Điện tử viễn thông mạng truy nhập khotailieu

Với các đặc điểm vượt trội về băng thông, tốc độ và chất lượng dịch vụ so vớicông nghệ mạng truy nhập cáp đồng, công nghệ mạng truy nhập cáp quang mở ra xuhướng mới nhằm cung cấp các dịc

Truy nh p quang â

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghệ viễn thông đã và đang phát triển một cách như vũ bão Mạng viễnthông ngày càng có khả năng cung cấp nhiều loại dịch vụ tới khách hàng , như cácdịch vụ truyền Data, Internet ,Video Nhưng để cung cấp cho khách hàng các dịch vụviễn thông hiện đại, nếu chỉ có tổng đài và mạng trung kế thôi thì vẫn chưa đủ Mộtphần quan trọng tham gia vào khả năng cung cấp dịch vụ cho khách hàng là mạngtruy nhập thuê bao Mạng truy nhập truyền thống chủ yếu là mạng đôi dây cáp đồngnối trực tiếp tới tổng đài hoặc thông qua các tầng thuê bao xa Do vậy nảy sinh một

số hạn chế buộc các nhà mạng phải đưa vào các giải pháp khác, những vấn đề nảysinh đó:

• Các dịch vụ mới liên tục phát triển trong khi mạng cáp đồng hiện nay không đáp ứngđược cả về nhu cầu dịch vụ cũng như tổ chức mạng lưới

• Các tổng đài có dung lượng lớn và chuyên dụng, do đó làm nảy sinh sự hạn chế việckết nối trực tiếp với các thuê bao và tổng đài

Các yêu cầu nêu trên dẫn đến cần đưa ra một mạng truy nhập mới với các đặctính linh hoạt, hiệu quả, dễ kết nối, dung lượng lớn và có khả năng đáp ứng các dịch

vụ mới Do có nhiều ưu điểm ,truyền dẫn quang đóng một vai trò quan trọng trongmạng viễn thông của mọi quốc gia Mạng truy nhập quang đang tạo nên một cuộccách mạng trong việc nâng cấp mạng truy nhập băng hẹp truyền thống, đồng thờităng bán kính phực vụ lên hàng chục Km

Với các đặc điểm vượt trội về băng thông, tốc độ và chất lượng dịch vụ so vớicông nghệ mạng truy nhập cáp đồng, công nghệ mạng truy nhập cáp quang mở ra xuhướng mới nhằm cung cấp các dịch vụ băng rộng cho khách hàng Mặt khác, đểnâng cao khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp trên thị trường dịch vụ băng rộng,các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông lớn như: VNPT, FPT, Viettel đã gấp rút triểnkhai các hệ thống mạng truy nhập quang trên công nghệ AON (Active OpticalNetwork), GPON (Gigabit Passive Optical Network), nhằm cung cấp các dịch vụ

Truy nh p quang â

băng rộng, dịch vụ FTTX (Fiber to the X) tốc độ cao, chất lượng ổn định đến nhàkhách hàng bằng cáp quang

Bài viết sau trình bày khái quát về công nghệ truy nhập cáp quang bao gồm:

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về truy nhập quang.

Chương 2: Trình bày về công nghệ truy nhập quang chủ động và các cấu hình

triển khai AON

Chương 3: Trình bày về công nghệ truy nhập quang thụ và so sánh giữa mạng

AON và PON

Chương 4: Trình bày về các giải pháp triển khai mạng truy nhập quang.

Cuối cùng là phần đánh giá , tổng kết về truy nhập quang

Trong quá trình viết bài , chúng em không thể tránh khỏi những sai sót Rất mong được sự góp ý của thầy và các bạn Xin chân thành cảm ơn

Truy nh p quang â

Danh mục các từ viết tắt sử dụng trong bài

OAN Optical Access Network Mạng Truy Nhập Quang

AON Active Optical Network Mạng Quang Chủ Động

PON Passive Optical Network Mạng Quang Thụ Động

OLT Optcal line terminal Đầu cuối đường quang

ODN Optical Distribution Network Mạng phân phối quang

ONU Optical Network Unit Khối đơn vị mạng quang

AF Adaption Function Khối chức năng tự thích nghi

NT Network Terminal đầu cuối mạng

AOEN Active Optical Ethernet

Network

Mạng Ethernet tích cực

CPE Customer premise equiment Phương tiện truyền thông cá nhân ATM Asynchronous Transfer Mode Truyền không đồng bộ

WDM Wavelength division Multiple Ghép kênh theo bước sóng

TDMA Time division Multiple Access Đa truy nhập theo thời gian

UNI User to Network Interface Giao diện người dùng với mạng SNI Service to Network Interface Giao diện dịch vụ với mạng

FDH Fiber Division Hub Tủ đấu nối quang

PLOAM physical layer OAM Lớp Vật lý OAM

BPON Broadband PON Quang thụ động băng thông rộng EPON Ethernet PON Quang thụ động Ethernet

GPON Gigabit PON Quang thụ động tốc độ gigabit FTTN Fiber to the Node Cáp quang tới các node

FTTC Fiber to the Curb cáp quang tới khu dân cư

FTTB Fiber to the Building Cáp quang tới tòa nhà

FTTH Fiber to the Home Cáp quang tới thuê bao

Truy nh p quang â

MỤC LUC

Truy nh p quang Ch â ươ ng 1: T ng quan truy nh p ô â quangTruy nh p quang Ch â ươ ng 1: T ng quan truy nh p ô â quang

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN TRUY NHẬP QUANG

1.1 Giới thiệu

Khái niệm: Mạng truy nhập quang (OAN-Optical Access Network) là mạng

truy nhập chủ yếu sử dụng cáp quang làm phương tiện truyền dẫn

Những ưu điểm của mạng truy nhập quang là:

 Dung lượng truyền tải lớn

 Kích thước và trọng lượng cáp nhỏ

 Không bị nhiễu điện

 Tính bảo mật cao

 Chất lượng truyền dẫn tốt

Những nhược điểm của truy nhập quang là:

• Vấn đề biến đổi điện-quang: tín hiệu điện phải được bến đổi thành sóng ánh sáng vàngược lại Chi phí của các thiết bị biến đổi cao, cần được xem xét khi thiết kế mạng

• Đường truyền thẳng, điều này không thích hợp cho các vùng rừng núi hay các nơi cóđịa hình phức tạp

• Yêu cầu lắp đặt đặc biệt do sợi chủ yếu làm bằng thủy tinh

• Đòi hỏi phải có kỹ năng tốt trong công tác lắp đặt và bảo dưỡng

Phân loại: Gồm có 2 loại truy nhập quang chủ động (AON) và truy nhập quang

thụ động (PON)[3]

1.2 Thiết bị truyền dẫn

Thiết bị truyền dần bao gồm cáp quang và sợi quang.

Sợi quang là một thành phần quan trọng trong mạng, nó tạo sự kết nốigiữa các thiết bị

Hai thông số cơ bản của sợi quang là suy hao và tán sắc, tuy nhiênsợi quang ứng dụng trong mạng PON thì chỉ cần quan tâm đến suyhao không quan tâm đến tán sắc bởi khoảng cách truyền tối đa chỉ là 20 km và tánsắc thì ảnh hưởng không đáng kể Do đó, người ta sử dụng sợi quang có suy haonhỏ, chủ yếu là sử dụng sợi quang theo chuẩn G.652

Cáp quang dài, mỏng với thành phần của thủy tinh trong suốt và

Truy nh p quang Ch â ươ ng 1: T ng quan truy nh p ô â quangTruy nh p quang Ch â ươ ng 1: T ng quan truy nh p ô â quang

quang có cấu tạo gồm dây dẫn trung tâm là sợi thủy tinh hoặc plastic đã đượctinh chế nhằm cho phép truyền đi tối đa các tín hiệu ánh sáng Sợi quang đượctráng một lớp lót nhằm phản chiếu tốt các tín hiệu

Cáp quang gồm các thành phần được thể hiện như hình 1.1

Lõi: Trung tâm phản chiếu của sợi quang nơi ánh sáng đi qua

Cladding: Vật chất quang bên ngoài bao bọc lõi mà phản xạ ánh sáng trở lạivào lõi

Buffer coating: Lớp phủ dẻo bên ngoài bảo vệ sợi không bị hỏng và ẩm ướt Jacket: Hàng trăm hay hàng ngàn sợi quang được đặt trong bó gọi là cáp quang Những bó này được bảo vệ bởi lớp phủ bên ngoài của cáp được gọi là jacket

Hình 1.1: Cấu tạo của sợi quang

 Cơ chế truyền và nhận tín hiệu trong cáp quang

Khi phát tín hiệu thì một điốt phát sáng (LED) hoặc laser sẽ truyền dữ liệu xungánh sáng vào cáp quang Còn khi nhận thì sẽ sử dụng cảm ứng quang chuyển xungánh sáng ngược thành dữ liệu So với cáp đồng, cáp quang chỉ truyền sóng ánh sáng(không truyền tín hiệu điện) nên nhanh, không bị nhiễu và bị nghe trộm (tín hiệu ánhsáng từ sợi quang không bị nhiễu với những sợi khác trong cùng cáp, điều này làmcho chất lượng tín hiệu tốt hơn)

Độ suy hao thấp hơn các loại cáp đồng (tín hiệu bị mất trong cáp quang ít hơntrong cáp đồng), nên có thể tải các tín hiệu đi xa hàng ngàn km Dung lượng tải củacáp quang cao hơn, vì sợi quang mỏng hơn cáp đồng, nhiều sợi quang có thểđược bó vào với đường kính đã cho hơn cáp đồng Điều này cho phép nhiềukênh đi qua một sợi cáp Cáp quang cũng sử dụng điện nguồn ít hơn, bởi

Truy nh p quang Ch â ươ ng 1: T ng quan truy nh p ô â quangTruy nh p quang Ch â ươ ng 1: T ng quan truy nh p ô â quang

vì tín hiệu trong cáp quang giảm ít, máy phát có thể sử dụng nguồn thấp hơnthay vì máy phát với điện thế cao được dùng trong cáp đồng

Cáp quang không cháy, vì không có điện xuyên qua cáp quang, do đókhông có nguy cơ hỏa hoạn xảy ra Tuy vậy, cáp quang và các thiết bị đi kèm lại rấtđắt tiền so với các loại cáp đồng

1.3 Cấu trúc mạng truy nhập quang

1.3.1 Cấu hình tham chiếu

Mạng truy nhập quang dùng sợi quang làm môi trường truyền dẫn chủyếu.Thông tin trao đổi của tổng đài chuyển mạch và thông tin nhận được của thuêbao đều là tín hiệu điện

Cần phải có biến đổi E/O(electric/optical) ở phía tổng đài và biến đổi O/E ở đơn

vị mạng quang (ONU-Optical Network Unit) để có thể thực hiện truyền dẫn tín hiệuquang như mô tả qua hình vẽ sau:

Hình 1.2: Sơ đồ khối mạng truy nhập quang.

Ví dụ mạng quang thụ động(PON-Passive Optical Network) gồm 4 module cơbản: OLT(Optcal line terminal),ODN(Optical Distribution Network), ONU,vàAF(Adaption Function)

Điểm tham chiếu gồm có: Điểm tham chiếu phát quang (S), điểm tham chiếuthu quang (R), điểm tham chiếu giữa các nút dịch vụ (V), điểm tham chiếu đầu cuốithuê bao (T), và điểm tham chiếu giữa các ONU

Truy nh p quang Ch â ươ ng 1: T ng quan truy nh p ô â quangTruy nh p quang Ch â ươ ng 1: T ng quan truy nh p ô â quang

Giao diện bao gồm: Giao diện quản lý mạng Q3 và giao diện giữa thuê baovới mạng UNI Vì vậy có thể hiểu mạng truy nhập quang là mạng sử dụng chung cácgiao diện với các mạng khác nhau nhưng hệ thống truyền dẫn truy nhập cáp quangđảm nhiệm một loạt đường liên kết truy nhập và gồm các ONT, ODN, ONU và AF

Đầu nối truyền dẫn giữa OLT và ONU có thể theo phương thức điểm-đa điểm,cũng có thể theo phương thức điểm-điểm Về hình thức truyền dẫn, có thể áp dụngghép kênh theo thời gian (TDM), ghép kênh theo bước sóng… Còn phương thứctruy nhập đa số dựa trên đa truy nhập phân chia theo thời gian

1.3.2 Kiến trúc cơ bản của mạng truy nhập quang

Phần quang của truy cập có thể có cấu trúc điểm nối điểm tích cực hoặc đađiểm thụ động Các phần tử cơ bản của mạng truy nhập quang, như đã giới thiệutrong phần trên, gồm có: Khối mạng quang ONU, khối kết cuối mạng quang ONT,đầu cuối đường quang (OLT) và đầu cuối mạng (NT) Cấu hình này hỗ trợ từ cấutrúc truy nhập sợi quang tới tận nhà (FTTH) qua FTTB/C tới FTTcab như hình sau:

Hình 1.9: Cấu hình mạng truy nhập quang 1.3.3 Các khối chức năng

1.3.3.1 OLT (Optical Line Terminal)_Đầu cuối đường quang

OLT cung cấp giao diện quang với ODN, đồng thời cung cấp biện pháp cầnthiết để truyền các dịch vụ khác nhau OLT có thể chia thành các dịch vụ chuyểnmạch và các dịch vụ không chuyển mạch, quản lý báo hiệu và thông tin giám sátđiều khiển đến từ ONU Từ đó cung cấp các chức năng bảo dưỡng cho ONU

Truy nh p quang Ch â ươ ng 1: T ng quan truy nh p ô â quangTruy nh p quang Ch â ươ ng 1: T ng quan truy nh p ô â quang

Hình 1.5: Thiết bị OLT

OLT có thể lắp đặt ở giao diện tổng đài chuyển mạch nội hạt, cũng có thể lắpđặt ở đầu xa.Về mặt vật lý nó có thể là thiết bị độc lập hoặc nằm trong thiết bị tổngthể khác OLT gồm đơn vị trung tâm, đơn vị dịch vụ, đơn vị chung, như hình vẽ sau:

Hình 1.4: Sơ đồ khố chức năng OLT

Chức năng đơn vị trung tâm

• Nối chéo số: Cung cấp nối chéo giữa mạng với ODN trong độ rộng băng tần

Chức năng đơn vị chung

• Chức năng cấp điện: Chuyển đổi nguồn điện cung cấp từ bên ngoài thành trị

số điện yêu cầu của nội bộ

• Chức năng OAM: Thông qua giao diện tương ứng, thực hiện sự vận hành,quản lý và bảo dưỡng đối với tất cả các khối chức năng và đối với quản lýmạng lớp trên

Chức năng đơn vị dịch vụ

• Bộ phận dịch vụ là đầu vào của các dịch vụ

• Yêu cầu các dịch vụ phải có tốc độ sơ cấp của ISDN

Truy nh p quang Ch â ươ ng 1: T ng quan truy nh p ô â quangTruy nh p quang Ch â ươ ng 1: T ng quan truy nh p ô â quang

1.3.3.2 ONU (Optical Network Unit)_Khối đơn vị mạng quang

Hình 1.6: Sơ đồ khối chức năng ONU.

Khối đơn vị mạng quang ở giữa ODN với thuê bao Phía mạng của ONU cógiao diện quang, còn phía thuê bao là giao diện điện Do đó cần có chức năngchuyển đổi quang điện Đồng thời có thể thực hiện chức năng xử lý và quản lý bảodưỡng các tín hiệu điện ONU có thể đặt ở phía khách hàng(FTTH/FTTB) hoặcngoài trời

Hình 1.7: Thiết bị ONU

ONU bao gồm các bộ phận trung tâm, bộ phận dịch vụ và bộ phận chung

Chức năng đơn vị trung tâm

• Giao diện ODN: cung cấp 1 loạt các giao diện quang vật lý, nối với ODNđồng thời hoàn thành việc biến đổi quang/điện và điện/quang

• Chức năng ghép kênh truyền dẫn: Xử lý và phân phối thông tin Tổ hợp vàphân giải các thông tin đến từ các thuê bao khác nhau hoặc là đưa tới các thuêbao khác nhau

Truy nh p quang Ch â ươ ng 1: T ng quan truy nh p ô â quangTruy nh p quang Ch â ươ ng 1: T ng quan truy nh p ô â quang

• Chức năng ghép kênh thuê bao và dịch vụ: Tập hợp và phân phối các thôngtin từ/đến các thuê bao khác nhau

Chức năng đơn vị chung: Cấp điện và OAM, tính chất chức năng bộ phận chung

giống như trong OLT

Chức năng đơn vị dịch vụ: Bộ phận này cung cấp giao diện phục vụ khách hàng,

có thể cung cấp cho một hoặc một nhóm khách hàng Cung cấp chức năng của thuêbao, bao gồm phối hợp n*64Kbps và chuyển đổi báo hiệu…

1.3.3.3 ODN (Optical Distribution Network)_Mạng phân phối quang

Mạng phân phối quang đặt giữa ONU và OLT Chức năng của nó là phân phốicông suất của tín hiệu quang ODN chủ yếu là linh kiện quang không nguồn và sợiquang tạo thành mạng phân phối quang thụ động Thông thường áp dụng cấu trúchình cây như mô tả trong hình sau:

Hình 1.8: Đường truyền quang trong ODN.

ODN trong hình trên được cấu thành bởi các linh kiện đường truyền quang cócấp số là p

Các linh kiện này nối đường truyền quang, chia/ghép đường quang,truyền dẫnquang đa bước sóng và giám sát điều khiển đường quang…

1.3.3.4 AF (Adaption Function)_Khối chức năng tự thích nghi

AF chủ yếu cung cấp chức năng phối hợp ONU với các thiết bị thuê bao AF cóthể thuộc ONU hoặc độc lập

Truy nh p quang Ch â ươ ng 2: Truy nh p quang ch đ ng â ủ ộ

CHƯƠNG 2

TRUY NHẬP QUANG CHỦ ĐỘNG (AON-Active Optical Network)

2.1 Khái niệm

AON (Active Optical Network) là kiểu kiến trúc mạng truyền dẫn quang mà

tại đó các điểm mạng (node) có chứa các thiết bị cần sử dụng nguồn điện nhưSwitch, MUX (Multiplexer) Tín hiệu khi đi qua các node được biến đổi từ quang –điện và ngược lại, rồi mới chuyển tiếp đi Việc chuyển đổi này làm ảnh hưởng tới tốc

độ truyền dữ liệu Tuy nhiên nhờ bộ đệm (cache) của các thiết bị chuyển mạch màquá trình chuyển mạch của dữ liệu được hạn chế bớt xung đột[3]

đủ để đáp ứng cho băng thông 2 chiều Cấu trúc mạng này tương tự như cấu trúc củamạng cáp đồng hiện nay và dễ dàng cho các nhà cung cấp dịch vụ đã có sẵn

Từ năm 2007, hầu hết các hệ thống mạng quang chủ động được gọi là Ethernetchủ động Ethernet chủ động sử dụng các chuyển mạch Ethernet quang để phân phốitín hiệu, do đó sẽ kết nối các căn hộ khách hàng với nhà cung cấp thành một hệ

Truy nh p quang Ch â ươ ng 2: Truy nh p quang ch đ ng â ủ ộthống mạng Ethernet khổng lồ giống như một mạng máy tính thông thường ngoại trừmục đích của chúng là kết nối các căn hộ và các tòa nhà với nhà cung cấp dịch vụ.Mỗi tủ chuyển mạch có thể quản lý tới 1000 khách hàng, thông thường là 400-500khách hàng Các thiết bị chuyển mạch này thực hiện chuyển mạch và định tuyến dựavào lớp 2 và lớp 3 Một nhược điểm rất lớn của mạng quang chủ động chính là ởthiết bị chuyển mạch.

2.2 Các phương thức triển khai AON

Mạng AON được hiểu là kiểu kết nối điểm tới điểm (P2P – Point to Point) vàAOEN(Active Optical Ethernet Network)

Có hai cấu hình chính được triển khai đó là: KIến trúc “Home Run”, và kiếntrúc Active Star Ethernet

2.2.1 Kiến trúc Home- Run-fiber

Kiến trúc này có cáp dành riêng để nối từ CO (Central Office- xuất phát từ nhà cung cấp dịch vụ) đến từng nhà thuê bao Kiến trúc này yêu cầu nhiều sợi quang, nhiều OLT-đầu cuối đường quang (vì mỗi nhà thuê bao cần 1 cổng OLT) Hình 2.2

miêu tả kiến trúc cáp chạy tới tận nhà thuê bao

Hình 2.2: Kiến trúc Home- Run

Truy nh p quang Ch â ươ ng 2: Truy nh p quang ch đ ng â ủ ộ

2.2.2 Active Star Ethernet

Kiến trúc Ethernet sao tích cực ASE (Active Star Ethernet) được biết đến nhưkiến trúc sao kép, ASE sẽ giảm được số lượng cáp quang và giảm giá thành bằngcách chia sẻ cáp đầu ra

Hình 2.3: kiến trúc Active Star Ethernet

Kiến trúc sao tích cực, node từ xa sẽ được triển khai giữa CO và nhà thuê bao.Mỗi cổng OLT và cáp đầu ra giữa CO và node từ xa được chia sẻ bởi bốn đến hàngnghìn nhà thuê bao, tùy thuộc vào tỉ lệ chia cho của bộ lọc qua những đường linkphân phối dành riêng từ node từ xa Node từ xa ở trong sao tích cực có thể là bộghép kênh hoặc là bộ chuyển mạch Node từ xa chuyển mạch tín hiệu ở trong miềnđiện vì thế chuyển đổi quang sang điện, điện sang quang là rất cần thiết ở node xa

Do băng tần của cáp đầu ra CO bị chia sẻ giữa nhiều điểm đầu cuối, nên dung lượng

dư thừa tối đa sẵn có cho mỗi ngôi nhà ở đường lên và đường xuống đều ít hơn sovới cáp đến tận nhà, đây chính là nhược điểm của cấu trúc sao so với cấu trúc “homerun” ở trên

Truy nh p quang Ch â ươ ng 2: Truy nh p quang ch đ ng â ủ ộ

2.3 Ưu -nhược điểm:

2.3.1 Ưu điểm:

Mạng cáp quang tích cực có thể sử dụng cơ sở hạ tầng có sẵn của cáp đồng, do

đó giảm bớt chi phí khi triển khai mạng

Với đặc điểm của mạng cáp quang là đường truyền trực tiếp từ nhà cung cấpdịch vụ tới khách hàng (point to point), do đó dễ dàng điều chỉnh băng thông mộtcách đơn giản và thuận tiện

Mạng cáp quang tích cực được hỗ trợ các chuẩn Ethernet quang và cấu trúcmạng đơn giản; quan trọng nhất là nó rất linh hoạt cho sự tăng trưởng của hệ thốngviễn thông trong tương lai Bởi vì đặc điểm quan trọng của các hệ thống viễn thông

là các thiết bị đầu cuối thay đổi rất nhanh chóng nhưng những cơ sở hạ tầng mạngthì phải tồn tại từ 15 đến 20 năm Do đó lựa chọn giải pháp nào là điều rất quantrọng đối với các nhà cung cấp dịch vụ cũng như những kĩ sư thiết kế mạng

2.3.2 Nhược điểm:

Một nhược điểm rất lớn của mạng quang chủ động chính là ở thiết bị chuyểnmạch Với công nghệ hiện tại, thiết bị chuyển mạch bắt buộc phải chuyển tín hiệuquang thành tín hiệu điện để phân tích thông tin rồi tiếp túc chuyển ngược lại đểtruyền đi Điều này sẽ làm giảm tốc độ truyền dẫn tối đa có thể trong hệ thống FTTx.Ngoài ra do đây là những chuyển mạch có tốc độ cao nên các thiết bị này có chi phíđầu tư lớn, không phù hợp với việc triển khai đại trà cho mạng truy cập

Sự bất tiện còn nằm ở cấu trúc mạng Với mạng cáp quang chủ động, các thiết

bị cần nguồn cung cấp để hoạt động, đồng thời phải bảo trì, bảo dưỡng thườngxuyên nên chi phí bảo dưỡng trở thành vấn đề rất lớn

CHƯƠNG 3

TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG PON

Truy nh p quang Ch â ươ ng 2: Truy nh p quang ch đ ng â ủ ộ

3.1 Giới thiệu mạng quang thụ động Passive Optical Network (PON)

Mạng quang thụ động được hiểu là kết nối giữa các tổng đài CO (CentralOffice) và CPE (customer premise equiment) đều không sử dụng các thiết bị cónguồn (điện) nuôi để điều khiển tín hiệu, nghĩa là tất cả các thành phần tích cực giữatổng đài CO (Central Office) và người sử dụng sẽ không còn tồn tại mà thay vào đó

là các thiết bị quang thụ động, để điều hướng các lưu lượng trên mạng dựa trên việcphân tách năng lượng của các bước sóng quang học tới các điểm đầu cuối trênđường truyền

Việc thay thế các thiết bị tích cực sẽ tiết kiệm chi phí cho các nhà cung cấp dịch

vụ vì họ không còn cần đến năng lượng và các thiết bị chủ động trên đường truyềnnữa Các bộ ghép / tách thụ động chỉ làm các công việc đơn thuần như cho đi quahoặc chặn ánh sáng lại… Vì thế, không cần năng lượng hay các động tác xử lý tínhiệu nào và từ đó, giảm chi phí bảo trì tổng thể cho các nhà cung cấp dịch vụ

 Central office : Văn phòng trung tâm

 Distribution fiber : Phân phối quang

 Management system : Hệ thống quản lý

 Passive splitter : Bộ chia thụ động

Các phần tử thụ động của PON đều nằm trong mạng phân phối quang,bao gồm các phần tử như sợi quang, các bộ tách /ghép quang thụ động,

Truy nh p quang Ch â ươ ng 2: Truy nh p quang ch đ ng â ủ ộcác đầu nối và các mối hàn quang Các phần tử tích cực như OLT và cácONU đều nằm ở đầu cuối của mạng PON.

Tín hiệu trong PON có thể được phân ra và truyền đi theo nhiều sợi quanghoặc được kết hợp lại và truyền đi trên một sợi quang thông qua bộ ghép quang, phụthuộc tín hiệu đó đi theo hướng lên hay xuống của mạng quang thụ động PON Mạng quang thụ động (PON) được xây dựng nhằm giảm số lượng cácthiết bị thu, phát và sợi quang trong mạng thông tin quang FTTH PON làmột mạng điểm tới đa điểm, một kiến trúc PON bao gồm một thiết bị đầucuối kênh quang được đặt tại trạm trung tâm của nhà khai thác dịch vụ vàcác bộ kết cuối mạng cáp quang ONU/ONT (Optical Network Unit/OpticalNetwork Terminator) đặt tại gần hoặc tại nhà thuê bao Giữa chúng là hệ thống phânphối mạng quang ODN (Optical Distribution Network) bao gồm cáp quang,các thiết bị tách ghép thụ động

3.2 Đặc điểm của PON

Đặc trưng của hệ thống PON là thiết bị thụ động phân phối sợi quang đến từngnhà thuê bao sử dụng bộ chia có thể lên tới 1:128

PON hỗ trợ giao thức ATM, Ethernet PON hỗ trợ các dịch vụ thoại, dữliệu và hình ảnh với tốc độ cao và khả năng cung cấp băng thông rộng.Trong hệthống PON, băng thông được chia sẻ cho nhiều khách hàng điều này sẽ làm giảmchi phí cho khách hàng sử dụng Cũng như khả năng tận dụng công nghệWDM, ghép kênh phân chia theo dải tần, TDMA và cung cấp băng thôngđộng để giảm thiểu số lượng cáp quang cần thiết để kết nối giữa OLT và bộ chia.PON thực hiện truyền dẫn 2 chiều trên 2 sợi quang hay 2 chiều trên cùng 1 sợiquang PON có thể hỗ trợ mô hình: hình cây, sao, bus và ring

3.3 Thành phần thụ động của mạng quang thụ động PON

3.3.1 Bộ tách / ghép quang

Một mạng quang thụ động sử dụng một thiết bị thụ động để tách một tín hiệuquang từ một sợi quang sang một vài sợi quang và ngược lại Thiết bị này là Coupler

Truy nh p quang Ch â ươ ng 2: Truy nh p quang ch đ ng â ủ ộ

• Tổn hao tách: Mức năng lượng ở đầu ra của Coupler so với năng lượng đầuvào (db) Đối với Coupler 2x2 lý tưởng, giá trị này là 3dB

Hình 3.3: Cấu hình cơ bản của loại coupler

• Tổn hao chèn: Năng lượng tổn hao do sự chưa hoàn hảo của quá trình xử lý Giá trịnày nằm trong khoảng 0,1dB đến 1dB

3.3.2 Bộ chia (Splitter)

Bộ chia/ghép quang thụ động (Splitter): Dùng để chia/ghép thụ động tínhiệu quang từ nhà cung cấp dịch vụ đến khách hàng và ngược lại giúp tậndụng hiệu quả sợi quang vật lý Thành phần được nhắc chủ yếu trong mạng PON là

bộ chia

Đầu vào của splitter có một giao tiếp quang hướng tới OLT, đầu ra có nhiềugiao tiếp hướng tới ONU/ODN, splitter nhận tín hiệu từ OLT sau đó phân phối tớiONU/ODN một cách thụ động

Splitter thường đặt tại FDH hoặc tại khách hàng, là thiết bị không cần nguồnnuôi

Hình 3.4: Thiết bị splitter.

Bộ chia là thiết bị thụ động, công dụng của nó là để chia công suất quang từmột sợi ra nhiều sợi khác nhau Từ OLT đến ONU có thể sử dụng nhiềudạng bộ chia có tỉ bộ chia là 1:2; 1:4; 1:8; 1:16;1:32; 1:64; 1:128 Sử dụng một bộ

Truy nh p quang Ch â ươ ng 2: Truy nh p quang ch đ ng â ủ ộchia có tỉ lệ chia lớn như 1:32 hay 1:64 hay có thể sử dụng bộ chia nhiều lớpvới lớp thứ nhất sử dụng bộ chia 1:2 và lớp thứ 2 sử dụng 2 bộ chia1:4 Hầu hết hệ thống PON sử dụng bộ chia bộ chia là 1:16 và 1:32 Tỉ lệchia trực tiếp ảnh hưởng quỹ suy hao của hệ thống và suy hao truyền dẫn.

Tỉ lệ của bộ chia càng cao cũng có nghĩa là công suất truyền đến mỗi ONU

sẽ giảm xuống do suy hao của bộ chia splitter 1:N tính theo công thức10×logN (dB), nên nếu tỉ lệ bộ chia mà tăng lên gấp đôi thì suy hao sẽ tăng lên

3 dB Cho phép gắn bên trong giá phân phối quang ODF, hay măng xông

Số cổng Suy hao splitter(dB)

Bảng 1 Liệt kê các suy hao của các bộ chia tương ứng

3.4 Cơ chế truyền nhận lưu lượng trong PON

3.4.1 Cơ chế truyền lưu lượng hướng xuống

• Gói tin được phát quảng bá từ OLT tới splitter tới ONU

• ONU dựa vào địa chỉ MAC để xác định có nhận gói tin hay không

Hình 3.5: Cơ chế truyền lưu lượng hướng xuống

3.4.2 Cơ chế truyền lưu lượng hướng lên

• Gói tin từ ONU tới Splitter phải hướng lên OLT không được chuyển sang các ONUkhác

• Vì chỉ có duy nhất con đường từ Splitter lên OLT nên phải có cơ chế để tránh việc

Truy nh p quang Ch â ươ ng 2: Truy nh p quang ch đ ng â ủ ộ

Hình 3.6: Cơ chế truyền lưu lượng hướng lên

sự truyền dẫn trong mạng PON đều được thực hiện giữa OLT và các ONU.OLT ở tại tổng đài, kết nối truy nhập quang đến mạng đường trục (có thể làmạng IP, ATM ) ONU ở tại đầu cuối người sử dụng (trong giải phápFTTH_Fiber To The Home, FTTB_Fiber To The Building) hoặc ở tại Curb tronggiải pháp FTTC_Fiber To The Curb và có khả năng cung cấp các dịch vụ thoại, dữliệu và video băng rộng

Hình 3.7: Mô hình mạng quang thụ động