HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------
BOUASONE KHAMBOUAVONG
CÔNG NGHỆ MMW ROF VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG
CHO MẠNG FRONTHAUL 5G
Chuyên ngành : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
Mã số : 8520208
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
HÀ NỘI - 2022
Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
Người hướng dẫn khoa học: TS. Phạm Anh Thư
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Luận văn này được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học
viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: ….h…. ngày ….. tháng …… năm 2022
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
1
MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay với việc phát triển bùng nổ của công nghệ thông tin và thông tin di động,
yêu cầu cải thiện về mặt công nghệ và băng thông của mạng fronthaul 5G ngày càng lớn
hơn, đặc biệt là khi các nhà mạng di động hiện nay đã và đang phát triển, thử nghiệm 5G
với tốc độ cực cao đồng thời ngày càng nhiều ứng dụng được triển khai trên nền di động. Để
đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao của công nghệ 5G, mạng fronthaul 5G thế hệ kế tiếp cần
có dung lượng lớn, có khả năng cung cấp băng thông linh hoạt, cải thiện tầm với và có khả
năng bảo mật cao. Do vậy, việc nghiên cứu, tìm hiểu và đánh giá hiệu năng của các giải
pháp mạng fronthaul 5G dung lượng lớn tương lai có khả năng đáp ứng tốt nhu cầu của
mạng 5G là rất quan trọng và cần thiết trong việc nắm bắt và làm chủ các công nghệ mới
trong tương lai gần.
Cho đến nay, môi trường truyền dẫn cho mạng fronthaul 5G thường là cáp quang do
các ưu điểm vốn có của cáp quang như suy hao nhỏ, dung lượng
lớn, trễ thấp,... Một số công nghệ được sử dụng cho mạng fronthaul 5G gồm WDM/OTN,
WDM/PON, hay IP quang. Mặc dù các công nghệ này đều cung cấp dung lượng cao và trễ
thấp cho mạng fronthaul 5G, các công nghệ này có chi phí lắp đặt cao và không đáp ứng
được khả năng linh hoạt và di động của hệ thống. Trong nhiều tình huống chẳng hạn như
sau khi xảy ra thiên tai lớn hoặc khi sợi bị đứt do các sự cố, các dịch vụ có thể bị gián đoạn
hoặc bị chậm trễ. Khi đó, sử dụng sóng vô tuyến là một giải pháp tốt. Tuy nhiên, để có thể
cung cấp băng thông lớn thì sóng milimet cần được sử dụng. Bên cạnh việc mang lại tốc độ
cao và độ khả dụng về băng tần chưa được khai thác lớn, phổ tần sóng milimet còn mang lại
nhiều tiềm năng khác như cho phép mật độ dày đặc các mạng liên kết truyền thông từ
khoảng cách ngắn đến khoảng cách trung bình, tích hợp các phần tử phát xạ hiệu suất cao
tại phạm vi milimet, và tạo ra các hệ thống tích hợp nhỏ gọn, thích nghi và di động. Tuy
nhiên, phạm vi truyền dẫn sẽ bị hạn chế do dải tần của sóng millimet bị suy hao lớn trong
không gian tự do. Bởi vì điều này, sự hội tụ giữa sợi quang với hệ thống MMW sẽ mang
đến một mạng fronthaul với dung lượng lớn, linh hoạt, hiệu quả về mặt chi phí, đáp ứng
được các yêu cầu của mạng fronthaul 5G trong tương lai.
Ngoài ra, trên thực tế, việc sử dụng sợi quang cho mạng fronthaul 5G tới từng trạm thu
phát gốc là không linh hoạt, đòi hỏi chi phí cao và không phải lúc nào cũng có thể triển khai
2
được, ví dụ ở những khu đô thị với mật độ xây dựng cao, những nơi địa hình hiểm trở như
qua sông hay qua núi. Chính vì thế, để tiết kiệm chi phí, tăng tính linh hoạt và khả năng mở
rộng cho mạng fronthaul 5G, việc triển khai các hệ thống truyền dẫn lai ghép MMW-RoF sử
dụng cả đường truyền dẫn quang RoF và đường truyền dẫn vô tuyến MMW cho mạng
fronthaul 5G đang được quan tâm nghiên cứu và triển khai.
Như vậy với việc nhận thấy xu hướng nghiên cứu và phát triển Công nghệ MMW RoF
và khả năng ứng dụng cho mạng fronthaul 5G, cũng như những ý nghĩa quan trọng của hệ
thống này, kết hợp với những tài liệu, kiến thức em tìm hiểu được, xuất phát từ những vấn
đề trên, em đã lựa chọn đề tài “Công nghệ MMW RoF và khả năng ứng dụng cho mạng
fronthaul 5G” làm nội dung nghiên cứu cho luận văn tốt nghiệp của mình.
2. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
So với kiến trúc 4G, kiến trúc mạng truy nhập vô tuyến 5G có sự khác biệt cơ bản.
Trạm gốc 4G thường bao gồm BBU chịu trách nhiệm điều chế tín hiệu, RRU chịu trách
nhiệm xử lý tín hiệu RF, phần kết nối RRU và anten và anten chịu trách nhiệm chuyển đổi
giữa sóng dẫn trên cáp và sóng không gian trong không khí.
Trong các mạng 5G, mạng truy cập không còn bao gồm BBU, RRU và anten. Thay
vào đó, nó được cấu trúc lại thành ba thực thể chức năng: khối đơn vị tập trung (CU), khối
đơn vị phân phối (DU) và khối đơn vị anten hoạt động (AAU). CU chịu trách nhiệm xử lý
các giao thức và dịch vụ không theo thời gian thực. DU chịu trách nhiệm xử lý các giao
thức lớp vật lý và dịch vụ thời gian thực. AAU thực hiện một phần của chức năng xử lý lớp
vật lý của BBU được hợp nhất với RRU ban đầu và anten thụ động thành một AAU.
Theo các tiêu chuẩn được đề xuất bởi 5G, CU, DU và AAU có thể được tách rời hoặc
đặt cùng vị trí, do đó sẽ có nhiều hình thức triển khai mạng, và được chia thành các phần
mạng Fronthaul kết nối giữa AAU với DU, Middlethaul kết nối giữa DU với CU, và
Fronthaul kết nối từ CU đến phần mạng lõi.
Như đã đề cập ở trên, môi trường truyền dẫn cho mạng fronthaul 5G thường là cáp
quang do các ưu điểm vốn có của cáp quang như suy hao nhỏ, dung lượng
lớn, trễ thấp,... Một số công nghệ được sử dụng cho mạng fronthaul 5G gồm WDM/OTN,
WDM/PON, hay IP quang. Sự hội tụ giữa sợi quang với hệ thống MMW sẽ mang đến một
mạng fronthaul với dung lượng lớn, linh hoạt, hiệu quả về mặt chi phí, đáp ứng được các
yêu cầu của mạng fronthaul 5G trong tương lai.
3
Công nghệ truyền tín hiệu vô tuyến ở băng tần milimet qua sợi quang (MMW RoF) là
một công nghệ truyền thông trong đó tích hợp mạng quang và mạng vô tuyến sử dụng dải
tần milimet.
Hệ thống MMW RoF sử dụng sóng MMW kết hợp với công nghệ truyền tín hiệu vô
tuyến qua sợi quang (RoF) có thể kết hợp được các ưu điểm của cả sợi quang và ưu điểm
của tần số sóng milimet.
Giải pháp mạng fronthaul 5G sử dụng hệ thống truyền dẫn lai ghép MMW-RoF cho
phép tiết kiệm chi phí, tăng tính linh hoạt và khả năng mở rộng.
3. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu về công nghệ MMW RoF
- Nghiên cứu khả năng ứng dụng của hệ thống MMW RoF trong mạng fronthaul 5G
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: công nghệ MMW RoF
- Phạm vi nghiên cứu: Ứng dụng hệ thống MMW RoF cho mạng fronthaul 5G.
5. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu tìm hiểu lý thuyết, thu thập các tài liệu liên quan đến vấn đề nghiên cứu;
trên cơ sở đó phân tích và tổng hợp để nghiên cứu công nghệ và khả năng ứng dụng của hệ
thống MMW RoF trong mạng fronthaul 5G.
