nèi th«ng qua coupler h×nh sao NxN. M¹ng nµy cã ®Æc ®iÓm lµ hai

λ = 1.55µm α = 0.2 dB/km Leff = 22 km ∆v=10 GHz Aeff = 5.10-7 cm2

1 10 100 1000

Sè kªnh N

1000

100

10

1

0.1

C«n

g su

Êt c

ùc ®

¹i t

rªn

kªnh

( m

W)

Raman

XPM

FWM

Brillouin

-30-

b−íc sãng ph¸t cña cïng mét nót chØ cã thÓ thu ®−îc b»ng hai nót kh¸c. Nãi çch kh¸c, mÆc dï çc kªnh t¹i çc b−íc sãng riªng lµ qu¶ng b¸ nh−ng chØ çc kÕt nèi ®iÓm tíi ®iÓm g¸n cè ®Þnh cã thÓ ®−îc hç trî bªn trong m¹ng. V× mçi nót ph¸t ®−îc kÕt nèi tíi mét nót thu kh¸c nhau do ®ã kÕt nèi tõ bÊt kú mét nót x¸c ®Þnh nµo tíi mét nót bÊt kú kh¸c cã thÓ thùc hiÖn b»ng çch cho phÐp ph¸t l¹i qua mét hoÆc nhiÒu nót trung gian.

H×nh 2.13 CÊu tróc m¹ng ®a b−íc WDMA h×nh sao 8 nót.

Coupler h×nh sao NxN

T R

R T

T R

R T

T R

T R

R T

R T

Nót 1

Nót 2

Nót 3

Nót 4

Nót 5Nót 6

Nót 7

Nót 8 λ9λ13

λ1λ2 λ3λ4

λ10λ1

λ5λ6

λ11λ1

λ7λ8

λ12λ1

λ1λ5 λ9λ10

λ11λ1

λ2λ6

λ13λ1

λ3λ7

λ15λ1

λ4λ8

CÊu tróc nót 5

ChuyÓn m¹ch ®iÖn tö Tx vµ Rx

λ10 λ9λ1 λ5 Tx E/O Rx O/E

Coupler Splitter

-31-

Gi¶ sö nót 2 muèn göi mét gãi tin tíi nót 7. Nót 2 cã thÓ sö dông mét

trong hai b−íc sãng λ3 hoÆc λ4 ®Ó ph¸t. V× tõ nót 2 ®Õn nót 7 cã mét kÕt nèi

trùc tiÕp trªn b−íc sãng λ3 , nªn b−íc sãng λ3 trªn nót 2 sÏ ®−îc sö dông ®Ó truyÒn çc gãi tin cña nã tíi nót 7. ViÖc quyÕt ®Þnh xem nót sÏ truyÒn gãi tin trªn b−íc sãng nµo dùa trªn viÖc s¾p xÕp ®Þa chØ ®Ých víi çc cæng ra, ®iÒu nµy cã thÓ thùc hiÖn ®−îc dùa trªn hoÆc lµ b¶ng tra cøu phÇn cøng hoÆc lµ b»ng m¹ch logic thùc hiÖn çc thuËt to¸n ®Þnh tuyÕn ®Æc biÖt. Tr−êng hîp nót 1 muèn truyÒn gãi tin ®Õn nót 3 nh−ng kh«ng cã kÕt nèi trùc tiÕp gi÷a hai nót nµy nªn gãi tin nµy ph¶i chuyÓn qua mét vµi nót trung gian. Lóc ®ã ®Ó truyÒn

gãi tin gi÷a nót 1 ®Õn nót 3 th× ph¶i sö dông b−íc sãng λ2 ®Ó truyÒn tõ nót 1

®Õn nót 6 sau ®ã nót 6 sö dông b−íc sãng λ11 ®Ó ph¸t l¹i cho nót 3. MÆt kh¸c

nÕu sö dông b−íc sãng λ1 ®Ó truyÒn tõ nót 1 th× ®Ó ®Õn ®−îc nót 3 ph¶i th«ng

qua çc b−íc ( 1λ1→ nót 5 λ10→ nót 2 λ4→ nót 8 λ15→ nót 3). MÆc dï khi sè nót cña m¹ng t¨ng th× lóc ®ã kh¶ n¨ng trÔ m¹ng lµ lín vµ chÊt l−îng cña tuyÕn lµ thÊp, tuy nhiªn cã nhiÒu ®−êng ®i kh¸c nhau nªn cã thÓ khai th¸c ®Ó tr¸nh ®−îc çc t¾c nghÏn côc bé tõng ®−êng hoÆc lµ khi x¶y ra háng hãc nót m¹ng hoÆc ®øt tõng tuyÕn riªng. Mét −u ®iÓm kh¸c n÷a cña m¹ng ®a b−íc so víi m¹ng ®¬n b−íc lµ kh«ng cÇn ®ßi hái kªnh ®iÒu khiÓn n÷a. Thùc tÕ, mçi nót m¹ng phôc vô nh− lµ mét tr¹m lÆp tÝch cùc vµ çc thiÕt bÞ sÏ cã nhiÖm vô nhËn gãi tin dµnh cho nã hoÆc chung chuyÓn nã ®Õn mét nót kh¸c. 2.3.2 §Æc ®iÓm cña m¹ng WDMA ®a b−íc

* Kh¶ n¨ng kÕt nèi gi÷a çc nót. Kh¶ n¨ng kÕt nèi gi÷a çc nót trong m¹ng quang ®a b−íc cã thÓ thùc

hiÖn b»ng nhiÒu çch kh¸c nhau. H×nh 2.14 minh ho¹ biÓu ®å kÕt nèi trùc tiÕp t−¬ng øng víi m¹ng ®a chÆng h×nh sao 8 nót. Trong ®ã çc mòi tªn tõ mçi nót truyÒn mét b−íc sãng riªng trùc tiÕp tíi tÊt c¶ çc nót cã kh¶ n¨ng nhËn b−íc sãng ®ã. §Ó tæng qu¸t ta xÐt mçi nót m¹ng cã p ®Çu ph¸t vµ p ®Çu thu cè ®Þnh.

NÕu biÓu diÔn hmax lµ sè chÆng cùc ®¹i tõ mét nót nguån tíi nót ®Ých x¸c ®Þnh (®«i khi hmax ®ù¬c gäi lµ ®−êng kÝnh cña biÓu ®å trùc tiÕp) th× bÊt ®¼ng thøc sau lµ lu«n lu«n ®óng.

11....1

12

maxmax

−−

=++++≤+

pppppN

hh

(p≥ 2) 2.6

DÊu b»ng trong biÓu thøc trªn t−¬ng øng víi giíi h¹n Moore vµ nã lµ giíi h¹n trªn cña sè nót m¹ng cùc ®¹i Nmax víi mét b¸n kÝnh hmax cho tr−íc.

-32-

Tuy nhiªn giíi h¹n Moore lµ kh«ng hoµn toµn ®óng ngo¹i trõ tr−êng hîp ®Æc biÖt p =N- 1. §Ó kh¾c phôc vÊn ®Ò nµy ng−êi ta ®· ®−a ra biÓu ®å kÕt nèi trùc tiÕp ShuffleNet.

H×nh 2.14 BiÓu ®å kÕt nèi trùc tiÕp Shufflenet m¹ng ®a b−íc h×nh sao 8 nót

BiÓu ®å ShuffleNet: BiÓu ®å trùc tiÕp Shufflenet ®−îc x©y dùng nªn tõ N = kpk (k = 1,2,......) nót trong ®ã k lµ sè cét, pk lµ sè nót trong mçi cét : VÝ dô m¹ng 8 nót ë trªn ta cã (k=2, p=2) vµ m¹ng 18 nót ta cã thÓ biÓu diÔn d−íi d¹ng (k=2, p=3). Trong biÓu ®å trùc tiÕp (p, k) mçi nót cã p cung ®i vµo vµ p cung ®i ra. Tæng toµn bé c¸c nót ta cã k.pk + 1 cung vµ nh− vËy còng t−¬ng ®−¬ng víi sè b−íc sãng kh¸c nhau ®−îc sö dông trong m¹ng. Tõ mét nót bÊt kú trong cét bÊt kú, ®Ó gi¶i thÝch ta chän cét 1, cã thÓ ®i ®Õn p nót kh¸c chØ qua 1 b−íc, nÕu qua 2 b−íc th× nã ®i ®Õn thªm ®−îc p2 nót, vµ tiÕp tôc nh− vËy ®Õn pk –1 nót cßn l¹i cña cét gèc. Tõ ®ã, bÊt cø nót nµo kh«ng kÕt nèi ®−îc ngay trong l−ît thø nhÊt th× sÏ kÕt nèi ®−îc trong l−ît thø hai (gi¶ thiÕt lµ thuËt to¸n ®Þnh tuyÕn sÏ chØ ®−êng kÕt nèi sao cho ®é trÔ trong m¹ng lµ nhá nhÊt tøc lµ kÕt nèi hai nót víi sè b−íc Ýt nhÊt). B−íc ®Çu trong l−ît thø 2 sÏ cã

Nót 1

Nót 2

Nót 3

Nót 4

Nót 5

Nót 6

Nót 7

Nót 8 Nót 4

Nót3

Nót 2

Nót 1 λ1

λ2

λ3

λ4

λ5

λ6

λ7

λ8

λ9

λ10

λ14

λ13

λ11

λ12

λ15

λ16

-33-

thªm (pk –p) nót mµ tÝn hiÖu cã thÓ ®Õn bëi v× ®· cã p nót cña cét thø 2 tÝn hiÖu ®· cã thÓ ®Õn ®−îc ngay trong l−ît ®Çu, t−¬ng tù nh− vËy ta cã sè nót mµ tÝn hiÖu cã thÓ ®i ®Õn tõ mét nót nguån sau khi qua h b−íc nh− sau:

B¶ng 2.1 : Quan hÖ gi÷a sè nót m¹ng (N) vµ sè b−íc (h) xuÊt ph¸t tõ mét nót nguån trong gi¶n ®å ShuffleNet (p,k)

Sè b−íc (h) Sè nót (N)

1 P 2 p2

.

. k-1 pk-1 K pk –1 k+1 pk –p k+2 pk –p2 . . 2k-1 pk –pk-1

Tõ b¶ng trªn ta thÊy sè chÆng cùc ®¹i ®−îc giíi h¹n lµ hmax =2k-1, do

vËy sè nót cùc ®¹i trong biÓu ®å ShuffleNet (p,k) ®−îc biÓu diÔn nh− sau:

1

maxmaxmax)1(

21 ++= hphN 2.7

* §é trÔ gãi trung b×nh. Mét tham sè quan träng trong viÖc ®¸nh gi¸ biÓu ®å shuffleNet (p,k) lµ

®é trÔ trung b×nh cña gãi tin ®i qua m¹ng . §é trÔ trung b×nh D___ vµ sè b−íc

trung b×nh h__ cã quan hÖ nh− sau:

VLhD *

____

= 2.8

Trong ®ã L lµ kho¶ng çch trung b×nh gi÷a çc nót vµ v lµ vËn tèc lan truyÒn trong sîi quang (v=c/n). L−u ý c«ng thøc trªn kh«ng tÝnh ®Õn phÇn trÔ phô cã thÓ xuÊt hiÖn do xö lý th«ng tin mµo ®Çu hoÆc ë bé ®Öm d÷ liÖu trong çc nót. * TÝnh to¸n th«ng l−îng qua mçi nót.

-34-

Tõ b¶ng 2.1 ta thÊy sè b−íc trung b×nh gi÷a hai nót m¹ng ngÉu nhiªn ®−îc biÓu diÔn nh− sau:

)})(({1

1 1

0

1

1

jk

j

kK

j

j ppjkjpN

h −++−

= ∑∑−

=

−

= 2.9

Víi N= kpk ph−¬ng tr×nh (2.9) trªn ®−îc viÕt l¹i nh− sau:

)1)(1(2)1(2)1)(13(

−−−−−−

= k

kk

kpppkpkkph 2.10

B¶ng 2.2 cung cÊp mét vµi th«ng sè ®¹i diÖn cho biÓu ®å Shufflenet (p,k) vµ giíi h¹n Moore. Do lµ m¹ng ®a chÆng nªn chØ cã mét phÇn dung l−îng B cña tuyÕn lµ thùc sù sö dông ®Ó mang l−u l−îng ®−a ra ngay tõ lÇn ®Çu (l−u l−îng míi ®Õn). Trong khi ®ã phÇn dung l−îng cßn l¹i cña tuyÕn mang l−u l−îng chuyÓn tiÕp. Nãi çch kh¸c mçi chÆng dïng mét phÇn nhÊt ®Þnh trong toµn bé tèc ®é cña m¹ng, mµ tèc ®é nµy b»ng tÝch cña çc kªnh WDM (kpk +1) nh©n víi tèc ®é bit trªn mét kªnh. Gi¶ thiÕt l−u l−îng lµ ®ång nhÊt vµ sö dông thuËt to¸n ®Þnh tuyÕn c©n b»ng l−u l−îng t¶i trªn çc kªnh WDM th× th«ng suÊt cña m¹ng ®−îc tÝnh theo 2.11.

hBkpS

k *1+

= 2.11

B¶ng 2.2. Mét sè th«ng sè ®¹i diÖn biÓu ®å ShuffleNet. Giíi h¹n Moore ShuffleNet P hmax Nmax k N h 2 3 15 2 8 2.0 3 3 40 2 18 2.2 2 5 63 3 24 3.3 3 5 364 3 81 3.6 4 5 1,365 3 192 3.7 6 5 9,131 3 684 3.8 8 5 37,449 3 1,536 3.9

Tõ ph−¬ng tr×nh 2.11 ta thÊy, nÕu sè gãi tin l−u chuyÓn trong m¹ng t¨ng

thËm chÝ ®Õn gi¸ trÞ kpk+1 gãi th× trung b×nh chØ cã h/1 gãi tin t¹o ra tõ l−u

-35-

l−îng ®−a ra lÇn ®Çu. Cuèi cïng th«ng l−îng lín nhÊt trªn mét nót ®−îc rót ra tõ viÖc kÕt hîp çc biÓu thøc 2.10 vµ 2.11 ta thu ®−îc biÓu thøc 2.12 :

)1(2)13)(1(

)1)(1(2−−−−

−−= kk

k

pkkpkpBkppp

NS

2.12

H×nh 2.15 biÓu diÔn th«ng l−îng lín nhÊt qua mét nót cã thÓ ®¹t ®−îc víi çc gi¸ trÞ p kh¸c nhau tÝnh to¸n tõ ph−¬ng tr×nh 2.12. Tõ ®å thÞ ta thÊy víi N=1000 vµ B =1Gbps, p=2 ch¼ng h¹n th× th«ng l−îng toµn bé cña m¹ng cã thÓ ®¹t 200 Gbps víi 200Mbps l−u l−îng ®−a ra lÇn ®Çu tõ mçi nót.

KÕt qu¶ trªn chØ ®óng khi gi¶ thiÕt l−u l−îng ®−a ra lµ ®ång nhÊt cho tÊt c¶ çc tuyÕn shufflenet. Nh−ng trong thùc tÕ, t¶i ®−a ra thay ®æi bÊt kú kh«ng ®ång nhÊt. Phô thuéc vµo thuËt to¸n ®Þnh tuyÕn ®−îc sö dông th× th«ng l−îng qua mét nót m¹ng víi l−u l−îng kh«ng ®ång nhÊt bÞ gi¶m víi hÖ sè tõ 0.3 ®Õn 0.5 so víi th«ng l−îng khi l−u l−îng ®ång nhÊt. ViÖc sö dông çc bé thu ph¸t thay ®æi ®ù¬c TT, TR cho phÐp viÖc kÕt nèi thay ®æi phï hîp víi sù thay ®æi cña l−u l−îng (hoÆc khi m¹ng bÞ háng hãc).

H×nh 2.15 BiÓu diÔn th«ng l−îng trªn mét nót, sè nót N cho m¹ng WDMA shuffleNet

Th«

ng l−

îng

trªn

nót

(

Mbp

s)

67

0.1 10 100 1000 10000 Sè nót m¹ng

10,000

1000

100

10

10

0.1

Tèc ®é truyÒn dÉn 1 Gbps

M¹ng ®¬n kªnh

M¹ng ®a kªnh

p

23

45

8

-36-

2.4 øng dông m¹ng kü thuËt ®a truy nhËp WDMA. 2.4. 1 M¹ng WDMA ®¬n b−íc.

§· cã rÊt nhiÒu m¹ng WDMA ®¬n b−íc ®−îc thiÕt kÕ vµ giíi thiÖu trong çc phßng thÝ nghiÖm còng nh− trong thùc tÕ. Çc lÜnh vùc øng dông cña nã rÊt ®a d¹ng: - M¹ng quang thô ®éng WDMA tèc ®é cao. - M¹ng LAN b¨ng th«ng cao ; m¹ng MAN & çc m¹ng diÖn réng WANs. - Lµ nÒn t¶ng cña çc bé chuyÓn m¹ch gãi vµ çc bé kÕt nèi tèc ®é cao cña

çc bé ®a xö lý vµ bé nhí.

2.4.1.1 M¹ng LAMBDANET.

Do phßng thÝ nghiÖm Bellcore ph¸t triÓn. CÊu tróc ®−îc chØ ra trªn h×nh 2.16, ®©y lµ kiÓu FT – FRn

m¹ng qu¶ng b¸ vµ lùa chän. M¹ng cã 18 nót, mçi nót trang bÞ mét bé ph¸t cè ®Þnh sö dông ®ièt laze ph¶n håi ph©n bè (DFB) ®¬n tÇn ph¸t x¹ trong kho¶ng 1,527 nm ®Õn 1,561 nm , víi ®é ph©n çch kªnh lµ 2 nm vµ 18 bé thu. T¹i mçi nót thu sö dông çch tö ph©n kªnh ®Ó t¸ch çc kªnh quang riªng rÏ råi chuyÓn ®æi sang d¹ng tÝn hiÖu ®iÖn t−¬ng øng b»ng çc ®ièt t¸ch sãng.

Σ λi

Coupler MxM

Nót 3

Nót 4

Nót N

Giao diÖn ®iÖn

Tx -λ1

Çc bé thu

Bé t¸ch kªnh

λ1

Nót 1

Giao diÖn

®iÖn Çc bé thu

Tx -λ2

Bé t¸ch kªnh

λ2

Σ λi

Nót 2

i = 1 tíi N

-37-

H×nh 2.16 CÊu tróc m¹ng Lambdanet. §Ó mçi nót cã thÓ truyÒn ®ång thêi tíi çc nót kh¸c ng−êi ta dïng kü

thuËt TDM trªn mçi b−íc sãng. Khung TDM chøa 18 khe thêi gian vµ 01 thÎ ®ång bé, mçi khe thêi gian ®· ®−îc cÊp ph¸t dù ®Þnh tr−íc cho mét nót. V×

vËy khe thø i cña khung TDM truyÒn trªn b−íc sãng λj cã chøa luång bÝt th«ng tin tõ nót j ®Õn nót i. Do ®ã mçi nót cã thÓ nhËn vµ sö lý mét çch kh«ng ®ång bé vµ song song ®−êng truyÒn tõ çc nót kh¸c. Nhê cÊu tróc lai ghÐp “b−íc sãng - thêi gian” nªn lo¹i bá ®−îc hoµn toµn xung ®ét d÷ liÖu trong m¹ng. Ngoµi ra m¹ng Lambdanet lµ m¹ng xÕp hµng ®îi ®Çu ra, do vËy dung l−îng cña nã vÒ c¬ b¶n ®−îc x¸c ®Þnh b»ng sè b−íc sãng vµ tèc ®é mçi kªnh trong m¹ng. Trong thùc tÕ ng−êi ta ®· thiÕt kÕ m¹ng cã dung l−îng 27 GHz sö dông 18 kªnh b−íc sãng, mçi kªnh cã tèc ®é 1.5 GHz trªn kho¶ng

çch truyÒn dÉn 57,8 km ký hiÖu (Lambdanet 1.5 Gbps , 18λ, 57.8 km) vµ

m¹ng ( Lambdanet 2 Gb/s ,16λ, 40 km ) .

2.4.1.2 M¹ng RAINBOW.

M¹ng sö dông coupler h×nh sao 32x32. Mçi nót m¹ng sö dông 01 bé ph¸t cè ®Þnh vµ 01 bé thu ®iÒu chØnh ®−îc (FT-TR), t¹i mçi bé thu sö dông bé läc thay ®æi ®−îc Fabry –Perot víi tèc ®é ®iÒu chØnh cì mili gi©y. RAINBOW ®−îc thiÕt kÕ øng dông cho m¹ng MAN chuyÓn m¹ch kªnh víi b¸n kÝnh tíi 50 km. Tèc ®é truyÒn dÉn cho mçi nót vµo kho¶ng 300 Mbps cho RAINBOW I vµ RAINBOW II tèc ®é nót cã thÓ ®¹t ®Õn 1Gbps.

Trong m¹ng RAINBOW giao thøc yªu cÇu ®Ó thiÕt lËp vµ ng¾t kÕt nèi qua m¹ng sö dông kiÓu x¾p xÕp t×m kiÕm vßng trßn. B¶n chÊt ho¹t ®éng cña giao thøc nµy cã thÓ ®−îc hiÓu nh− sau: Gi¶ sö nót A muèn thiÕt lËp kÕt nèi hai h−íng ®Õn nót B. Nót A b¾t ®Çu b»ng viÖc ph¸t yªu cÇu kÕt nèi mét çch

lÆp l¹i trªn b−íc sãng λA. §ång thêi nót A ®iÒu chØnh bé thu cña nã trªn b−íc

sãng λB lµ b−íc sãng cña bé thu cña nót B. Yªu cÇu kÕt nèi trªn b−íc sãng λA

chøa th«ng tin nguån (nót A) vµ ®Þa chØ ®Ých (nót B) ®−îc qu¶ng b¸ tíi tÊt c¶ çc nót b»ng bé ghÐp h×nh sao NxN.

NÕu nót ®Ých B ch−a s½n sµng thiÕt lËp kÕt nèi víi çc nót kh¸c. Nã quÐt bé läc quang cña nã trªn toµn bé d¶i çc b−íc sãng cña bé thu cho ®Õn khi yªu cÇu kÕt nèi ®−îc x¸c ®inh. Khi x¸c ®Þnh ®−îc yªu cÇu kÕt nèi bé läc

quang sÏ kho¸ b−íc sãng λA vµ mét b¶n tin chÊp nhËn kÕt nèi ®−îc göi lÆp l¹i

nhiÒu lÇn trªn b−íc sãng λB. KÕt nèi hai chiÒu gi÷a nót A vµ B ®−îc sau ®ã

-38-

®−îc thiÕt lËp kÓ tõ khi hai nót cã bé läc quang cña chóng ®iÒu chØnh ®Õn chÝnh x¸c b−íc sãng. KÕt nèi ®−îc gi¶i phãng nÕu kh«ng nhËn ®−îc ®÷ liÖu trong mét kho¶ng chu kú ®· ®Þnh tr−íc.

2.4.1.3 FOX - Bé kÕt nèi chÐo quang tèc ®é cao.

FOX ®−îc ®Ò xuÊt cho çc øng dông kÕt nèi çc bé vi sö lý chia sÎ bé nhí trong çc hÖ thèng m¸y tÝnh sö lý song song. Tuy nhiªn nã cã thÓ ®−îc ¸p dông trong lÜnh vùc chuyÓn m¹ch quang phôc vô m¹ng viÔn th«ng. CÊu tróc c¬ b¶n cña FOX ®−îc chØ ra trong h×nh 2.17. HÖ thèng sö dông hai m¹ng h×nh sao NxN kÕt nèi víi nhau: Mét cho chuyÓn t¶i çc gãi d÷ liÖu, mét cho chuyÓn t¶i th«ng tin ®iÒu khiÓn. C¶ hai m¹ng ®Òu sö dông cÊu tróc ph¸t ®iÒu chØnh ®−îc – thu cè ®Þnh (m¹ng “qu¶ng b¸ - vµ - lùa chän” cÊu tróc TT-FR ). FOX dùa trªn lËp luËn l−u l−îng ®ång nhÊt do ®ã chØ cã mét x¸c suÊt nhá mµ h¬n mét gãi sè liÖu dù ®Þnh ®Õn cïng ®Çu ra t¹i cïng thêi ®iÓm. NÕu xuÊt hiÖn xung ®ét t¹i mét cæng ra th× gãi tin ®−îc truyÒn l¹i theo mét thuËt to¸n riªng cho tíi khi thu ®−îc thµnh c«ng. HÖ thèng FOX lµ hÖ thèng ®Çu tiªn ®ßi hái çc ®ièt laze ®iÒu chØnh víi tèc ®é cao cì nano gi©y ®Ó thùc hiÖn chuyÓn m¹ch çc gãi tin ng¾n.

H×nh 2.17 CÊu tróc c¬ b¶n cña m¹ng FOX.

1 Nx N Star

coupler

Nx N Star

coupler

1

2

N

R2

FR

Ra trung kÕ quang # 2 T1

TT

2

N

§Öm vµ

®iÒu khiÓn

O/E

§Çu vµo quang #1

R1

FR

2

N

1

T2

TT 1

2

N

Tr¹ng th¸i cæng ra

E/O

-39-

2.4.1.4 HYPASS (High performance packet switch system).

H×nh 2.18 CÊu tróc m¹ng WDMA –Hypass HÖ thèng chuyÓn m¹ch gãi hiÖu suÊt cao HYPASS lµ më réng cña

FOX, tuy nhiªn cã mét sè thay ®æi. H×nh 2.18 chØ ra cÊu tróc cña nã. VÒ c¬ b¶n vÉn sö dông 02 bé coupler h×nh sao NxN: Mét ®Ó chuyÒn t¶i d÷ liÖu, mét ®Ó chuyÓn t¶i th«ng tin ®iÒu khiÓn. M¹ng chuyÓn t¶i d÷ liÖu sö dông cÊu tróc ph¸t ®iÒu chØnh ®−îc thu cè ®Þnh (TT-FR) ng−îc l¹i m¹ng ®iÒu khiÓn sö dông cÊu tróc ph¸t cè ®Þnh thu ®iÒu chØnh ®−îc(FT-TR). Ho¹t ®éng cña HYPASS dù trªn nguyªn t¾c xÕp hµng ®Çu vµo/ ®iÒu khiÓn ®−îc ®Çu ra. Nãi çch kh¸c lµ ®iÒu khiÓn çc cæng ra khi çc cæng vµo ®−îc phÐp truyÒn. Tr−íc hÕt lµ biÕn ®æi çc gãi d÷ liÖu ®Õn cæng vµo thµnh d¹ng tÝn hiÖu ®iÖn vµ l−u tr÷ t¹m thêi trong bé ®Öm ®Çu vµo. Gi¶i m· gãi tin tiªu ®Ò chøa ®Þa chØ ®Ých ®Õn vµ bé ph¸t thay ®æi ®−îc t¹i cæng vµo cña m¹ng chuyÓn t¶i d÷ liÖu ®−îc chuyÓn sang b−íc sãng t−¬ng øng víi ®Þa chØ cña cæng ra. Çc gãi d÷ liÖu ®−îc l−u tr÷ chê trong bé ®Öm ®Çu vµo cho tíi khi nhËn ®−îc tÝn hiÖu th¨m dß ®−îc ph¸t ®i tõ cæng ra mµ cæng ra nµy mong muèn nhËn ®−îc sè liÖu tõ chÝnh cæng vµo ®ã.

Nx N Star

coupler

Nx N Star

coupler

1

2

N

R2

FR

E/O

Ra trung kÕ quang # 2 T1

TT

2

N

§Öm vµ ®iÒu khiÓn

O/E

§Çu vµo quang #1

TR

1

2

N

1

FT

1

2

N

R1

T2

T¹o tÝn hiÖu th¨m dß tr¹ng th¸i cæng

Dßng ®iÒu chØnh

-40-

TÝn hiÖu th¨m dß tõ çc cæng ra ®−îc qu¶ng b¸ trªn toµn bé m¹ng ®iÒu khiÓn ®i ®Õn çc cæng vµo. §Ó nhËn ®−îc tÝn hiÖu yªu cÇu tõ cæng ra mong muèn th× bé thu t¹i cæng vµo ®−îc ®iÒu chØnh ®Õn cïng b−íc sãng nh− lµ cña bé ph¸t cè ®Þnh cña ®Þa chØ cæng ra. Trong lóc nhËn ®ù¬c tÝn hiÖu yªu cÇu tõ cæng ra mong muèn, d÷ liÖu trong bé ®Öm ®−îc chuyÓn qua m¹ng chuyÓn t¶i d÷ liÖu trªn b−íc sãng cña ®Þa chØ ®Ých. §ång thêi çc gãi tin tõ çc cæng vµo kh¸c ®−îc truyÒn trªn çc b−íc sãng kh¸c tíi çc cæng ra kh¸c sö dông cïng m¹ng chuyÓn t¶i d÷ liÖu.

Th¨m dß cæng vµo

TÝn hiÖu truyÒn tõ cæng

Chu kú 1 1 tíi 8 §ông ®é 2 1 tíi 4 §ông ®é 3 1 tíi 2 1 4 3 tíi 4 3 5 5 tíi 8 §ông ®é 6 5 tíi 6 - 7 7 tíi 8 §ông ®é 8 7 7 9 8 8

H×nh 2. 19 Minh ho¹ thuËt to¸n th¨m dß h×nh c©y trong tr−êng hîp cã 4 gãi

d÷ liÖu ®ång thêi ®Õn cïng mét ®Ých. Cã rÊt nhiÒu giao thøc t¹o tÝn hiÖu th¨m dß (poll generation) ®−îc sö

dông cho m¹ng Hypass. Mét giao thøc ®−îc chän cô thÓ phô thuéc chÝnh vµo kiÓu l−u l−îng bªn trong m¹ng. §èi víi chuyÓn m¹ch gãi giao thøc ®iÒu khiÓn

ChuyÓn m¹ch 8 x8 víi 4 gãi tin dù ®Þnh ®Õn cæng ra cho tr−íc

Cæng vµo 21 3 4 5 6 7 8

Cã tin

kh«ng Cã tin

kh«ng Cã tin

Cã tin

kh«ng kh«ng

-41-

dùa trªn thuËt to¸n th¨m dß h×nh c©y (Tree polling). Giao thøc nµy dùa trªn biÓu ®å h×nh c©y ®éng vµ gi¶ thiÕt r»ng sè cæng lµ luü thõa cña 2 tøc lµ N=2k . ThuËt to¸n dùa trªn c¬ së ph¸t hiÖn xung ®ét ®Ó ph©n sö theo yªu cÇu truy nhËp. Chu kú th¨m dß ®Çu tiªn ®ù¬c b¾t ®Çu b»ng çch th¨m dß tÊt c¶ çc cæng vµo. NÕu kh«ng cã h¬n mét gãi d÷ liÖu cho cæng ra t−¬ng øng th× chu kú ®−îc hoµn tÊt ngay trong vßng ®Çu. NÕu cã h¬n mét gãi d÷ liÖu dù ®Þnh ®Õn cæng ra th× çc cæng vµo nhËn tÝn hiÖu th¨m dß sÏ ph¸t çc gãi tin cña nã vµ x¶y ra xung ®ét t¹i çc cæng ra. Ngay khi ph¸t hiÖn xung ®ét th× cæng ®Çu ra ph¸t tÝn hiÖu th¨m dß ®Ó giíi h¹n sè cæng ®Çu vµo. Nhãm tÝn hiÖu th¨m dß nµy ®−îc lÆp l¹i cho tíi khi gi¶i quyÕt ®−îc xung ®ét. ThuËt to¸n nµy ®−îc minh ho¹ trong h×nh 2.19 ë ®©y cã bèn yªu cÇu ®ång thêi tõ çc cæng vµo (tõ çc cæng vµo 1,3,7,8) cÇn truy nhËp tíi cæng ra ®· cho cña chuyÓn m¹ch 8x8. Trong vÝ dô sè chu kú th¨m dß lµ 9.

H×nh 2.20 Quan hÖ gi÷a thêi gian trÔ trung b×nh vµ t¶i ρ trong m¹ng Hypass Ph©n tÝch hiÖu suÊt cña Hypass víi thuËt to¸n th¨m dß h×nh c©y ®éng ®·

®−îc thùc hiÖn dùa trªn gi¶ thiÕt l−u l−îng lµ ®ång nhÊt cho nªn bÊt kú cæng ra nµo còng ®−îc göi ®Õn víi x¸c suÊt b»ng nhau (1/N). Çc bé ®Öm ®Çu vµo lµ FIFO vµ do ®ã th«ng l−îng cña m¹ng sÏ chÞu ¶nh h−ëng hiÖn t−îng blocking HOL. H×nh 2.20 chØ ra quan hÖ gi÷a thêi gian trÔ trung b×nh vµ t¶i

cña tuyÕn vµo ρ. Tõ ®å thÞ ta thÊy t¶i cùc ®¹i bÞ giíi h¹n ë møc ρ=0.25. Víi tuyÕn vµo cã tèc ®é 5 Gbps vµ kÝch th−íc chuyÓn m¹ch 128x128 th× cã thÓ ®¹t ®−îc th«ng l−îng ®Ønh cña m¹ng lµ 150 Gbps.

0.0 0.05 0.1 0.15 0..20 0..25 0.30 0.35 T¶i tuyÕn ρ

1

2

3

4

5

§é

trÔ

trun

g b×

nh th

eo g

ãi

-42-

2.4.1.5 M¹ng RINGGO.

H×nh 2.21 m« t¶ cÊu tróc cña m¹ng RINGGO, m¹ng chuyÓn m¹ch gãi RINGO lµ m¹ng ring çp quang v« h−íng. M¹ng nµy cã N nót m¹ng b»ng sè b−íc sãng sö dông trong m¹ng, mçi nót g¾n mét m¶ng ph¸t cè ®Þnh vµ mét bé thu cè ®Þnh ho¹t ®éng ë mét b−íc sãng ®Þnh tr−íc vµ dïng ®Ó x¸c ®Þnh nghÜa

nót m¹ng. VÝ dô nót j sÏ t¸ch b−íc sãng λj tõ vßng ring. Nh− vËy ®Ó truyÒn

th«ng víi nót j, mét nót i cho tr−íc ph¶i truyÒn d÷ liÖu trªn b−íc sãng λj. TÊt c¶ çc b−íc sãng ®−îc chia thµnh çc khe thêi gian víi chiÒu dµi cña khe thêi gian chÝnh b»ng thêi gian truyÒn dÉn cña gãi tin cã kÝch th−íc cè ®Þnh céng víi thêi gian b¶o vÖ. Mçi nót kiÓm tra tr¹ng th¸i chiÕm dông b−íc sãng trªn lÇn l−ît tõng khe thêi gian. §©y lµ c¬ së ®Ó chèng xung ®ét d÷ liÖu b»ng çch m« h×nh ho¸ ®a kªnh theo kiÓu th¨m dß khe thêi gian rçng. Trong kiÓu th¨m dß nµy mét bit b¾t ®Çu cña mçi khe thêi gian chØ thÞ tr¹ng th¸i cña khe thêi gian t−¬ng øng cã nghÜa lµ khe thêi gian ®ã rçi hay bÞ sö dông. Trong h×nh 2.22 lµ s¬ ®å chi tiÕt cña mçi nót: Bao gåm bé thu t−¬ng øng mét b−íc sãng ®−îc rít xuèng, bé gi¸m s¸t tr¹ng th¸i çc khe thêi gian qua khèi çc bé thu quang vµ van quang 90/10, khèi çc bé ph¸t cè ®Þnh th«ng qua bé liªn kÕt 50/50.

H×nh 2.21 M¹ng metro WDM ringo

Nót 1

Nót 2

Nót 3

Nót i

Nót j

Nót N

Nhãm ph¸t cè ®Þnh Tx

Thu cè ®Þnh Rx

λi

Nhãm ph¸t cè ®Þnh Tx

Thu cè ®Þnh Rx

λj Gãi tin tõ nót i ®Õn nót j trªn λj

-43-

H×nh 2.22 CÊu tróc nót RINGO

2.4.2 M¹ng WDMA ®a b−íc

2.4.2.1 M¹ng STARNET.

H×nh 2. 23 : CÊu tróc chuyÓn m¹ch Starnet Starnet lµ m¹ng LAN – WDMA do phßng nghiªn cøu th«ng tin quang -

Standford University nghiªn cøu ph¸t triÓn. Starnet cã thÓ ®ång thêi chuyÓn t¶i l−u l−îng chuyÓn m¹ch kªnh vµ chuyÓn m¹ch gãi trªn cïng mét kiÕn tróc vËt lý. HÖ thèng cung cÊp kh¶ n¨ng chuyÓn m¹ch kªnh l−u l−îng 3 Gbps qua WDMA ®¬n b−íc vµ 100 Mbps l−u l−îng chuyÓn m¹ch gãi qua WDMA ®a b−íc. Thùc tÕ m¹ng Starnet cã kiÕn tróc vËt lý lµ h×nh sao nh−ng cÊu tróc logic (topologic) ®−îc tæ chøc nh− lµ m¹ng ring. Mçi nót cã mét bé ph¸t vµ hai bé

λ1 λn

λdrop

DEMUX

MUX

50/50

§iÒu chÕ ngoµi

M U X

Khèi c¸c bé ph¸t Tx

Rx

λ1..... λn

Khèi c¸c bé thu quang

90/10

Coupler h×nh sao

Rx λ4

Tx λ1

Rx λ1

Tx λ2

Tx λ4

Rx λ3

Tx λ3

Rx λ2

λ4

λ1

λ2

λ3

-44-

thu trong ®ã mét bé thu ®iÒu chØnh ®−îc vµ mét bé thu cè ®Þnh, sö dông coupler 4x4 nh− chØ ra ë h×nh 2.23.

HÖ thèng ho¹t ®éng t¹i b−íc sãng trung t©m 1,319 nm trªn çp sîi quang ®¬n mèt cã b¸n kÝnh m¹ng 4km ®¶m b¶o møc Ber b»ng 10-9 ë møc c«ng suÊt ng−ìng 10-dB. Khi muèn göi mét gãi d÷ liÖu tõ mét nót, mét çch ®¬n gi¶n nã truyÒn gãi tin tíi nót tiÕp theo. T¹i mçi nót, dßng sè liÖu quang ®−îc biÕn ®æi thµnh d¹ng ®iÖn ®Ó cho nót xö lý gãi tin (kiÓm tra tr−êng ®Þa chØ ®Ých). NÕu gãi tin cÇn thiÕt göi chuyÓn tiÕp th× th«ng tin quang l¹i ®−îc göi l¹i cho nót tiÕp theo cña vßng ring ¶o.

2.4.2.2 M¹ng HORNET.

Giíi thiÖu chung : M¹ng nµy do phßng nghiªn cøu ph¸t triÓn th«ng tin quang Stanford University ph¸t triÓn øng dông cho m¹ng MAN (metropolitan), nã cã kh¶ n¨ng truyÒn t¶i gãi tin d¹ng IP hoÆc çc cell ATM trùc tiÕp trªn líp WDM. M¹ng cã cÊu tróc TT –FR, cã kh¶ n¨ng kÕt nèi ®Õn 100 ®iÓm truy nhËp m¹ng AN (access network) vµ b¸n kÝnh ho¹t ®éng kho¶ng 100 km. CÊu tróc m¹ng lµ ®a chÆng, sö dông ph−¬ng thøc ®a truy nhËp lai ghÐp gi÷a b−íc sãng vµ thêi gian (T/WDMA). Do vËy nhiÒu nót m¹ng cã thÓ chia sÎ cïng mét b−íc sãng nh−ng ë çc khe thêi gian kh¸c nhau vµ çc gãi tin mang ®Þa chØ cña ®iÓm truy nhËp ®Õn n»m ë phÇn sãng mang phô mµo ®Çu.

Khi mét ®iÓm truy nhËp rÏ mét b−íc sãng ®−îc lùa chän, nã thùc hiÖn kiÓm tra ®Þa chØ ®Ých cña gãi tin. NÕu gãi tin mµ cã ®Þa chØ ®Õn ®iÓm truy nhËp bªn d−íi nã, th× nót thùc hiÖn ph¸t l¹i gãi tin ®ã trªn cïng b−íc sãng cho tíi khi nã ®Õn ®óng ®Ých. M¹ng sö dông giao thøc ®a truy nhËp c¶m nhËn sãng mang cã dß xung ®ét (CSMA/CA). Giao thøc nµy cho phÐp nót m¹ng kiÓm tra l−u l−îng trªn tÊt c¶ çc b−íc sãng ®Ó tr¸nh ®ông ®é khi truyÒn dÉn. Khi mét ®iÓm truy nhËp muèn truyÒn mét gãi tin tíi mét ®iÓm ®Ých x¸c ®Þnh, nã ghÐp tÇn sè sãng mang phô t−¬ng øng víi ®Þa chØ cña ®iÓm truy nhËp ®Õn vµ gi¶ sö r»ng kh«ng cã gãi tin kh¸c trªn cïng b−íc sãng cïng ®i ®Õn ®iÓm truy nhËp ®Ých, th× nã ®−îc phÐp truyÒn gãi tin vµ tone sãng mang phô ®· ®−îc

ghÐp. −u ®iÓm chÝnh cña viÖc ghÐp sãng mang phô mµo ®Çu lµ tû sè tÝn hiÖu mµo ®Çu trªn sè liÖu lµ kh«ng ¶nh h−íng ®Õn h¹n chÕ hiÖu suÊt b¨ng tÇn nh− trong tr−êng hîp tÝn hiÖu mµo ®Çu ®−îc ph¸t song song víi d÷ liÖu.

LÇn thö nghiÖm ®Çu tiªn m¹ng HORNET sö dông çc khe thêi gian cã kÝch th−íc cè ®Þnh, chiÒu dµi cña nã lµ b»ng víi chiÒu dµi cña mét cell ATM

-45-

(53 byte). ThÕ hÖ tiÕp theo cña m¹ng nµy sö dông khe thêi gian cã kÝch th−íc thay ®æi ®iÒu nµy lµ phï hîp víi viÖc truyÒn t¶i çc gãi IP cã kÝch th−íc thay ®æi. Trong c¶ hai tr−êng hîp viÖc ®ång bé thùc hiÖn theo gãi hoÆc cell.

CÊu tróc m¹ng: H×nh 2.24 chØ ra cÊu tróc m¹ng theo ®ã m¹ng cã ®Æc tÝnh : §a kªnh, cÊu tróc vßng ring chia khe thêi gian, sö dông hai sîi quang cho hai h−íng kh¸c nhau. Çc m¹ng truy nhËp ®−îc nèi víi AN b»ng giao diÖn Gigabit Ethernet ho¹t ®éng ë tèc ®é 1 Gb/s. Çc khe thêi gian trªn vßng ring cã kÝch th−íc cè ®Þnh b»ng víi kÝch th−íc khung cña ®¬n vÞ truyÒn cùc ®¹i trªn Ethernet (MTU) vµo kho¶ng 12,000 bits (hoÆc 1,500 byte). Ng−êi ta ®· tiÕn hµnh thö nghiÖm thµnh c«ng trªn m¹ng l−íi hai cÊu tróc m¹ng dùa trªn c«ng nghÖ HORNET cã çc tham sè nh− b¶ng 2.3; Trong ®ã ký hiÖu 16/4/ 2.5 cã ý nghÜa lµ 16 nót m¹ng, 4 b−íc sãng , tèc ®é d÷ liÖu trªn mét b−íc sãng 2.5 Gb/s ; còng t−¬ng tù nh− vËy víi ký hiÖu 64/4/10. Tuy nhiªn çc nghiªn cøu thö nghiÖm trong phßng thÝ nghiÖm chØ ra r»ng c«ng nghÖ nµy cÇn thªm mét thêi gian ®Ó hoµn thiÖn vµ nã cã thÓ cung cÊp ®−îc çc m¹ng cã sè l−îng nót lín vµ tèc ®é rÊt cao nh− : CÊu tróc 65/32/10 –dung l−îng m¹ng kho¶ng 1,2Tb/s ; CÊu tróc 65/16/10 –dung l−îng m¹ng kho¶ng 350 Gb/s .v.v

B¶ng 2.3 Çc tham sè thö nghiÖm m¹ng HORNET. Tham sè CÊu tróc 1 CÊu tróc 2

ChiÒu dµi vßng Ring 138 240 mÐt 138 240 mÐt Thêi gian trÔ lan truyÒn : D 691.2 µs 691.2 µs Sè b−íc sãng trªn mét sîi quang: Nw

4 4

KÝch th−íc khe thêi gian: S 12,000 bits 12,000 bits Cêu tróc 16/4/2.5 64/4/10 Tèc ®é d÷ liÖu trªn 1 b−íc sãng : Rw

2.5 Gb/s 10 Gb/s

Tèc ®é m¹ng : Rw x Nw 10 Gb/s 40 Gb/s Sè nót truy nhËp : NT 16 64 TÝch trÔ b¨ng tÇn : BDP = Rw x D 1,728,000 bits 6,912,000 bits Sè khe thêi gian trªn b−íc sãng : Sw = BDP/S

144 576

-46-

H×nh 2.24 CÊu tróc m¹ng HORNET

H×nh 2.25 S¬ ®å cÊu tróc nót m¹ng (AN) trong m¹ng HORNET

AN

POP

AN

AN

ANAN

AN

Hai sîi quang

R

IP –Router / ATM -SW

R

R

M¹ng LAN

M¹ng kh¸c (WAN)

IP –Router / ATM -SW

MAN

Tõ MAN

Coupler 10/ 90

Bé trÔ quang

Bé thu mµo ®Çu

T¸ch khe thêi gian

Kh«i phôc ®Þa chØ

Bé thu d÷ liÖu

B−íc sãng rÏ (λdrop)

Qu¶n lý khe thêi gian

C¸ch tö

Bé rÏ Bé xen

Coupler

Bé ph¸t tèc ®é

thay ®æi 5 ns

D÷ liÖu vµo/ ra tõ nót

§Õn MAN

λadd

-47-

H×nh 2.26 Nguyªn lý ho¹t ®éng giao thøc CSMA/CA trong m¹ng HORNET C«ng nghÖ HORNET rÊt høa hÑn t¹o ra çc m¹ng MAN cÊu tróc vßng

ring mang l−u l−îng chuyÓn m¹ch gãi. Trong mét vµi n¨m gÇn ®©y çc tæ chøc viÔn th«ng, çc h·ng chÕ t¹o thiÕt bÞ vµ çc nhµ cung cÊp dÞch vô ViÔn th«ng ®ang tËp trung x©y dùng chuÈn míi cho m¹ng MAN chuyÓn m¹ch gãi (chuÈn IEEE 802.17). Nh÷ng −u ®iÓm cña nghÖ HORNET vµ c«ng nghÖ RPR cña Cisco còng ®· ®−îc tËn dông ®Ó ®−a vµo khuyÕn nghÞ cho tiÓu chuÈn nµy. Cho ®Õn nay c«ng viÖc chuÈn ho¸ vÉn ch−a kÕt thóc, do vËy çc h·ng viÔn th«ng lín trªn thÕ giíi nh− (Cisco, Nortel, Siemens , NEC .v.v) ®· vµ ®ang ph¸t triÓn çc dßng s¶n phÈm riªng, nh×n chung cÊu tróc vµ chøc n¨ng cña çc dßng s¶n phÈm nµy lµ t−¬ng tù nh− c«ng nghÖ HORNET hoÆc c«ng nghÖ RPR hoÆc lµ sù lai ghÐp gi÷a hai c«ng nghÖ nµy.

NhËn xÐt. Ch−¬ng 2 chóng ta ®· ph©n tÝch çc kü thuËt liªn quan ®Õn m¹ng ®a

truy nhËp theo b−íc sãng. M¹ng nµy rÊt cã tiÒm n¨ng ®¸p øng ®−îc çc nhu cÇu vÒ b¨ng th«ng lín. Trong ®ã còng ®· nªu ra mét sè m¹ng ®· ®−îc thö nghiÖm vµ triÓn khai. Çc m¹ng WDMA h×nh sao dù kiÕn cã mét vai trß then

TÇn sè

Kh«ng cã f10

Mét sîi quang

λ1

λ2

λ10

D÷ liÖu

Sãng mang phô

D÷ liÖu

Sãng mang phô

D÷ liÖu

Sãng mang phô

Sãng mang phô

D÷ liÖu

D÷ liÖu

Sãng mang phô

D÷ liÖu

Sãng mang phô Sãng mang phô

D÷ liÖu

D÷ liÖu

Clock 2.5 GHz

f1 f2 f10

TÇn sè Sãng mang phô

D÷ liÖu

Bé ph¸t thay ®æi

D÷ liÖu

f10

-48-

chèt trong t−¬ng lai cña çc m¹ng m¸y tÝnh tèc ®é cao, çc m¹ng lai ghÐp ®¬n b−íc - ®a b−íc cÊu tróc ring còng më ra nh÷ng høa hÑn lín trong viÖc x©y dùng çc m¹ng MAN chuyÓn m¹ch gãi ®¸p øng ®−îc l−u l−îng còng nh− çc lo¹i h×nh dÞch vô trong t−¬ng lai. Cho ®Õn thêi ®iÓm nµy ®· cã rÊt nhiÒu çc linh kiÖn, phÇn tö cho m¹ng WDMA còng ®· vµ ®ang ®−îc ph¸t triÓn hoµn thiÖn ®iÒu nµy chØ ra r»ng çc m¹ng WDMA cã tèc ®é vµ chÊt l−îng cao ®· héi ®ñ ®iÒu kiÖn ®−îc ®−a vµo øng dông trong thêi gian tíi.

-49-

Ch−¬ng 3 kü thuËt ®a truy nhËp ph©n chia

theo sãng mang phô - scma 3.1 Giíi thiÖu chung.

RÊt nhiÒu kü thuËt sãng mang phô cña hÖ thèng th«ng tin quang ®−îc vay m−în tõ c«ng nghÖ truyÒn dÉn vi ba trong ®ã sãng vi ba ®−îc sö dông ®Ó truyÒn dÉn mét sè l−îng çc kªnh tÇn sè ®· ®−îc ghÐp kªnh qua ph−¬ng tiªn truyÒn dÉn. Sãng mang phô ë ®©y ®−îc hiÓu theo nghÜa lµ çc kªnh vi ba ®· ®−îc ®iÒu chÕ sau ®ã l¹i ®−îc ®−a vµo ®iÒu chÕ quang vµ truyÒn dÉn trªn çp sîi quang. §©y chÝnh lµ nguyªn lý cña kü thËt SCM (subcarrier multiplexing). Trong kü thuËt SCM th«ng tin ë mçi kªnh ®−îc ®iÒu chÕ vµo mét sãng mang riªng vµ tÊt c¶ çc sãng mang ®· ®−îc ®iÒu chÕ sau ®ã ®−îc céng l¹i sö dông bé phèi hîp c«ng suÊt v« tuyÕn (RF). Sau ®ã tÝn hiÖu tæng hîp ®−îc sö dông ®Ó ®iÒu chÕ c−êng ®é sãng mang quang. TÝn hiÖu quang ®−îc ph¸t trong hÖ thèng th«ng tin quang theo kiÓu ®iÓm –tíi - ®iÓm hoÆc ®iÓm –tíi -®a ®iÓm (cã thÓ bao gåm c¶ çc bé khuyÕch ®¹i quang) vµ ®−îc thu nhËn bëi bé t¸ch sãng photodiode cã b¨ng th«ng réng. Sau ®ã bé t¸ch sãng photodiode sÏ biÕn ®æi tÝn hiÖu quang thµnh tÝn hiÖu ®iÖn. Kªnh mong muèn t¹i phÝa thu sÏ ®−îc chän b»ng bé läc th«ng d¶i v« tuyÕn hoÆc thu theo kiÓu m¸y thu ®æi tÇn sè (tuner). TÝnh ®éc lËp cña mçi sãng mang phô cã nghÜa c¶ tÝn hiÖu t−¬ng tù vµ tÝn hiÖu sè ®Òu cã thÓ ®−îc truyÒn dÉn ®ång thêi.

H×nh 3.1: Nguyªn lý kü thuËt ®iÒu chÕ SCM

Çp quang E/O E/OLO

LO#1

LO#2

LO#i

LO#N

§Çu thu

§Çu ph¸t

Σ

-50-

Khi çc kªnh ®−îc ®iÒu chÕ d−íi d¹ng quang, çc tÇn sè tõ 107 ®Õn 1010 Hz ho¹t ®éng nh− çc sãng mang phô cho sãng mang quang. Nguyªn lý cña kü thuËt truy nhËp SCMA dùa trªn kü thuËt ®iÒu chÕ SCM ®−îc chØ ra trªn h×nh 3.1. Th«ng tin trong mçi kªnh ®−îc ®iÒu chÕ víi mét sãng mang phô riªng. TÝn hiÖu kÕt hîp sau ®ã ®−îc sö dông ®Ó ®iÒu chÕ víi sãng mang quang. Do sãng mang phô kh«ng ¶nh h−ëng tíi tuyÕn truyÒn dÉn quang, nªn ta cã thÓ truyÒn ®ång thêi c¶ tÝn hiÖu t−¬ng tù vµ tÝn hiÖu sè.

Kü thuËt SCMA ®−îc chia ra lµm hai lo¹i ®ã lµ kü thuËt SCMA ®¬n kªnh vµ kü thuËt SCMA ®a kªnh trong ®ã ®a truy nhËp sãng mang phô ®¬n kªnh chØ cã duy nhÊt mét kªnh sãng mang phô ®−îc Ên ®Þnh cho mçi bé ph¸t quang cßn trong ®a truy nhËp sãng mang phô ®a kªnh th× bao gåm nhiÒu kªnh sãng mang phô ®−îc kÕt hîp cïng víi nhau trong ph¹m vi v« tuyÕn tr−íc khi ®−a vµo bé ph¸t quang.

H×nh 3.2 chØ ra cÊu tróc vËt lý m¹ng h×nh sao MxM sö dông SCMA. D÷ liÖu tõ mçi nót ®−îc sö dông ®Ó ®iÒu chÕ ë tÇn sè sãng mang phô RF, sau ®ã sãng nµy ®−îc sö dông ®Ó ®iÒu chÕ trùc tiÕp c−êng ®é cña nguån ph¸t quang b¸n dÉn b»ng çch ®−a nã vµo dßng thiªn ¸p cña nguån ph¸t. Çc kªnh quang tõ çc nót ®−îc kÕt hîp vµ qu¶ng b¸ tíi çc nót b»ng coupler h×nh sao MxM. T¹i phÝa thu thùc hiÖn lùa chän kªnh b»ng bé läc b¨ng th«ng RF hoÆc b»ng bé thu ®æi tÇn. NÕu çc bé dao ®éng néi cña çc bé thu ph¸t v« tuyÕn cã thÓ thay ®æi ®ù¬c th× trong tr−êng hîp nµy kh¶ n¨ng ®a truy nhËp ®éng ®−îc cung cÊp.

SCMA cã mét sãng mang phô trªn mét kªnh vµ mét nguån ph¸t quang (®−îc gäi lµ SCMA ®¬n kªnh) v× vËy rÊt gièng víi WDMA, ngo¹i trõ víi SCMA ®¬n kªnh th× viÖc kÕt nèi ®−îc thiÕt lËp trong miÒn tÇn sè sãng mang phô v« tuyÕn. Trong khi ®ã víi m¹ng WDMA kÕt nèi ®−îc thùc hiÖn trong miÒn b−íc sãng quang. MÆc dï vÒ lý thuyÕt çc kü thuËt SCMA vµ WDMA lµ t−¬ng tù nhau nh−ng nã kh¸c nhau ë rÊt nhiÒu khÝa c¹nh ®Æc biÖt lµ çc yÕu tè liªn quan ®Õn c«ng nghÖ.

• SCMA sö dông c«ng nghÖ v« tuyÕn mµ c«ng nghÖ nµy ngµy nay ®· ®¹t ®Õn ®é t−¬ng ®èi hoµn h¶o vµ gi¸ thµnh thÊp.

• §é æn ®Þnh cña çc nguån ph¸t v« tuyÕn vµ çc bé läc cho phÐp kho¶ng çch gi÷a çc kªnh gÇn nhau h¬n vµ tËn dông b¨ng th«ng ®iÖn tèt h¬n.

• Çc bé läc v« tuyÕn hoÆc çc bé thu ®æi tÇn cã thÓ ®iÒu chØnh nhanh h¬n rÊt nhiÒu so víi çc bé läc quang thay ®æi ®−îc ®· ®−a ra th−¬ng m¹i hiÖn nay.

-51-

• Çc linh kiÖn ®iÖn tö cã thÓ xö lý dÔ dµng tÝn hiÖu trªn sãng mang v« tuyÕn. §Ó bao trïm toµn bé kho¶ng tÇn sè sãng mang phô sö dông bªn trong

m¹ng th× SCMA ®ßi hái c¶ çc bé ph¸t vµ bé thu quang cã b¨ng th«ng réng. Do cã sù giíi h¹n ®é réng b¨ng th«ng ®iÒu chÕ cña çc nguån quang b¸n dÉn trong kho¶ng 15-20 GHz nªn tån t¹i sè l−îng çc tÇn sè sãng mang phô cã thÓ dïng ®−îc dÉn ®Õn giíi h¹n sè kªnh trong m¹ng.

H×nh 3.2 M¹ng SCMA cÊu tróc h×nh sao.

3.2 hiÖu suÊt cña m¹ng scma ®¬n kªnh: HiÖu suÊt cña m¹ng SCMA cã thÓ ®−îc ph©n tÝch trªn c¬ së tû sè tÝn

hiÖu trªn t¹p ©m SNR. Trong tr−êng hîp çc sãng mang phô v« tuyÕn th× th«ng th−êng tû sè sãng mang trªn t¹p ©m CNR ®−îc sö dông thay cho tû sè SNR. SNR vµ CNR cã thÓ lµ kh¸c nhau trong çc d¹ng ®iÒu chÕ t−¬ng tù nh−ng lµ gièng nhau ®èi víi çc tÝn hiÖu sè. Do chØ xem xÐt ®Õn çc hÖ thèng sè nªn chóng ta sÏ sö dông ký hiÖu SNR ®Ó ph©n tÝch trong ch−¬ng nµy.

T¹i mét thêi ®iÓm, c«ng suÊt nguån quang ph¸t ra cña nót i ®uîc viÕt:

Coupler

h×nh sao MxM

T R

R T

R T

T R

Nót 2

Nót N

Nót jNót 1

S(f1)

S(f2)

S(fj)

S(fm)

)(1∑=

M

iifS

f1

f2

fj

fm

-52-

Pi (t) = Pbi { 1 + miai cos(2πfit +Φi) } 3.1 Trong ®ã Pbi lµ c«ng suÊt quang ph¸t ra, mi lµ hÖ sè ®iÒu chÕ quang ®−îc

®Þnh nghÜa b»ng (Pimax - Pbi )/ Pbi vµ ai (0 hoÆc 1), fi , Φi lµ biªn ®é, tÇn sè,

phase cña sãng mang phô ®−îc kÕt hîp víi nót i t−¬ng øng. Çc gi¸ trÞ ai , fi ,

Φi hoÆc sù kÕt hîp cña chóng ®−îc dïng ®Ó ®iÒu chÕ sè liÖu phô thuéc vµo kiÓu ®iÒu chÕ: ASK, FSK, PSK.

PhÇn lín çc m¹ng SCMA ®¬n kªnh ®· ®−îc kiÓm nghiÖm ®Òu sö dông çc ph−¬ng thøc ®iÒu chÕ hoÆc lµ FSK hoÆc lµ QPSK. Gi¸ trÞ lÖch tÇn sè cña çc bé dao ®éng ®iÒu khiÓn b»ng ®iÖn ¸p (VCOs) ®· ®−îc ®−a ra th−¬ng m¹i lµ vµo kho¶ng 100MHz, vµ do ®ã víi ph−¬ng thøc ®iÒu chÕ FSK sö dông VCO

th× bÞ giíi h¹n ë tèc ®é ≤100Mbps. ë tèc ®é cao h¬n QPSK cã thÓ ®−îc sö dông nh−ng t−¬ng øng víi bé thu phøc t¹p h¬n rÊt nhiÒu so víi bé thu sö dông cho gi¶i ®iÒu chÕ FSK. §èi víi çc kªnh b¨ng th«ng rÊt cao th× chän kiÓu ®iÒu chÕ ASK, nh−ng ®iÒu nµy yªu cÇu t¨ng thªm 3dB trong SNR so víi kiÓu FSK ®Ó ®¹t ®−îc gi¸ trÞ BER nh− nhau.

Trong thùc tÕ, viÖc lùa chän kiÓu ®iÒu chÕ lµ do xem xÐt rÊt nhiÒu yÕu tè liªn quan nh− yÕu tè vÒ ®é phøc t¹p cña m¹ch v« tuyÕn vµ sù liªn quan ®Õn chi phÝ vµ ®é tin cËy cña hÖ thèng, hiÖu suÊt ®iÒu chÕ còng nh− çc tham sè vÒ tèc ®é bit trªn nót, kÝch th−íc m¹ng. L−u ý lµ çc nót nèi vµo m¹ng cã thÓ sö dông çc d¹ng ®iÒu chÕ kh¸c nhau còng nh− tèc ®é bit do çc sãng mang phô lµ hoµn toµn riªng biÖt vµ ®éc lËp víi nhau. Tuy nhiªn ®iÒu nµy dÉn ®Õn cho m¸y thu trë nªn phøc t¹p nÕu ph¶i ®iÒu chØnh tèc ®é vµ kiÓu d÷ liÖu.

Gi¶ thiÕt kªnh th«ng tin lµ tuyÕn tÝnh vµ c«ng suÊt ®−a tíi mçi nót thu lµ Prec th× nã liªn quan ®Õn c«ng suÊt Pi trong biÓu thøc 3.1 theo c«ng thøc sau :

∑=

∗=M

iirec PLP

1 3.2

Trong ®ã L lµ suy hao tÝn hiÖu khi nã lan truyÒn qua m¹ng h×nh sao (víi gi¶ thiÕt suy hao nµy gièng nhau cho tÊt c¶ çc nót). Bé thu t¹i mçi nót sÏ biÕn ®æi c«ng suÊt quang thu ®ù¬c Prec thµnh tÝn hiÖu ®iÖn, sau ®ã chän mét kªnh sãng mang phô vµ gi¶i ®iÒu chÕ tÝn hiÖu ®−îc chän ®Ó kh«i phôc l¹i sè liÖu gèc. T¹i ®Çu vµo cña bé ®iÒu chÕ, SNR ph¶i ®ñ lín ®Ó ®¹t ®−îc gi¸ trÞ BER thÊp. SNR ®−îc yªu cÇu phô thuéc vµo kiÓu ®iÒu chÕ vµ kü thuËt gi¶i ®iÒu chÕ. §èi víi kiÓu ®iÒu chÕ FSK vµ kü thuËt gi¶i ®iÒu chÕ ®ång bé ®−îc sö dông trong ch−¬ng nµy th× nÕu gi¸ trÞ SNR lµ 15.6 vµ 18.0 dB th× ®¹t ®−îc møc BER lµ 10-9 vµ 10-15 t−¬ng øng. Mét vµi t¸c ®éng sÏ gãp phÇn t¹o ra t¹p ©m ®Çu vµo

-53-

cña bé gi¶i ®iÒu chÕ kÐo theo gi¶m SNR ®Æc biÖt trong hÖ thèng SCMA ®¬n kªnh gåm cã 4 yÕu tè : Shot noise : NhiÔu l−îng tö, x¸c ®Þnh giíi h¹n c¬ b¶n cña hÖ thèng SCMA; Thermal noise : NhiÔu nhiÖt cña m¸y thu; Laze –intensity noise (RIN ): NhiÔu c−êng ®é cña Laze; vµ Optical beat interference (OBI) : NhiÔu giao thoa quang g©y ra bëi sù va ®Ëp ®ång thêi gi÷a çc kªnh quang thu ®−îc bëi bé t¸ch sãng quang.

Ngoµi ra cßn cã çc nguån nhiÔu kh¸c nh− mÐo hµi, nhiÔu ®iÒu chÕ gi÷a çc sãng mang phô, vµ Clipping còng gãp phÇn lµm gi¶m SNR. Cã thÓ tranh ®−îc mÐo hµi trong SCMA ®¬n kªnh b»ng çch h¹n chÕ ng−ìng tÇn sè

sãng mang phô trong 1/8 b¨ng tÇn (tõ fmin to fmax ≤ 2fmin) . Khi h¬n mét kªnh sãng mang phô ®−îc ph¸t ®i tõ cïng mét nguån s¸ng th× xuÊt hiÖn nhiÔu ®iÒu chÕ gi÷a çc kªnh vµ nã chØ ¶nh h−ëng ®Õn SCMA ®a kªnh. Clipping t¹o ra tõ ®Æc tÝnh chÊt ng−ìng cña çc laze b¸n dÉn vµ tõ thùc tÕ c«ng suÊt quang lµ kh«ng ©m. Nã t¹o nªn giíi h¹n hÖ sè ®iÒu chÕ trªn kªnh sãng mang phô kÕt qu¶ lµ gi¶m c«ng suÊt dù tr÷ quang. §èi víi hÖ thèng SCMA ®¬n kªnh hiÖu

øng nµy cã thÓ bá qua nÕu hÖ sè ®iÒu chÕ m ≤ 1. Trong phÇn tiÕp theo chóng ta sÏ nghiªn cøu 4 nguån nhiÔu riªng biÖt ®èi víi hÖ th«ng SCMA ®¬n kªnh víi gi¶ thiÕt bé t¸ch sãng quang lµ PIN. 3.2.1. NhiÔu l−îng tö Short noise.

Tû sè c«ng suÊt tÝn hiÖu sãng mang phô trªn c«ng suÊt nhiÔu l−îng tö cho kªnh thø i cã ph−¬ng tr×nh quan hÖ nh− sau:

LBPe

PmSNR M

iibi

biishot •

⋅⋅

⋅ℜ=

∑=1

2

)(4

)( 3.3

Trong ®ã :ℜ lµ ®¸p øng cña photodiode, L suy hao m¹ng, Pbi lµ c«ng suÊt quang ph¸t ra t¹i dßng thiªn ¸p, Bi lµ b¨ng th«ng bé läc thu v« tuyÕn kÕt hîp víi kªnh i. Ph−¬ng tr×nh (3.3) ®· chØ ra møc ®é giíi h¹n cña nhiÔu l−îng tö lªn tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m (SNR). §Ó hiÓu râ h¬n lµm çch nµo x¸c ®Þnh giíi h¹n dung l−îng m¹ng tèi ®a, ta gi¶ sö c«ng suÊt quang, hÖ sè ®iÒu chÕ vµ ®é réng kªnh cho mçi nót trªn m¹ng gièng nhau nghÜa lµ: Pbi =Pb , mi =m vµ Bi

=B. Thay vµo ph−¬ng tr×nh 3.3:

LSNRe

PmBM

shot

b ⋅⋅

⋅ℜ=⋅4. 2

3.4

-54-

Ph−¬ng tr×nh (3.4) cho thÊy nhiÔu l−îng tö lµm giíi h¹n dung l−îng cña m¹ng SCMA ®¬n kªnh hoÆc tæng b¨ng th«ng cã thÓ sö dông ®−îc. §èi víi m¹ng h×nh sao MxM th× ph−¬ng tr×nh (3.4) cã thÓ ®−îc viÕt l¹i nh− sau:

ML

SNRePmBM

M

kshot

b2log2

4. β

⋅⋅⋅

⋅ℜ=⋅ 3.5

Trong ®ã Lk bao gåm çc suy hao truyÒn dÉn: suy hao mèi hµn, suy hao sîi quang vµ suy hao connector . B¶ng 3.1 liÖt kª tÝnh to¸n giíi h¹n cña nhiÔu l−îng tö sö dông c«ng thøc (3.5 ) víi çc gi¸ trÞ :

SNRshot =16 dB, Pb =1 mW , ℜ =0.8 A/W , m = 0.7 , Lk =5dB , β =0.2 dB. Nh− chØ ra r»ng ®é réng b¨ng tÇn trªn kªnh lµ xÊp sØ gÊp hai lÇn tèc ®é

bÝt ®èi víi d¹ng ®iÒu chÕ FSK cho thÊy víi lo¹i m¹ng cã thÓ hç trî h¬n 200 nót ho¹t ®éng ë tèc ®é 40 Mbps th× sÏ cung cÊp dung l−îng m¹ng lµ 8Gbps trong giíi h¹n nhiÔu l−îng tö. MÆc dï tèc ®é bit cho phÐp hoÆc sè nót cã thÓ t¨ng b»ng çch t¨ng c«ng suÊt laze hoÆc hÖ sè ®iÒu chÕ kÕt qu¶ lµ dung l−îng m¹ng sÏ rÊt thÊp h¬n rÊt nhiÒu so víi dung l−îng thu ®−îc tõ kü thuËt ®a truy nhËp theo b−íc sãng WDMA. Nh− vËy nh−îc ®iÓm cña m¹ng SCMA lµ tèc ®é truy nhËp thÊp.

B¶ng 3.1 Giíi h¹n nhiÔu l−îng tö lªn m¹ng h×nh sao SCMA ®¬n kªnh.

KÝch cì m¹ng M Dung l−îng m¹ng M.B [ GHz]

§é réng kªnh B [MHz]

200 17.1 85.5 500 6.4 12.8

1,000 3.1 3.1 2,000 1.5 0.75

3.2.2.NhiÔu nhiÖt cña m¸y thu: Electronic Noise

Trong thùc tÕ th× nguån nhiÔu nhiÖt t¹i m¸y thu cã ¶nh h−ëng t−¬ng ®èi lín ®Õn chÊt l−îng cña bé thu còng nh− cña m¹ng. MËt ®é dßng nhiÔu nhiÖt t¨ng rÊt nhanh khi ®é réng b¨ng tÇn t¨ng lªn. §èi çc bé thu PIN mËt ®é c«ng suÊt trung b×nh cña nhiÔu nhiÖt ®−îc ®−a ra bëi c«ng thøc:

3

32

22 4

toltolL

tolnel BKBK

RkTBF

i +≅>=< 3.6

-55-

Trong ®ã T lµ nhiÖt ®é tuyÖt ®èi, k lµ h»ng sè Boltzman, Fn lµ nhiÔu cña bé khuyÕch ®¹i, RL lµ trë kh¸ng t¶i, K2 vµ K3 lµ çc hÖ sè phô thuéc vµo thiÕt kÕ m¹ch thu vµ c«ng nghÖ vµ Btol lµ tæng b¨ng th«ng cña bé thu . Gi¶ sö trong sè M kªnh, mçi kªnh cã cïng ®é réng b¨ng tÇn B ta cã Btol =MB ta cã

2232

2

][2)(

BMMKKLmP

SNR bel ⋅+

ℜ= 3.7

Râ rµng tõ c«ng thøc (3.7) víi viÖc t¨ng sè l−îng kªnh th× b¨ng th«ng cùc ®¹i cña kªnh sÏ gi¶m ®¸ng kÓ. Tõ c«ng thøc (3.5) vµ (3.7) kÕt hîp víi gi¶ thiÕt tÝch M.B ®ñ lín ta cã :

35

log22

2 2

32)(

BML

KmP

SNRM

kb

elβ

⋅⋅ℜ

= (3.9)

3.2.3.NhiÔu c−êng ®é Laze. Nh− ta ®· biÕt c«ng suÊt ¸nh s¸ng ph¸t ra tõ Laze b¸n dÉn hoÆc trong

LED cã sù th¨ng gi¸ng liªn tôc, sù thay ®æi ®ã gäi lµ nhiÔu c−êng ®é. Bé thu quang sÏ biÕn ®æi sù thay ®æi vÒ c«ng suÊt nµy thµnh nh÷ng biÕn ®æi vÒ dßng ®iÖn vµ céng vµo víi çc thµnh phÇn nhiÔu nh− ®· biÕt ë trªn nh− nhiÔu l−îng tö, nhiÔu nhiÖt. §Ó ®¸nh gi¸ ng−êi ta sö dông tham sè RIN (Relative Intensity Noise). Gi¶ sö r»ng RIN lµ duy nhÊt bªn trong b¨ng tÇn m¸y thu, Btol =MB, c«ng suÊt nhiÔu (rms) t¹i bé thu g©y ra do hiÖn t−îng th¨ng gi¸ng c−êng ®é Laze ®−îc biÓu diÔn bëi biÓu thøc sau :

δ2RIN =RIN.(ℜLPb).M.B 3.10

V× vËy cïng víi biÓu thøc (3.7) ta cã SNR do hiÖn t−îng thay ®æi c−êng ®é Laze tÝnh theo biÓu thøc sau:

BMRINmSNRRIN ⋅⋅⋅

=2

2

3.11

Th«ng th−êng RIN n»m gi÷a çc gi¸ trÞ –130dB/Hz ®Õn –160dB/Hz, phô vµo kiÓu Laze còng nh− ®é çch ly cña nã ®èi víi hiÖn t−îng ph¶n x¹. §Ó gi¶i thÝch ta sö dông çc gi¸ trÞ t−¬ng øng: B=80 MHz, M=200, m=0.7 vµ

RIN= -130 dB/Hz kÕt qu¶ thu ®−îc SNRRIN ≅ 21.8 dB. 3.2.4.NhiÔu giao thoa quang (OBI).

Do hiÖn t−îng giao thao gi÷a çc sãng mang quang t¹i bé t¸ch sãng quang sÏ t¹o ra nhiÔu OBI, nã cã ¶nh h−ëng rÊt lín ®Õn chÊt l−îng cña hÖ thèng. XÐt tr−êng hîp khi hai tÝn hiÖu quang S1(t) vµ S2(t) víi cïng mét tr¹ng

-56-

th¸i ph©n cùc ®−îc t¸ch sãng b»ng bé thu quang Photodiode ®¬n. C−êng ®é tr−êng ®iÖn tõ kÕt hîp E(t) thu ®−îc trªn bé t¸ch sãng ®−îc viÕt b»ng: )()()()()( 2211 tEtPtEtPtE ⋅+⋅= 3.12

Trong ®ã Pi(t) ®−îc tÝnh b»ng c«ng thøc (3.1) vµ Ei(t) lµ c−êng ®é ®iÖn tr−êng ®−îc kÕt hîp víi hai sãng mang quang. Dßng photon t¹o ra tõ bé t¸ch sãng quang ®−îc biÓu diÔn theo c«ng thøc sau:

))}()(2cos(.)().(2)()({)( 122121 ttvttPtPtPtPti ϕϕπδ −+++ℜ= 3.13

Trong ®ã δv ®é lÖnh tÇn sè trung t©m cña hai nguån quang vµ ϕi lµ phase cña çc tr−êng quang. Trong c«ng thøc (3.13) hai sè h¹ng ®Çu tiªn lµ çc tÝn hiÖu sãng mang phô ®· ®−îc ®iÒu chÕ vµ gi¶ sö chiÕm çc b¨ng tÇn kh¸c nhau. Sè h¹ng thø 3 lµ kÕt qu¶ tõ qu¸ tr×nh trén sãng trong bé t¸ch quang vµ ®ãng vai trß tÝn hiÖu nhiÔu nÕu nh− tÝn hiÖu nµy n»m trong b¨ng B cña tÝn hiÖu mong muèn. §Ó x¸c ®Þnh ®é gi¶m SNR do sè h¹ng nhiÔu nµy g©y ra th× cÇn thiÕt ph¶i x¸c ®Þnh phæ tÇn sè cña nã. XÐt víi çc Laze b¸n dÉn ®¬n mode däc (SLM laze) ®−êng Lorentzian cã d¹ng:

])

2()[(2

)(22

0FWHM

FWHM

vvv

vvg

∆+−

∆=

π 3.14

ë ®©y v0 lµ tÇn sè quang trung t©m vµ ∆vFWHM lµ 1/2 cña phæ c«ng suÊt. Phæ c«ng suÊt chuÈn ho¸ cña thµnh phÇn nhiÔu trong biÓu thøc (3.13) ®−îc viÕt nh− sau:

])[()( 22int

FWHM

FWHM

vvfvfg

∆+−∆

=δπ 3.15

BiÓu thøc nµy cã ®å thÞ d¹ng ®−êng Lorentzian nh−ng cã ®é réng phæ

c«ng suÊt gÊp ®«i (FWHM = 2 ∆vFWHM). Gi¶ sö r»ng fi <<∆vFWHM (gi¶ ®Þnh nµy lµ hîp lý khi ®é réng diode laser SLM ®−îc më réng ra b»ng çch ®iÒu chÕ tÝn hiÖu), mét l−îng cña phæ c«ng suÊt nhiÔu r¬i vµo bªn trong b¨ng tÇn cña tÝn hiÖu cã thÓ coi nh− lµ xÊp sØ b»ng thµnh phÇn mét chiÒu cña (3.15) bÊt kÓ gi¸

trÞ nµo cña δv nh− trong h×nh 3.2).

-57-

H×nh 3.2 (a). Phæ c«ng suÊt quang cña hai Laze SLM

víi ®é lÖch tÇn sè trung t©m b»ng δv

H×nh 3.2 (b). Phæ c«ng suÊt ®iÖn cña nhiÔu khi δv ≠0.

H×nh 3.2 (c). Phæ c«ng suÊt ®iÖn cña nhiÔu khi δv = 0 C«ng suÊt tÝn hiÖu thu ®−îc tõ (3.7) , (3.14), (3.15) víi f=0 ( thµnh phÇn

mét chiÒu cña phæ nhiÔu) cã thÓ dÔ dµng tÝnh ®−îc tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m OBI (SNROBI) theo biÓu thøc sau:

])(1[8

),2( 22

FWHM

FWHMOBI v

vB

vmvMSNR

∆+

∆==

δπδ 3.16

Phæ

c«ng

suÊ

t qua

ng

v1 v2

δv g1(v) g2(v)

∆vFWHM

v

f1 f2

Phæ

c«ng

suÊ

t ®i

Ön

δv

gint(f)

2∆vFWHM

f

f1 f2 f

gint(f) 2∆vFWHM

Phæ c«ng suÊt ®iÖn

SLM laze

LED

-58-

§èi víi sù kh¸c nhau gi÷a b−íc sãng cña hai nguån ph¸t lµ nhá th× mét phÇn lín cña gint(f) r¬i vµo bªn trong b¨ng tÇn cña kªnh mong muèn lµm cho

gi¸ trÞ cña SNROBI thÊp xuèng. Ng−îc l¹i khi δv t¨ng lªn th× gi¸ trÞ SNROBI

còng t¨ng lªn v× phÇn biªn cña gint(f) r¬i vµo bªn trong b¨ng B xung quanh tÝn hiÖu fi gi¶m. BiÓu thøc trªn cã thÓ më réng ®èi víi tr−êng hîp ¸p dông cho

çc nguån ph¸t quang LED, víi ®iÒu kiÖn lµ ∆vFWHM cña nã lín h¬n nhiÒu lÇn so víi nguån ph¸t quang SLM, th−êng bËc cña nã lµ 7 –10 THz.

HiÖn nay viÖc tÝnh to¸n vÉn chØ h¹n chÕ ë nhiÔu OBI ®−îc t¹o ra bëi hai nguån ph¸t quang. KÕt qu¶ nµy cã thÓ ®−îc tæng qu¸t ho¸ ®èi víi çc tr−êng

hîp cã M sãng mang quang ®ång thêi (M ≥ 2) ®iÒu nµy cã thÓ xem nh− lµ tr−êng hîp çc m¹ng SCMA ®¬n kªnh cã tõ 2 nót trë lªn. Tr−êng hîp nµy, nhiÔu OBI sÏ lµ kÕt qu¶ tÝch luü c«ng suÊt nhiÔu tõ çc tËp hîp cña hai nguån quang cã thÓ. Tr−êng hîp sÊu nhÊt x¶y ra khi tÊt c¶ çc nguån cã b−íc sãng trung t©m gièng nhau.

§Ó ®¬n gi¶n chóng ta gi¶ thiÕt tÊt c¶ çc nguån cã cïng ph©n bè phæ vµ b»ng nhau vÒ c«ng suÊt vµ chóng kh«ng t−¬ng quan víi nhau. Tõ ®ã cã thÓ

thiÕt lËp ®−îc 2

)1(2 −=

MMCM cã thÓ kÕt hîp theo tõng ®«i, tû sè tÝn hiÖu trªn

t¹p ©m SNROBI ®−îc tÝnh theo biÓu thøc sau:

)0,2()2

)1(()0,( 1 =⋅−

== − vSNRMMvMSNR OBIOBI δδ 3.17

Trong ®ã SNROBI (2, δv = 0) ®−îc rót ra tõ c«ng thøc (3.16) víi δv = 0. Tõ

c«ng thøc (3.17) chØ ra r»ng SNROBI (M, δv = 0) gi¶m nhanh chãng khi sè sãng mang quang hoÆc sè nót t−¬ng ®−¬ng cña m¹ng SCMA t¨ng lªn.

XÐt mét vÝ dô víi çc gi¸ trÞ t−¬ng øng nh− sau: m=0.7, ∆vFWHM =10 GHz vµ yªu cÇu SNR lµ 16 dB. Tõ ph−¬ng tr×nh (3.16) vµ (3.17) víi çc gi¸ trÞ

M lín (M ≥ 10) th× ®é réng b¨ng tÇn trªn mçi nót sÏ bÞ giíi h¹n bëi M2B ≤ 100 MHz v× vËy nÕu m¹ng cung cÊp trªn 10 nót th× b¨ng tÇn trªn mçi nót ph¶i nhá h¬n 1 MHz. B¨ng tÇn nµy cã thÓ t¨ng nÕu sö dông çc Laze ®a mèt däc. Trong biÓu thøc (3.17) gi¶ sö tÊt c¶ çc Laze cã cïng ph©n cùc vµ nh− vËy nã sÏ c¶i thiÖn ®−îc 3dB cho SNROBI nÕu ®−îc ph©n bè mét çch ngÉu nhiªn. Trong mét sè tr−êng hîp cô thÓ khi sö dông LEDs sÏ hÊp dÉn h¬n ®ièt

laze. Víi ®é réng b−íc sãng ∆λFWHM =50nm tõ ph−¬ng tr×nh (3.17) ta cã M2B

≤ 86 GHz do ®ã dung l−îng m¹ng sÏ kh«ng bÞ h¹n chÕ bëi nhiÔu OBI nh−ng

-59-

bÞ giíi h¹n bëi b¨ng tÇn ®iÒu chÕ cña nguån ph¸t quang LED. BiÓu thøc (3.16) cã thÓ thay ®æi khi hÖ thèng cã nhiÒu b−íc sãng kh¸c nhau ho¹t ®éng:

1

),2(),(−

=M

vSNRvMSNR OBIOBI

δδ 3.18

§Ó minh ho¹ biÓu thøc (3.18) xem xÐt vÝ dô trong ®ã m=0.7, ∆vFWHM =10

GHz, vµ b−íc sãng riªng biÖt cña δλ =1 nm (δv =133 GHz t¹i b−íc sãng 1.5

µm): sö dông biÓu thøc (3.14) vµ (3.16) cã thÓ thÊy r»ng ®iÒu kiÖn SNROBI ≥

16 dB ®−îc tho¶ m·n khi (M-1).B ≤ 8.6GHz. 3.2.5 Tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m tæng.

Trong c¸c phÇn trªn ta ®· xÐt riªng tõng nguån nhiÔu, tuy nhiªn ®Ó tÝnh ®−îc tû sè tÝn hiÖn trªn t¹p ©m tæng cña m¸y thu (SNRtotal

-1) th× chóng ph¶i ®−îc céng víi nhau vµ kÕt qu¶ ta cã biÓu thøc sau: SNRtotal

-1 = SNRshot-1 + SNel

-1 + SNRRIN-1 + SNROBI

-1 3.19

Ph−¬ng tr×nh 3.19 ®−îc minh ho¹ trªn h×nh 3.3 víi c¸c tham sè B =80

MHz, RIN = -130dB/Hz, m = 0.7, λ= 1.55µm. NhiÔu nhiÖt cña m¸y thu tÝnh

theo biÓu thøc (3.6) vµ gi¶ sö nã t−¬ng ®−¬ng l−îng nhiÔu ®Çu vµo, >< 2eli

b»ng 0.01 µA/ Hz t¹i 100 MHz vµ 1 µA/ Hz t¹i 10 GHz.

H×nh 3.3 Tû sè (SNRtot) tæng vµ 4 lo¹i nhiÔu trong hÖ thèng SCMA ®¬n kªnh

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Sè nót M

SNR

(dB

)

80

70

60

50

40

30

20

10

0

OBI

RIN NhiÔu l−îng tö

NhiÔu nhiÖt

Tæng

B = 80 MHZ

-60-

Tõ h×nh vÏ ta nhËn thÊy ®Ó tho¶ m·n gi¸ trÞ SNRTot ≥ 16 vµ thu ®−îc tû

sè lçi bÝt BER ≤ 10- 9 th× sè nót m¹ng M ph¶i ≤38.

3.2.6 øng dông cña hÖ thèng SCMA ®¬n kªnh. SCMA ®¬n kªnh rÊt phï hîp cho viÖc thiÕt kÕ çc hÖ thèng m¹ch vßng

quang b¨ng réng (FITL). HÖ thèng FITL dùa trªn m¹ng quang thô ®éng (PON) ®−îc m« t¶ trong h×nh vÏ 3.4. Sö dông bé chia 1xM ®Ó nèi M thuª bao

®Õn tæn ®µi CO. −u ®iÓm chÝnh cña m¹ng PON lµ chØ sö dông ®iÖn t¹i çc ®iÓm ®Çu cuèi.

Th«ng tin ®−êng xuèng tõ CO ®Õn nhµ thuª bao lµ qu¶ng b¸ cho tÊt c¶ çc thuª bao. Tuy nhiªn do h¹n chÕ vÒ quü c«ng suÊt quang dÉn ®Õn giíi h¹n sè l−îng thuª bao nèi ®Õn cïng PON. Do ®Æc tÝnh qu¶ng b¸ cña PON nªn nã rÊt phï hîp cho çc dÞch vô ph©n phèi nh− truyÒn h×nh çp (CATV). Th«ng tin tuyÕn lªn tõ thuª bao ®Õn CO cÇn tæ chøc ®a truy nhËp ®Ó tr¸nh ®ông ®é th«ng tin ®Õn tõ nh÷ng thuª bao truy nhËp kh¸c nhau. Ng−êi ta ®· ®−a ra thö nghiÖm çc hÖ thèng 1x8 vµ 1x16 PON sö dông kü thuËt SCMA ®Ó truyÒn dÉn h−íng

lªn cho c¶ LED 1,3 -µm vµ çc laze ®a mode däc (MLM) - 1,3 µm : Çc kªnh thuª bao 2-Mbps ®−îc truyÒn b»ng çc LEDs, vµ çc kªnh thuª bao b¨ng réng ®Õn tèc ®é 50 Mbps ®−îc truyÒn b¨ng laze ®a mode däc. Ph−¬ng thøc ®iÒu chÕ lµ FSK cho c¶ çc thuª bao b¨ng hÑp lÉn b¨ng réng. §Ó tr¸nh suy yÕu do mÐo hµi, ®Æc biÖt do nguån quang ph¸t ra tõ LED th× ph¶i chän m = 0.8 vµ çc tÇn sè sãng mang phô n»m trong mét phÇn t¸m b¨ng tÇn.

H×nh 3.4 H−íng lªn hÖ thèng FITL dùa trªn SCMA -PON

CO

DEMOD(fn)

DEMOD(f1)

RF/µW Splitter

1xM

f

H−íng lªn SCMA

Node 1

Node 1

f

f

-61-

H×nh 3.4 thÓ hiÖn h−íng lªn cña hÖ thèng FITL dùa trªn kü thuËt ®a truy nhËp sãng mang phô ®¬n kªnk SCMA, h−íng xuèng lµ qu¶ng b¸ cho tÊt c¶ çc nót m¹ng vµ cã thÓ dïng bÊt cø kü thuËt nµo: TDM, WDM, SCM.

3.3 ®a truy nhËp sãng mang phô ®a kªnh. 3.3.1 Kh¸i niÖm vÒ hÖ thèng SCMA ®a kªnh.

Sù kÕt hîp cña SCMA víi WDMA ®−a ra cÊu tróc ®an xen linh ho¹t. Trong kü thuËt lai ghÐp nµy m¹ng ®−îc tæ chøc thµnh çc Cluster cã M nót,

mçi Cluster së h÷u mét b−íc sãng riªng λj (j=1 ...N) nh− ®−îc tr×nh bµy trong h×nh 3.5. §iÒu nµy cho phÐp sö dông çc bé läc quang t¹i phÝa thu Ýt h¬n so víi yªu cÇu trong m¹ng WDMA thuÇn tuý.

H×nh 3.5 M¹ng SCMA ®a kªnh, N b−íc sãng vµ M nót trªn mét b−íc sãng.

Mçi nót trong Cluster chiÕm tÇn sè ph¸t v« tuyÕn fi kh¸c nhau do ®ã

mçi kªnh trªn m¹ng ®−îc x¸c ®Þnh b»ng cÆp th«ng sè (fi , λj). T¹i mçi Cluster M tÇn sè v« tuyÕn ®· ®iÒu chÕ ®−îc tæ hîp cïng nhau vµ ®−a ®Õn ®ièt laze

b¨ng réng ho¹t ®éng t¹i b−íc sãng qui ®Þnh λj. PhÝa thu viÖc chän kªnh ®−îc thùc hiÖn b»ng çch sö dông c¶ hai lo¹i çc bé läc quang thay ®æi ®−îc vµ çc bé thu v« tuyÕn thay ®æi ®−îc. H×nh 3.6 m« t¶ s¬ ®å ®a truy nhËp trong m¹ng

NN

Thu

Coupler Quang NxN

k

1

k

1

λ1 ... λn

Khèi ph¸t +

f1 nót 1 fj nót j fM nót M

Bé läc quang thay ®æi

Bé läc RF thay ®æi

Kªnh (fi, λj)

f1...fM , λj

Cluster : k

Khèi thu

-62-

SCMA/WDMA. §Ó ph©n biÖt víi SCMA ®¬n kªnh ng−êi ta gäi kü thuËt lai ghÐp nµy lµ SCMA ®a kªnh.

H×nh 3.6 G¸n kªnh tÇn trong m¹ng SCMA ®a kªnh, mçi nót nhËn d¹ng b»ng

cÆp th«ng sè (fi , λj ) t−¬ng øng sãng mang phô fi vµ b−íc sãng quang λj 3.3.2 §Æc ®iÓm cña hÖ thèng SCMA ®a kªnh.

Do mçi bé ph¸t laze hç trî nhiÒu tÇn sè ®iÒu chÕ v« tuyÕn nªn sinh ra çc nguån nhiÔu míi thªm vµo çc nguån nhiÔu cña hÖ thèng SCMA ®¬n kªnh, çc nguån nhiÔu míi nµy lµ nhiÔu gi÷a çc kªnh ®iÒu chÕ (IMPs –intermodulation products ) vµ clipping. * NhiÔu gi÷a çc kªnh ®iÒu chÕ IMPs.

Do çc Laze b¸n dÉn lµ thiÕt bÞ kh«ng hoµn toµn tuyÕn tÝnh nªn khi çc kªnh sãng mang phô v« tuyÕn ®−îc trén trong hèc céng h−ëng laze sinh ra

çc tÇn sè míi cã d¹ng fi ± fj ( IMPs bËc 2) vµ fi ± fj ± fk (IMPs bËc 3). Çc tÇn sè míi nµy xuÊt hiÖn nh− nguån nhiÔu nÕu chóng n»m bªn trong b¨ng tÇn cña sãng mang phô. §èi víi tÝn hiÖu sè th× thµnh phÇn nhiÔu bËc 3 ®−îc bá qua. NÕu çc sãng mang phô trong hÖ thèng bÞ giíi h¹n trong 1 phÇn 8 b¨ng tÇn th× còng kh«ng cã nhiÔu bËc 2 r¬i vµo bªn trong mét kªnh sãng mang phô. Tuy nhiªn ®Ó t¨ng tæng b¨ng tÇn cña hÖ thèng, th× cã thÓ ph¶i dïng ®Õn h¬n 1 phÇn 8 b¨ng tÇn, trong tr−êng hîp nµy nhiÔu IMPs bËc 2 g©y ra mÐo tÝn hiÖu vµ ¶nh h−ëng ®Õn chÊt l−îng cña hÖ thèng. Tû sè tÝn hiÖu trªn nhiÔu do hiÖn t−îng IMPs g©y ra tu©n theo biÓu thøc sau:

1 – 2 nm ( 200GHz)

1

2

3

N Kªn

h qu

ang

100

nm

1

2

M

Çc kªnh sãng mang phô Cluster 1, M nót 20 GHz

Cluster N 1

2

M

-63-

Bf

MmCCSNR

kbaIMPs

∆⋅

+=

.).(1

222

22

3.20

Trong ®ã : §èi víi mÐo hµi bËc 2 th× Mk lu«n lu«n b»ng 1; m lµ hÖ sè

®iÒu chÕ ; ∆f kho¶ng çch gi÷a çc tÇn sè sãng mang phô; B ®é réng b¨ng tÇn m¸y thu v« tuyÕn ; C2a lµ hÖ sè nhËn gi¸ trÞ kho¶ng 0.2 víi çc ®ièt laze vµ 0.5 ®Õn 1 cho çc nguån ph¸t quang LED; HÖ sè C2b nhËn gi¸ trÞ xÊp sØ 10/fr [GHz] trong ®ã fr lµ tÇn sè céng h−ëng cña ®ièt laze.

§Ó gi¶i thÝch râ biÓu thøc (3.20) ta xÐt vÝ dô: Víi M=20, ∆f =200 MHz, Mmin =1 (fmin =200MHz), MMAX =20 (fmax =4 GHz), B=100 MHz, fr =3 GHz ,

C2a =0.2 tõ biÓu thøc (3.20) ta thÊy ®iÒu kiÖn SNRIMPs ≥ 16 dB tho¶ m·n khi m

≤ 8.9 %. Khi chóng ta ®Æt ®iÒu kiÖn SNRIMPs ≥ 30 dB ®Ó tr¸nh bÊt kú ¶nh h−ëng nµo cña nhiÔu IMPs th× hÖ sè ®iÒu chÕ trªn mçi kªnh ph¶i tho¶ m·n

®iÒu kiÖn m ≤ 1.8 %. * Clipping (hiÖn t−îng c¾t tÝn hiÖu do ®Æc tÝnh lµm viÖc ng−ìng cña laze).

Tho¹t nh×n, ta cã thÓ thÊy ngay nÕu sö dông ®ièt laze víi ®−êng cong ®Æc tÝnh L-I rÊt tuyÕn tÝnh vµ tÇn sè céng h−ëng cao th× cã thÓ lo¹i trõ ®−îc ¶nh h−ëng cña IMP g©y ra, theo çch nµy cho phÐp hÖ sè ®iÒu chÕ m cao h¬n víi −u ®iÓm lµ t¨ng ®−îc quÜ c«ng suÊt cña hÖ thèng. Tuy nhiªn hiÖu øng clipping sÏ lµ thµnh phÇn c¬ b¶n giíi h¹n hÖ sè ®iÒu chÕ tæng. §iÒu nµy x¶y ra v× çc ®ièt laze lµ çc thiÕt bÞ ho¹t ®éng cã ng−ìng vµ c«ng suÊt quang kh«ng thÓ ©m. Do ®ã clipping xuÊt hiÖn t¹i møc c«ng suÊt quang zero nÕu dßng ®iÒu khiÓn thÊp h¬n dßng ng−ìng Ith.

NÕu bá qua nhiÔu IMPs vµ hÖ sè ®iÒu chÕ kªnh ®Æt theo ®iÒu kiÖn m ≤ 1/M th× sÏ kh«ng suÊt hiÖn clipping. Tuy nhiªn viÖc h¹n chÕ nµy dÉn ®Õn giíi h¹n quü c«ng suÊt cña hÖ thèng mét çch ®¸ng kÓ bëi v× c«ng suÊt quang trªn mçi kªnh sÏ ph¶i gi¶m mét çch t−¬ng xøng 1/M. SÏ cã nhiÒu −u ®iÓm h¬n nÕu ta chÊp nhËn mét sè clipping b»ng çch t¨ng hÖ sè ®iÒu chÕ m ra xa gi¸ trÞ 1/M vµ t×m sù tho¶ hiÖp gi÷a kÕt qu¶ suy hao SNR vµ ®æi lÊy suy hao SNR do gi¸ trÞ m nhá h¬n.

§èi víi çc gi¸ trÞ M nhá, th× ®é t¨ng cho phÐp cña m còng nhá, nh−ng

khi M t¨ng (M ≥ 10) gi¸ trÞ thèng kª trung b×nh sÏ thay thÕ vµ mét l−îng c«ng suÊt bÞ c¾t (clipped) t¨ng chËm h¬n møc t¨ng cho phÐp cña c«ng suÊt quang trªn kªnh. §èi víi çc gi¸ trÞ lín cña M vµ çc kªnh sãng mang phô ®−îc ®iÒu

-64-

chÕ ®éc lËp. Tû sè tÝn hiÖu trªn nhiÔu do hiÖn t−îng clipp g©y ra ®−îc tÝnh theo biÓu thøc sau:

3

2 ]21exp[

2 µµπ

⋅≅ClipSNR 3.21

trong ®ã 2/Mm=µ lµ tæng rms hÖ sè ®iÒu chÕ. VÝ dô nÕu ta ®Æt ®iÒu kiÖn

SNRClip =30 dB (víi gi¸ trÞ nµy th× ¶nh h−ëng cña clipp cã thÓ bá qua) tõ biÓu

thøc (3.21) ta tÝnh ®−îc µ =0.37 vµ MMm /5.0/2 ≅= µ

Nh− vËy b»ng çch cho phÐp c¾t xÐn mét phÇn nhá (clipping) trong tÝn

hiÖu truyÒn th× hÖ sè ®iÒu chÕ trªn mét kªnh cã thÓ t¨ng M/1 h¬n lµ theo 1/M nÕu kh«ng cho phÐp clipping. 3.3.3 Tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m tæng.

Tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m tæng cña SCMA ®a kªnh thu ®−îc b»ng çch tæ hîp tõ çc biÓu thøc (3.19), (3.21), (3.20). Do trong hÖ thèng SCMA ®a kªnh t¹i mçi nót thu cã l¾p ®Æt bé läc quang do ®ã cã thÓ bá qua nhiÔu l−îng tö SNRshot vµ SNRRIN . H¬n n÷a nÕu b¨ng tÇn quang ®ñ çc xa nhau th× ¶nh h−ëng do nhiÔu OBI cã thÓ ®−îc ng¨n chÆn. Do ®ã, çc nguån nhiÔu cßn l¹i ph¶i quan t©m trong çc m¹ng SCMA ®a kªnh ®−îc cho bëi biÓu thøc sau: SNRTot

-1 = SNRel-1 + SNRIMP

-1 + SNRCip-1 3.22

Hai sè h¹ng cuèi ë phÝa bªn ph¶i c«ng thøc 3.22 giíi h¹n hÖ sè ®iÒu chÕ lín nhÊt trªn 1 kªnh. Víi M lín , quÜ c«ng suÊt cña m¹ng SCMA ®a kªnh nhá h¬n quÜ c«ng suÊt cña SCMA ®¬n kªnh nhiÒu lÇn. Tõ biÓu thøc 3.21 ta thÊy ®Ó lo¹i bá mÐo do clipping th× hÖ sè ®iÒu chÕ ph¶i tho¶ m·n biÓu thøc

Mm /5.0≤ . §Æt gi¸ trÞ cùc ®¹i Mm /5.0= vµo biÓu thøc (3.8) chóng ta thu ®−îc.

2332

2

.]...[8)(

BMBMKKLP

SNRSNR belTol +

ℜ== 3.23

SNRel cã thÓ ®−îc bï b»ng çc bé khuyÕch ®¹i quang. Gi¶ sö r»ng çc bé tiÒn khuyÕch ®¹i quang ®−îc l¾p tr−íc mçi nót thu, çc bé tiÒn khuyÕch ®¹i vµ bé thu photodiode ho¹t ®éng ë chÕ ®é giíi h¹n nhiÔu ph¸ch th× SNRtol trë thµnh.

MBGnhfPLG

SNRsp

btol ).1.(..32

..−

= 3.24

Trong ®ã G lµ hÖ sè bé khuyÕch ®¹i quang, h lµ h»ng sè Pl¨ng, f lµ tÇn sè sãng mang quang, vµ nsp lµ hÖ sè ph¸t x¹ tù ph¸t.

-65-

3.3.4 øng dông cña çc hÖ thèng SCMA ®a kªnh. Kh¶ n¨ng øng dông m¹ng SCMA ®a kªnh ®· thu hót ®−îc nhiÒu chó ý.

Çc hÖ thèng nµy cã thÓ cung cÊp nhiÒu dÞch vô (®iÖn tho¹i, truyÒn h×nh, d÷ liÖu...) mµ chØ cÇn dïng mét bé ph¸t quang vµ thu quang cho mçi ng−êi dïng nÕu çc dÞch vô kh¸c nhau sö dông çc sãng mang phô kh¸c nhau, nhê thÕ gi¶m ®−îc gi¸ thµnh cña çc thiÕt bÞ ®Çu cuèi. Çc sãng mang phô vi ba cã thÓ ®−îc ®Æt nhá h¬n 1GHz, vµ dÔ æn ®Þnh tÇn sè h¬n nhiÒu. Trong mét gi¶i ph¸p, mçi ng−êi dïng ®−îc chØ ®Þnh mét b−íc sãng duy nhÊt ®Ó truyÒn çc th«ng tin trªn SCMA ®a kªnh, nh−ng ng−êi dïng cã thÓ thu nhËn ®ù¬c nhiÒu b−íc sãng. Vµ nh− vËy, çc bé läc quang ®−îc dïng ®Ó lùa chän çc b−íc sãng quang t¹i mçi vÞ trÝ thu trªn trªn m¹ng. Trong mét l−îc ®å kh¸c mçi ng−êi dïng ®−îc chØ ®Þnh mét b−íc sãng duy nhÊt vµ mét tÇn sè sãng mang phô nhÊt ®Þnh ®Ó

nhËn vµ ph¸t tÝn hiÖu. −u ®iÓm chÝnh cña SCMA ®a kªnh lµ m¹ng cã thÓ phôc vô NxM ng−êi sö dông, trong ®ã N lµ sè b−íc sãng quang sö dông trong m¹ng vµ M lµ sè l−îng sãng mang viba. V× thÕ t¨ng ®−îc dung l−îng cña hÖ thèng, çc b−íc sãng quang kh¸ çch xa nhau nªn rÊt thuËn tiÖn t¸ch sãng trùc tiÕp, v× vËy gi¶m ®−îc gi¸ thµnh cña thiÕt bÞ ®Çu cuèi.

H×nh 3.7 m« t¶ cÊu tróc cña hÖ thèng SCMA ®a kªnh ®−îc ®Ò xuÊt sö dông lµm chuyÓn m¹ch gãi tèc ®é cao cho m¹ng quang ®« thÞ (MAN).

HÖ thèng sö dông 4 bé thu/ph¸t quang cã b−íc sãng cè ®Þnh (FT/FR), vµ çc bé thu v« tuyÕn ®iÒu chØnh ®Õn mét tÇn sè thu cè ®Þnh. Çc thiÕt bÞ thay ®æi ®−îc trªn m¹ng lµ çc bé ®iÒu chÕ sãng mang phô. HÖ thèng bao gåm N cluster, mçi cluster sö dông riªng mét b−íc sãng ®Ó ph¸t. Mçi Cluster cã M nót vµ bé ®iÒu khiÓn cluster, çc gãi tin tõ M nót ®−îc ®−a vµo çc bé ®Öm riªng rÏ ®Ó ph¸t vµ mçi bé ®Öm ®−îc nèi ®Õn bé ®iÒu chÕ sãng mang phô cã thÓ thay ®æi ®−îc. §Þa chØ ®Ých cña gãi tin cã chøa trong gãi tin mµo ®Çu dïng ®Ó x¸c ®Þnh tÇn sè sãng mang phô cña bé ®iÒu chÕ. Çc tÇn sè sãng mang phô lµ chia sÎ vÒ mÆt thêi gian bëi çc nót thuéc cïng mét Cluster. Bé lËp lÞch ®äc çc gãi tin mµo ®Çu vµ chän tÇn sè thÝch hîp ®Ó ph¸t. Trong lóc ®ã còng ph¶i b¶o ®¶m tÊt c¶ çc sãng mang phô lµ kh¸c nhau. M sãng mang phô ®· ®iÒu chÕ ®−îc céng l¹i víi nhau vµ tÝn hiÖu tæng hîp ®−îc sö dông ®Ó ®iÒu khiÓn laze ®¬n mode däc DFB. C«ng suÊt quang ra cña N ®ièt laze ®−îc tæ hîp vµ ph©n t¸ch b»ng coupler h×nh sao NxN.

-66-

H×nh 3.7 : CÊu tróc chuyÓn m¹ch gãi tèc ®é cao dùa trªn SCMA ®a kªnh øng dông cho MAN

T¹i phÝa thu tÝn hiÖu quang tæng hîp ®−îc chia b»ng bé Splitter 1xM vµ ®Çu ra ®−a vµo çc bé läc quang cè ®Þnh sau ®ã ®−a ®Õn çc bé gi¶i ®iÒu chÕ sãng mang phô ®· ®−îc ®iÒu chØnh ®Õn M tÇn sè sãng mang phô kh¸c nhau sö dông trong m¹ng. Do mçi bé ®iÒu khiÓn cluster chØ truy nhËp ®−îc mét b−íc

sãng λj trong m¹ng do ®ã nã chØ nhËn mét çch trùc tiÕp tõ çc nót thuéc

Cluster mµ sö dông λj nh− lµ b−íc sãng ph¸t. ViÖc thiÕt lËp kÕt nèi ®Çy ®ñ ®−îc thùc hiÖn b»ng ph−¬ng thøc ®a chÆng trong çc kªnh quang. §Ó gi¶i thÝch ta gi¶ sö cã 3 bé ®iÒu khiÓn Cluster A, B, C ph¸t ë çc b−íc sãng t−¬ng

øng λA , λB, λC t−¬ng øng vµ mçi Cluster cã 2 nót mçi nót ®−îc g¸n mét tÇn sè sãng mang phô f1, f2 .

Gi¶ sö r»ng B thu trªn b−íc sãng λA, C thu trªn b−íc sãng λB, A thu

trªn b−íc sãng λC. Th× çc nót nèi víi A cã thÓ göi gãi tin cña chóng trùc tiÕp

NxN Star coupler

Tx

E/O

Bé §/C sãng mang phô thay ®æi ®−îc

+

MOD

MOD

LËp lÞchλk

§Öm ph¸t

MU

X Tõ

M nót ph¸t

1xM λ1, ... λk

...... λN

O/E

O/E

λj

Läc quang λj (j≠k) Gi¶i ®iÒu chÕ

sãng mang phô

DEMODf1

DEMOD fM

Dem

ux Tíi

M nót thu

1

M

M

1

Cluster : k

§Öm

Rx

-67-

mét trÆng tíi çc nót nèi víi B, nh−ng nã kh«ng thÓ göi çc gãi tin trùc tiÕp tíi çc nót nèi víi C chØ th«ng qua mét chÆng. §Ó göi gãi tin tõ A ®Õn C ®Çu tiªn nã ph¶i göi qua B sau ®ã chuyÓn tiÕp tõ B ®Õn C qua trÆng thø 2. HÖ thèng thö nghiÖm dùa trªn c«ng nghÖ nµy ®· ®−îc giíi thiÖu cho m¹ng gåm 32 cluster vµ mçi cluster cã 5 nót ho¹t ®éng ë tèc ®é 200-Mbps t−¬ng øng víi dung l−îng m¹ng kho¶ng 7 Gbps.

NhËn xÐt. Ch−¬ng 3 chóng ta ®· nghiªn cøu çc kü thuËt ®a truy nhËp sãng mang phô ®¬n kªnh vµ ®a truy nhËp sãng mang phô ®a kªnh. Trong ®ã chóng ta còng ®· ph©n tÝch çc lo¹i nhiÔu chÝnh ¶nh h−ëng lªn dung l−îng vµ chÊt l−îng cña m¹ng sö dông kü thuËt SCMA, viÖc ph©n tÝch dùa trªn c¬ së tÝnh to¸n tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m tæng SNRtol.

Kü thuËt ®a truy nhËp ®¬n kªnh, nhê nh÷ng ®Æc tÝnh nh− c«ng nghÖ ®¬n gi¶n, gi¸ thµnh thÊp ®−îc çc h·ng s¶n xuÊt thiÕt bÞ khai th¸c theo h−íng øng dông cho çc hÖ thèng m¹ch vßng quang (FITL) ®−a çp quang ®Õn nhµ thuª bao vµ c«ng nghÖ nµy phï hîp víi çc dÞch vô cã tÝnh chÊt qu¶ng b¸ nh− (CATV).v.v. §èi víi kü thuËt SCMA ®a kªnh øng dông cho MAN hiÖn t¹i vÉn ch−a ®−îc hç trî vµ ph¸t triÓn m¹nh.

-68-


theo thêi gian - TDMA 4.1 giíi thiÖu chung

Kü thuËt TDMA ®· cã nh÷ng øng dông rÊt h÷u Ých trong çc hÖ thèng th«ng tin quang ch¼ng h¹n nh− m¹ch vßng quang (FITL). NhiÒu cÊu tróc hÖ thèng FITL cã thÓ cung cÊp nh÷ng gi¶i ph¸p tiªn tiÕn vµ mÒm dÎo ®¸p øng ®−îc nh÷ng yªu cÇu cña kh¸ch hµng hiÖn t¹i còng nh− çc kh¸ch hµng míi. Th«ng th−êng nh÷ng cÊu ®· ®−îc ®−a ra ph©n thµnh ba lo¹i chÝnh nh− sau: - CÊu tróc chuyÓn m¹ch h×nh sao: Çp quang ch¹y th¼ng tõ CO ®Õn nhµ thª bao, trªn mçi sîi quang chØ mang tÝn hiÖu cho riªng mét thuª bao. - CÊu tróc h×nh sao kÐp tÝch cùc: Çp quang ®−îc ®−a ®Õn mét nót tÝch cùc sau ®ã ph©n phèi ®Õn thuª bao cã thÓ b»ng çp quang hoÆc çp ®ång. Nót tÝch cùc lµm nhiÖm vô ghÐp hoÆc t¸ch çc luång tÝn hiÖu h−íng lªn vµ h−íng xuèng. - CÊu tróc m¹ng quang thô ®éng (PON): Çc bé chia quang thô ®éng ®−îc sö dông ®Ó qu¶ng b¸ çc tÝn hiÖu ®· ®−îc ghÐp tõ CO ®Õn çc nhµ thuª bao. H−íng ph¸t lªn tõ thuª bao tíi CO ®ßi hái ph¶i tæ chøc ®a truy nhËp tÝn hiÖu. HiÖn nay TDMA lµ kü thuËt rÊt phï hîp vµ n¨ng ®éng cho nh÷ng môc ®Ých nh− vËy. §iÓm thuËn lîi chÝnh cña kü thuËt TDMA ®Ó phôc vô cho hÖ thèng FITL cã thÓ ®−îc tæng kÕt l¹i nh− sau:

+ HÖ thèng cã thÓ thùc hiÖn ®Çy ®ñ víi çc linh kiÖn ®· ®−îc th−¬ng m¹i ho¸.

+ Gi¸ thµnh cña hÖ thèng thÊp. Trong ch−¬ng nµy sÏ tËp trung ph©n tÝch çc m¹ng quang TDMA víi

tiªu ®iÓm lµ çc hÖ thèng PON.

4.2 çc kh¸i niÖm c¬ b¶n cña Kü thuËt TDMA. T−¬ng tù nguyªn lý cña TDM tÝn hiÖu ®iÖn, TDMA trong m¹ng truy

nhËp quang tr−íc khi truyÒn ®−îc biÕn ®æi E/O vµ çc nót göi çc tÝn hiÖu mét çch ®ång bé. Theo ph−¬ng thøc xö lý ghÐp dßng tÝn hiÖu cã hai d¹ng TDMA lµ d¹ng chÌn bÝt vµ d¹ng khèi.

Víi kü thuËt TDMA d¹ng chÌn bÝt: Dßng d÷ liÖu ®−îc t¹o ra b»ng çch chÌn çc bit tõ mçi nót. N nót truy nhËp göi çc mÉu d÷ liÖu víi ®é dµi bÝt nhá h¬n hoÆc b»ng 1/N cña ®é dµi bÝt ban ®Çu; Mçi nót chiÕm mét khe

-69-

thêi gian nhÊt ®Þnh nªn ph¶i tÝnh to¸n ®Õn kho¶ng trèng bé nhí yªu cÇu t¹i mèi nót ®Ó thùc hiÖn viÖc xö lý tÝn hiÖu. Gi¶ sö tèc ®é thùc sù cña mçi nót lµ T(bit/s) vµ m¹ng cã N nót th× mçi nót ph¶i cã kh¶ n¨ng sö lý lµ NxT(bit/s). §ång thêi tÊt c¶ çc nót ph¶i ®−îc ®ång bé bit, do ®ã khi truyÒn çc luång d÷ liÖu cã tèc ®é cao th× TDMA d¹ng chÌn bit khã ®¸p øng çc ®iÒu kiÖn nµy.

Kü thuËt TDMA d¹ng khèi bao gåm: TDMA d¹ng khung hoÆc d¹ng gãi. Trong d¹ng khung, mçi nót truy nhËp ®−îc ph©n chia mét dung l−îng cè ®Þnh trong mçi khung TDMA; Trong d¹ng gãi th× mçi nót truy nhËp cã thÓ ®−îc phÐp göi toµn bé gãi d÷ liÖu khi ®Õn l−ît truy nhËp. Ph−¬ng ph¸p truy nhËp TDMA d¹ng gãi kh«ng yªu cÇu vÒ ®ång bé bÝt nªn hiÖu suÊt truyÒn kh«ng thay ®æi cho dï ®é dµi gãi cã thÓ kh¸c nhau. H×nh 4.1 lµ vÝ dô vÒ ph−¬ng thøc TDMA khèi.

H×nh 4.1 M¹ng quang thô ®éng dùa trªn topology Bus

Kh«ng cÇn quan t©m ®Õn kiÓu TDMA sö dông lo¹i g× lµ bÝt hoÆc khèi, th× tèc ®é bÝt vËt lý cña dßng d÷ liÖu TDMA lµ xÊp sØ b»ng N lÇn tèc ®é d÷ liÖu vµo/ ra t¹i mçi nót, trong ®ã N lµ sè nót ®−îc nèi vµo m¹ng. Nãi theo çch kh¸c, mÆc dï tèc ®é d÷ liÖu hiÖu dông trªn nót lµ B (bit/gi©y) th× mçi nót ph¶i

cã kh¶ n¨ng xö lý ë tèc ®é d÷ liÖu ≈ NB (bit/sec). Do hiÖn nay tèc ®é cùc ®¹i kho¶ng 10Gbps míi chØ phï hîp ®èi víi çc phÇn tö thu ph¸t ®iÖn quang nªn dung l−îng cña toµn m¹ng sÏ bÞ giíi h¹n . MÆc dï ®iÒu nµy cã thÓ lµ mét h¹n chÕ, song víi dung l−îng m¹ng nh− vËy lµ ®ñ lín vµ phï hîp víi hÇu hÕt çc dÞch vô ®· ®−îc chØ ra cho çc hÖ thèng FITL.

Khung TDMA

Bé §K tËp trung

Van quang

Nót 2

Nót NNót 1

1 N 2

Møc c«ng suÊt thay ®æi

-70-

§Ó nhÊn m¹nh mét sè vÊn ®Ò c¬ b¶n n¶y sinh khi kü thuËt TDMA ®−îc sö dông trong m¹ng quang nh− ®· ®−îc chóng ta xem xÐt trªn h×nh vÏ 4.1. H×nh nµy ®iÓn h×nh cho m¹ng BUS víi N nót ®−îc kÕt nèi th«ng qua çc van quang thô ®éng vµ cã mét bé ®iÒu khiÓn nót trung t©m ®Ó ®iÒu khiÓn çc dßng d÷ liÖu tíi vµ tõ N nót. Bé ®iÒu khiÓn trung t©m (ch¼ng h¹n nh− lµ tæng ®µi) ph¸t d÷ liÖu kªnh xuèng qu¶ng b¸ tíi çc nót m¹ng, trong lóc ®ã kªnh lªn ®ùoc thùc hiÖn th«ng qua viÖc ghÐp çc khèi TDMA. Mét nót i muèn truyÒn d÷ liÖu ®Õn nèi j ®Çu tiªn nã ph¶i truyÒn sè liÖu kªnh lªn ®Õn bé ®iÒu khiÓn trung t©m. Sau ®ã d÷ liÖu ®−îc chuyÓn tiÕp tõ bé ®iÒu khiÓn trung t©m ®Õn nót ®Ých j theo kªnh xuèng. Nh− vËy cÇn quan t©m ®Õn 3 vÊn ®Ò chÝnh khi thùc hiÖn kü thuËt truy nhËp TDMA bªn trong m¹ng: 1. C©n b»ng vÒ kho¶ng çch; 2. §ång bé m¹ng vµ 3. Møc chªnh lÖch c«ng suÊt quang.

• C©n b»ng vÒ kho¶ng çch: Do cÊu tróc m¹ng, nãi chung kho¶ng çch lan truyÒn tõ çc nót tíi bé

®iÒu khiÓn trung t©m lµ kh¸c nhau cho tõng nót, ®Ó kh«ng x¶y ra hiÖn t−îng xung ®ét gi÷a çc luång d÷ liÖu TDMA ®«i khi cÇn ph¶i thùc hiÖn c©n b»ng kho¶ng çch kÕt nèi tõ tÊt c¶ çc nót ®Õn bé xö lý trung t©m. Th«ng th−êng ®iÒu nµy ®−îc thùc hiÖn qua mét thñ tôc gäi lµ “Ranging”, thñ tôc nµy tiÕn hµnh ®o kho¶ng çch kÕt nèi tõ mçi nót ®Õn bé xö lý trung t©m vµ x¸c ®Þnh sè l−îng trÔ chÌn vµo mçi nót. D÷ liÖu t¹i çc nót gÇn nhÊt víi bé ®iÒu khiÓn trung t©m sÏ ph¶i tÝch luü mét l−îng trÔ lín tr−íc khi ph¸t, trong khi ®ã d÷ liÖu ë çc nót xa nhÊt sÏ ph¶i ®Æt l−îng trÔ nhá (cã thÓ b»ng kh«ng cho nh÷ng nót xa nhÊt). Theo çch nµy th× bÊt chÊp vÞ trÝ vËt lý nµo cña nã trªn m¹ng çc nót ®Òu cã kho¶ng çch lan truyÒn nh− nhau tõ bé ®iÒu khiÓn trung t©m

• §ång bé m¹ng. MÆc dï “Ranging” ®· ®−îc thùc hiÖn, ®«i khi cÇn ph¶i kh«i phôc ®ång

hå mét çch nhanh chãng cña mçi Burst tÝn hiÖu ®Õn tõ çc nót kh¸c nhau. §ã lµ v× “Ranging” kh«ng thÓ cã ®−îc ®é chÝnh x¸c tuyÖt ®èi, do ®ã thêi gian b¶o vÖ gi÷a çc burst ph¶i ®−îc chÌn vµo ®Ó ®iÒu tiÕt sai sè. Do gi¶ thiÕt çc nót lµ göi d÷ liÖu ë cïng tèc ®é danh ®Þnh nh− vËy chØ cÇn ph¶i kh«i phôc pha ®ång hå chÝnh x¸c cña mçi burst. §iÒu nµy cã thÓ thùc hiÖn b»ng çc çch kh¸c nhau hoÆc lµ sö dông vßng kho¸ pha (PLL) hoÆc mét sè ph−¬ng ph¸p tèi −u riªng cho nh÷ng øng dông cã møc ®é yªu cÇu kh¸c nhau. Nãi chung viÖc sö dông PLL yªu cÇu mµo ®Çu dµi vµo tr−íc cña mçi khèi d÷ liÖu vµ v× vÇy sÏ lµm gi¶m hiÖu suÊt truyÒn t¶i träng trong luång d÷ liÖu TDMA. Theo ph−¬ng

-71-

ph¸p dùa vµo chång lÊn mÉu th× yªu cÇu chÌn thªm 3 bÝt vµo phÇn mµo ®Çu ®Ó kh«i phôc l¹i pha ®ång hå chÝnh x¸c cña burst TDMA ë tèc ®é 155Mbps vµ v× vËy sÏ c¶i thiÖn ®−îc hiÖu suÊt truyÒn t¶i d÷ liÖu.

• Møc chªnh lÖch c«ng suÊt quang. VÊn ®Ò nµy cÇn ph¶i quan t©m lµ sù kh¸c nhau cña c«ng suÊt quang thu

®−îc ë bé ®iÒu khiÓn trung t©m gi÷a çc Burst ®−îc göi tõ çc nót kh¸c nhau. Thùc tÕ lµ møc suy hao kh¸c nhau ®−îc ph¸t ra tõ çc nót kh¸c nhau khi lan truyÒn qua m¹ng do ®ã sÏ lµm ¶nh h−ëng ®Õn bé thu cña bé ®iÒu khiÓn tËp trung víi çc møc c«ng suÊt quang kh¸c nhau. Nh− vËy m¸y thu ®ßi hái mét kho¶ng ®éng lín vµ cã kh¶ n¨ng thiÕt lËp ng−ìng ®Ó ph©n biÖt bÝt “0” vµ bÝt “1” cµng nhanh cµng tèt nÕu cã thÓ. HiÖn nay çc thiÕt bÞ thu kiÓu burst ®· ®−îc giíi thiÖu cã kho¶ng ®éng lín vµ hiÖu suÊt cã thÓ tíi 1 Gbps.

4.3 øng dông m¹ng Kü thuËt ®a truy nhËp TDMA. 4.3.1 ATM-PON: (ATM dùa trªn m¹ng quang thô ®éng).

C«ng nghÖ APON dùa trªn m¹ng quang thô ®éng ®· ®−îc mét sè h·ng ph¸t triÓn ®éc lËp tõ nh÷ng n¨m 1990. MÆc dï cã mét sè ®Æc tÝnh kh¸c nhau gi÷a çc hÖ thèng nµy (dung l−îng m¹ng), nh−ng cã mét ®Æc tÝnh chung lµ ®−êng chuyÒn theo h−íng lªn ®−îc thùc hiÖn qua m¹ng ATM dùa trªn kü thuËt TDMA.

C«ng nghÖ APON sö dông cho m¹ng truy nhËp néi h¹t cã thÓ bao gåm çc øng dông nh− : Çc quang tíi nhµ (FTTH) hoÆc ®Õn toµ nhµ (FTTB ), Çp quang ®Õn Cabinet (FTTCab), vµ çp quang ®Õn khu vùc d©n c− (FTTC). Trong tr−êng hîp tæng qu¸t phÇn quang cña m¹ng truy nhËp néi h¹t cã thÓ cÊu tróc lµ ®iÓm –®iÓm, cÊu tróc m¹ng vßng ring, cÊu tróc thô ®éng ®iÓm - ®a ®iÓm. Tuy nhiªn cÊu tróc thô ®éng ®iÓm - ®a ®iÓm (PON) ®−îc chó ý nhiÒu nhÊt. Thµnh phÇn chÝnh cña PON lµ thiÕt bÞ chia quang, thiÕt bÞ nµy cã nhiÖm vô chia nguån quang ®Õn vµ ph©n bæ nã vµo çc sîi quang kh¸c nhau hoÆc theo h−íng ng−îc l¹i tæ hîp çc tÝn hiÖu tõ çc sîi ®−a vµo mét sîi quang.

HÇu hÕt çc m¹ng viÔn th«ng ngµy nay ®Òu dùa trªn çc thiÕt bÞ Active component – th−êng gäi lµ thiÕt bÞ chñ ®éng, ®−îc sö dông t¹i thiÕt bÞ tæng ®µi phÝa mµ cung cÊp dÞch vô lÉn thiÕt bÞ ®Çu cuèi phÝa kh¸ch hµng còng nh− çc tr¹m lÆp, çc thiÕt bÞ chuyÓn tiÕp vµ mét sè thiÕt bÞ kh¸c trªn ®−êng truyÒ. Cã nghÜa thiÕt bÞ nµy cÇn ph¶i cung cÊp nguån cho mét sè thµnh phÇn, th−êng lµ bé xö lý, ch¸c chÝp nhí...Víi Passive Optical Network, th−êng gäi lµ m¹ng quang thô ®éng th× tÊt c¶ çc thµnh phÇn active gi÷a tæng ®µi CO vµ ng−êi sö

-72-

dông sÏ kh«ng cßn tån t¹i mµ thay vµo ®ã lµ çc thiÕt bÞ quang thô ®éng, ®Ó ®iÒu h−íng l−u l−îng trªn m¹ng dùa trªn viÖc phÇn t¸ch n¨ng l−îng cña çc b−íc sãng quang tíi çc ®iÓm ®Çu cuèi trªn ®−êng truyÒn. ViÖc thay thÕ çc thiÕt bÞ chñ ®éng sÏ lµ tiÕt kiÖm chi phÝ cho çc nhµ cung cÊp dÞch vô v× hä kh«ng cßn c©n ®Õn n¨ng l−îng vµ çc thiÕt bÞ chñ ®éng trªn ®−êng truyÒn n÷a. Çc bé ghÐp/t¸c thô ®éng chØ lµm çc c«ng viÖc ®¬n thu©n nh− cho ®i qua hoÆc chÆn ¸nh s¸ng l¹i. V× thÕ kh«ng cÇn n¨ng l−îng hay çc ®éng t¸c xö lý tÝn hiÖu nµo vµ tõ ®ã gÇn nh− kÐo dµi v« h¹n thêi gian MTBF (Mean time betwent Failues), gi¶m chi phÝ b¶o tr× tæng thÓ cho çc nhµ cung cÊp dÞch vô.

Mét hÖ thèng m¹ng PON bao gåm çc thiÕt bÞ kÕt cuèi kªnh quang (OLT – Optical network terminal) ®Æt t¹i çc CO vµ bé çc thiÕt bÞ kÕt cuèi m¹ng quang (ONT – Optical network terminal) ®−îc ®Æt phÝa ng−êi sö dông. Gi÷a chóng lµ hÖ thèng m¹ng quang (ODN – Optical distribution network) bao gåm çp quang, çc thiÕt bÞ t¸ch/ghÐp thô ®éng.

H×nh 4.2 CÊu tróc cña ATM-PON H×nh 4.2 cho biÕt cÊu tróc chøc n¨ng cña ATM-PON. M¹ng quang thô

®éng PON khi chØ bao gåm çc cÊu tróc FTTH/B th× sîi quang ch¹y tõ CO tíi bé chia quang sau ®ã tiÕp tôc ch¹y ®Õn nhµ thuª bao hoÆc toµ nhµ. Bé chia

Çc nót dÞch vô

OLT

Internet

Kªnh riªng

§iÖn tho¹i

Video t−¬ng t¸c

Frame Relay

Giao diÖn nót dÞch vô (SNI)

M¹ng quang thô ®éng

Chia quang thô ®éng

ONT FTTH

ONT FTTB

ONU NTFTTC

NTONUFTTCab

ATM-PON Çp ®ång

-73-

t¸ch quang cã thÓ ®Æt t¹i CO hoÆc bªn trong toµ nhµ, hoÆc bªn ngoµi tuyÕn. CÊu tróc FTTCab ch¹y mét sîi quang tõ CO ®Õn bé chia quang råi sau ®ã ®i ®Õn tñ (Cabinet) gÇn nhµ thuª bao, t¹i ®©y tÝn hiÖu ®−îc biÕn ®æi sau ®ã cÊp cho thuª bao qua m¹ng çp ®ång. CÊu tróc FTTC ch¹y mét sîi quang tõ CO ®Õn bé chia quang ®Õn mét tñ gÇn khu vùc d©n c− sau ®ã ®−îc chuyÓn ®æi sang d¹ng çp ®ång ®Ó kÐo vµo nhµ thuª bao. §èi víi çc hÖ thèng ATM –PON th«ng th−êng cã tèc ®é ®èi xøng 155 Mbps vµ tèc ®é kh«ng ®èi xøng 622 Mbps/ 155 Mbps.

H×nh 4.3 tr×nh bµy cÊu tróc khung thêi gian cña ATM-PON ®èi xøng 155 Mbps trong ®ã h−íng xuèng mçi khung thêi gian cã 2 cell chøa th«ng tin khai th¸c, qu¶n lý, b¶o d−ìng líp vËt lý gäi lµ PLOAM (Phisical layer operation, administration, and Maintenance). Th«ng tin nµy thùc hiÖn mét sè c«ng viÖc nh− x¸c ®Þnh kho¶ng çch ®iÒu chØnh trÔ, ®ång bé, kiÓm tra lçi, b¶o mËt, cÊp ph¸t khe thêi gian cho ONT do vËy dung l−îng t¶i gi¶m xuèng cßn 149,97 Mbps. Trong khi ®ã dung l−îng m¹ng h−íng lªn gi¶m cßn 149,19 Mbps do mçi Cell ATM cã 3 byte mµo ®Çu. Ngoµi 3 byte mµo ®Çu trªn cßn cã mét sè cell PLOAM theo h−íng lªn, tèc ®é cña nã ®−îc OLT ®Þnh nghÜa cho mçi ONT. Tèc ®é tèi thiÓu cña PLOAM h−íng lªn lµ mét PLOAM trªn 100 ms, tøc lµ xÊp sØ mét PLOAM trªn 655 khung do ®ã cã thÓ bá qua trong phÇn tÝnh ®Õn ¶nh h−ëng dung l−îng cña m¹ng. Ba byte mµo ®Çu cã chøa tèi thiÓu 4 bit b¶o vÖ thêi gian ®Ó tr¸nh xung ®ét víi çc cell tõ ONTs kh¸c, ®é dµi thùc tÕ cña tr−êng nµy cã thÓ ®−îc ®Þnh nghÜa b»ng OLT. Çc tr−êng cßn l¹i bao gåm : Preamble field- sö dông ®Ó t¸ch pha cña cell c©n ®èi víi thêi gian néi cña OLT hoÆc ®Ó lÊy bÝt ®ång bé; Delimiter –field dïng ®Ó ph©n biÖt ranh giíi b¾t ®Çu cña mét cell, ngoµi ra nã còng cã thÓ ®−îc dïng ®Ó ®ång bé byte.

Kh¸ch hµng TuyÕnTæng ®µi

ONT

Chia quang (Splitter)

ATM-OLT Tíi m¹ng ATM H−íng xuèng 1550 nm 155 Mbps

H−íng lªn 1310 nm 155 Mbps

H−íng xuèng TDM H−íng lªn TDMA

-74-

−u ®iÓm cña hÖ thèng ATM –PON lµ sù kÕt hîp vµ tËp trung cña çc

cell ATM trong OLT. TÝnh chÊt tËp trung nµy cho phÐp nhµ cung cÊp dÞch vô phôc vô ®−îc l−îng kh¸ch hµng nhiÒu h¬n so víi kü thuËt TDM ®· sö dông. GÇn ®©y giao thøc g¸n b¨ng tÇn ®éng ®· ®−îc nghiªn cøu cho phÐp tËn dông tµi nguyªn b¨ng th«ng tèt h¬n, mÒm dÎo h¬n. Giao thøc nµy lµ mét phÇn ®Æc tÝnh cña m¹ng FSAN (full service access network). Do hÖ thèng PON dùa trªn ATM nªn nã cã thÓ thÝch øng víi hÇu hÕt çc dÞch vô mong muèn. Ch¼ng h¹n çc dÞch vô kÕ thõa, nh− E1 vµ E3 hoÆc cã thÓ cung cÊp çc dÞch vô míi nh− dÞch vô m¹ng LAN trong suèt... 4.3.2 E- PON (Ethernet dùa trªn m¹ng quang thô ®éng)

§Ó kh¾c phôc mét sè tån t¹i cña kü thuËt A-PON nh− h¹n chÕ vÒ b¨ng tÇn, vµ kh¶ n¨ng cung cÊp çc dÞch vô h×nh ¶nh (video), ®é phøc t¹p thiÕt bÞ vµ gi¸ thµnh cao. MÆt kh¸c trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y do cã sù ph¸t triÓn rÊt

ONT

ONT

ONT

Splitter

ONT

ONT

ONT

Splitter

PLOAM1 ATM cell 1

ATM cell 27

PLOAM2 ATM cell 28

ATM cell 54

H−íng xuèng

Khung thêi gian : 155,52 Mbps =56 cell of 53 bytes =152,67 µs

Dung l−îng ®−êng xuèng = 155,52 Mbps x 54/56 =149,97 Mbps

H−íng Lªn

ATM cell 1

ATM cell 2

ATM cell 3

ATM cell 53

Khung thêi gian : 155,52 Mbps =53 cell of 56 bytes =152,67 µs

Dung l−îng ®−êng lªn = 155,52 Mbps x 53/56 =149,19 Mbps03 Byte mµo ®Çu

H×nh 4.3 Khung thêi gian ATM-PON ®èi xøng 155 Mbps

-75-

nhanh çc c«ng nghÖ Ethernet, gigabit Ethernet, vµ 10 gigabit Ethernet nªn gÇn ®©y çc nhµ s¶n xuÊt thiÕt bÞ còng nh− çc tæ chøc viÔn th«ng ITU, IEEE ®· vµ ®ang chuÈn ho¸ mét gi¶i ph¸p cung cÊp giao diÖn Ethernet tíi tËn kh¸ch hµng dùa trªn m¹ng quang thô ®éng E-PON. VÒ c¬ b¶n nã cã rÊt nhiÒu ®iÓm t−¬ng ®ång vµ g¾n víi chuÈn G.983 cña m¹ng A-PON. E-PON còng ®−a ra çc gi¶i ph¸p nh− FTTB, FTTC, FTTH víi ®Çy ®ñ çc dÞch vô nh− : Sè liÖu, video, vµ tho¹i trªn cïng mét nÒn truy nhËp. CÊu tróc bao gåm thiÕt bÞ ®Çu cuèi quang ®Æt t¹i phÝa trung t©m – OLT vµ çc thiÕt bÞ ®Æt t¹i nhµ kh¸ch hµng ONU, nh− chØ ra trªn h×nh 4.4.

H×nh 4.4 S¬ ®å øng dông E-PON §iÓm kh¸c biÖt c¬ b¶n nhÊt gi÷a c«ng nghÖ E-PON vµ A-PON lµ trong

m¹ng E-PON çc gãi d÷ liÖu ®−îc truyÒn cã chiÒu dµi thay ®æi cã thÓ ®Õn 1,518 byte tuú thuéc vµo giao thøc IEEE –802.3 cho Ethernet, trong khi ®ã m¹ng A-PON d÷ liÖu ®−îc truyÒn t¹i nh÷ng cell cè ®Þnh cã chiÒu dµi 53 byte (48 byte t¶i vµ 5 byte mµo ®Çu) theo giao thøc chuÈn ATM. Nh− vËy khi m¹ng A-PON mang l−u l−îng IP th× çc gãi tin ph¶i chia ra vµ ghÐp vµo çc ®o¹n 48 byte vµ thªm vµo 5 byte mµo ®Çu. Qu¸ tr×nh nµy rÊt tèn thêi gian vµ phøc t¹p lµm cho gi¸ thµnh cña OLT vµ ONU t¨ng lªn ®¸ng kÓ mÆt kh¸c l·ng phÝ b¨ng th«ng khi ph¶i chuyªn chë qu¸ nhiÒu th«ng tin ®iÒu khiÓn mµo ®Çu.

Coupler 1xN

OLT Optical line terminal

Qu¶n lý

M¹ng TDM/PSTN

M¹ng IP

M¹ng ATM

M¹ng Video

Çc m¹ng kh¸c

Tho¹i ; Sè liÖu, ATM UNI, E1..

Tho¹i, sè liÖu, Video

Tho¹i, sè liÖu, Video Tho¹i, sè liÖu,

Video

Tho¹i , Sè liÖu, ATM UNI, DS1..

ONU

Coupler 1xN

-76-

Qu¶n lý l−u l−îng h−íng lªn vµ h−íng xuèng trong E-PON vÒ c¬ b¶n gièng nh− A-PON. H−íng xuèng lµ TDM vµ h−íng lªn lµ TDMA tuy nhiªn cã sù kh¸c nhau ë chç trong khi ®é dµi çc khung thêi gian (frame) h−íng lªn vµ h−íng xuèng lµ cè ®Þnh th× çc gãi tin mang trong nã l¹i cã chiÒu dµi thay ®æi. H×nh 4.5 chØ ra cÊu tróc khung h−íng lªn vµ ®−êng xuèng cña E-PON, çc gãi tin nµy ®−îc ®Þnh d¹ng theo chuÈn IEEE 802.3.

H×nh 4.5 Khe thêi gian h−íng lªn vµ h−íng xuèng E-PON M¹ng quang trong E-PON : Cã thÓ ®−îc thùc hiÖn b»ng çch sö dông 2

b−íc sãng hoÆc 3 b−íc sãng. Víi 2 b−íc sãng phï hîp cho çc øng dông nh− truyÒn sè liÖu, tho¹i, vµ tÝn hiÖu ¶nh sè sö dông chuyÓn m¹ch IP (SDV). CÊu tróc ba b−íc sãng cung cÊp thªm çc dÞch vô CATV. Trong cÊu tróc 2 b−íc sãng th× b−íc sãng 1510 nm sö dông mang sè liÖu, tÝn hiÖu h×nh ¶nh, tÝn hiÖu tho¹i ®−êng xuèng trong khi ®ã b−íc sãng 1310 nm sö dông ®Ó mang tÝn hiÖu yªu cÇu kªnh VOD (video on deman), tÝn hiÖu tho¹i vµ sè liÖu h−íng lªn. Víi cÊu tróc 3 b−íc sãng th× çc b−íc sãng 1510 nm vµ 1310 nm sö dông nh−

Khung h−íng xuèng 2ms

KiÓm tra lçi Gãi tin kÝch thíc

thay ®æi Mµo ®Çu §ång bé

3 3 1 N 2 1 1

N 4

Khung h−íng lªn 2 ms

H−íng lªn

1 2 3 1 2 3 4 N

ONU 4

Mµo ®Çu

KiÓm tra lçi

Gãi tin chiÒu dµi thay ®æi

-77-

trong cÊu tróc hai b−íc sãng, trong khi ®ã b−íc sãng 1550 nm sö dông ®Ó mang dÞch vô CATV. C¶ hai cÊu tróc ®Òu sö dông m¹ng quang thô ®éng hai h−íng tèc ®é cã thÓ ®¹t 1.25 Gbps vµ cù ly 20 km .

NhËn xÐt Trong sè çc kü thuËt ®a truy nhËp hç trî m¹ng th«ng tin quang, kü

thuËt ®a truy nhËp TDMA cã hiÖu suÊt tËn dông dung l−îng m¹ng thÊp nhÊt, mµ nguyªn nh©n chÝnh dÉn ®Õn lµ do giíi h¹n tèc ®é ho¹t ®éng cña çc phÇn tö thu ph¸t ®iÖn quang. Tèc ®é nµy t−¬ng øng víi 10% b¨ng th«ng cho phÐp cña çp sîi quang. Tuy nhiªn −u ®iÓm cña nã bï l¹i lµ c«ng nghÖ ®¬n gi¶n, gi¸ thµnh thÊp, TDMA cã vÎ nh− lµ mét trong nh÷ng c«ng nghÖ kh¶ thi nhÊt cho m¹ng ®a truy nhËp quang trong thêi gian hiÖn t¹i vµ nh÷ng n¨m s¾p tíi, §Æc biÖt quan träng cho çc hÖ thèng FITL nh− : ATM - PON, E-PON ....

-78-


theo m∙ - cdma 5.1 tæng quan vÒ kü thuËt ®a truy nhËp cdma

Kü thuËt th«ng tin tr¶i phæ CDMA víi nh÷ng −u ®iÓm vÒ h¹n chÕ nhiÔu, dung l−äng lín, kh¶ n¨ng tæ chøc m¹ng linh ho¹t. Kü thuËt CDMA quang khai th¸c kh¶ n¨ng t¹o ra çc xung ¸nh s¸ng cùc ng¾n (chu kú xung cã thÓ ®¹t ®Õn pico sec hoÆc h¬n), ®Ó m· ho¸ mçi mét bÝt d÷ liÖu tõ çc nguån tÝn hiÖu thµnh chuçi xung víi m· duy nhÊt. TÝn hiÖu quang CDMA ®−îc bøc x¹ tõ mét nguån tÝn hiÖu sÏ chiÕm ®é réng b¨ng tÇn lín h¬n nhiÒu so víi ®é réng b¨ng tÇn tèi thiÓu cÇn thiÕt ®Ó truyÒn th«ng tin. Çc tÝn hiÖu nµy ®−îc t¹o ra ®¬n thuÇn lµ tÝn hiÖu quang b»ng çch sö dông çc ®−êng d©y trÔ sîi quang. T¹i ®Çu thu, sù t−¬ng quan quang (optical correlation) ®−îc thùc hiÖn b»ng çch sö dông mét bé çc ®−êng d©y trÔ quang song song vµ d÷ liÖu sÏ ®−îc kh«i phôc l¹i nhê sö dông thiÕt bÞ ng−ìng. M¹ng quang sö dông kü thuËt CDMA bao gåm: CDMA t¸ch sãng trùc tiÕp vµ CDMA kÕt hîp.

NÕu sö dông çc m· CDMA thÝch hîp th× çc tÝn hiÖu tõ çc nguån tÝn hiÖu kh¸c nhau trªn m¹ng sÏ chØ g©y nhiÔu lÉn nhau ë møc tèi thiÓu vµ v× vËy cã thÓ truy nhËp ®ång thêi mµ kh«ng cÇn lµm trÔ çc tÝn hiÖu vµ còng kh«ng cÇn thiÕt sö dông çc giao thøc m¹ng phøc t¹p ®Ó truyÒn çc tÝn hiÖu tõ çc nguån tÝn hiÖu kh¸c nhau t¹i çc nót m¹ng.

5.2 çc m¹ng sö dông kü thuËt cdma. 5.2.1 M¹ng sö dông kü thuËt CDMA t¸ch sãng trùc tiÕp

Mét m¹ng CDMA quang ®iÓn h×nh ®−îc m« t¶ trong h×nh 5.1, ë ®©y çc nót m¹ng ®−îc nèi víi nhau th«ng qua mét bé ghÐp h×nh sao NxN thô ®éng. T¹i ®Çu ph¸t cña nót m¹ng, mét bé m· ho¸ quang sÏ ghÐp mçi mét bÝt “1” cña nguån th«ng tin thµnh mét chuçi çc xung ¸nh s¸ng cùc ng¾n cã tèc ®é rÊt cao. Çc bÝt “0” cña nguån th«ng tin kh«ng ®−îc m· ho¸ ; v× vËy chóng ®−îc biÓu diÔn b»ng mét chuçi çc xung zero.

TÝn hiÖu ®· ®−îc m· ho¸ sau ®ã ®−îc ghÐp vµo ®Çu vµo cña mét sîi quang ®¬n mèt vµ ph¸t qu¶ng b¸ tíi tÊt c¶ çc ®Çu thu trong m¹ng. ë mçi nót m¹ng chuçi xung quang lµ duy nhÊt vµ chÝnh lµ m· ®Þa chØ cña nót. §Ó göi d÷ liÖu tõ nót j ®Õn nót k, m· ®Þa chØ cña bé thu k ®−îc sö dông ®Ó m· ho¸ d÷ liÖu

-79-

t¹i bé m· ho¸ cña nót thø j. BÝt ®−îc m· ho¸ ‘1’ cña nót j khi truyÒn tíi nót k ®−îc biÓu diÔn nh− sau :

∑=

−=F

nnnkj ttpctC

1, )(.)( 5.1

Trong ®ã p(t) lµ chuçi xung ¸nh s¸ng cùc ng¾n trong kho¶ng thêi gian Tc vµ ®−îc xem nh− mét "chip". Gi¸ trÞ Ck,n=0 hoÆc 1 víi 1 < n <F vµ x¸c ®Þnh m· ®Þa chØ CDMA cña nót k. F ®−îc gäi lµ chiÒu dµi cña m· vµ ®−îc ®−a ra bëi F=T/Tc, trong ®ã T lµ chu kú cña nguån bÝt d÷ liÖu. Tæng sè c¸c bÝt ‘1’ ë trong chuçi gäi lµ t¶i träng cña m· K. VÝ dô vÒ bÝt ®−îc m· ho¸ CDMA chØ ra trong h×nh 5.2.

1 8 15 17 24

§é réng chip Tc

§é réng bÝt TBÝt nguån

BÝt ®−îc m· ho¸

H×nh 5.1: M¹ng CDMA quang

0 11

D÷ liÖu ®Çu vµo 1

Lùa chän m·

Bé m· ho¸ CDMA quang

101

D÷ liÖu liÖu ®Çu vµo N

Lùa chän m·

Bé m· ho¸CDMA quang

Bé ph©n tÝch vµ thiÕt bÞ ng−ìng M· cè ®Þnh Bé m· ho¸

CDMA quang

Bé m· ho¸ CDMA quang

Bé ghÐp NxN

-80-

H×nh 5.2 M· ho¸ bÝt nguån ‘1’ víi mét chuçi chÝp CDMA. Sè çc chÝp, F=25. Sè çc chip 1, K=5

T¹i ®Çu thu k, bé gi¶i m· quang sÏ nhËn ®−îc mét tÝn hiÖu quang lµ tæng cña N tÝn hiÖu ®· ®−îc m· ho¸ ®−îc ph¸t ®i ®ång thêi tõ tÊt c¶ çc bé ph¸t cña çc nót. ViÖc gi¶i m· tÝn hiÖu cÇn thu ®−îc thùc hiÖn bëi mét qu¸ tr×nh lÊy t−¬ng quan, trong so s¸nh çc chuçi xung quang víi chuçi ®Þa chØ ®· ®−îc l−u gi÷ víi nót k. TÝn hiÖu thu ®−îc cã thÓ biÓu diÔn nh− sau :

∑=

−=N

jjj ttctr

1)()( 5.2

ë ®©y cj ( t - tj ) t−¬ng øng víi tÝn hiÖu cña nót thø j vµ tj ®−îc biÓu diÔn lµ thêi gian ngÉu nhiªn kÕt hîp víi tÝn hiÖu thø j. §Çu thu muèn t¸ch ®−îc tÝn hiÖu th× nã cÇn ph¶i t¸ch ®−îc chuçi ®Þa chØ cña nã tõ r(t) qua qu¸ tr×nh lÊy t−¬ng quan vµ ®Çu ra cña nã ®−îc cho bëi :

∑+∞

−∞=

−=l

lkk ttctrts )().()( 5.3

Trong ®ã t1 =l. Tc. §Ó tèi ®a ho¸ sù ph©n biÖt gi÷a tÝn hiÖu mong muèn cÇn thu vµ tÊt c¶ çc tÝn hiÖu kh¸c, bé m· CDMA cÇn ph¶i ®−îc thùc hiÖn theo çc ®Æc tÝnh t−¬ng quan sau. 1. Mçi mét m· CDMA cÇn ph¶i cã ®Ønh tù t−¬ng quan cµng lín cµng tèt cho bÊt kú mét gi¸ trÞ j nµo.

0.1

. >>=⋅∑=

Kcc nj

F

nnj 5.4

K t−¬ng øng víi sè çc bÝt 1 trong chuçi m· CDMA vµ ®−îc gäi lµ t¶i träng m·. 2. Mçi mét m· CDMA cÇn ph¶i dÔ dµng ph©n biÖt tõ çc m· CDMA kh¸c trong bé m·. Nãi mét çch kh¸c, sù t−¬ng quan chÐo cña hai m· CDMA ph©n biÖt cã gi¸ trÞ cµng nhá çc tèt. §iÒu nµy cã thÓ biÓu diÔn b»ng biÓu thøc to¸n

häc sau (víi j ≠ k ).

Cmnk

F

nnj cc λ≤⋅ +

=∑ .

1. víi 0 ≤ m ≤ F – 1 5.5

ë ®©y λC biÓu thÞ yªu cÇu tèi thiÓu vÒ t−¬ng quan chÐo. MÆc dï hai ®iÒu kiÖn trªn ®· cã thÓ t¹o ra sù ph©n biÖt tèt gi÷a çc m· CDMA trong bé m·, nh−ng nãi chung cÇn ph¶i thªm ®iÒu kiÖn thø ba.

-81-

3. Mçi mét m· CDMA cã thÓ dÔ dµng ®−îc ph©n biÖt tõ mét chuçi lµ chÝnh b¶n th©n nã nh−ng dÞch ®i mét sè chÝp. Nãi çch kh¸c, nã yªu cÇu tÊt c¶ çc tõ m· CDMA trong bé m· cÇn ph¶i cã ®Æc tÝnh tù t−¬ng quan sau ®©y :

amnj

F

nnj cc λ≤⋅ +

=∑ .

1. víi 1 ≤ m ≤ F – 1 5.6

ë ®©y λa biÓu diÔn yªu cÇu tèi thiÓu vÒ t−¬ng quan. §Æc tÝnh nµy ®¶m b¶o r»ng tÊt c¶ çc xung ë ®Çu ra cña bé m· ho¸ cã

biªn ®é nhá h¬n hoÆc b»ng λa ngo¹i trõ xung ®−îc m· cã biªn ®é tréi h¬n mµ biªn ®é nµy chÝnh b»ng K. §iÒu nµy cã thÓ lµm gi¶m x¸c suÊt jitter (vµ do ®ã lµm gi¶m ®−îc BER). Cã thÓ bá qua ®iÒu kiÖn nµy nÕu ®ång bé ®−îc ®Çu thu víi vÞ trÝ mong muèn cña ®Ønh tù t−¬ng quan (autocorrelation peak) lóc ®ã ta cã hÖ thèng CDMA ®ång bé.

Khi ®iÒu kiÖn (5.6) ®−îc tho¶ m·n, trong tr−êng hîp nµy ph−¬ng ph¸p ®a truy nhËp ®−îc coi lµ CDMA kh«ng ®ång bé, sè çc chuçi trong bé m· gi¶m xuèng theo hÖ sè (F-1) khi so s¸nh víi tr−êng hîp ®ång bé. Thùc ra, víi CDMA ®ång bé, F-1 chuçi m· lµ dÞch chuyÓn cña mét chuçi m· ®· cho ®−îc sö dông, trong khi ®ã ®èi víi tr−êng hîp nã kh«ng ®−îc phÐp sö dông ®èi víi tr−êng hîp CDMA kh«ng ®ång bé. Bëi vËy, m¹ng CDMA ®ång bé cã thÓ sö dông cho sè nót nhiÒu gÊp ( F-1) lÇn so víi m¹ng CDMA kh«ng ®ång bé nÕu sö dông víi mét bé m· cã cïng chiÒu dµi. Tuy nhiªn nh−îc ®iÓm chÝnh cña CDMA ®ång bé ®èi víi CDMA kh«ng ®ång bé, lµ cÇn yªu cÇu ®ång bé rÊt nghiªm ngÆt. Do ®ã, mÆc dï CDMA kh«ng ®ång bé ®−îc dïng cho m¹ng víi sè nót Ýt h¬n, nh−ng vÉn ®−îc sö dông réng r·i h¬n so víi CDMA ®ång bé.

Nãi chung, çc m· CDMA cã bèn tham sè ®Æc tr−ng (F, K, λa, λC) vµ hiÖu suÊt cña çc m¹ng CDMA quang ®−îc x¸c ®Þnh chñ yÕu bëi sù lùa chän çc tham sè nµy. Çc bé m· ho¸ vµ gi¶i m· cã thÓ ®−îc x©y dùng ®Ó sö dông cÊu tróc m¹ng toµn quang nh− ®−îc chØ ra trªn h×nh 5.3(a) vµ 5.3(b).

T¹i ®Çu ph¸t, bé chia c«ng suÊt 1xM thùc hiÖn chia çc xung ¸nh s¸ng cùc ng¾n ®Çu vµo thµnh M phÇn cã c«ng suÊt b»ng nhau. Çc phÇn tÝn hiÖu nµy ®−îc ®−a vµo mét bé çc ®−êng d©y trÔ quang song song vµ çc ®Çu ra ®−îc trÔ kh¸c nhau, sau ®ã chóng l¹i ®−îc kÕt hîp víi nhau th«ng qua bé ghÐp Mx1 ®Ó chuyÓn thµnh chuçi m· CDMA.

T¹i ®Çu thu, bé m· ho¸ quang gåm cã çc ®−êng d©y trÔ quang song song, cã ®é dµi t−¬ng øng víi vÞ trÝ cña “1” trong chuçi m· CDMA. Çc

-82-

®−êng d©y trÔ sÏ chia tÝn hiÖu quang thu ®−îc sau ®ã tÝn hiÖu nµy l¹i ®−îc kÕt hîp l¹i. §Çu ra cña bé gi¶i m· quang ®−îc t¸ch tÝn hiÖu b»ng thiÕt bÞ ®Æt ng−ìng quang hoÆc b»ng mét bé t¸ch sãng quang tèc ®é cao cã tÝn hiÖu ®iÖn ®Çu ra ®−îc so s¸nh víi mét møc ng−ìng t¹i bé so s¸nh ®Ó kh«i phôc d÷ liÖu. Nõu møc tÝn hiÖu ë trªn møc ng−ìng th× bit ®−îc gi¶i m· sÏ lµ “1”. Ng−îc l¹i khi møc tÝn hiÖu n»m d−íi møc ng−ìng th× bit ®−îc gi¶i m· sÏ lµ “0”.

H×nh 5.3 (a) Bé m· ho¸ quang vµ (b) bé gi¶i m· quang sö dông çc ®−êng d©y trÔ quang song song.

Xung ¸nh s¸ng cùc ng¾n ®Çu vµo

T 1*M

1*M

Bé chän m·

ChuyÓn m¹ch quang

T


(a)


T 1*M

1*M

(b) Çc d©y trÔ quang

Çc ®Ønh t−¬ng quan

-83-

Lçi trong qu¸ tr×nh m· ho¸ cã thÓ x¶y ra khi mét nót truyÒn mét bit “0” vµ g©y ra nhiÔu tõ tÝn hiÖu cña N-1 nót kh¸c ®· t¹o ra ®Ønh t−¬ng quan chÐo víi møc tÝn hiÖu trªn ng−ìng. X¸c suÊt cña lçi phô thuéc vµo møc ng−ìng (Th), çc ®Æc tÝnh t−¬ng quan cña bé m· CDMA vµ sè çc tÝn hiÖu g©y nhiÔu.

Gi¶ sö bé m· CDMA (F , K, λa, λC) cã yªu cÇu tèi thiÓu t−¬ng quan

chÐo λC =1. NÕu tæng sè çc tÝn hiÖu g©y nhiÔu N-1 nhá h¬n so víi träng l−îng m· K, khi ®ã sÏ kh«ng cã nhiÔu x¶y ra nÕu ta chän møc ng−ìng lµ Th >

N-1. NÕu sè çc nót nhiÔu lín h¬n hoÆc b»ng träng l−îng m· (N-1 ≥ K), khi ®ã çc tÝn hiÖu nhiÔu cã thÓ g©y ra çc ®Ønh t−¬ng quan chÐo ë trªn møc Th, khi ®ã lçi sÏ x¶y ra víi mét møc x¸c suÊt nhÊt ®Þnh.Thùc ra, Th cÇn ph¶i ®−îc ®Æt thÊp h¬n K ®Ó cã thÓ t¸ch ®−îc ®Ønh tù t−¬ng quan cña tÝn hiÖu mong muèn.

Nãi chung BER cña çc hÖ thèng CDMA lµ t−¬ng ®èi cao trõ khi t¶i cña m¹ng thÊp hoÆc kü thuËt söa lçi ®−îc ¸p dông. Bëi vËy m¹ng CDMA quang thÓ hiÖn ®−îc ®Æc tÝnh −u viÖt khi trong m¹ng chØ cã mét phÇn çc nót m¹ng ph¸t ®i l−u l−îng theo tõng ®ît trong mét kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh. Nh− ta sÏ thÊy trong phÇn sau, gi¸ trÞ BER cã thÓ ®¹t ®−îc << 10-10 khi lùa chän thÝch hîp çc th«ng sè m· vµ ®Þnh cì m¹ng. M∙ quang CDMA sö dông trong m¹ng CDMA quang t¸ch sãng trùc tiÕp.

§èi víi m· quang CDMA ta ®Æt yªu cÇu tèi thiÓu vÒ t−¬ng quan chÐo

λC =1 (lµ gi¸ trÞ bÐ nhÊt cho çc hÖ thèng quang) hoÆc λC =2. Mét lo¹i m· quan träng cña çc m· quang CDMA lµ çc m· quang trùc giao

trong ®ã λa = λC =1. H×nh 5.4 ®−a ra vÝ dô vÒ hai OCC cã ®é dµi m· F=32 vµ träng l−îng m· K=4. Sè çc nót m¹ng cã thÓ cã khi sö dông çc m· quang trùc giao OCC ®−îc giíi h¹n theo c«ng thøc sau:

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−−

≤)1(

1intKK

FN 5.7

ë ®©y int[x] lµ phÇn nguyªn cña gi¸ trÞ thùc x. Víi chiÒu dµi m· F ®· cho, tõ c«ng thøc (5.7 ) ta thÊy r»ng ®Ó cã thÓ sö dông víi sè çc nót m¹ng N lín, gi¸ trÞ K ph¶i cµng nhá cµng tèt. Nãi mét çch kh¸c çc gi¸ trÞ “1” trong OCC cÇn ph¶i ®−îc ph©n bè r¶i r¸c. KÕt luËn chung nµy còng cã gi¸ trÞ ®èi víi çc m· quang kh¸c ®−îc ®−a ra tõ tr−íc ®Õn nay. Sù ph©n bè r¶i r¸c çc chÝp “1” cã hai ¶nh h−ëng quan träng ®Õn thiÕt kÕ m¹ng;

-84-

• Thø nhÊt, quü c«ng suÊt cña m¹ng thÊp do møc n¨ng l−îng cho mét bÝt thÊp trõ khi sö dông çc chÝp víi c«ng suÊt møc ®Ønh cao.

• Thø hai, tØ sè F/K cÇn ph¶i lín, ®iÒu nµy cã nghÜa lµ bÒ réng cña chÝp cÇn ph¶i nhá h¬n nhiÒu so víi bÒ réng cña bÝt nguån. Do ®ã, çc ¶nh h−ëng cña t¸n s¾c quang sÏ giíi h¹n vïng bao phñ cña m¹ng CDMA quang, m¹ng nµy th−êng chØ ®−îc sö dông trong çc m¹ng LAN. Sù giíi h¹n nµy trong t−¬ng lai cã thÓ ®−îc kh¾c phôc nhê sö dông çc kü thuËt nÐn xung soliton.

T

Thêi gian

Tc

1 10 13 28

1 5 12 31

B

A

K=4

0 3-3 9 12 15 18 27 -27 -18 -15 -12 -9

A⊗ A

0-30 -26 -19 -11 -7 -4 4 7 11 19 26 30

B ⊗ B

A⊗ B

-30 -21 –18 -11 -4-3-2 0 234 11 18 21 30

-85-

H×nh 5.4 Hai m· quang trùc giao A vµ B víi çc th«ng sè : F=32, K=4,

λa = λC =1, tù t−¬ng quan (A⊗ A vµ B ⊗ B), t−¬ng quan chÐo (A⊗ B = B ⊗ A) Çc m¹ng CDMA dùa trªn OCC ®· ®−îc nghiªn cøu vµ mét sè thùc

nhiÖm ®· triÓn khai kh¼ng ®Þnh tÝnh kh¶ thi cña m¹ng CDMA quang. Ta lÊy mét vÝ dô cô thÓ, víi chiÒu dµi m· F=6000 vµ träng l−îng m· K=8, th× sè nót cña m¹ng cã thÓ ®¹t tíi gi¸ trÞ N=100 víi BER << 10-10 víi T=600 ps (tøc lµ

tèc ®é th«ng tin cña mçi mét nót lµ 1/T≅ 1,6 Gbps) vµ TC =T/6000 =100 fs m¹ng nh− vËy cã dung l−îng tiÒm n¨ng lín h¬n 100 Gbps. Tuy nhiªn ®iÒu nµy sÏ rÊt khã thùc hiÖn trong thùc tÕ bëi v× kho¶ng thêi gian cña mét chip cÇn ph¶i ®−îc ®iÒu khiÓn ®Ó nã n»m trong ph¹m vi mét phÇn cña TC (cã nghÜa lµ trong ph¹m vi cña mét vµi femto gi©y).

B»ng viÖc ®−a thªm luËt m· vµo trong thiÕt kÕ bé m· th× cã thÓ lµm gi¶m ®−îc yªu cÇu qu¸ chÆt chÏ vÒ thêi gian. LuËt nµy yªu cÇu tÊt c¶ çc chÝp “1” ph¶i n»m trong nöa ®Çu cña tõ m· do ®ã kho¶ng çch gi÷a chip cuèi cïng trong mét tõ m· vµ chip ®Çu tiªn trong tõ m· tiÕp theo lín h¬n kho¶ng çch gi÷a bÊt kú 2 chip nµo trong mét tõ m·.

Bªn c¹nh çc lùa chän thiÕt kÕ m· nµy, mét ph−¬ng ph¸p míi dùa trªn viÖc m· ho¸ vµ gi¶i m· tr¶i phæ çc xung ¸nh s¸ng cùc ng¾n kÕt hîp (trong kho¶ng femto gi©y ) ®· ®−îc sö dông cho çc m¹ng CDMA quang toµn bé cã tèc ®é rÊt cao. Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc gäi lµ CDMA quang kÕt hîp (coherent optical CDMA). 5.2.2 M¹ng CDMA quang kÕt hîp.

C¬ së cña CDMA quang kÕt hîp lµ sö dông ®iÒu biÕn song song trong miÒn tÇn sè ®Ó m· ho¸ mét xung ¸nh s¸ng cùc ng¾n thµnh tÝn hiÖu gi¶ t¹p ©m cã c−êng ®é thÊp. H×nh 5.5 m« t¶ cÊu tróc cña bé m· ho¸ vµ gi¶i m· quang ®−îc sö dông trong çc m¹ng CDMA quang kÕt hîp.

T¹i ®Çu ph¸t mét xung ¸nh s¸ng cùc ng¾n cã chu kú TC , biÓu diÔn bÝt “1” cña nguån th«ng tin, ®−îc ®−a trùc tiÕp tíi mét bé m· ho¸ phæ, bao gåm hÖ thèng thÊu kÝnh vµ çch tö cã cÊu h×nh thÝch hîp . Çch tö thø nhÊt ph©n ly vÒ kh«ng gian çc thµnh phÇn phæ cña xung ¸nh s¸ng cùc ng¾n ngÉu nhiªn. MÆt n¹ pha ®−îc ®−a vµo tiªu ®iÓm cña thÊu kÝnh héi tô L1 t¹i ®©y cã sù ph©n çch lín nhÊt çc thµnh phÇn phæ quang. MÆt n¹ pha ¸p ®Æt dÞch pha cô thÓ cho çc thµnh phÇn phæ kh¸c nhau cña xung ¸nh s¸ng cùc ng¾n ban ®Çu vµ do ®ã phôc vô m· ho¸ phæ cña nã. Sau ®ã çc thµnh phÇn phæ ®· ®−îc m· ho¸ sÏ ®−îc ph©n t¸ch ra nhê thÊu kÝnh thø hai L2 vµ çch tö thø hai. H×nh d¹ng cña

-86-

xung ®−îc m· ho¸ phô thuéc vµo viÖc lùa chän mÆt n¹ pha nh−ng xung sÏ réng h¬n so víi xung ¸nh s¸ng cùc ng¾n ngÉu nhiªn. §Æc tÝnh mong muèn cña çc xung sau khi ®−îc m· ho¸ lµ cã c−êng ®é thÊp vµ v× vËy chóng t¹o ra tÝn hiÖu gi¶ t¹p ©m. MÆt n¹ pha gi¶ ngÉu nhiªn lµ tèi −u nhÊt ®Ó tèi thiÓu ho¸ c−êng ®é ®Ønh cña çc xung ¸nh s¸ng ®−îc m· ho¸. Mçi tÝn hiÖu sau khi ®−îc m· ho¸ sÏ ®−îc ®−a vµo trong mét bé ghÐp h×nh sao NxN vµ ph¸t ®i tíi tÊt c¶ çc ®Çu thu.

H×nh 5.5 M· ho¸ vµ gi¶i m· phæ çc xung ¸nh s¸ng cùc ng¾n

trong çc m¹ng CDMA quang kÕt hîp T¹i ®Çu thu, nhê xö lý t−¬ng quan phæ tÝn hiÖu mong muèn ®−îc kh«i

phôc: Bé gi¶i m· quang t−¬ng tù nh− bé m· ho¸ quang trõ mÆt n¹ pha cña nã lµ ng−îc víi mÆt n¹ pha cña mÆt n¹ m· ho¸, v× vËy sù dÞch pha phæ cô thÓ cña xung ®−îc m· bÞ lo¹i bá vµ xung cùc ng¾n kÕt hîp ban ®Çu ®−îc kh«i phôc.

Nx N

Bé ph¸t

Nguån ¸nh s¸ng pico gi©y

§iÒu chÕ (on/off

nguån d÷ liÖu

TC

Çch tö

L1

L2

MÆt n¹ pha ®èi ngÉu

Çch tö

100 ps

Çch tö

Çch tö

MÆt n¹ pha ®èi ngÉu

L1

L2

NhiÔu gi¶ t−¬ng quan chÐo

TC

ThiÕt bÞ ng−ìng quang

Xung ®Çu vµo

Xung m· ho¸

Xung gi¶i m·

Xung gi¶i m· sai

Bé thu

®Õn/ tõ nót kh¸c

-87-

Khi mÆt n¹ pha m· ho¸ vµ gi¶i m· kh«ng khíp nhau sù dÞch pha phæ bÞ s¾p xÕp l¹i nh−ng vÉn kh«ng bÞ lo¹i bá v× vËy t¹i ®Çu ra cña bé gi¶ m· quang vÉn lµ tÝn hiÖu gi¶ t¹p ©m cã c−êng ®é thÊp víi çc xung ®−îc gi¶i m· sai. 5.2.3 §Æc ®iÓm cña çc m¹ng sö dông kü thuËt CDMA quang.

−u ®iÓm cña kü thuËt ®a truy nhËp quang sÏ phï hîp khi sö dông trong m«i tr−êng m¹ng mµ l−u l−îng ph¸t ra tõ çc nót lµ kh«ng ®ång bé vµ chØ cã mét phÇn trong sè çc nót nµy lµ ph¸t tÝn hiÖu ®i cïng mét thêi ®iÓm. CDMA quang cã nh÷ng lîi thÕ khi xem xÐt tíi tÝnh b¶o mËt th«ng tin cña m¹ng. Tuy nhiªn, kü thuËt nµy ®ßi hái ph¶i cã çc thµnh phÇn quang c«ng nghÖ cao ch¼ng h¹n nh− çc bé ph¸t xung quang cùc ng¾n, chuyÓn m¹ch quang, thiÕt bÞ ng−ìng, çc bé t¸ch sãng quang cã tèc ®é rÊt cao do ®ã ®©y lµ c«ng nghÖ t−¬ng ®èi phøc t¹p so víi thêi ®iÓm hiÖn nay. Nh÷ng −u ®iÓm chÝnh cña kü thuËt ®a truy nhËp CDMA so víi çc kü thuËt ®a truy nhËp trong m¹ng quang ®· tr×nh bµy ë çc ch−¬ng tr−íc cã thÓ tæng kÕt l¹i:

1. So víi TDMA, CDMA kh«ng yªu cÇu sù ®ång bé gi÷a çc nót. 2. So víi WDMA, kh«ng cÇn thiÕt ph¶i cã çc bé thu vµ ph¸t thay ®æi

b−íc sãng hoÆc çc kü thuËt æn ®Þnh b−íc sãng. Nãi çch kh¸c, tÊt c¶ çc nót m¹ng ®−îc phÐp ph¸t t¹i cïng b−íc sãng trung t©m.

3. So víi SCMA, cã thÓ ®¹t ®−îc dung l−îng m¹ng lín h¬n do toµn bé qu¸ tr×nh xö lý tÝn hiÖu ®−îc thùc hiÖn trong miÒn quang chø kh«ng ph¶i t¹i miÒn ®iÖn.

Ngoµi ra CDMA cßn ®−a ra thuËn lîi vÒ çc ph−¬ng ph¸p tr¶i phæ trong kho¶ng réng mµ ®iÒu ®ã khã cã thÓ g©y ra t¾c nghÏn mét tÝn hiÖu ®i ®Õn çc nót kh¸c do tÝnh chÊt m· ho¸ cña nã.

MÆt kh¸c CDMA còng cã mét sè nh−îc ®iÓm c¬ b¶n mµ cho ®Õn nay lµm h¹n chÕ tÝnh h÷u Ých cña nã trong hÖ thèng thùc tÕ:

1. Ph−¬ng ph¸p nµy ®ßi hái çc nguån quang ph¶i cã kh¶ n¨ng t¹o ra çc xung ¸nh s¸ng cùc ng¾n cã chu kú tíi pico gi©y. MÆc dï çc laze b¸n dÉn cã kh¶ n¨ng t¹o ra çc xung ¸nh s¸ng nh− vËy nh−ng hiÖn nay c«ng nghÖ nµy míi n»m trong phßng thÝ nghiÖm ch−a ®−îc th−¬ng m¹i ho¸ mµ vÉn cÇn ph¶i ®Çu t− nhiÒu c«ng søc vµo ®Ó cã thÓ thùc hiÖn trong hÖ thèng thùc.

2. Çc bé m· ho¸ vµ gi¶i m· quang CDMA hiÖn nay cÇn ph¶i yªu cÇu çc chuyÓn m¹ch quang ®iÒu khiÓn ®iÖn vµ çc ®−êng d©y trÔ sîi quang vµ do ®ã lµm cho çc thiÕt bÞ trë nªn cång kÒnh phøc t¹p.

-88-

Ch−¬ng 6 ®Ò xuÊt m« h×nh øng dông m¹ng MAN

T¹i b−u ®iÖn hµ néi Më ®Çu : Cïng víi sù ph¸t triÓn cña nÒn kinh tÕ nãi chung vµ çc ngµnh c«ng nghiÖp th«ng tin- viÔn th«ng nãi riªng còng nh− sù thay ®æi m¹nh mÏ cña m«i tr−êng kinh doanh viÔn th«ng trong mét vµi n¨m võa qua theo xu h−íng toµn cÇu ho¸, më cöa thÞ tr−êng, nhu cÇu sö dông dÞch vô truyÒn sè liÖu b¨ng réng nh− truyÒn h×nh t−¬ng t¸c (VOD), dÞch vô internet tèc ®é cao (ADSL, xDSL), dÞch vô truyÒn sè liÖu ATM .v.v ®· vµ ®ang cã nh÷ng thay ®æi râ rÖt. §øng tr−íc yªu cÇu ph¶i cung cÊp dÞch vô víi b¨ng th«ng vµ ®é tin cËy ngµy cµng cao trong khi viÖc truyÒn t¶i çc dÞch vô b¨ng réng nµy vÉn dùa trªn çc hÖ thèng truyÒn dÉn kªnh SDH cña m¹ng PSTN sÏ dÉn ®Õn nh÷ng l¸ng phÝ vÒ b¨ng th«ng, thiÕu tÝnh chÊt mÒm dÎo vµ linh ho¹t khi kÕt nèi çc nót m¹ng. GÇn ®©y çc h·ng s¶n xuÊt thiÕt bÞ ®· ®−a ra çc cÊu tróc MAN øng dông cho viÖc truyÒn t¶i d÷ liÖu chuyÓn m¹ch gãi nã rÊt phï hîp cho çc øng dông cña m¹ng thÕ hÖ sau NGN. Trong khu«n khæ ®Ò tµi nµy t«i xin tr×nh bµy vÒ gi¶i ph¸p x©y dùng MAN trªn ®Þa bµn Hµ Néi ®Ó chuyÓn t¶i cho çc m¹ng b¨ng réng vµ tõng b−íc cã thÓ thay thÕ çc m¹ng truyÒn dÉn kªnh truyÒn thèng.

6.1 HiÖn tr¹ng m¹ng viÔn th«ng cña B−u ®iÖn hµ néi. 6.1.1 M¹ng truyÒn dÉn.

Toµn bé m¹ng truyÒn dÉn sö dông thiÕt bÞ SDH: STM4, STM16, STM64. N¨ng lùc m¹ng truyÒn dÉn gåm cã:

- 02 RING cÊp I sö dông thiÕt bÞ SDH tèc ®é 10 Gbs víi 11 Node.

- 04 RING cÊp II sö dông thiÕt bÞ SDH tèc ®é 2.5 Gbs víi 26 Node.

- 23 RING cÊp III sö dông thiÕt bÞ SDH 622Mbs vµ nèi 145 tr¹m vÖ tinh víi 16 HOST.

- Çc vßng RING cÊp II vµ III nµy còng phôc vô çc m¹ng truyÒn sè liÖu, m¹ng Cityphone, m¹ng ph©n t¶i VNN, çc hÖ thèng qu¶n lý, dÞch vô … - Ngoµi ra cã mét sè tuyÕn 2,5 Gb/s hoÆc 622 Mb/s kÕt nèi theo kiÓu ®iÓm ®Õn ®iÓm hç trî vÒ l−u l−îng còng nh− t¨ng thªm ®é an toµn cho m¹ng truyÒn dÉn. 6.1.2 M¹ng tæng ®µi.

-89-

HiÖn nay n¨ng lùc m¹ng viÔn th«ng cña B−u ®iÖn Hµ Néi bao gåm:

- 16 tæng ®µi HOST kÕt nèi ®Õn 145 tæng ®µi vÖ tinh t−¬ng øng th«ng qua m¹ng truyÒn dÉn SDH víi tæng dung l−îng 876.123 lines.

- Tæng sè ®−êng ISDN 2B+D vµ 30B+D: 3.409 lines.

- TÊt c¶ c¸c tæng ®µi HOST ®Òu ®· ®−îc n©ng cÊp sö dông b¸o hiÖu CCS7, cã kh¶ n¨ng cung cÊp dÞch vô ISDN, giao diÖn V5.x, ®−îc trang bÞ cæng tiÕp nhËn tÝn hiÖu ®ång bé 2 MHz. M¹ng b¸o hiÖu CCS7 giai ®o¹n nµy gåm 16 SP vµ 2 STP.

- 02 tæng ®µi Tandem víi tæng sè 2016 E1. H×nh 6.1 S¬ ®å ®Êu nèi c¸c tr¹m tæng ®µi - B−u ®iÖn Hµ Néi

Mai H−¬ng

§øc Giang

§«ng Anh

Phñ lç

Yªn Phô

TK Ch©n

NguyÔn Du

Gi¸p B¸t

Hïng V−¬ng

¤ chî Dõa

Th−îng §×nh

L¸ng Trung

Kim Liªn

Nam T. Long

Thanh Tr×

Phñ lç Gi¸p B¸t

TANDEM

TANDEM CÇu GiÊy

§inh Tiªn Hoµng

Ipas GW

VTN

VTI

-90-

Ngoµi sè liÖu ®Êu nèi trªn cßn cã mét sè çc tuyÕn ®Êu nèi sang çc m¹ng di ®éng (TANDEM –Vinaphone; TANDEM –VMS), çc tæng ®µi cña çc doanh nghiÖp kh¸c nh− : EVN, FPT, SPT, Vietel... 6.1.3 M¹ng DDN truyÒn thèng:

M¹ng truyÒn sè liÖu truyÒn thèng cña B§HN bao gåm 45 bé PCM30H, 05 Promina 800 vµ Promina 200. Çc thiÕt bÞ nµy ®−îc kÕt nèi víi çc tæng ®µi ATM+IP Multiservice Switch b»ng çc luång E1 G.703/G.704 TDM, cã kh¶ n¨ng hç trî çc chuÈn ITU-T Q.922 Annex A, ITU-T Q.933 Annex A, ANSI T1.617 Annex D. DÞch vô cung cÊp bao gåm Leased Line, Frame Relay giao diÖn V.24, V.35/V.36 víi çc tèc ®é tõ 9.6 ®Õn 128Kbps vµ nx64Kbps.

Giao diÖn víi NTU kh¸ch hµng trong tr−êng hîp çc tèc ®é tõ 9,6 Kbps ÷ 128 Kbps lµ 2 d©y çp ®ång (2B1Q), trong tr−êng hîp çc tèc ®é Nx64 Kbps (N>2) lµ 4 d©y çp ®ång (HDSL). 6.1.4 M¹ng truyÒn sè liÖu ATM+IP:

M¹ng truyÒn sè liÖu ATM cña B§HN cã kh¶ n¨ng cung cÊp cho kh¸ch hµng çc ®−êng thuª kªnh riªng víi tèc ®é n x64 Kb/s vµ ®¹t tíi 2 Mb/s trªn mét cæng ra. VÒ c¬ b¶n m¹ng ATM+IP B§HN bao gåm 04 Tæng ®µi Alcatel 7670 ESE ph©n bæ cho 2 vïng, sö dông c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch ATM+IP víi n¨ng lùc chuyÓn m¹ch mçi tæng ®µi 2,4 Gb/s. Tæng ®µi cã kh¶ n¨ng chuyÓn m¹ch toµn bé l−u l−îng cña m¹ng néi h¹t Hµ néi gi÷a 2 vïng vµ chuyÓn tiÕp l−u l−îng liªn tØnh vµ Quèc tÕ lªn çc m¹ng hiÖn cã cña VTN, VTI, VDC. Çc tæng ®µi 7670 ESE nµy kÕt nèi víi nhau b»ng çc luång STM1 theo giao thøc ATM NNI vµ cã kh¶ n¨ng hç trî çc giao diÖn: - ATM (Cell Relay) tõ E1 IMA ®Õn STM-4 chuÈn UNI 3.1, UNI 4.0, ITU-Q.2931 hoÆc PNNI 1.0. - Frame Relay E1, E3 Channelized hoÆc E3 Unchannelized chuÈn ATM/FR service interworking (FRF.8), ATM/FR network interworking (FRF.5), ITU-T Q.922 Annex A, ITU-T Q.933 Annex A. - ATM (Circuit Emulation) tõ E1 ®Õn STM-1 ®Ó kÕt nèi víi çc m¹ng TDM hoÆc m¹ng ®iÖn tho¹i. - 10/100Base-T Ethernet cho çc dÞch vô IP vµ Ethernet. - ADSL, G.SHDSL. T¹i líp truy nhËp kh¸ch hµng cã tæng sè 34 node Alcatel 3600, trong ®ã vïng NTTV cã 17 Node, vïng T©y Nam cã 17 Node víi tæng dung l−îng 592 cæng thuª bao vµ ®−îc kÕt nèi víi çc tæng ®µi ATM+IP Multiservice Switch b»ng

-91-

çc luång E1 ATM/IMA UNI 3.1. ThiÕt bÞ Alcatel 3600 cã kh¶ n¨ng cung cÊp çc øng dông ATM (truyÒn trong suèt lªn ATM Multiservice Switch), Frame

Relay, Leased Line, Leased IP, VPN, LAN/WAN víi tèc ®é tõ 9,6 Kbps ÷ 128 Kbps hoÆc Nx64 Kbps (N>2).

H×nh 6.2 CÊu tróc m¹ng truyÒn sè liÖu ATM+IP

6.1.5 M¹ng truy nhËp b¨ng réng ADSL & SHDSL. M¹ng xDSL B−u ®iÖn TP Hµ néi ®· ®−îc triÓn khai víi kh¶ n¨ng cung

cÊp dÞch vô kÕt nèi DDN hoÆc m¹ng riªng ¶o (VPN) th«ng qua giao tiÕp xDSL. Giao diÖn xDSL ®· ®−îc triÓn khai ë tÊt c¶ çc node m¹ng vµ nh− vËy

nx E1

STM1

nxE1

STM1

STM1

CÇu giÊy

L¸ng Trung

ADM

ATM + IP SW

ATM +IP SW

M¹ng lâi VTN

Ring SDH –2.5 Gb/s§øc Giang

VDC VTI

ATM node: 1 ®Õn M

ATM node

Çc cæng tèc ®é n x 64 Kb/s

75 §inh tiªn Hoµng

ATM +IP SW

BRAS ATM +IP

SW

STM1

ADM

ADM

STM1

ATM node: 1 ®Õn M

2x STM1

ADM

ATM node: 1 ®Õn M

STM1

nx E1

nx E1

Çp ®ång

nxE1

-92-

sÏ cã kh¶ n¨ng cung cÊp kÕt nèi ®èi xøng trªn toµn bé ®Þa bµn thµnh phè, tuy nhiªn tèc ®é cæng sÏ chØ ®¹t tèi ®a 2.3 Mbps. H¬n n÷a viÖc cung cÊp réng r·i kÕt nèi th«ng qua m¹ng xDSL phÇn nµo bÞ h¹n chÕ bëi b¨ng th«ng cña mét sè DSLAM hiÖn cã chØ giíi h¹n ë møc 16Mbps. M¹ng nµy cung cÊp çc dÞch vô: * ADSL øng dông cho viÖc truy nhËp Internet tèc ®é cao kh«ng ®èi xøng (chiÒu lªn 640 Kb/s vµ chiÒu xuèng 2 Mb/s). * SHDSL cung cÊp dÞch vô VPN qua giao diÖn ®−êng gi©y ®èi xøng (tèc ®é 2 Mb/s cho mçi h−íng).

H×nh 6.3 m« t¶ s¬ ®å chøc n¨ng cña m¹ng ADSL & SHDSL, trong ®ã: - BRAS (Broad band Acess Server) : Sè l−îng 02 tr¹m ®Æt t¹i 75 §inh Tiªn Hoµng vµ CÇu GiÊy. - ATM switch : Sè l−îng 12 tr¹m cã nhiÖm vô tËp trung mét sè node DSLAM tr−íc khi kÕt nèi vÒ BRAS. Çc vÞ trÝ l¾p ®Æt ATM switch trªn m¹ng nh− sau : Host TrÇn Kh¸t Tr©n, Host mai H−¬ng, Host Gi¸p B¸t, Host Kim Liªn, Host Th−îng §×nh, Host ¤ chî Dõa, 75 §inh Tiªn Hoµng, Host NguyÔn Du, Host Yªn Phô, Host CÇu GiÊy, Host Hïng V−¬ng, Host L¸ng Trung. Tuy nhiªn tèc ®é më réng cña m¹ng rÊt nhanh vÒ c¬ b¶n t¹i mçi vÞ trÝ tæng ®µi Host sÏ ®Æt mét tr¹m ATM switch. - Çc node DSLAM: H¬n 120 tr¹m l¾p ®Æt t¹i çc tr¹m vÖ tinh. Çc tr¹m nµy cung cÊp çc kÕt nèi trùc tiÕp ®Õn kh¸ch hµng th«ng qua m¹ng çp ®ång. - KÕt nèi tõ DSLAM vÒ ATM switch, tõ ATM switch ®Õn BRAS th«ng qua m¹ng truyÒn dÉn SDH (n x E1 hoÆc STM1). KÕt nèi tõ BRAS ®Õn m¹ng lâi NGN ®Æt t¹i VTN qua 2 luång STM 1.

H×nh 6.3 S¬ ®å cÊu tróc m¹ng truy nhËp ADSL & SHDSL.

STM1

STM1

BRAS

ATM SW

D S L A M

D S L A M

nx E1

PSTN

ADSL . . SHDSL

ADSL . . SHDSL

M¹ng lâi VTN ( IP )

Çp ®ång

M¹ng qu¶n lý vµ khai th¸c

GE

-93-

M¹ng xDSL B§HN ®· ®−îc triÓn khai víi kh¶ n¨ng cung cÊp dÞch vô kÕt nèi DDN hoÆc m¹ng riªng ¶o (VPN) th«ng qua giao tiÕp xDSL. Giao diÖn xDSL ®· ®−îc triÓn khai ë tÊt c¶ çc node m¹ng vµ nh− vËy sÏ cã kh¶ n¨ng cung cÊp kÕt nèi ®èi xøng trªn toµn bé ®Þa bµn thµnh phè, tuy nhiªn tèc ®é cæng sÏ chØ ®¹t tèi ®a 2.3 Mbps. H¬n n÷a viÖc cung cÊp réng r·i kÕt nèi th«ng qua m¹ng xDSL phÇn nµo bÞ h¹n chÕ bëi b¨ng th«ng cña mét sè DSLAM hiÖn cã chØ giíi h¹n ë møc 16Mbps.

STM1 STM1 STM1

STM1

DSLAM node ®Æt t¹i çc tr¹m tæng ®µi vµ çc tr¹m vÖ tinh

STM1

STM1

STM1

STM1

STM1

M¹ng qu¶n lý vµ khai th¸c

GE

M¹ng lâi VTN

2 x STM1

ATM SW T.K Ch©n

STM1

ATM SW Mai H−¬ng

ATM SW Gi¸p b¸t

ATM SW Kim Liªn

ATM sw « C.Dõa

ATM SW Th−îng

§×nh

ATM SW §inh Tiªn

Hoµng

ATM SWNguyÔn

Du

ATM SWYªn Phô

ATM SWCÇu GiÊy

ATM SW Hïng V−¬ng

ATM SWL¹c Trung

BRAS 75 §inh Tiªn

Hoµng

STM1 STM1

n x E1

DSLAM node ®Æt t¹i çc tr¹m tæng ®µi vµ çc tr¹m vÖ tinh

n x E1

n x E1

-94-

H×nh 6.4 CÊu tróc m¹ng truy nhËp b¨ng réng ADSL & SHDSL

6.2 §¸nh gi¸ øng dông truy nhËp quang cña B§HN HiÖn nay, t¹i B§HN phÇn m¹ng vµ thiÕt bÞ míi triÓn khai ë møc ph¸t

triÓn ®Õn çc tæng ®µi vÖ tinh trªn c¬ së m¹ng truyÒn dÉn cÊu h×nh Ring/®iÓm-®iÓm hoÆc Ring hai h−íng c«ng nghÖ SDH tèc ®é STM1, STM-4, STM16. Mét sè khu vùc cã më réng m¹ng truy nhËp quang xuèng phÝa thuª bao nh−ng vÉn sö dông c«ng nghÖ quang SDH tÝch cùc, tèc ®é STM-1, STM-4, giao diÖn ®iÓn h×nh E1. Víi hiÖn tr¹ng m¹ng hiÖn t¹i cña B§HN chóng ta thÊy r»ng:

• HÇu hÕt t¹i çc ®Þa ®iÓm ®· triÓn khai m¹ng çp quang néi h¹t. M¹ng çp quang ®· ®−îc tr¶i réng tiÕp cËn hÇu hÕt çc ®iÓm truy nhËp l−u l−îng cña m¹ng (nh− lµ çc tr¹m tËp trung RSU, çc tæng ®µi ®éc lËp, çc tæng ®µi HOST, tæng ®µi truyÓn tiÕp....). CÊu tróc çc vßng ring sîi quang ®· ®−îc ®Þnh h×nh theo çc tuyÕn çp/sîi theo m« h×nh ring truy nhËp (access ring). §©y lµ ®iÒu kiÓn thuËn lîi trong viÖc nghiªn cøu ¸p dông çc c«ng nghÖ truyÒn t¶i quang ®Ó x©y dùng m¹ng ®« thÞ.

• HiÖn t¹i phÇn lín çc thiÕt bÞ truyÒn dÉn cña B§HN sö dông thiÕt bÞ truyÒn dÉn trªn c¬ së c«ng nghÖ SDH víi viÖc triÓn khai çc vßng ring hoÆc çc thiÕt bi kÕt nèi ®iÓm - ®iÓm víi dung l−îng tõ STM – 1 ®Õn STM – 4 vµ ®· triÓn khai Ring trôc víi dung l−îng STM – 16. Do ®ã viÖc xem xÐt vÊn ®Ò tËn dông c¬ së h¹ tÇng truyÒn dÉn hiÖn cã ®Ó x©y dùng m¹ng MAN lµ mét trong nh÷ng yªu cÇu ®Æt ra cho môc ®Ých tiÕt kiÖm chi phÝ ®Çu t− x©y dùng m¹ng.

• Trong vßng vµi n¨m trë l¹i ®©y B§HN ®· ®Çu t− rÊt lín vµo m¹ng viÖc ph¸t triÓn çc tuyÕn çp quang néi h¹t. PhÇn lín çc tuyÕn çp quang ®−îc l¾p ®Æt víi dung l−îng sîi trong çp lµ 8, 16, 24 sîi, hÖ sè sö dông sîi cßn kh¸ thÊp. Do vËy, tµi nguyªn vÒ sîi quang trong m¹ng quang néi h¹t cña m¹ng lµ kh¸ råi dµo. §©y lµ mét thuËn lîi lín cho khi xem xÐt triÓn khai çc hÖ thèng truyÒn dÉn quang dùa trªn c¬ së çc c«ng nghÖ míi nh− lµ WDM, SDH-NG, RPR...

Víi nh÷ng ph©n tÝch vµ nhËn ®Þnh ë trªn vµ dùa vµo thùc tr¹ng m¹ng cña B§HN ta thÊy r»ng viÖc x©y dùng h¹ tÇng truyÒn dÉn quang cho viÖc ph¸t triÓn m¹ng MAN ph¶i xem xÐt trong theo môc tiªu x©y dùng m¹ng cô thÓ (qui m«, kÝch cì m¹ng...) phï hîp víi ®Æc thï cña khu vùc. Trong ®ã, c¬ së h¹ tÇng m¹ng truyÒn dÉn quang cã thÓ ¸p dông c«ng nghÖ truyÒn dÉn quang phï hîp chø kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i lùa chän mét c«ng nghÖ duy nhÊt, ®©y còng lµ xu h−íng x©y dùng m¹ng MAN trªn thÕ giíi. Do ®ã viÖc lùa chän c«ng nghÖ

-95-

truyÒn dÉn quang ¸p dông cho x©y dùng m¹ng MAN cña B§HN thùc hiÖn theo h−íng nh− sau:

• §èi víi môc ®Ých x©y dùng m¹ng cã kh¶ n¨ng tËn dông c¬ së h¹ tÇng m¹ng truyÒn dÉn quang SDH cò th× cã thÓ x©y dùng m¹ng trªn c¬ së ¸p dông c«ng nghÖ SDH-NG. C«ng nghÖ nµy ngoµi viÖc ®¶m b¶o çc tiªu chÝ vÒ x©y dùng m¹ng MAN mµ nã cßn cã kh¶ n¨ng tÝch hîp çc hÖ thèng truyÒn dÉn SDH cò. Cho phÐp tËn dông tµi nguyªn m¹ng ®· cã s½n, t¹o kh¶ n¨ng tÝch hîp qu¶n lý m¹ng trªn cïng mét h¹ tÇng vÒ qu¶n lý.

• §èi víi bèi c¶nh m¹ng dåi dµo vÒ tµi nguyªn sîi, vµ kh«ng b¾t buéc ph¶i tËn dông hÖ thèng c¬ së h¹ tÇng m¹ng truyÒn dÉn cò, hoÆc do yªu cÇu x©y dùng m¹ng ®¸p øng nhiÒu môc tiªu kh¸c nhau (nh− lµ cung cÊp ®a d¹ng dÞch vô, ®a d¹ng giao diÖn, øng dông çc c«ng nghÖ m¹ng tiªn tiÕn, h−íng tíi ph¸t triÓn trong t−¬ng lai) th× nªn x©y dùng c¬ së h¹ tÇng m¹ng dùa trªn c¬ së çc c«ng nghÖ truyÒn dÉn quang tiªn tiÕn nh− SDH-NG, RPR, WDM b»ng çc gi¶i ph¸p kÕt hîp víi çc c«ng nghÖ ®Þnh tuyÕn chuyÓn m¹ch líp trªn.

• §èi víi môc tiªu x©y dùng m¹ng MAN cã qui m« nhá, dung l−îng thÊp hoÆc t¹i çc ph©n m¶nh cña m¹ng MAN (trong líp biªn hoÆc líp truy nhËp ®Õn ng−êi sö dông) vµ trong bèi c¶nh dung l−îng truyÒn dÉn SDH hiÖn cã trong ph¹m vi cña m¹ng vÉn cã kh¶ n¨ng ®¸p øng nhu cÇu th× cã thÓ tËn dông dung l−îng truyÒn dÉn cña hÖ thèng SDH hiÖn cã nµy cho m¹ng MAN cÇn x©y dùng ®Ó tiÕt kiÖm chi phÝ ®Çu t− x©y dùng m¹ng.

Nh− vËy cã thÓ thÊy r»ng x©y dùng m¹ng MAN phôc vô ®a truy nhËp dïng çp quang lµ ®Ých h−íng tíi cho m¹ng viÔn th«ng t−¬ng lai, do nã cã nh÷ng −u ®iÓm c¬ b¶n sau:

• VÒ dÞch vô: §¶m b¶o ®¸p øng çc yªu cÇu kü thuËt cho tÊt c¶ çc lo¹i h×nh dÞch vô, cho phÐp sö dông c¬ së h¹ tÇng cã hiÖu qu¶ h¬n, thuËn lîi khi ph¸t triÓn çc dÞch vô míi.

• VÒ ®Çu t− ph¸t triÓn vµ chi phÝ khai th¸c: Chi phÝ ®Çu t− cho m¹ng kh¸ lín, do vËy tÝnh kinh tÕ trong ®Çu t− lµ rÊt quan träng. M¹ng cã kh¶ n¨ng tÝch hîp dÞch vô, gi¶m chi phÝ qu¶n lý vµ b¶o d−ìng h¬n nhiÒu so víi m¹ng çp ®ång hiÖn t¹i, do vËy tÝnh kinh tÕ cao h¬n.

-96-

• VÒ cÊu tróc m¹ng: M¹ng sÏ cho phÐp gi¶m sè l−îng tæng ®µi néi h¹t, lo¹i bá tæng ®µi ®éc lËp, t¨ng dung l−îng cña nót, gi¶m cÊp m¹ng ®ång nghÜa víi t¨ng chÊt l−îng dÞch vô.

• VÒ qu¶n lý m¹ng: HÖ thèng qu¶n lý m¹ng tËp trung, cho phÐp ®iÒu phèi m¹ng truy nhËp ho¹t ®éng æn ®Þnh, linh ho¹t trong chuÈn ®o¸n vµ kh¾c phôc lçi, çc thiÕt bÞ cã thÓ hç trî nhau trong cung cÊp dÞch vô vÒ dung l−îng, l−u l−îng... do vËy gi¶m ®−îc chi phÝ trong qu¶n lý, khai th¸c dÞch vô.

• VÒ b¨ng th«ng vµ tèc ®é truyÒn t¶i: M¹ng víi −u ®iÓm vÒ b¨ng th«ng vµ tèc ®é truyÒn t¶i rÊt phï hîp víi xu h−íng ph¸t triÓn th«ng tin trong t−¬ng lai. §ã lµ sù héi nhËp gi÷a truyÒn th«ng vµ c«ng nghÖ th«ng tin.

Bªn c¹nh ®ã m¹ng cßn tån t¹i mét sè nh−îc ®iÓm sau:

• Møc ®é th©m nhËp çp quang cßn h¹n chÕ, chñ yÕu lµ më réng ph¹m vi tæng ®µi nhê çc thiÕt bÞ tËp trung thuª bao, çc hÖ thèng m¹ng truy nhËp quang kÕt nèi gi÷a tæng ®µi ®Õn çc vª tinh.

• CÊu tróc ®−îc sö dông vµo thêi kú ®Çu cña m¹ng ®Ó cung cÊp dÞch vô tíi çc thuª bao kinh doanh, chØ hiÖu qu¶ khi cã nhiÒu thuª bao trong vïng, tuy cung cÊp thªm çc dÞch vô míi, nh−ng dïng çp quang lµ kh«ng hiÖu qu¶ khi mét sè dÞch vô nµy vÉn cã thÓ cung cÊp qua m¹ng çp ®ång b»ng c«ng nghÖ truyÒn dÉn thÝch hîp mµ ch−a cÇn thay thÕ çp quang

• Çc øng dông truy nhËp quang hiÖn nay cña B§HN khi cung cÊp kÕt nèi ë tèc ®é cao h¬n t−¬ng ®èi bÞ h¹n chÕ bëi c«ng nghÖ, cÊu h×nh vµ giao diÖn cña thiÕt bÞ hiÖn cã.

6.3 Dù b¸o nhu cÇu ph¸t triÓn. Víi tÝnh n¨ng tiÖn lîi cña truy nhËp Internet tèc ®é cao vµ çc dÞch vô

kÕt nèi m¹ng riªng ¶o ®iÓm - ®a ®iÓm vµ ®iÓm - ®iÓm, t¹i ViÖt Nam vµ çc

n−íc kh¸c trªn thÕ giíi, tèc ®é ph¸t triÓn thuª bao Internet vµ çc dÞch vô b¨ng

réng sÏ rÊt nhanh. Trong ®ã:

- DÞch vô truy nhËp Internet tèc ®é cao (Ethernet Internet Access): Cung cÊp

kÕt nèi Ethernet tíi nhµ kh¸ch hµng phôc vô truy nhËp Internet víi tèc ®é

cæng 10Mbps. Tæ chøc x¸c thùc cïng hÖ thèng RADIUS cña VDC hiÖn nay.

- DÞch vô kÕt nèi m¹ng riªng ¶o (Ethernet VPN): Cung cÊp kÕt nèi Ethernet

tíi nhµ kh¸ch hµng phôc vô thiÕt lËp m¹ng riªng ¶o gi÷a çc ®Þa ®iÓm kh¸c

-97-

nhau cña kh¸ch hµng. Tèc ®é cæng n x 1Mbps thay ®æi theo nhu cÇu cña

kh¸ch hµng.

- §Ó tËn dông h¹ tÇng tèc ®é cao cña m¹ng, vÒ mÆt kü thuËt hÖ thèng cÇn s½n

sµng hç trî çc mét sè dÞch vô gi¸ trÞ gia t¨ng nh− Video on Demand, Storage

Area Network, Web hosting...

Theo nghiªn cøu, thÞ tr−êng Hµ néi ®−îc chia thµnh nh÷ng khèi chÝnh sau:

* Çc tæ chøc §¶ng vµ chÝnh phñ:

Trong khu«n khæ ®Ò ¸n 112 cña ChÝnh phñ, çc c¬ quan c«ng quyÒn ®ang

khÈn tr−¬ng triÓn khai çc néi dung kh¸c nhau cña viÖc tin häc ho¸ bé m¸y

hµnh chÝnh, nh»m môc tiªu triÓn khai ®−a ChÝnh phñ ®iÖn tö vµo thùc sù ho¹t

®éng phôc vô ®êi sèng x· héi. HiÖn nay B§HN ®· triÓn khai kÐo çp quang

dung l−îng 12 Fo ®Õn kho¶ng 100 c¬ quan thuéc ®Ò ¸n 112 vµ trong giai ®o¹n

®Çu dù kiÕn m¹ng c¬ quan §¶ng- ChÝnh phñ ®−îc tæ chøc theo h×nh thøc kinh

®iÓn víi çc ®−êng kªnh thuª riªng nx2Mbps, VPN trªn ADSL hoÆc SHDSL

kÕt nèi çc m¹ng riªng cña tõng c¬ quan vÒ çc ®iÓm ghÐp, tõ ®ã kÕt nèi vµo

®−êng trôc chung vµ ra Internet. Tuy nhiªn nÕu viÖc triÓn khai çc dÞch vô

hµnh chÝnh c«ng trªn m¹ng tiÕn triÓn mét çch thuËn lîi th× cïng víi sù ph¸t

triÓn cña x· héi, nhu cÇu sö dông m¹ng sÏ t¨ng rÊt m¹nh, ®i kÌm theo ®ã lµ

yªu cÇu tÊt yÕu vÒ n©ng cao n¨ng lùc h¹ tÇng m¹ng nãi chung vµ n¨ng lùc

®−êng truyÒn nãi riªng. Víi quy m« cña çc c¬ së d÷ liÖu lín nh− sè liÖu vÒ

d©n sè, doanh nghiÖp, giao th«ng vËn t¶i, ®iÖn, n−íc.., nhu cÇu b¨ng th«ng cì

nx100Mbps trë lªn phôc vô qu¶n lý, cËp nhËt, khai th¸c vµ truy nhËp th«ng tin

lµ cã thÓ dù ®o¸n ®−îc.

* Çc doanh nghiÖp vµ c¬ quan nghiªn cøu:

Trong thêi gian qua viÖc sö dông m¹ng m¸y tÝnh ®· trë thµnh ho¹t ®éng

hµng ngµy cña hÇu hÕt çc doanh nghiÖp, tr−êng häc, viÖn nghiªn cøu... Nhu

cÇu truyÒn sè liÖu tèc ®é cao sÏ xuÊt hiÖn d−íi nhiÒu h×nh thøc, xuÊt ph¸t tõ

nhiÒu ®èi t−îng kh¸c nhau nh−:

- Çc doanh nghiÖp lµ çc nhµ khai th¸c vµ cung cÊp dÞch vô th«ng tin- viÔn

th«ng: Vietel, Saigon Postel, C«ng ty ViÔn th«ng ®iÖn lùc, FPT, Netnam...

- Çc C«ng ty, Tæng C«ng ty lín cã nhu cÇu vµ kh¶ n¨ng x©y dùng çc trung

t©m d÷ liÖu, trao ®æi th«ng tin th−êng xuyªn: Ng©n hµng, b¶o hiÓm...

-98-

- Çc cao èc ho¹t ®éng d−íi h×nh thøc trung t©m th−¬ng m¹i, trung t©m giao

dÞch, ®iÓm cho thuª v¨n phßng..., lµ çc ®iÓm tËp trung nhiÒu doanh nghiÖp

®−îc cïng mét chñ thÓ cung cÊp mÆt b»ng vµ çc dÞch vô c¬ b¶n nh− ®iÖn,

n−íc, truyÒn th«ng...

- Tr−êng ®¹i häc, viÖn nghiªn cøu, c«ng viªn phÇn mÒm, trung t©m m¸y tÝnh...

Theo kªnh b¸n hµng truyÒn thèng, dÞch vô truyÒn sè liÖu cã thÓ ®−îc cung cÊp

th¼ng tíi ng−êi dïng cuèi cïng nh− çc tr−êng häc, viÖn nghiªn cøu, ng©n

hµng, b¶o hiÓm, c«ng ty th−¬ng m¹i... Tuy nhiªn trong ®iÒu kiÖn kinh doanh

míi dÞch vô nµy còng cã thÓ ®−îc b¸n l¹i th«ng qua çc nhµ khai th¸c hoÆc

cung cÊp dÞch vô kh¸c nh− çc doanh nghiÖp viÔn th«ng míi, hoÆc th«ng qua

çc ®¹i lý b¸n lÎ dÞch vô nh− chñ ®Çu t− cña çc cao èc, kh¸ch s¹n....

Ngoµi ra cã mét ®èi t−îng kh¸ch hµng cã nhu cÇu truyÒn sè liÖu cao lµ

çc ng©n hµng (trªn ®Þa bµn thµnh phè cã trªn 40 ng©n hµng, trong ®ã 27 ng©n

hµng hiÖn ®ang thuª 182 ®−êng truyÒn sè liÖu). Tuy nhiªn do çc ng©n hµng

nµy ®· ®Çu t− lín vµo hÖ thèng thiÕt bÞ truyÒn sè liÖu vµ cã yªu cÇu rÊt cao vÒ

®é tin cËy, ®é æn ®Þnh cña hÖ thèng nªn cã thÓ dù ®o¸n r»ng trong t−¬ng lai

gÇn hä sÏ kh«ng chuyÓn ®æi h¹ tÇng truyÒn sè liÖu cña m×nh.

* Néi bé m¹ng B−u ®iÖn TP Hµ néi:

- T−¬ng tù nh− çc doanh nghiÖp lín kh¸c, B−u ®iÖn TP Hµ néi còng cã nhu

cÇu sö dông m¹ng truyÒn sè liÖu tèc ®é cao ®Ó kÕt nèi çc trung t©m dù liÖu

phôc vô ho¹t ®éng s¶n xuÊt kinh doanh cña néi bé ®¬n vÞ. Do khèi l−îng d÷

liÖu lín, møc ®é tin häc ho¸ vµ hµm l−îng kü thuËt cña c«ng viÖc cao, nh− cÇu

vÒ b¨ng th«ng vµ ®é tin cËy cña hÖ thèng lµ rÊt lín.

- T−¬ng tù nh− çc nhµ cung cÊp dÞch vô viÔn th«ng kh¸c vµ ®Æc biÖt lµ sau

khi ®−a hÖ thèng ph©n t¶i vµ hÖ thèng m¹ng ADSL vµo ho¹t ®éng, t¹i B−u

®iÖn TP Hµ néi nhu cÇu kÕt nèi ®−êng trôc ®a ®iÓm (çc ®iÓm Access Server

víi POP, çc DSLAM víi DSLAM HUB, DSLAM HUB víi BRAS... ) víi tèc

®é cao cì nx100Mbps, thËm chÝ cì nx1Gbps lµ rÊt lín. Nhu cÇu nµy sÏ cµng

cao khi dÞch vô gi¸ trÞ gia t¨ng nh− Video on Demand, héi nghÞ truyÒn h×nh...

Theo ®Þnh h−íng chung cña Tæng C«ng ty, B−u ®iÖn TP Hµ néi ®ang tæ

chøc x©y dùng cÊu tróc m¹ng MAN cã h¹ tÇng th«ng tin hîp nhÊt dùa trªn çc

−u ®iÓm cña c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch gãi, ®¸p øng sù héi tô gi÷a tho¹i vµ sè

-99-

liÖu ®Ó triÓn khai çc dÞch vô mét çch ®a d¹ng vµ nhanh chãng. §Ó ®¹t ®−îc

môc tiªu nµy, m¹ng cÇn dùa trªn mét nÒn t¶ng truyÒn dÉn chuyÓn m¹ch gãi cã

b¨ng th«ng lín cì nx1Gbps, ®é tin cËy lín, kh¶ n¨ng kÕt nèi linh ho¹t.

6.4 ph©n tÝch gi¶i ph¸p ¸p dông x©y dùng m¹ng man. Nh×n chung m¹ng MAN thùc chÊt mét m¹ng cung cÊp ®a dÞch vô trong

ph¹m vi néi vïng (th¶nh phè /tØnh). Vai trß cña nã t−¬ng tù nh− vai trß cña mét nhµ cung cÊp dÞch vÞ Internet nh−ng cã mét ®iÓm kh¸c lµ ®−îc x©y dùng ®Ó h−íng tíi ®èi t−îng phôc vô chñ yÕu lµ liªn kÕt trao ®æi l−u l−îng cña çc m¹ng côc bé LAN dung l−îng vµ kÝch cì m¹ng lín. Qui m« cña m¹ng MAN cë thÓ bao phñ mét toµn bé mét thµnh phè hoÆc chØ lµ mét m¹ng ®Ó liªn kÕt mét vµi khu nhµ (chung c−, khu c«ng nghÖ/c«ng nghiÖp, çc c¬ quan tæ chøc, çc tr−êng ®¹i häc, viÖn nghiªn cøu) víi nhau. ThiÕt bÞ m¹ng MAN cã thÓ ®−îc x©y dùng vµ qu¶n lý bëi nhiÒu tæ chøc kh¸c nhau hoÆc chØ víi mét nhµ cung cÊp dÞch vô m¹ng MAN duy nhÊt. Cã thÓ thÊy r»ng çc c«ng nghÖ chñ yÕu ®Ó cã thÓ ¸p dông cho viÖc x©y dùng m¹ng MAN lµ: C«ng nghÖ SDH (SDH truyÒn thèng, SDH-NG); C«ng nghÖ WDM; C«ng nghÖ RPR; C«ng nghÖ Gigabit Ethernet, C«ng nghÖ IP….

Tuy nhiªn, vÊn ®Ò ®Æt ra cho çc nhµ khai th¸c vµ cung cÊp dÞch vô m¹ng MAN lµ trªn c¬ së môc tiªu x©y dùng m¹ng cÇn ph¶i lùa chän ®−îc c«ng nh÷ng c«ng nghÖ phï hîp ®Ó ¸p dông vµo viÖc x©y dùng m¹ng. Trªn c¬ së nh÷ng c«ng nghÖ m¹ng ®−îc lùa chän, çc nhµ khai th¸c m¹ng sÏ x©y dùng nh÷ng cÊu h×nh m¹ng thÝch hîp, lùa chän thiÕt bÞ phï hîp ®Ó x©y dùng ®−îc m¹ng ®¸p øng víi nh÷ng môc tiªu ®Ò ra. Sau ®©y ta sÏ ph©n tÝch ®Æc ®iÓm, −u nh−îc ®iÓm vµ kh¶ n¨ng ¸p dông cña tõng c«ng nghÖ cã kh¶ n¨ng ¸p dông cho viÖc x©y dùng m¹ng MAN.

• C«ng nghÖ SDH/SDH-NG

a. §Æc ®iÓm c«ng nghÖ

C«ng nghÖ SDH hiÖn t¹i lµ c«ng nghÖ truyÒn dÉn ®−îc ¸p dông phæ biÕn nhÊt trong m¹ng cña nh÷ng nhµ cung cÊp dÞch vô trªn thÕ giíi. C«ng nghÖ SDH ®−îc x©y dùng trªn c¬ së hÖ th«ng ph©n cÊp ghÐp kªnh ®ång bé TDM víi cÊu tróc ph©n cÊp ghÐp kªnh STM-N cho phÐp cung cÊp çc giao diÖn truyÒn dÉn tèc ®é tõ vµi MbÝt/s tíi vµi GigabÝt/s. §Æc tÝnh ghÐp kªnh TDM vµ ph©n cÊp ghÐp kªnh ®ång bé cña c«ng nghÖ SDH cho phÐp cung cÊp çc kªnh truyÒn dÉn cã b¨ng th«ng cè ®Þnh vµ ®é tin cËy cao víi viÖc ¸p dông

-100-

çc cho chÕ phôc håi vµ b¶o vÖ, c¬ chÕ qu¶n lý hÖ thèng theo cÊu tróc t«-p« m¹ng phï hîp vµ ®· ®−îc chuÈn hãa bëi tiªu chuÈn cña ITU-T.

Tõ tr−íc tíi nay c«ng nghÖ truyÒn dÉn SDH ®−îc x©y dùng chñ yÕu cho viÖc tèi −u truyÒn t¶i l−u l−îng tho¹i. Theo nh÷ng dù b¸o vµ ph©n tÝch vÒ thÞ tr−êng m¹ng viÔn th«ng, çc doanh nghiÖp cã sÏ gia t¨ng m¹nh mÏ çc lo¹i h×nh dÞch vô truyÒn d÷ liÖu vµ cã xu h−íng chuyÓn dÇn l−u l−îng cña çc dÞch vô tho¹i sang truyÒn t¶i theo çc giao thøc truyÒn d÷ liÖu. Trong khi ®ã, çc c¬ së h¹ tÇng m¹ng SDH hiÖn cã khã cã kh¶ n¨ng ®¸p øng nhu cÇu truyÒn t¶i l−u l−îng gia t¨ng trong t−¬ng lai gÇn. Do vËy yªu cÇu ®Æt ra lµ cÇn ph¶i cã mét c¬ së h¹ tÇng truyÒn t¶i míi ®Ó cã thÓ ®ång thêi truyÒn t¶i trªn nã l−u l−îng cña hÖ thèng SDH hiÖn cã vµ l−u l−îng cña çc lo¹i h×nh dÞch vô míi khi chóng ®−îc triÓn khai. §ã chÝnh lµ lý do cña viÖc h×nh thµnh mét h−íng míi cña c«ng nghÖ SDH, ®ã lµ SDH thÕ hÖ kÕ tiÕp SDH-NG.

C«ng nghÖ ®Ó t¹o ra SDH-NG ®−îc tËp hîp chung trong mét kh¸i niÖm ®ã lµ kh¸i niÖm truyÒn d÷ liÖu qua m¹ng SDH DoS (data over SDH). DoS lµ c¬ cÊu truyÒn t¶i l−u l−îng cung cÊp mét sè chøc n¨ng vµ çc giao diÖn nh»m môc ®Ých t¨ng hiÖu qu¶ cña viÖc truyÒn d÷ liÖu qua m¹ng SDH. Môc tiªu quan träng nhÊt mµ çc h−íng c«ng nghÖ nãi trªn cÇn ph¶i thùc hiÖn ®−îc ®ã lµ phèi hîp hç trî lÉn nhau ®Ó thùc hiÖn chøc n¨ng cµi ®Æt/chØ ®Þnh b¨ng th«ng cho çc dÞch vô mét çch hiÖu qu¶ mµ kh«ng ¶nh h−ëng tíi l−u l−îng ®ang ®−îc truyÒn qua m¹ng SDH hiÖn t¹i. §iÒu nµy cã nghÜa lµ m¹ng sÏ ®¶m b¶o ®−îc chøc n¨ng hç trî truyÒn t¶i l−u l−îng dÞch vô cña m¹ng hiÖn cã vµ triÓn khai çc lo¹i h×nh dÞch vô míi. Thªm vµo ®ã, SDH-NG cung cÊp chøc n¨ng ®¶m b¶o chÊt l−îng dÞch vô QoS víi møc ®é chÊp nhËn nµo ®ã cho çc lo¹i h×nh dÞch vô míi; mÒm dÎo vµ linh ho¹t trong viÖc hç trî truyÒn t¶i l−u l−îng truyÒn t¶i bëi çc giao thøc kh¸c nhau qua m¹ng. C¬ cÊu cña DoS bao gåm 3 giao thøc chÝnh: Thñ tôc ®ãng khung tæng qu¸t GFP (generic framing procedure), kü thuËt liªn kÕt chuçi ¶o VC (virtual concatenation) vµ c¬ cÊu ®iÒu chØnh dung l−îng ®−êng th«ng LCAS (link capacity adjustment scheme).

b. −u ®iÓm

- Cung cÊp çc kÕt nèi cã b¨ng th«ng cè ®Þnh cho kh¸ch hµng - §é tin cËy cña kªnh truyÒn dÉn cao, trÔ truyÒn t¶i th«ng tin nhá. - Çc giao diÖn truyÒn dÉn ®· ®−îc chuÈn hãa vµ t−¬ng thÝch víi

nhiÒu thiÕt bÞ trªn m¹ng.

-101-

- ThuËn tiÖn cho kÕt nèi truyÒn dÉn ®iÓm -®iÓm; qu¶n lý dÔ dµng - ThiÕt bÞ ®· ®−îc triÓn khai réng r·i

c. Nh−îc ®iÓm

- C«ng nghÖ SDH ®−îc x©y dùng nh»m môc ®Ých tèi −u cho truyÒn t¶i l−u l−îng chuyÓn m¹ch kªnh, kh«ng phï hîp víi truyÒn t¶i l−u l−îng chuyÓn m¹ch gãi.

- Do cÊu tróc ghÐp kªnh ph©n cÊp nªn cÇn nhiÒu cÊp thiÕt bÞ ®Ó ghÐp t¸ch, ph©n chia giao diÖn ®Õn kh¸ch hµng.

- Kh¶ n¨ng n©ng cÊp kh«ng linh ho¹t vµ gi¸ thµnh n©ng cÊp ®¾t. - Khã triÓn khai çc dÞch vô øng dông Multicast - Dung l−îng b¨ng th«ng giµnh cho b¶o vÖ vµ phôc håi lín - Ph−¬ng thøc cung cÊp phøc t¹p, thêi gian cung øng kÕt nèi dµi.

• C«ng nghÖ RPR


C«ng nghÖ RPR thùc chÊt lµ mét c«ng nghÖ m¹ng ®−îc x©y dùng nh»m môc ®Ých tháa m·n nh÷ng yªu cÇu vÒ truyÒn t¶i l−u l−îng d¹ng d÷ liÖu trong m¹ng MAN. Thùc tÕ lµ c¶ c«ng nghÖ Ethernet vµ c«ng nghÖ SDH thùc hiÖn ®éc lËp ®Òu kh«ng ph¶i lµ gi¶i ph¸p lý t−ëng ®Ó thùc hiÖn m¹ng MAN; SDH cã nhiÒu −u ®iÓm khi x©y dùng m¹ng theo cÊu tróc Ring nh−ng l¹i kÐm hiÖu qu¶ khi truyÒn t¶i l−u l−îng d¹ng d÷ liÖu. Ethernet cã thÓ truyÒn t¶i l−u l−îng d¹ng d÷ liÖu mét çch hiÖu qu¶ nh−ng l¹i khã triÓn khai víi cÊu tróc m¹ng Ring vµ kh«ng tËn dông ®−îc çc −u diÓm mµ cÊu tróc nµy mang l¹i..

§iÓm chñ yÕu cña c«ng nghÖ RPR lµ nã kiÕn t¹o giao thøc míi ë ph©n líp MAC (Media Acces Control). Giao thøc nµy ®−îc ¸p dông nh»m môc ®Ých tèi −u ho¸ viÖc qu¶n lý b¨ng th«ng vµ hiÖu qu¶ cho viÖc triÓn khai çc dÞch vô truyÒn d÷ liÖu trªn vßng ring. RPR ho¹t ®éng ë phÝa trªn so víi Gigabit Ethernet vµ SDH vµ thùc hiÖn c¬ chÕ b¶o vÖ víi giíi h¹n thêi gian b¶o vÖ lµ 50 ms. Çc nót m¹ng RPR trong vßng ring cã thÓ thu çc gãi tin ®−îc ®Þa chØ ho¸ göi ®Õn nót ®ã bëi chøc n¨ng rít vµ chÌn çc gãi tin göi tõ nót vµo trong vßng ring. Çc gãi tin kh«ng ph¶i ®Þa chØ cña nót sÏ ®−îc chuyÓn qua. Mét trong nh÷ng chøc n¨ng quan träng n÷a cña RPR lµ l−u l−îng trong vßng ring sÏ

®−îc truyÒn t¶i theo 3 møc −u tiªn lµ High, Medium, LOW t−¬ng øng víi 3 møc chÊt l−îng dÞch vô QoS. HiÖn t¹i giao thøc RPR ®· ®−îc chuÈn ho¸

-102-

trong tiªu chuÈn IEEE 803.17 cña ViÖn kü thuËt §iÖn vµ §iÖn tö Hoa kú vµ ®· cã rÊt nhiÒu h·ng s¶n xuÊt thiÕt bÞ ®· tung ra çc s¶n phÈm RPR th−¬ng m¹i.

b. −u ®iÓm

- ThÝch hîp cho viÖc truyÒn t¶i l−u l−îng d¹ng d÷ liÖu cÊu tróc ring. - Cho phÐp x©y dùng m¹ng ring cÊu h×nh lín (tèi ®a cã thÓ ®Õn 200

nót m¹ng). - HiÖu suÊt sö dông dung l−îng b¨ng th«ng lín do thùc hiÖn nguyªn

t¾c ghÐp kªnh thèng kª vµ dïng chung b¨ng th«ng tæng. - Hç trî triÓn khai çc dÞch vô multicast/broadcast - Qu¶n lý ®¬n gi¶n (m¹ng ®−îc cÊu h×nh mét çch tù ®éng) - Ph−¬ng thøc cung cÊp kÕt nèi nhanh vµ ®¬n gi¶n. - C«ng nghÖ ®· ®−îc chuÈn hãa

c. Nh−îc ®iÓm

- Gi¸ thµnh thiÕt bÞ ë thêi ®iÓm hiÖn t¹i cßn kh¸ ®¾t. - RPR chØ thùc hiÖn chøc n¨ng b¶o vÖ phôc håi trong cÊu h×nh ring

®¬n lÎ. Víi cÊu h×nh ring liªn kÕt, khi cã sù cè t¹i nót liªn kÕt çc ring víi nhau RPR kh«ng thùc hiÖn ®−îc chøc n¨ng phôc håi l−u l−îng cña çc kÕt nèi th«ng qua nót m¹ng liªn kÕt ring.

- C«ng nghÖ míi ®−îc chuÈn hãa do vËy kh¶ n¨ng kÕt nèi t−¬ng thÝch kÕt nèi thiÕt bÞ cña çc h·ng kh¸c nhau lµ ch−a cao.

d. Kh¶ n¨ng ¸p dông

- C«ng nghÖ RPR phï hîp víi viÖc x©y dùng m¹ng cung cÊp kÕt nèi víi nhiÒu cÊp ®é tháa thuËn dÞch vô kÕt nèi kh¸c nhau trªn cïng mét giao diÖn.

- C«ng nghÖ RPR rÊt phï hîp cho viÖc truyÒn t¶i l−u l−îng Ethernet trªn c¬ së gi¶i ph¸p “Ethernet over RPR”.

• C«ng nghÖ WDM


WDM lµ c«ng nghÖ truyÒn t¶i trªn sîi quang ®· x©y dùng vµ ph¸t triÓn tõ nh÷ng n¨m 90 cña thÕ kû tr−íc. WDM cho phÐp truyÒn t¶i çc luång th«ng tin sè tèc ®é rÊt cao (theo lý thuyÕt dung l−îng truyÓn t¶i tæng céng cã thÓ ®Õn hµng chôc ngµn GigabÝt/s). Nguyªn lý c¬ b¶n cña c«ng nghÖ nµy lµ thùc hiÖn

-103-

truyÒn ®ång thêi çc tÝn hiÖu quang thuéc nhiÒu b−íc sãng kh¸c nhau trªn mét sîi quang. B¨ng tÇn truyÒn t¶i thÝch hîp cña trªn sîi quang ®−îc ph©n chia thµnh nh÷ng b−íc sãng chuÈn víi kho¶ng çch thÝch hîp gi÷a çc b−íc sãng (®· ®−îc chuÈn hãa bëi tiªu chuÈn G.692 cña ITU-T), mçi b−íc sãng cã thÓ truyÒn t¶i mét luång th«ng tin cã tèc ®é lín (ch¼ng h¹n luång th«ng tin sè tèc ®é 10GbÝt/s). Do ®ã, c«ng nghÖ WDM cho phÐp x©y dùng nh÷ng hÖ thèng truyÒn t¶i th«ng tin quang cã dung l−îng gÊp nhiÒu lÇn so víi hÖ thèng th«ng tin quang ®¬n b−íc sãng. HiÖn t¹i, s¶n phÈm vµ çc hÖ thèng truyÒn dÉn WDM ®· ®−îc s¶n xuÊt bëi nhiÒu h·ng s¶n xuÊt thiÕt bÞ viÔn th«ng vµ ®· ®−îc triÓn khai trªn m¹ng cña nhiÒu nhµ cung cÊp dÞch vô viÔn th«ng trªn thÕ giíi.

b. −u ®iÓm

- Cung cÊp çc hÖ thèng truyÒn t¶i quang cã dung l−îng lín, ®¸p øng ®−îc çc yªu cÇu bïng næ l−u l−îng cña çc lo¹i h×nh dÞch vô

- N©ng cao n¨ng lùc truyÒn dÉn çc sîi quang, tËn dông kh¶ n¨ng truyÒn t¶i cña hÖ thèng çp quang ®· ®−îc x©y dùng

c. Nh−îc ®iÓm

- Gi¸ thµnh thiÕt bÞ ®¾t.

d. Kh¶ n¨ng øng dông

- øng dông phï hîp cho nh÷ng n¬i cÇn tËn dung n¨ng lùc truyÒn t¶i cña sîi quang.

- N©ng cÊp dung l−îng, thay thÕ hÖ thèng truyÒn t¶i quang hiÖn cã

- øng dông cho nh÷ng n¬i mµ cÇn dung l−îng hÖ thèng truyÒn t¶i lín (m¹ng lâi, m¹ng ®−êng trôc).

6.5 lùa chän gi¶i ph¸p c«ng nghÖ truy nhËp . Trong çc ch−¬ng 2,3,4,5 ®· ph©n tÝch vµ tr×nh bÇy çc ph−¬ng ph¸p vµ

m¹ng øng dông kü thuËt ®a truy nhËp WDMA, TDMA, CDMA vµ SCMA chóng ta rót ra ®−îc nhËn xÐt: * M¹ng quang CDMA rÊt phøc t¹p vµ víi c«ng nghÖ hiÖn nay ch−a hoµn toµn cã thÓ thùc hiÖn ®−îc. * Çc m¹ng quang øng dông kü thuËt ®a truy nhËp TDMA vµ SCMA kh«ng ph¶i lµ gi¶i ph¸p tèt ®Ó x©y dùng cÊu tróc MAN vµ LAN. C«ng nghÖ nµy phï hîp víi çc øng dông m¹ch vßng néi h¹t th«ng qua m¹ng quang thô ®éng nh−

-104-

: M¹ng A-PON, m¹ng E-PON vµ çc øng dông mang tÝnh chÊt qu¶ng b¸ nh− CATV.v.v (cÊu tróc, øng dông cña çc m¹ng nµy ®· ®−îc tr×nh bµy ë môc 3.2.6 ; môc 3.3.3 ; môc 4.3.1 vµ 4.3.2). * Nh− trong ch−¬ng 2 chóng ta ®· ph©n tÝch, cho ®Õn thêi ®iÓm hiÖn nay kü thuËt ®a truy nhËp ph©n chia theo b−íc sãng WDMA lµ thÝch hîp nhÊt cho viÖc x©y dùng çc cÊu tróc MAN víi lý do :

• Kü thuËt nµy ®¸p øng ®−îc çc nhu cÇu vÒ b¨ng th«ng lín.

• C«ng nghÖ ®· t−¬ng ®èi hoµn thiÖn vµ ®ang ®−îc chuÈn ho¸ .

• §−îc rÊt nhiÒu h·ng viÔn th«ng lín trªn thÕ giíi hç trî ph¸t triÓn c«ng nghÖ nh− : Cisco, Nortel, Siemens ...

* So s¸nh yÕu tè liªn quan ®Õn n¨ng lùc truyÒn dÉn trong m¹ng truy nhËp:

B¶ng 6.1 Kü thuËt truyÒn dÉn tõ tæng ®µi ®Õn thuª bao (downstream)

Kü thuËt truyÒn dÉn

TDM SCM WDM

Tèc ®é truyÒn dÉn ≤ 2,5Gb/s > 2,5Gb/s > 10Gb/s Dung l−îng Cao Võa RÊt cao

§Çu t− ban ®Çu ThÊp ThÊp Cao Kh¶ n¨ng

cung cÊp dÞch vô TÊt c¶ çc dÞch

vô B¨ng réng

ChØ cung cÊp dÞch vô CATV

TÊt c¶ çc dÞch vô b¨ng

réng

B¶ng 6.2 Kü thuËt truy nhËp tõ thuª bao ®Õn tæng ®µi (uptream)

Kü thuËt truy nhËp

WDMA SCMA TDMA CDMA

Yªu cÇu kü thuËt Cao Võa ThÊp RÊt cao

Dung l−îng RÊt cao Võa Cao RÊt cao

Kh¶ n¨ng cung cÊp dÞch vô


réng

ChØ cung cÊp dÞch vô CATV


réng


réng

Tõ çc b¶ng 6.1 vµ 6.2 ta thÊy viÖc lùa chän kü thuËt WDM ¸p dông cho viÖc x©y dùng m¹ng MAN cho phÐp cung cÊp tÊt c¶ çc dÞch vô b¨ng réng víi dung l−îng vµ tèc ®é rÊt cao. Do vËy, nã lµ kü thuËt ®−îc lùa chän ®Ó tèi −u ho¸ vÒ dung l−îng truyÒn dÉn tõ tæng ®µi ®Õn thuª bao vµ truy nhËp tõ thuª bao ®Õn tæng ®µi.

-105-

Kü thuËt WDM kh¾c phôc ®−îc çc h¹n chÕ cña kü thuËt TDM hiÖn nay khi t¨ng dung l−îng truyÒn dÉn lµ: Kh«ng bÞ h¹n chÕ bëi tèc ®é xö lý cña çc phÇn tö ®iÖn tö, kh«ng ®ßi hái nhiÒu qu¸ tr×nh xö lý phøc t¹p lµm t¨ng chi phÝ thiÕt bÞ vµ gi¶m ®é tin cËy chung cña toµn hÖ thèng do ¶nh h−ëng trùc tiÕp ®Õn çc phÇn tö thu ph¸t quang nh− gi¶m ®é nh¹y thu, dÞch tÇn phæ ph¸t, c¹nh tranh mode. Víi kh¶ n¨ng ghÐp nhiÒu luång çc tÝn hiÖu cã tèc ®é bit kh¸c nhau ®Ó t¨ng dung l−îng, ®ång thêi cßn cho phÐp gi¶m bít t¸n s¾c ®èi víi çc tuyÕn truyÒn dÉn quang.

Còng tõ kÕt qu¶ ph©n tÝch cña ch−¬ng 2 ta thÊy m¹ng chuyÓn m¹ch gãi HORNET (CÊu tróc m¹ng ®a chÆng, sö dông ph−¬ng thøc ®a truy nhËp theo b−íc sãng vµ thêi gian - T/WDMA) lµ hoµn toµn phï hîp cho viÖc x©y dùng MAN chuyÓn m¹ch gãi dung l−îng cao.

XÐt nhu cÇu l−u l−îng chuyÓn m¹ch gãi hiÖn t¹i vµ trong mét vµi n¨m tíi trªn ®Þa bµn Hµ Néi ta thÊy triÓn khai cÊu h×nh m¹ng HORNET 16 nót m¹ng sö dông 4 b−íc sãng, tèc ®é d÷ liÖu trªn mçi b−íc sãng 2.5 Gb/s (tèc ®é m¹ng 10 Gb/s) lµ phï hîp (C«ng nghÖ vµ cÊu tróc m¹ng HORNET ®· ®−îc tr×nh bµy trong môc 2.4.2.2).

6.6 mét sè chØ tiªu c¬ b¶n khi x©y dùng m¹ng M¹ng MAN ®−îc x©y dùng lµ tæ hîp cña çc c«ng nghÖ truyÒn dÉn, c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch, ®Þnh tuyÕn ®−îc lùa chän. Do vËy ta cã thÓ nãi lµ lùa chän gi¶i ph¸p c«ng nghÖ x©y dùng m¹ng MAN dùa trªn tæ hîp c«ng nghÖ truyÒn dÉn, chuyÓn m¹ch nµo ®ã ®Ó ®¹t ®−îc nh÷ng tiªu chÝ cô thÓ ®Ò ra tr−íc khi x©y dùng m¹ng. §Ó x¸c ®Þnh c«ng nghÖ nµo ®−îc lùa chän tr−íc hÕt cÇn ph¶i x¸c ®Þnh ®−îc nh÷ng tiªu chÝ chñ yÕu cho viÖc x©y dùng m¹ng. Çc tiªu chÝ chñ yÕu ®ã lµ: N¨ng lùc truyÒn t¶i cña m¹ng, gi¸ thµnh cña m¹ng, kh¶ n¨ng n©ng cÊp vµ më réng. N¨ng lùc truyÒn t¶i cña m¹ng lµ mét trong nh÷ng chØ tiªu quan träng cÇn ®¹t ®−îc khi x©y dùng m¹ng. Nã ®−îc cÊu thµnh bëi mét sè çc yÕu tè nh− lµ trÔ m¹ng, kh¶ n¨ng b¶o vÖ, th«ng l−îng, hiÖu suÊt b¨ng th«ng, ®é kh¶ dông cña m¹ng.

• TrÔ m¹ng: Bao gåm çc hiÖn t−îng trÔ do b¶o vÖ phôc håi, trÔ truyÒn t¶i khi th«ng

tin ®−îc truyÒn qua nhiÒu thµnh phÇn m¹ng. CÊu tróc t« p« m¹ng, kÝch cì m¹ng còng nh− c−êng ®é l−u l−îng truyÒn t¶i trªn m¹ng lµ nh÷ng yÕu tè ¶nh

-106-

h−ëng lín ®Õn trÔ m¹ng. C«ng nghÖ Ethernet cã thêi gian trÔ phôc håi ng¾n nh−ng trÔ truyÒn t¶i lín. Trong khi ®ã c«ng nghÖ RPR, Hornet cã gi¸ trÞ trÔ truyÒn t¶i nhá h¬n so víi NG SDH do ¸p dông chøc n¨ng chuyÓn gãi.

• Th«ng l−îng: Th«ng l−îng ®−îc ®Þnh nghÜa lµ tæng sè l−u l−îng cã Ých ®−îc truyÒn

t¶i thµnh c«ng trªn tæng sè l−u l−îng cÇn truyÒn t¶i trong mét kho¶ng thêi gian x¸c ®Þnh. L−u l−îng cã Ých ®−îc xem nh− lµ l−u l−îng thùc cña çc øng dông truyÒn vµo m¹ng mµ kh«ng tÝnh ®Õn l−u l−îng ®Þnh d¹ng khung truyÒn t¶i, l−u l−îng cña çc b¶n tin qu¶n lý, ®iÒu khiÓn m¹ng… L−u l−îng sinh ra bëi phÇn tiªu ®Ò cña çc khung d÷ liÖu vµ çc b¶n tin qu¶n lý ®iÒu khiÓn m¹ng thay ®æi tuú theo çc c«ng nghÖ kh¸c nhau, th«ng th−êng chiÕm d−íi 15 % tæng sè l−u l−îng cÇn truyÒn vµ cßn phô thuéc vµo kÝch cì cña gãi sè liÖu.

• §é dù phßng vµ tÝnh kh¶ dông: §é dù phßng vµ tÝnh kh¶ dông lµ hai yªu cÇu quan träng cÇn ph¶i ®¹t

®−îc ®èi víi m¹ng MAN míi vµ çch thùc hiÖn cã thÓ ¸p dông b»ng nhiÒu çch kh¸c nhau ë nhiÒu ph©n líp m¹ng kh¸c nhau hoÆc lµ phèi hîp gi÷a çc ph©n líp. Dù phßng thiÕt bÞ m¹ng cã thÓ øng dông trong ph¹m vi toµn bé m¹ng nh»m ®¶m b¶o tÝnh kh¶ dông cña m¹ng, rót ng¾n thêi gian háng hãc trung b×nh. XÐt vÒ khÝa c¹nh cÊu tróc t« p« vµ çc gi¶i ph¸p c«ng nghÖ ¸p dông ®Ó triÓn khai m¹ng th× viÖc øng dông giao thøc m¹ng nh− lµ giao thøc ®Þnh tuyÕn IP, thuËt to¸n ®Þnh tuyÕn h×nh c©y, giao thøc chuyÓn m¹ch vßng ring 2 h−íng BHSR, giao thøc b¶o vÖ m¹ng con SCCP, giao thøc b¶o vÖ ®o¹n chia sÎ trong vßng ring MS – SPRing…. còng cã thÓ ®−îc xem xÐt ¸p dông nh»m c¶i thiÖn ®é kh¶ dông cña m¹ng. Mçi mét ph−¬ng thøc duy tr× m¹ng ®Òu cã nh÷ng c«ng cô vµ çch thøc riªng ®Ó thùc hiÖn, tuy nhiªn ¸p dông vµ phèi hîp ho¹t ®éng duy tr× cña m¹ng lµ vÊn ®Ò cÇn ph¶i xem xÐt mét çch thËn träng trªn c¬ së ph©n tÝch kü cµng c¬ chÕ vËn hµnh cña m¹ng dùa vµo gi¶i ph¸p c«ng nghÖ ®−îc ¸p dông.

• Gi¸ thµnh m¹ng: Gi¸ thµnh x©y dùng m¹ng MAN bao gåm hai phÇn chñ yÕu: gi¸ thµnh

x©y dùng m¹ng trªn c¬ së gi¶i ph¸p c«ng nghÖ ®−îc lùa chän vµ gi¸ thµnh qu¶n lý b¶o d−ìng m¹ng. Thùc tÕ khi x©y dùng m¹ng cã thÓ x¶y ra hai tr−êng hîp: mét lµ x©y dùng m¹ng míi trong khi vÉn cã mét c¬ së h¹ tÇng m¹ng truyÒn dÉn SDH cò. Hai lµ x©y dùng mét m¹ng cung cÊp dÞch vô míi hoµn toµn. Th«ng th−êng hay lùa chän ph−¬ng ¸n thø nhÊt cho nªn viÖc tÝnh to¸n

-107-

lùa chän c«ng nghÖ, gi¸ thµnh ®Òu ph¶i c©n nh¾c víi môc ®Ých gi¶m thiÓu chi phÝ ®Çu t− m¹ng mµ vÉn ®¹t ®−îc yªu cÇu.

• TÝnh an toµn dÞch vô: TÝnh an toµn cña dÞch vô lµ vÊn ®Ò n÷a còng cÇn ph¶i quan t©m trong viÖc x©y dùng m¹ng MAN. Gi¶i ph¸p c«ng nghÖ cÇn ®¸p øng ®−îc kh¶ n¨ng cung cÊp vµ truyÒn t¶i l−u l−îng ng−êi sö dông mµ kh«ng ¶nh h−ëng tíi t×nh tr¹ng cung cÊp dÞch cña nh÷ng ng−êi sö dông kh¸c trªn cïng c¬ së h¹ tÇng m¹ng. Ngoµi ra m¹ng còng cÇn cã gi¶i ph¸p ®Ò phßng tíi kh¶ n¨ng tÊn c«ng theo kiÓu “tõ chèi dÞch vô” cña nh÷ng phÇn tö ph¸ ho¹i nh»m ®¶m b¶o viÖc tu©n thñ çc ®iÒu kho¶n cam kÕt ®èi víi ng−êi sö dông.

• Sù v÷ng ch¾c cña m¹ng vµ kh¶ n¨ng cung cÊp tõ ®Çu ®Õn cuèi: §¶m b¶o QoS cho çc lo¹i h×nh dÞch vô lµ mét yªu cÇu quan trong ®èi víi gi¶i ph¸p c«ng nghÖ m¹ng. C¶ ng−êi sö dông vµ nhµ cung cÊp dÞch vô ®Òu mong muèn tËn dông b¨ng th«ng mét çch tèi ®a trong khi vÉn ®¶m b¶o nh÷ng tho¶ thuËn rµng buéc víi nhau vÒ çc ®iÒu kho¶n cam kÕt ®¶m b¶o chÊt l−îng. C¬ chÕ ®¶m b¶o chÊt l−îng cÇn ph¶i kiÓm so¸t ®−îc çc th«ng sè vÒ chÊt l−îng dÞch vô nh− trÔ, jitter, tû lÖ mÊt gãi… nh»m ®¹t hiÖu suÊt cao vÒ sö dông tµi nguyªn còng nh− duy tr× tÝnh liªn tôc cung cÊp dÞch vô ngay c¶ khi cã nguy c¬ x¶y ra t×nh tr¹ng t¾c nghÏn.

• Kh¶ n¨ng n©ng çp m¹ng Kh¶ n¨ng n©ng cÊp m¹ng lµ mét yÕu tè cÇn ph¶i quan t©m khi x©y dùng

mét m¹ng míi ®−a vµo sö dông, do qu¸ tr×nh ph¸t triÓn c«ng nghÖ còng nh− ph¸t triÓn dÞch vô m¹ng cÇn ph¶i ®−îc n©ng cÊp hoÆc më réng. Chi phÝ n©ng cÊp më réng m¹ng ®−îc xem xÐt dùa trªn tiªu chÝ lµ cµng sö dông ®−îc nhiÒu c¬ së h¹ tÇng cò cña m¹ng cµng tèt. Ngoµi ra mét ®iÒu cÇn ph¶i quan t©m n÷a lµ xÐt ®Õn ®Æc thï khi n©ng cÊp m¹ng. NÕu nh− chØ xÐt viÖc n©ng cÊp m¹ng ë khÝa c¹nh t¨ng dung l−îng b¨ng th«ng vµ ph¸t triÓn çc dÞch vô míi th× hÇu hÕt çc gi¶i ph¸p c«ng nghÖ ®Òu cã thÓ ®¸p øng nh÷ng yªu cÇu nµy. Tuy nhiªn trong t−¬ng lai ta còng kh«ng thÓ ®o¸n tr−íc ®−îc møc ®é t¸c ®éng cña tÝch hîp gi¶i ph¸p c«ng nghÖ ¸p dông cho m¹ng MAN tíi gi¸ thµnh thiÕt bÞ khi cÇn cã nh÷ng yªu cÇu míi vÒ tÝnh n¨ng thiÕt bÞ khi cÇn cã nh÷ng yªu cÇu míi vÒ tÝnh n¨ng thiÕt bÞ.

6.7 §Ò xuÊt cÊu h×nh øng dông m¹ng MAN. Dùa trªn m¹ng çp sîi quang cña B−u ®iÖn Hµ Néi cã thÓ thiÕt lËp mét

m¹ng MAN kiÓu ring sö dông c«ng nghÖ HORNET 16 nót m¹ng, 4 b−íc

-108-

sãng, tèc ®é m¹ng 10 Gb/s. M¹ng nµy mang l−u l−îng chuyÓn m¹ch gãi vµ ho¹t ®éng song song víi c¸c m¹ng SDH ®· cã.

Danh s¸ch 16 nót vßng ring MAN. Nót 1- 75 §inh Tiªn Hoµng ; Nót 2 - Host CÇu GiÊy ; Nót 3 - Host

L¸ng Trung; Nót 4- Host NguyÔn Du; Nót 5 - Host Yªn Phô ; Nót 6- Host Hïng V−¬ng ; Nót 7- Host L¹c Trung, Nót 8 - Host TrÇn Kh¸t Ch©n; Nót 9 - Host Mai H−¬ng ; Nót 10 - Host Gi¸p B¸t ; Nót 11- Host Kim Liªn ; Nót 12 - Host ¤ chî Dõa; Nót 13- Host Th−îng §×nh; Nót 14- Host §øc Giang; Nót 15- Host §«ng Anh; Nót 16 - Host Nam Th¨ng Long.

H×nh 6.5 S¬ ®å triÓn khai MAN øng dông c«ng nghÖ HORNET trªn m¹ng Hµ Néi

Thùc hiÖn chuyÓn l−u l−îng sang MAN theo nguyªn t¾c sau : * KÕt nèi gi÷a tæng ®µi ATM +IP cña m¹ng truyÒn sè liÖu, ATM switch vµ BRAS cña m¹ng truy nhËp b¨ng réng, kÕt nèi ®Õn m¹ng lâi NGN cña VTN ®−îc ®Êu chuyÓn sang MAN. * C¸c tæng ®µi hiÖn ch−a cã giao diÖn ATM hoÆc giao diÖn IP vÉn sö dông m¹ng SDH.

AN 1

AN 2

AN 3

MAN 16 nót , 4 b−íc sãng, tèc ®é m¹ng 10Gb/s

AN 16

POP (Router)

AN 4

M¹ng NGN -VTN

GE

GE

GE

GE

GE

GE

-109-

* Khi l¾p ®Æt míi hoÆc n©ng cÊp çc tæng ®µi sang thÕ hÖ NGN, l¾p ®Æt míi ATMswitch cho m¹ng truy nhËp b¨ng réng ADSL, l¾p ®Æt míi tæng ®µi truyÒn sè liÖu ATM+IP ®Êu nèi ®Õn MAN kh«ng qua m¹ng SDH.

HiÖn nay çc thiÕt bÞ b¨ng réng trªn m¹ng mÆc dï m¹ng lâi cã thÓ lµ ATM, tuy nhiªn nã cã kh¶ n¨ng cung cÊp ®−îc çc giao diÖn Gigabit Ethernet (GE), do vËy ta cã thÓ chän giao diÖn kÕt nèi ®Õn MAN b»ng GE lµ hoµn toµn phï hîp vµ t−¬ng thÝch víi çc thiÕt bÞ hiÖn cã trªn m¹ng.

-110-

KÕt luËn §Ò tµi bao gåm 6 ch−¬ng b¾t ®Çu b»ng viÖc nghiªn cøu çc phÇn tö c¬

b¶n øng dông trong m¹ng quang ®a truy nhËp, tiÕp ®Õn çc ch−¬ng 2, 3, 4, 5 tËp trung vµo viÖc ph©n tÝch çc c«ng nghÖ ®a truy nhËp vµ cuèi cïng ch−¬ng 6 ®Ò xuÊt m¹ng MAN øng dông trªn m¹ng ViÔn th«ng cña B−u ®iÖn Thµnh phè Hµ Néi.

Qua viÖc nghiªn cøu vµ ph©n tÝch çc kü thuËt ®a truy nhËp WDMA, TDMA, SCMA, CDMA chóng ta nhËn thÊy: Ngo¹i trõ kü thuËt ®a truy nhËp theo m· CDMA rÊt khã kh¶ thi vµ th−¬ng m¹i trong thêi ®iÓm hiÖn nay do vÉn tån t¹i nh÷ng h¹n chÕ nhÊt ®Þnh vÒ mÆt c«ng nghÖ (nh− kh¶ n¨ng t¹o ra çc xung ¸nh s¸ng cùc ng¾n cã chu kú tíi pico hoÆc femto gi©y), çc kü thuËt ®a truy nhËp cßn l¹i cã b−íc ph¸t triÓn rÊt m¹nh mÏ.

C«ng nghÖ truy nhËp TDMA, SCMA ph¸t triÓn m¹nh theo h−íng øng dông m¹ch vßng néi h¹t th«ng qua m¹ng quang thô ®éng nh− : M¹ng A-PON, m¹ng E-PON vµ çc øng dông mang tÝnh chÊt qu¶ng b¸ nh− CATV.v.v.

C«ng nghÖ WDMA ®−îc ph¸t triÓn rÊt m¹nh theo h−íng øng dông cho LAN, MAN chuyÓn m¹ch gãi, c«ng nghÖ nµy rÊt phï hîp cho viÖc ph¸t triÓn m¹ng ViÔn th«ng hiÖn ®¹i.

Ch−¬ng 6 cña luËn v¨n ®Ò xuÊt m¹ng MAN øng dông cho m¹ng chuyÓn m¹ch gãi trªn ®Þa bµn Hµ Néi.

Tuy nhiªn ®©y lµ c«ng nghÖ míi ch−a ®−îc chuÈn ho¸ vµ nhÊt lµ ch−a ®−îc th−¬ng m¹i ho¸ nhiÒu trªn thÞ tr−êng do ®ã viÖc nghiªn cøu vµ ®Ò xuÊt còng mang nhiÒu ®Þnh tÝnh, do vËy h−íng tiÕp theo cña ®Ò tµi lµ nghiªn cøu tÝnh to¸n mèi quan hÖ gi÷a kÝch th−íc m¹ng, sè b−íc sãng, sè nót m¹ng, çc giao thøc vµ chÊt l−îng dÞch vô khi chuyÓn t¶i qua m¹ng MAN.

-111-

Tµi liÖu tham kh¶o [1] Denis J.G.Mestdagh,“Fundamentals of Multiaccess Optical Fiber

Network ”, 1995 ARTECH HOUSE, INC. [2] Vò V¨n San, “ HÖ thèng th«ng tin quang tËp 1 ”, Nhµ xuÊt b¶n B−u

®iÖn, 12 –2003. [3] Vò V¨n San, “ HÖ thèng th«ng tin quang tËp 2 ”, Nhµ xuÊt b¶n B−u

®iÖn, 12 –2003. [4] Ramaswamin, R, et, al “Tunability needed in multi - channel networks:

Transmiter, Receivers or both ?.” IBM R Research Report , RC16237 (# 72046), oct 1990.

[5] Lu , J, et, al “ On the performance of wavelength division multiple access networks” 1992.

[6] Ulrich Killat “Access to B-ISDN via PONs –ATM communication in Practice” 1996.

[7] National communication systems –technical information Bulletin 00-7 “All optical network –AON ” may 2000.

[8] Erik weis , T-Nova Systems GmbH – EURESCOM Project P1117 “Future access Networks –FAN” may 2003.

[9] EURESCOM Project P614 “Implementation Strategies for advanced access networks” April 1999

[10] Milan Mihailo Kovacevic “HONET: An integrated services wavelength division optical network” 1995.

[11] Martin Maier “ Architecture and Access protocol for wavelength –selective single-hop packet switched MAN” Berlin 2003.

[10] Christophe Jelger “Characterisation of a wavelength division Multi-ring network” Dep of Electrical & Electronic Eng University of Wales Swansea 9-2001.

Tailieu.vncty.com luan van-thac_si_ky_thuat_da_truy_nhap_trong_mang_quang_va_ung_dung(1)

Documents

Transcript of Tailieu.vncty.com luan van-thac_si_ky_thuat_da_truy_nhap_trong_mang_quang_va_ung_dung(1)