đồ án :“Kiến trúc và giải pháp của WDM-PON

đồ án :“Kiến trúc và giải pháp của WDM-PON“Kiến trúc và giải pháp của WDM-PON”. Bố cục của đồ án được trình bày như sau :Chương I : Tổng quan về các công nghệ PON.Chương II : Các thiết bị trong WDM-PON.Chương III : Kiến trúc và giải pháp của WDM-PON.Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới ThS. Nguyễn Việt Hùng, người đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án.Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Viễn thông đã giúp đỡ em trong thời gian qua.

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, nhu cầu về thông tin phát triển rất mạnh trên toàncầu cũng như trong ở phạm vi các quốc gia Để đáp ứng được yêu cầu đòi hỏi thôngtin ngày càng cao và đa dạng của khách hàng thì vấn đề về mặt băng thông là vô cùngquan trọng, phải tạo một đường truyền băng thông rộng, tốc độ cao và hạn chế để xảy

ra tắc nghẽn Để tạo băng thông đủ lớn, một giải pháp đã được đưa ra là sử dụng truynhập quang vì chỉ có sợi quang mới đảm bảo tốc độ vài chục Mbps tới vài Gbps Trênthế giới đã sử dụng khá phổ biến mạng truy nhập quang, còn ở Việt Nam thì đã bắt đầuphát triển

Trong các phương pháp truy nhập quang thì phương pháp truy nhập quang thụđộng (PON) mang lại hiệu quả rất lớn cho các nhà khai thác mạng Phương thức này

có thể dựa trên nền ATM (APON), trên nền Ethernet (EPON), băng rộng (BPON) hay

sử dụng công nghệ Gigabit (GPON), sử dụng ghép kênh phân chia theo bước sóng(WDM PON)

Việc sử dụng WDM được xem là công nghệ quan trọng và hiệu quả nhất chođường truyền dẫn Với công nghệ WDM, nhiều kênh quang, thậm chí tới hàng ngànkênh quang, truyền đồng thời trên một sợi, trong đó mỗi kênh quang tương ứng một hệthống truyền dẫn độc lập tốc độ nhiều Gbps Trong tất cả các mạng quang thụ độngtrên thì WDM-PON sẽ là công nghệ hứa hẹn nhất cho các mạng truy nhập vì nó cungcấp băng thông rất lớn Giải pháp WDM PON đang trong quá trình nghiên cứu để hìnhthành chuẩn, và bước đầu được áp dụng thử nghiệm Hứa hẹn công nghệ này rất pháttriển trong tương lai.Vì vậy em đã chọn đề tài:

“Kiến trúc và giải pháp của WDM-PON” Bố cục của đồ án được trình bày nhưsau :

 Chương I : Tổng quan về các công nghệ PON.

 Chương II : Các thiết bị trong WDM-PON.

 Chương III : Kiến trúc và giải pháp của WDM-PON.

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới ThS Nguyễn Việt Hùng, người đã tận

tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Viễn thông đã giúp đỡ emtrong thời gian qua

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC HÌNH VẼ v

DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT viii

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ PON 1

1.1 Giới thiệu về PON 1

1.2 APON 4

1.2.1 Kiến trúc phân lớp APON 4

1.2.2 Lớp hội tụ truyền dẫn TC 6

1.3 B-PON 6

1.3.1 Tổng quan hệ thống B-PON 6

1.3.2 Thiết bị đầu cuối đường quang 7

1.3.3 Mạng quang thụ động (PON) 8

1.3.4 Đầu cuối mạng quang 9

1.4 EPON 10

1.4.1 Kiến trúc EPON 10

1.4.2 Mô hình ngăn xếp EPON 12

1.4.3 Giao thức EPON 12

1.4.4 Bảo mật trong EPON 13

1.4.5 Những bước phát triển tiếp theo 13

1.5 GPON 14

1.5.1 GPON và ITU-T G.984 14

1.5.2 Kiến trúc GPON 14

1.5.3 Lớp hội tụ truyền dẫn G-PON 15

1.6 WDM-PON 17

1.6.1 Giới thiệu 17

1.6.2 Ưu điểm và nhược điểm của WDM PON 19

1.6.3 Hướng phát triển 20

1.7 Kết luận chương 1 21

CHƯƠNG II CÁC THIẾT BỊ TRONG WDM-PON 22

2.1 Giới thiệu WDM 22

2.1.1 Khái niệm 22

2.1.2 Mô hình hệ thống WDM 22

2.1.3 Các cấu hình mạng WDM 24

2.1.4 Sử dụng WDM trong PON 26

2.2 Những lựa chọn thiết bị cho WDM-PON 29

2.2.1 Lựa chọn bước sóng 29

2.2.2 Thiết bị phát 37

2.2.3 Thiết bị thu 43

2.2.4 Chọn RN 44

2.3 Kết luận chương 2 46

CHƯƠNG III KIẾN TRÚC VÀ GIẢI PHÁP CỦA WDM-PON 47

3.1 Sơ đồ WDN-PON đơn giản 47

3.2 Các kiến trúc WDM-PON 48

3.2.1 PON hỗn hợp (CPON) 48

3.2.2 Mạng định tuyến truy nhập nội hạt (LARNET) 49

3.2.3 Thăm dò từ xa của mạng đầu cuối (RITENET) 50

3.2.4 Kiến trúc WDM PON dựa vào AWG nhiều đoạn 51

3.2.5 Kiến trúc DWDM super PON (SPON) 52

3.2.6 Kiến trúc SUCCESS-DWA PON 53

3.3 Các giải pháp mạng WDM-PON 55

3.3.1 Chồng lấn mạng 56

3.3.2 Chồng lấn dịch vụ 57

3.3.3 WDM/TDM PON lai ghép 58

3.3.4 Tái cấu hình WDM PON 62

3.4 Giải pháp WDM trong 10GEPON 63

3.4.1 Thế hệ EPON kế tiếp:10GEPON 63

3.4.2 Lớp con phụ thuộc môi trường vật lý 64

3.4.3 Lớp con điều chỉnh 70

3.4.4 WDM trong các kênh truyền 71

3.5 Kết luận chương 3 72

KẾT LUẬN 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 2.10 Gán dải bước sóng/nhà cung cấp dịch vụ (U: kênh lên;D: kênh xuống)

37

Hình 2.11 Cấu trúc của một Laser đa tần 39

Hình 2.12 Nguồn xung Chirped WDM cho OLT 41

Hình 2.13 Trường thử nghiệm của môt WDM PON dựa trên sự phối hợp LD 42

Hình 2.14 Nguồn chia sẻ sử dụng SOA phản xạ 43

Hình 2.15 RN dựa trên đặc tính bước sóng vòng của AWG 45

Hình 3.1 Kiến trúc mạng WDM-PON đơn giản 48

Hình 3.2 Kiến trúc của CPON 49

Hình 3.3 Kiến trúc của LARNET 50

Hình 3.4 Kiến trúc của RITENET 51

Hình 3.5 Kiến trúc AWG đa đoạn 52

Hình 3.6 Kiến trúc DWDM super-PON (SPON) dùng ONU không màu 53

Hình 3.7 Kiến trúc SUCCESS-DWA PON 54

Hình 3.8 Nguyên lí chồng lấn mạng Coarse-WDM 57

Hình 3.9 Các loại bổ sung của chồng lấn 58

Hình 3.10 Cấu hình WDM/TDM lai ghép 59

Hình 3.11 WDM/TDM trong đường xuống 60

Hình 3.12 WDM/TDM trong luồng lên 61

Hình 3.13 Định tuyến bước sóng động trong các mạng truy nhập lai ghép 63

Hình 3.14 Cấp phát động của các kênh bước sóng đến các đơn vị mạng quang .63

Hình 3.15 Kế hoạch cấp phát bước sóng cho (a) EPON và (b) 10G EPON 66

Hình 3.16 Các cấu trúc PMD với bộ chia trong miền quang (a) và miền điện (b) 67

Hình 3.17 Các kiến trúc APD-TIA tốc độ kép 69

Hình 3.18 Bước sóng trong 1/10 Gbit/s đường xuống, 1/10 Gbit/s đường lên 72

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 So sánh giải pháp điểm - điểm, TDM PON và WDM PON 19 Bảng 1.2 So sánh các giải pháp mạng PON 19 Bảng 2.1 So sánh CWDM và DWDM 24

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

A

ATMASE Amplified spontaneous emission Bức xạ tự phát có khuyếch đại

đồng bộ

AWGR Arrayed-waveguide grating router Cách tử ống dẫn sóng dãy Router

B

C

D

vòng thuê bao

Multiplex

Ghép kênh mật độ cao phân chiatheo bước sóng

E

F

H

ISDN Inergrated Service Digital Network Mạng số các dịch vụ thích hợp

L

LARNET Local Access Router Network Mạng truy nhập định tuyến nội

hạt

M

P

vật lý

Q

R

REAM Reflective electro-absorption

RITENET Remote Interrogation of Terminal

RN Remote note Node điều khiển từ xa

RSOA Reflective Semiconductor Optical

Amplifier

SOA phan xạ

S

SLED Superliminescent light emitting

SONET Synchronous Optical Network Chuẩn xác định truyền thông trên

cáp quang

T

chiaTDMA Time-division multiple access Đa truy nhập phân chia theo mã

V

VCSEL Vertical-cavity surface-emitting

laser

Laser phát quang lỗ hổng bề mặt thẳng đứng

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ PON

1.1 Giới thiệu về PON

Ta có thể phân mạng truy nhập quang thành hệ thống tích cực và thụ động phụthuộc vào các đặc tính của thiết bị giữa trạm trung tâm và nhà của thuê bao

Hầu hết các mạng viễn thông ngày nay đều dựa trên các thiết bị tích cực, tạitổng đài của nhà cung cấp dịch vụ lẫn thiết bị đầu cuối của khách hàng cũng như cáctrạm lặp, các thiết bị chuyển tiếp và một số các thiết bị khác trên đường truyền Tíchcực có nghĩa là các thiết bị này cần phải cung cấp nguồn cho một số thành phần,thường là bộ xử lý, các chíp nhớ…vv

Với mạng quang thụ động PON tất cả các thành phần tích cực giữa nút dịch vụ

và người sử dụng sẽ không còn mà thay vào đó là các thiết bị quang thụ động, để điềuhướng các lưu lượng trên mạng dựa trên việc phân tách năng lượng của hoặc các bướcsóng quang học tới các điểm đầu cuối trên đường truyền Việc thay thế các thiết bị tíchcực sẽ tiết kiệm chi phí cho các nhà cung cấp dịch vụ vì họ không còn cần đến nănglượng và các thiết bị chủ động trên đường truyền nữa Các bộ ghép/tách thụ động chỉlàm các công việc đơn thuần như cho đi qua hoặc chặn ánh sáng lại… Vì thế, khôngcần năng lượng hay các động tác xử lý tín hiệu nào và từ đó, gần như kéo dài vô hạnthời gian trung bình giữa hai lần lỗi MTBF, giảm chi phí bảo trì tổng thể cho các nhàcung cấp dịch vụ Một hệ thống mạng PON thông thường bao gồm các thiết bị kết cuốikênh quang OLT đặt tại CO và bộ các đơn vị mạng quang ONU được đặt tại nhà người

sử dụng Giữa chúng là hệ thống mạng phân phối quang ODN bao gồm cáp quang, cácthiết bị ghép/tách thụ động, hình 1.1

Công nghệ truy nhập quang có thể được nhìn nhận theo mức cáp quang hóamạng truy nhập với khái niệm về kiến trúc mạng FTTx theo kiểu cấu hình sao, baogồm họ các kiến trúc sau:

 Cáp quang tới tận Office FTTO

 Cáp quang tới tận khu dân cư FTTC

 Cáp quang tới tận khu công sở FTTB

 Cáp quang tới tận hộ gia đình FTTH

Ngoài ra, như trên hình 1.2, căn cứ vào việc phân tách thông tin của người dùng

ta có thể phân chia các mạng PON như sau:

Mạng WDMA PON, do giá cả của giải pháp này đắt đỏ cho nên chưa là mộtgiải pháp cho mạng truy nhập tại mức độ công nghệ hiện nay Có một vài giải pháp cảitiến như là WRPON (giải pháp này sử dụng một AWG thay vì một bộ hợp tách quangdựa trên bước sóng), mặc dù vậy giá cả cũng không phải là rẻ.

Mạng TDMA PON sử dụng gán các khe thời gian cho các thuê bao khác nhau

và sử dụng hai bước sóng cho luồng lên và luồng xuống TDMA PON được biết đếnban đầu là APON và sau đó được thay thế bởi tên là BPON năm 2001

Hình 1.1 Sơ đồ logic hệ thống mạng PON

Năm 1997 FSAN đề xuất lên ITU-T và sau đó một thời gian ITU-T đã công bố

bộ chuẩn liên quan đến BPON cụ thể là :

 G983.1 : Năm 1998, trình bày về lớp vật lý của hệ thống APON/BPON

 G983.2: Năm 1999, đặc tính của giao diện điều khiển và quản lý ONT

 G983.3: Phê chuẩn năm 2001, đặc tính mở rộng cung cấp những dịch vụthông qua phân bổ bước sóng

 G983.4 : Thông qua năm 2001, mô tả những cơ chế cần thiết để hỗ trợphân bổ băng tần động trong các ONT của cùng một mạng PON

 G983.5: Thông qua năm 2002, xác định những cơ chế chuyển mạch bảo

FTTB

FTTB VDSL

PON

 G983.7: Thông qua năm 2001, định nghĩa những mở rộng cho giao diệnđiều khiển cần thiết cho quản lý những chức năm DBA tại ONT.

 G983.8: Thông qua năm 2003, xác định những mở rộng cho giao diệnđiều khiển cần thiết cho quản lý những dịch vụ mở rộng tại ONT

Sau đó để vượt qua ngưỡng tốc độ 622Mbps của BPON và tăng tính hiệu quảcủa BPON cho những lưu lượng số liệu, năm 2001 FSAN đã đưa ra GPON sử dụngthủ tục định khung chung GFP, cho phép hoạt động ở chế độ khung thay đổi và tế bàoATM Năm 2003- 2004, dựa trên những đề xuất của FSAN, ITU-T đã đưa ra hệ thốngchuẩn về GPON (G984.1, G984.2 và G984.3), chi tiết về chuẩn này có thể tham khảo ởđĩa chuẩn ITU-T năm 2004, với những đặc điểm cơ bản sau:

 G984.1: mô tả những đặc tính chung của hệ thống GPON như là kiếntrúc, tốc độ bit, bảo vệ và bảo mật

 G984.2: Xác định những thông số của GPON tại tốc độ lên là (155Mbps,622Mbps, 1,5Gbps, 2, 5GBps ), xuống là (1,5Gbps và 2,5Gbps)

 G984.3 : Mô tả những đặc tính về khung hội tụ truyền dẫn của GPON;bản tin, phương pháp xác định khoảng, hoạt động, giám sát, những chứcnăng bảo dưỡng, và bảo mật

Hình 1.2 Cấu hình chung của một mạng PON

Với một hướng phát triển khác, khi mà Ethernet phát triển rộng khắp, mạngquang thụ động dựa trên Ethernet EPON hình thành năm 2001, đóng gói dữ liệu trongkhung Ethernet theo chuẩn IEEE 802.3, sử dụng mã đường 8b/10b hoạt động với tốc

OLT

ONU1 ONU2

ONU3 ONU4

độ 1G sử dụng MAC của 802.3 Sau này những phiên bản tiếp theo cho phép EPONhoạt động ở những tốc độ cao hơn nữa.

Trong các giải pháp mạng PON, giải pháp EPON được hỗ trợ và phát triểnnhanh nhất Nhiều nhà cung cấp dịch vụ đã chọn giải pháp này để làm mạng truy nhập

và truyền tải lưu lượng mạng Metro (MEN) để cung cấp đa dịch vụ Tuy nhiên cơ chếduy trì và phục hồi mạng của giải pháp EPON còn chậm nên chỉ có thể áp dụng chomạng có quy mô vừa và nhỏ

1.2.1 Kiến trúc phân lớp APON

Mô hình phân lớp mạng ATM được trình bày trên hình 1.3 gồm có lớp môitrường truyền dẫn và lớp đường, lớp môi trường truyền dẫn phân chia thành lớp môitrường vật lý và lớp hội tụ truyền dẫn

Trong mạng ATM-PON lớp đường tương ứng với lớp đường ảo của lớp ATMLớp dưới cùng là lớp phương tiện vật lý thực hiện giao tiếp với phần quang của mạng(hay chính là mạng phân phối quang ODN) Lớp này thực hiện các chức năng: chuyểnđổi điện-quang, nhận/truyền các tín hiệu đến/đi ở phương tiện vật lý tại một trong babước sóng quang (1310, 1490, 1550nm), kết nối với sợi quang của ODN Cấu trúc củalớp tuân theo tập các tham số quang điện đã được chuẩn hóa

Giữa lớp phương tiện vật lý và lớp đường (giao diện mà qua đó tế bào ATMđược phân phối tới lớp khách hàng) là lớp hội tụ truyền dẫn TC (tương ứng với lớp 2trong mô hình OSI) Lớp TC được phân chia thành lớp con truyền dẫn PON và lớp conthích ứng nằm ở trên, tương ứng với lớp con hội tụ truyền dẫn của mô hình B-ISDN.Lớp con thích ứng được chuẩn hóa dựa trên chuẩn ATM trên cơ sở cáp đồng truyền

thống [ITU I.732] Chức năng của lớp này là chuyển đổi giữa khung 125s mức ngườidùng (đơn vị dữ liệu giao thức PDU) và tế bào ATM.

khung dữ liệu người dùng

tụ truyền dẫn

Lớp con Thích ứng

Lớp thích ứng của B-ISDN

Lớp con truyền dẫn PON

và tuân theo các tham số sau:

 Tốc độ bit: 155.52 hoặc 622.08Mb/s ở đường xuống và 155.52Mb/sđường lên

 Bước sóng: 1260 đến 1360nm đường lên, 1480 đến 1580nm đườngxuống

 Dạng lưu lượng: số ở cả hai hướng, hỗ trợ tương tự ở đường xuống

 Tỉ lệ chia công suất quang: lên đến 32, con số này bị giới hạn bởi suy haoODN

1.2.2 Lớp hội tụ truyền dẫn TC

1.2.2.1 Lớp con truyền dẫn PON của lớp hội tụ truyền dẫn

Lớp con truyền dẫn TS hoàn toàn làm việc với tế bào Theo hướng về, lớp nàynhận các tế bào từ tín hiệu điện do lớp phương tiện vật lý đưa đến, đồng bộ tại mức bit

và byte, giới hạn tế bào và khung được xác định, mào đầu được tách và xử lý, chuyểncác luồng tế bào lên lớp cao hơn tiếp theo Theo hướng đi, quá trình xử lý diễn rangược lại Trong lớp này, giao thức sắp xếp được sử dụng để đảm bảo rằng các tế bàođến từ các ONU khác nhau không chồng lấp lên nhau Ngoài ra nó còn thực hiện haichức năng quan trọng khác đó là gán băng tần động (DBA) và mật mã hóa

1.2.2.2 Lớp con thích ứng của lớp hội tụ truyền dẫn

Đây là lớp mà ở đó có sự chuyển đổi diễn ra giữa tế bào ATM và PDU (có thểlà: SONET/SDH, xDSL, các PDU dựa trên khung 125s [ITU I.732] của các công tyđiện thoại) Lớp này không cung cấp giao diện với các lưu lượng trên cơ sở gói nhưEthernet hay IP Để cung cấp những giao diện này ta phải có 1 phần mềm chuyển đổithêm vào, phần này không ở trong phạm vi chuẩn

1.3 B-PON

1.3.1 Tổng quan hệ thống B-PON

Lược đồ hệ thống B-PON chung trong hình 1.4 Chúng bao gồm OLT, PON vàONT OLT có chức năng (1) hỗ trợ các giao diện B-PON, (2) tương thích lưu lượnggiao diện user cho truyền tải thông qua B-PON

Chú ý rằng, OLT bao gồm hay phần thiết bị riêng biệt: B-PON OLT và bộkhuếch đại erbium EDFA cung cấp tín hiệu Video cho PON Hai đầu ra là kết hợp sửdụng thiết bị ghép kênh WDM, đó là tách biệt một trong hai thiết bị OLT linh hoạt.Một ONT có thể có nhiều dạng khác nhau cho các khách hàng khác nhau Sự đa dạngnày bao gồm một gia đình nhỏ, nhiều gia đình, tổ chức thương mại nhỏ, nhiều tổ chứcthương mại và ONT dung lượng cao Đồng thời chú ý rằng, trong nhiều trường hợp,ONT sẽ thực hiện phối hợp giữa các thiết bị điện khách hàng khác nhau (ví dụ nhưrouter mạng tại nhà, bộ tương thích không dây…)

Hình 1.4 Hệ thống B-PON chung.

1.3.2 Thiết bị đầu cuối đường quang

OLT là Hub của mạng PON, và là phần quan trọng nhất của mạng Hầu hếtOLT đều dựa trên ghép kênh ATM trung tâm hoặc thiết kế Switch, trong đó, switch kếthợp với tất cả các PON được hỗ trợ theo một giao diện kết nối mạng core, như hình1.5 Việc thiết kế này làm giảm số giao diện switch cần thiết và cho phép ghép kênhthống kê các dòng lưu lượng người dùng Trong trường hợp sau, mỗi switch theo bảo

vệ 1+1, đó chính là lý do vì sao có hai switch và mỗi switch đều có kết nối độc lập tớimỗi giao diện đường dây Tuy nhiên, một số OLT không thực thi như một switch trungtâm, và thay vì đó đưa ra cổng SNI cho mỗi giao diện PON Điều này làm giảm giáthành OLT khi yêu cầu nhiều giao diện switch tại mạng core

OLT thương mại đã phát triển các nhánh sản phẩm viễn thông Do ATM dựatrên B-PON, điểm bắt đầu của hầu hết các OLT đều là chuyển mạch ATM hoặc ghépkênh truy cập DSL (DSLAM) Trong một số các trường hợp gần đây, thậm chí sóngmang lặp số (DLC) chuyển các sao B-PON OLT Nền tảng DSL và DLC có một số ưuđiểm khi chúng được triển khai; tuy nhiên, chúng thường có giới hạn về băng tần làmảnh hưởng tới tốc độ và sự đa dạng về dịch vụ

OLT đơn giản nhất sẽ đưa tất cả các lưu lượng từ PON sang giao diện ATM tớimạng core Nó hướng tới yêu cầu các box thích ứng dịch vụ trong mạng với dữ liệu,server truy cập từ xa băng rộng (BRAS); đối với thoại, ATM tới gateway thoại Hầuhết các tính năng OLT đều hướng tới tích hợp những chức năng này cho thiết bị OLT,thường là card giao diện đặc biệt

Triple play Services

1:32

BPON ONT-SFU,SBU and MTU/MDU

BPON with λ Overlay

WDM

EDFA

VideoDistribution

Internet

PSTN

OLT

Hình 1.5 Lược đồ đầy đủ về B-PON OLT 1.3.3 Mạng quang thụ động (PON)

Mạng quang thụ động bao gồm chuẩn cáp quang đơn mode (ITU-T G.652), bộchia quang theo bước sóng, bộ lọc WDM, và các thiết bị khác của bộ kết nối và bộchia Thiết kế quang trọng nhất của PON là tập các tổn thất của nó Chuẩn B-PONphân chia thành 3 loại tổn thất (A, B, và C), nhưng những loại này được gói gọn vàovào những tập các đặc tả mà không có mối quan hệ gì với các yêu cầu cáp quang haycác thiết bị hiện tại

Do đó, nền công nghiệp được cho rằng sẽ hội tụ trên tập các quang trên lớp B(25dB tổn thất) và lớp C (30dB tổn thất) Tập hợp hướng tới dự trữ dòng liên kết lên1310nm hơn là dòng liên kết xuống Nó thực hiện tốt hơn trên mạng PON vì độ tổnthất quang tại 1310 nm là lớn hơn so với 1490 nm Do vậy, sự bổ sung tốt nhất là “LớpB+” Mạng thực tế trong hình 1.6 Cầu nối cáp quang được sử dụng để kết nối thiết bịOLT và EDFA tới thiết bị WDM Một cầu nối khác được sử dụng để kết nối từ thiết bịWDM tới cáp quang thiết bị fide Tất cả các cầu nối / đầu nối thêm bộ tổn thất tín hiệuvào nhằm tính toán Bộ phân chứa thường được dùng để chia cáp fide, sau đó cáp phânphối được chia ra trên thiết bị chia Cả bộ chia phân phối và tập trung đều có thể dùng.Cáp quang phân phối được đưa tới vị trí thuê bao, thông qua điểm truy cập đã được lắpđặt Sự suy giảm này thường được kết nối ở cả hai đầu, và cắm vào điểm truy nhập suygiảm tại một đầu, và đầu kia là trên ONT

Sự phản xạ cũng là một nhân tố quan trọng, đặc biết là với dịch vụ video tương

tự Tín hiệu analog không chịu phản xạ được tốt, và cáp quang phải được thiết kế đểgiảm sự phản xạ này Hai hướng chính là :

Cổng thoại

Switch 1

 Giảm số connector bằng việc chia nhỏ ra

 Sử dụng conector tiếp xúc vật lý (APC) thông qua đường video

Hình 1.6 Thiết kế mạng PON thực tế 1.3.4 Đầu cuối mạng quang

ONT là gateway khách hàng tới mạng quang, và chịu trách nhiệm để tạo tất cảcác dịch vụ mà khách hàng yêu cầu Do đó, nó hướng tới các thiết bị khá phức tạp mà

có thể bao gồm một số lượng lớn các giao diện và giao thức Mặt khác, ONT đượcthiết kế cho một số thuê bao nhỏ hơn rất nhiều lần Nó yêu cầu ONT không quá đắt để

dễ dàng bảo trì Sự xung đột giữa hiệu năng và giá thành ONT là yếu tố quan trọngnhất của sự phát triển PON, và vẫn là điểm mấu chốt của hệ thống PON ngày nay

Lược đồ của ONT SFU như hình 1.7 Thiết bị chính là bộ tam cổng quang (cho

ghép/ tách ba bước sóng 1310, 1490 và 1550 nm), bộ điều khiển truy cập đường truyềnB-PON (MAC), bộ xử mạng và thiết bị lớp vật lý giao diện người dùng Bộ tam cổngcung cấp bộ chuyển đổi quang-điện, và thường cung cấp khuếch đại RF cho giao diệnvideo B-PON MAC đưa ra bộ tam cổng với giao thức G-983.1, và đưa giao diệnUtopia ATM cho bộ xử lý Bộ xử lý mạng cung cấp chức năng liên mạng ATM chodịch vụ tương tác Dịch vụ thoại sử dụng Lớp 2 thích ứng ATM (AAL2), và dịch vụ dữliệu AAL5 Bộ xử lý sau đó hướng tới thiết bị lớp vật lý người dùng (mạch giao diệnđường dây thuê bao (SLIC) cho thoại và PHY Erthernet cho dữ liệu) Về vấn đề điện,ONT yêu cầu cấu trúc khung chống được nước, bộ cung cấp nguồn, đầu nối, ánh sángchỉ thị, và các tính năng an toàn Ngoài ra các thiết bị được thiết kế yêu cầu gọn gàng

Hình 1.7 Lược đồ lớp cao của họ ONT

Một loại ONT khác là khối tại nhà thuê bao (MDU) ONT Thiết bị này đượcthiết kế để hỗ trợ 8 ~ 16 từ một ONT, như trong một tòa nhà Ngược lại với SFU ONT,MDU ONT được thiết kế các khe slot, nhằm hỗ trợ các card giao diện mềm dẻo Nócho phép nhà khai thác dịch vụ có thể cài đặt các card dịch vụ hỗn hợp tùy theo yêucầu, và nó cũng có khả năng phát triển card dịch vụ mới để hỗ trợ cho tương lai KhốiMDU cũng hỗ trợ ứng dụng FTTC (Fiber to the Curb – Thay thế dây đồng), trong đócác khối thiết bị được cài đặt ở biên Với những nhà hàng xóm, một vị trí có thể phục

vụ 8~12 nhà với hiệu năng cao Sự khác biệt chính là thiết bị này trở nên một phầnthiết bị mạng (và ONU), và công suất được cung cấp từ mạng (thường sử dụng dòngcung cấp có điện thế -130 V DC từ trung tâm) Cuối cùng, mặc dù hầu hết kiểu ONTđược triển khai rộng rãi là Erthernet ONT, NTT vẫn được triển khai lên tới hơn 1 triệuthiết bị Theo thiết kế này, ONT chuyển xuống chỉ cần một thiết bị cho dịch vụEthernet Trong một số trường hợp, thiết bị B-PON MAC tạo ra giao diện Ethernet trựctiếp, và có ít hơn một bộ tiếp nhận quang và chip bán dẫn đơn trong box Mặt khác,khối được thiết bị cho môi trường trong nhà, theo đó giảm được chi phí nguồn cungcấp và lắp đặt Do vậy, ONT có thể có chi phí chỉ bằng một nửa so với SFU ONT

1.4 EPON

1.4.1 Kiến trúc EPON

Kiến trúc IEEE 802 cho rằng tất cả mọi trạm truyền thông trong từng phần củamột mạng LAN đều được kết nối tới một thiết bị dùng chung Trong một thiết bị dùngchung, tất cả các trạm đều được coi như thuộc về một phạm vi truy nhập đơn, ở đây

Ba lớp quang

ONT

phần lớn các trạm có thể phát tín hiệu ở một thời gian và tất cả các trạm khác có thểnhận tín hiệu trong toàn bộ khoảng thời gian đó.

Những vùng đa truy nhập có thể được nối liền với nhau bằng một thiết bị đượcgọi là bridge Những bridge lựa chọn chuyển tiếp những gói tin để tạo ra một cấu trúccủa mạng LAN bao gồm toàn bộ các vùng truy nhập Việc lựa chọn chuyển tiếp sẽngăn chặn việc truyền dẫn một gói tin trong những vùng mà không chứa bất cứ mộttrạm đích của gói tin này Cầu nối của nhiều LAN đuợc sử dụng mở rộng để cung cấpkhả năng quản lý độc lập của những vùng truy nhập, để tăng số trạm hoặc phạm vi vật

lý của một mạng xa hơn giới hạn của những phần LAN riêng biệt và để cải thiện sốlượng đầu vào

Trong một trường hợp ở xa, một vùng truy nhập có thể bao gồm một trạm Tiêubiểu là nhiều vùng trạm đơn được kết nối bằng liên kết điểm - điểm (P2P) tới mộtbridge, cấu hình của một LAN chuyển mạch

Dựa vào khái niệm vùng truy nhập, những bridge không bao giờ chuyển tiếpmột khung trở lại cổng lối vào của nó Trong trường hợp vùng truy nhập bao gồmnhiều trạm, nó được cho rằng toàn bộ các trạm đã kết nối tới cổng giống nhau trênbridge có thể liên lạc với một trạm khác không thông qua bridge Trong truờng hợpLAN chuyển mạch, không thể có sự dễ dàng tiếp nhận trong vùng truy nhập của nơigửi, vì không có khung nào được chuyển tiếp trở lại

Có một vấn đề cần quan tâm trong phương thức hoạt động bridge này đó là:Người dùng đã kết nối tới những ONU khác trong cùng một PON không thể thuộccùng LAN và không có khả năng liên lạc với một người dùng khác ở lớp 2 (lớp liên kết

dữ liệu) Nguyên nhân là phương tiện PON không cho phép các ONU liên lạc theo mộthướng khác, bởi tính định hướng của những bộ tách/ghép thụ động OLT chỉ có mộtcổng đơn kết nối tới tất cả các ONU, và một bridge được đặt vào trong OLT sẽ khôngbao giờ chuyển tiếp một khung dữ liệu trở lại cổng mà nó đi vào Nhiệm vụ trongIEEE 802.3ah, vấn đề này đặt ra một câu hỏi về EPON tuân theo kiến trúc IEEE 802,đặc biệt với cầu nối P802.1D

Trong EPON có những cấu hình như sau :

 Mô hình cấu hình điểm điểm (P2PE)

 Mô hình chia sẻ phương tiện (SME)

 Mô hình kết hợp P2PE và SME

 Giải pháp cuối cùng

1.4.2 Mô hình ngăn xếp EPON

Ngăn xếp của EPON đã có một sự thay đổi lớn so với Ethernet 802.3 ban đầubởi vì những những chuẩn cấu hình của các PON Ở lần xuất bản trước của chuẩn802.3 đã sử dụng cấu hình điểm - điểm (P2P) mà ở đây các mạng PON yêu cầu cấuhình điểm - đa điểm (P2MP) Ngăn xếp EPON mới với một sự thích ứng cho P2MPđược chỉ ra ở hình 1.8 Ở đây có bổ sung lớp điều khiển MAC đa điểm

Hình 1.8 Ngăn xếp EPON 1.4.3 Giao thức EPON

Để xử lý các yêu cầu về lưu lượng trong luồng lên, EPON sử dụng giao thứcđiều khiển đa điểm MPCP Đây là giao thức dựa trên việc truyền các khung, dựa trênviệc truyền các bản tin điều khiển lớp MAC 64 byte Các bản tin này kết hợp với lưulượng đường xuống để cung cấp việc truyền dẫn tùy ý cho các khung Ethernet 802.3.Các chức năng của MPCP là :

 Yêu cầu và phân bổ băng tần

 Thỏa thuận các tham số

Liên kết dữ liệuVật lý

Mạng

Mô hình tham chiếu OSI

Môi trường PONMDIPMDPMAPCSGMIIHòa hợpMACĐiều khiển MAC đa điểmOAM (tùy chọn)LLC hoặc MAC khác

LANLớp CSMA/CDNhững lớp cao hơn

MAC : Điều khiển truy nhập môi trường

CSMA/CD: Đa truy nhập cảm nhận sóng mang/

phát hiện xung đột

GMII: Giao diện độc lập môi trường Gigabit

PCS: Lớp con mã hòa vật lý

PMD: Phụ thuộc môi trường vật lý

MDI: Giao diện phục thuộc môi trường

 Quản lý và định thời luồng xuống từ các ONU để tránh đụng độ

 Sắp xếp và tối ưu hóa các khe thời gian luồng xuống để giám sát độ trễ

 Tự động khôi phục và đăng ký các ONU

1.4.4 Bảo mật trong EPON

Các kỹ thuật PON rất hạn chế trong việc chống nghe lén và chống ăn cắp cácdịch vụ, những đề xuất về cơ cấu bảo mật trong tiêu chuẩn 802.3ah không có đượcnhững hỗ trợ cần thiết, thay vào đó là các tiêu chuẩn về cơ cấu bảo mật trong 802.1ae

Do các tiêu chuẩn này không hoàn thành vào đúng lúc các tiêu chuẩn về EPON ra đờinên hầu hết các mạng EPON được triển khai trên thế giới hiện nay đều sử dụng một cơchế bảo mật duy nhất Trong vài trường hợp, các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông lớnđưa ra cơ chế bảo mật riêng của mình, cơ chế này không những đáp ứng được các yêucầu kỹ thuật cần thiết mà còn có thể được coi là môi trường giám sát nội hạt Ví dụ, hệthống mật mã hóa thông tin AES không có kế hoạch bảo mật khi được ứng dụng tạiTrung Quốc và các nhà cung cấp EPON đã phải sử dụng phương pháp xáo trộn docông ty viễn thông Trung Quốc cung cấp để bảo mật cho đường xuống

Cơ cấu mật mã hóa của EPON được dựa trên thuật toán mật mã hóa tiên tiếnAES do viện kỹ thuật và tiêu chuẩn của Hoa Kỳ xuất bản [FIPS197] AES cho phép

sử dụng các từ khóa 128 bit, 192 bit hay 256 bit Cấu trúc khung Ethernet bao gồm cảphần mở đầu và IPG không bị thay đổi để phù hợp với các tiêu chuẩn của IEEE vàtránh những bổ sung sau này của tiêu chuẩn IEEE 802.3 Để đảm bảo tính cá nhân cao,phương pháp này mật mã hóa toàn bộ một khung Ethernet, bao gồm cả phần tiêu đềcủa Ethernet và trường FCS Các bản tin OAM và MPCP cũng được mật mã hóa

1.4.5 Những bước phát triển tiếp theo

Những tiềm năng của EPON là gì? Câu hỏi này đã được trả lời bởi nhóm làmviệc IEEE 802.3 vào tháng 3 năm 2006 khi họ thành công trong việc nghiên cứu đạtđược cấu hình EPON 10 Gb/s

EPON 10 Gb/s là một bước tiến mới trong việc tăng dung lượng, nó hỗ trợ hiệuquả cho việc truyền tín hiệu truyền hình chất lượng cao và nhu cầu hỗ trợ mạng đườngtrục vô tuyến thế hệ kế tiếp Nghiên cứu của IEEE 802.3 về EPON 10 Gb/s tập trungvào định nghĩa một lớp vật lý điểm – đa điểm mới, duy trì lớp MAC, điều khiển MAC

và tất cả các lớp bên trên không bị thay đổi theo phạm vi rộng nhất có thể Điều này cónghĩa là các sóng mang vẫn có kiến trúc như cũ và có độ tương thích với hệ thống quản

lý mạng NMS, các hoạt động của lớp PON, quản lý và hệ thống OAM

Nhóm nghiên cứu EPON 10 Gb/s đã đặt ra những mục tiêu cho cả truyền dẫntrên đường dây đối xứng và bất đối xứng Hệ thống đối xứng sẽ hoạt động ở tốc độ 10Gb/s ở cả luồng lên và luồng xuống Hệ thống bất đối xứng sử dụng luồng xuống 10Gb/s và luồng lên 1 Gb/s, đa số giống như các tiêu chuẩn sẵn có của IEEE 802.3ah choluồng lên.

Điểm nhấn mạnh của cấu trúc đối xứng là ở hoạt động truyền dẫn theo chế độcụm ở tốc độ 10 Gb/s Mã hóa đường dây 64b/66b được dùng trong lớp vật lý Ethernet

10 Gb/s là cần thiết ở FEC

EPON 10 Gb/s được đánh giá là có tính hiệu quả kinh tế cao, nó cung cấp băngthông lớn hơn mạng CATV sử dụng DOSIS 3.0 Đây chính là nguyên nhân chủ yếulàm cho EPON 10 Gb/s là một công nghệ có khả năng thay thế cho các mạng CATVthế hệ tiếp theo Nó cũng cho phép thay đổi một cách đột biến băng thông dữ liệu sẵn

có cho các thuê bao mà không cần việc người quản lý đường dây thay đổi cách phânphối video sẵn có

1.5 GPON

1.5.1 GPON và ITU-T G.984

Như đã giải thích ở trên, ITU-T G.983 dựa trên cơ sở công nghệ ATM Nhưng,ATM không tồn tại được như mong muốn, là trở thành giao thức mạng phổ biến, nhằmtruyền tải nhiều ứng dụng khác nhau Thay vào đó, Ethernet và IP lại làm rất thànhcông trong vai trò đó Trong ITU-T G.983, OLT và ONU có đầy đủ các chức năngchuyển mạch VP và VC Chúng yêu cầu APON ONU và OLT thực thi chuyển mạchATM Mô hình thích ứng phức tạp, và hỗ trợ QoS làm cho giá thành của switch ATMtrở nên khá đắt Hơn nữa, chúng cần thiết để thực thi chuyển đổi giữa ATM và cácgiao thức sử dụng tại UNI và SNI Những yêu cầu này làm tăng chi phí hệ thống và độphức tạp, và gây trở ngại cho sự phát triển hệ thống APON trong sự tiến triển nhanhchóng của truyền thông băng rộng trên toàn thế giới

Để đạt được các yêu cầu của công nghệ truyền thông, đáp ứng tốc độ tăngtrường nhanh như vậy, ITU-T tạo ra các chuẩn thuộc họ G-984 cho PON với tốc độ lêntới Gigabit, hoặc G-PON

1.5.2 Kiến trúc GPON

ITU-T G.984.1 đưa ra cái nhìn tổng quan về lớp cao của các linh kiện G-PON

và kiến trúc tham khảo Lớp G-PON PMD hay các yêu cầu truyền nhận đều thuộc

chuần ITU-T Giống như APON, G-PON cũng định nghĩa cáp đơn, và cáp đôi PMD.Tốc độ bit được định nghĩa trong G.984 là:

 Dòng xuống 1244.16 Mbps/ 2488.32 Mbps

 Dòng lên: 155.52 Mbps/ 622.08 Mbps/ 1244.16 Mbps/ 2488.32 Mbps.Phần này đưa ra lớp quang với tốc độ giao diện Gigabit đặc tả trong G.984.2.Tại thời điểm xuất bản, tốc độ 2488.32 Mbps đường lên đã được đưa ra nghiên cứu vàkết luận Tốc độ bit tiến lên Gigabit, lớp quang PON bắt đầu được phát triển Đầu tiên,

để đạt được độ phủ 20km, lazer đa mode (MLM) không thể được sử dụng tại ONU đểtránh việc tán sắc xảy ra Thứ hai, để đạt được yêu cầu về tổn thất cho lớp B (10-25dB), và lớp C (15-30dB), photo-diode thác (APD) được yêu cầu để thay thế cho bộ thuPIN chi phí thấp hơn Không có mạch bảo vệ, APD dễ bị tổn thương hơn khi đầu vàoquang có công suất quá lớn

Với cùng một độ tổn thất như trong APON, để hỗ trợ tốc độ bit cao, công suấtphát lớn được sử dụng trong G-PON để đáp ứng các yêu cầu về công suất Điều nàycũng dẫn tới bộ thu G-PON để điều khiển được công suất tải thu lớn hơn và do đókhoảng cách thu động lớn hơn Để đạt được yêu cầu và thực thi trên bộ thu OLT đườnglên, G-PON đặc tả lớp công suất cho điều khiển công suất động

Trong thiết bị lớp công suất, OLT dùng để cân bằng công suất nhận được từ cácONU khác nhau, bằng chị thỉ ONU để tăng hoặc giảm công suất khởi chạy Kết quả là,một ONU gần OLT nhất thì có sự tổn thấp thấp hơn cả, khởi chạy ở công suất nhỏ hơn

Lý thuyết về mức năng lượng và điều khiển công suất sử dụng trong mạng tế bào nhằmtránh hiệu ứng xuyên âm gần xa và tiết kiệm công suất thiết bị tế bào

1.5.3 Lớp hội tụ truyền dẫn G-PON

Chức năng chính của lớp hội tụ truyền dẫn G-PON (GTC) là cung cấp ghépkênh giữa OLT và ONU Các chức năng khác cung cấp bởi GTC gồm:

 Thích nghi các giao thức tín hiệu tại client

 Chức năng OAM lớp vật lý (PLOAM)

 Giao diện cấp phát băng tần động (DBA)

 Sự đăng ký và định khoảng cách ONU

 Hiệu chỉnh lỗi trước (Tùy chọn)

 Mã hóa dữ liệu dòng xuống (Tùy chọn)

 Kênh truyền thông cho OMCI

Chức năng GTC là nhận diện bộ truyền dẫn hoặc T-CONT Mỗi T-CONT, đượcnhận diện bởi giá trị cấp phát ID (Alloc-ID) chỉ định bởi OLT, cho thấy liên kết truyềnthông logic giữa OLT và ONU Mỗi ONU đơn được chỉ định một hoặc nhiều các T-CONTs như hình 1.9 Năm kiểu T-CONT khác nhau với đặc tính QoS khác nhau cũngđược định nghĩa trong ITU-T G.983.4 Chuẩn G-PON định nghĩa hai mode thực thi,ATM và GEM (mode đóng gói G-PON) Mode đóng gói GEM tương tự như bộ tạokhung chung (GFP) Một T-CONT có thể dựa trên ATM hoặc GEM Một ATM dựatrên mạch ảo ghép T-CONT theo VPI và VCI, nơi mà GEM dựa trên T-CONT baogồm các kết nối theo số cổng 12 bit Mô tả như hình 1.10 Ngăn xếp giao thức củaGTC như hình 1.11 Mặc dù tỷ lệ phân chia và phạm vi vật lý được định nghĩa là lêntới 20km và tỷ lệ 1:32 theo chuẩn G-984.2, lớp GTC được đặc tả là đạt được khoảngcách logic lớn nhất là 60 km, tỷ lệ phân chia lên tới 128, nhằm dự phòng cho sự pháttriển trong tương lai Tỷ lệ phân chia cao và khoảng cách trung bình dài đang đượcnghiên cứu dưới một loạt các dự án PON trên toàn thế giới ONU và OLT có thể hỗ trợATM hoặc GEM trên cơ sở T-CONT hoặc cả hai (Dual mode) Tuy nhiên, G-PON trên

cơ sở ATM T-CONT không tương thích ngược với APON Do đó, thực tế là, hầu hếtcác G-PON chỉ thực thi GEM trên cơ sở T-CONT

Hình 1.9 T-CONT miêu tả liên kết logic giữa OLT và ONU

O

L

T

O N U

O N U

O N U

T-CONT T-CONT

T-CONT

Nhận dạng bởi Alloc-ID

T-CONT

Nhận dạng bởi ONU ID

Hình 1.10 ATM và GEM trên nền T-CONT

Hình 1.11 Ngăn xếp giao thức của lớp hội tụ truyền dẫn G-PON (GTC)

Lớp GTC hỗ trợ truyền dẫn 8 kHz từ OLT đến ONU và tín hiệu tham chiếu1kHz từ OLT đến ONU sử dụng kênh điều khiển

1.6 WDM-PON

1.6.1 Giới thiệu

Một mạng quang thụ động được xem xét như là một công nghệ truy nhập băngrộng hấp dẫn để giải quyết vấn đề tắc nghẽn mạng Một PON, nói chung, sử dụngtruyền dẫn quang thụ động điểm tới điểm gồm bộ phận mạng : feeder và phân phối.Giữa đoạn feeder và đoạn phân phối, sử dụng một nút đầu xa (RN), thường là một bộghép hình sao thụ động, để cài đặt bộ chia công suất tại truyền dẫn đường xuống vàphối hợp các luồng dữ liệu quang đường lên từ các người sử dụng Đầu khác của đoạn

ATM-based

T-CONT

based T-CONT

GEM-Port Por t

Lớp con đóng khung (GTC)

Phương tiện truyền thông phụ thuộc lớp vật lí (GPM)

feeder, thường là cáp quang dài, được nối tới thiết bị đầu cuối đường dây quang (OLT)đặt tại cơ quan trung tâm (CO), trung tâm này cung cấp liên kết giữa PON và mạngđường trục chính OLT phân phối các dịch vụ qua feeder quang dài và đoạn phân phốicấu hình hình sao thụ động tới nhiều đơn vị mạng quang (ONU), được đặt ở phía cuốingười dùng hoặc đường Một trong những loại PON như EPON được nghiên cứu rộngrãi và được tiêu chuẩn hoá, là một giải pháp không tốn kém và đơn giản trong thiết lậpmột mạng truy nhập và có khả năng phân phối đa dịch vụ

Hình 1.12 WDM PON hỗ trợ đa dịch vụ

Tuy nhiên, mặc dù EPON cung cấp lợi thể về giá thấp, sự thực hiện thụ độngcủa các RN, độ tin cậy cao, nhưng nó vẫn còn một số giới hạn về khả năng mở rộng,dung lượng kênh khả dụng, và tính bảo mật cho người sử dụng Vì thế, để có thể đápứng được sự phát triển rất nhanh của lưu lượng internet cùng với nhu cầu cho các dịch

vụ ngày càng đa dạng, như HDTV(TV chất lượng cao), game tương tác, hội nghịtruyền hình…., cũng như bảo mật mạng được tăng cường, thì cần phải có kiến trúc mới

có thể đáp ứng được Một công nghệ có thể khắc phục được những hạn chế của EPON

đó là WDM PON, khi đó cấu hình sao thụ động trong RN được thay thể bởi thiết bịquang thụ động đặc biệt, gọi là AWG Trong WDM PON, mỗi ONU thường được gánmột bước sóng hoặc kênh riêng biệt (ít nhất là cho đường xuống) và những kênh nàyđược định tuyến bởi một AWG, đôi khi là hơn (đặt tại RN), đặc điểm định tuyến phụthuộc vào bước sóng Đặc tính quan trọng nhất, một AWG tại một RN thay thể chứcnăng phân chia công suất cho các đường xuống bằng chức năng định tuyến sẵn có bêntrong nó cùng với tái sử dụng bước sóng Đặc tính này của AWG tăng cường quỹ công

Node thụ động từ xa

FTTH FTTB FTTC

Ethernet Switch

Điểm truy nhập không dây

VDSL Switch

suất ( và do đó tăng thêm tính linh hoạt của mạng) cho phép điều tiết các yêu cầu băngthông thêm nhờ sự hỗ trợ của nhiều bước sóng thông qua WDM Thứ hai, nếu cần thiếtcác ONU khác nhau nhận các bước sóng khác nhau có thể được thiết lập sử dụng ởcác tốc độ bit khác nhau

Hình trên cho thấy WDM PON có thể hỗ trợ đa dịch vụ trong đó có thương mại

và cả đối tượng khách hàng là người dân, cơ quan, công ty, xí nghiệp

1.6.2 Ưu điểm và nhược điểm của WDM PON

WDM PON mang lại những ưu thế quan trọng :

 Băng thông đảm bảo lớn

 Tốc độ bít độc lập

 Tính trong suốt giao thức

 Nâng cấp dễ dàng

 Chất lượng dịch vụ cao

 Tính riêng tư và bảo mật cao nhờ sử dụng kết nối điểm tới điểm

Tuy nhiên một vấn đề quan trọng là giá cả của WDM PON còn cao nên việctriển khai trong thực tế gặp khó khăn Trong tương lai khi mà nhu cầu sử dụng các dịch

vụ chất lượng cao ngày càng tăng thì WDM PON là giải pháp không thể không xemxét đến

Bảng 1.1 So sánh giải pháp điểm - điểm, TDM PON và WDM PON

Bảng 1.2 So sánh các giải pháp mạng PON Tiêu chí so

EFM IEEE802.3ah

1/10 GĐơnkênh

1.6.3 Hướng phát triển

Thúc đẩy bởi trào lưu Internet từ thanh niên, dịch vụ Internet băng rộng trở nênkhông thể thiếu trên thế giới Một cuộc khảo sát gần đây tại Hàn Quốc cho thấy rằngngười dùng đang chi tiêu khoảng 2 h / ngày trên Internet, tương đương với mức thờigian trung bình dùng để xem TV Mặc dù vậy cuộc khảo sát cũng cho thấy rằng chínhcác ứng dụng Internet tại Hàn Quốc vẫn còn giới hạn trong lướt web, e-mail, trò chơi,

và trò chuyện trực tuyến bằng cách sử dụng máy tính cá nhân Điều này cho thấy, mặc

dù kết nối Internet băng rộng gần như đã phổ biến trong mỗi hộ gia đình ở Hàn Quốc,thì các ứng dụng vẫn còn hạn chế chỉ để gửi và nhận văn bản, hình ảnh Ngược lại giảitrí và truyền thông đa phương tiện , chẳng hạn như Internet voice , video theo yêu cầu(vod), điện thoại IP (VoIP), đa phương tiện và hình lại chưa được phát triển Điều này

đã mở ra một tương lai cho các công nghệ băng thông rộng phát triển và thể hiện

Mặc dù sự phát triển của WDM-PON là khá thành công, nhưng các ước tính chiphí cho mỗi đăng ký đạt ngưỡng 350$ Chi phí của E-PON đã từng được mong đợithấp vào khoảng 200$ Các chi phí cài đặt đạt 400$ Điều này cho ta thấy rõ rằng

FTTH là một triển vọng trong tương lai, nhưng vẫn còn rất tốn kém E-PON dườngnhư có vẻ rẻ hơn WDM-PON Tuy nhiên, WDM PON thực ra rẻ hơn E-PON khá nhiềunếu chúng ta xem xét tới băng thông WDM-PON có thể cung cấp 100 Mbps cho mỗithuê bao, trong khi E-PON chỉ có thể cung cấp 27-28 Mbps Đã xảy ra những cuộctranh luận về vấn đề di chuyển từ một modem PSTN tới ISDN hay ADSL Các nhàkinh doanh Hàn Quốc gần đây đã chứng tỏ khả năng, năng lực và công nghệ khả thi đểthương mại WDM-PON ở Hàn Quốc và quyết định tung ra Fiber To The Home WDM-PON trong nửa sau năm 2008 để cung cấp các dịch vụ mới băng rộng như Triple PlayService (TPS) Tuy nhiên, cuối cùng họ đã chọn E-PON thay vì WDM-PON chấp nhận

bỏ qua đầu tư tương lai, vì những cạnh tranh ngầm Tuy nhiên, Hàn Quốc đã có một số

nỗ lực đáng kể để cho WDM PON-công nghệ được áp dụng trên toàn cầu như côngnghệ FTTH Dù sao Hàn Quốc bây giờ đã tích cực tham gia vào cuộc xây dựng cáccông trình 'Thành phố FTTH' trong Kwang-ju với một mục tiêu đưa WDM PON vàothương mại trên một quy mô lớn lần đầu tiên trên thế giới

1.7 Kết luận chương 1

Chương này đã giới thiệu tổng quan về các công nghệ PON: về đặc điểm kĩthuật, lịch sử phát triển, về tình hình chuẩn hóa của các mạng quang thụ động Ở mỗicông nghệ đã trình bày tóm lược về sử giao thức truyền tin, mô hình phân lớp, chứcnăng, vai trò của mỗi lớp, cũng như kiến trúc tổng quát của chúng Tùy vào hoàn cảnh

cụ thể, các mạng PON đều có những ưu điểm và khuyết điểm của riêng mình Từ đó, ta

có thể so sánh và lựa chọn công nghệ phù hợp trong tương lai

Để đáp ứng được sự phát triển rất nhanh của lưu lượng internet cùng với nhucầu cho các dịch vụ ngày càng đa dạng, như HDTV, game, hội nghị truyền hình…Mộtkiến trúc mới là rất cần thiết, phải đảm bảo băng thông đủ lớn thì mới có thể đáp ứngđược WDM-PON có thể khắc phục được những hạn chế của các mạng PON khác vì

nó đáp ứng được các yêu cầu khắt khe của nhà cung cấp dịch vụ cũng như về phíakhách hàng Chi tiết về công nghệ này đồ án sẽ trình bày ở phần tiếp theo

CHƯƠNG II CÁC THIẾT BỊ TRONG WDM-PON

2.1 Giới thiệu WDM

2.1.1 Khái niệm

2.1.1.1Quá trình phát triển của WDM

Khái niện ghép kênh quang không phải là mới Khái niệm này bắt đầu có từnhững năm 1950 Có thể nói rằng ý tưởng về truyền nhiều tín hiệu quang là rất đơngiản và tự nhiên như là công nghệ truyền tín hiệu sử dụng trong viễn thông cổ điển vớitín hiệu điện Nhưng giải pháp cho các vấn đề công nghệ là rất khó khăn và nó cầnthời gian dài phát triển để giải quyết các vấn đề này Khoảng 20 năm sau các linh kiệnthực tế đầu tiên sử dụng cho phép kênh đã được sản xuất và sử dụng ở Mĩ, Nhật, Châu

Âu Năm 1977 thiết bị thụ động WDM đầu tiên được phát triển bởi Tomlinson vàAumiller

2010 sẽ vào khoảng 100Mb/s Điều này sẽ không trở thành hiện thực nếu không pháttriển mạng quang WDM

2.1.2 Mô hình hệ thống WDM

Nhiệm vụ của hệ thống truyền dẫn nói chung là truyền tín hiệu qua một khoảngcách nhất định trên môi trường truyền dẫn đã được chọn trước Đối với các hệ thốngtruyền dẫn lựa chọn sợi quang là môi trường truyền dẫn sẽ là rất tốn kém nếu không sửdụng hiệu quả băng thông của sợi quang Để tận dụng tốt băng thông của sợi quang, kĩthuật ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM đã ra đời và phát triển không ngừng

trong những năm qua Các hệ thống WDM cũng lần lượt được giới thiệu và phát triểntrong các mạng viễn thông thương mại Mô hình hệ thống WDM và nguyên lí hoạtđộng của nó được chỉ ra trong hình vẽ dưới:

Hình 2.1 Hệ thống ghếp kênh phân chia theo bước sóng quang

Giả sử có các nguồn quang làm việc ở các bước sóng khác nhau 1, 2, , n.Tín hiệu quang ở các bước sóng khác nhau này sẽ được ghép cùng một sợi dẫn quang.Các tín hiệu có bước sóng khác nhau được ghép lại ở phía phát nhờ bộ ghép kênh(MUX), bộ ghép bước sóng phải đảm bảo có suy hao nhỏ và tín hiệu sau khi ghép sẽđược truyền dọc theo sợi quang tới phía thu Các bộ tách sóng quang khác nhau ở phíađầu thu sẽ nhận lại các luồng tín hiệu với các bước sóng riêng rẽ này sau khi chúngqua bộ giải ghép bước sóng (DE-MUX)

Ở phía phát, các thiết bị ghép kênh phải có suy hao nhỏ từ mỗi nguồn quang tớitận đầu ra của bộ ghép kênh Ở đầu thu, các bộ tách sóng quang phải nhạy với độ rộngcủa các bước sóng quang.Khi thực hiện tách kênh cần phải thực hiện cách li kênhquang thật tốt với các bước sóng bằng cách thiết kế các bộ giải ghép kênh thật chínhxác, các bộ lọc quang nếu được sử dụng phải có bước sóng cắt chính xác, dải làm việcthật ổn định

Có 2 phương án thiết lập hệ thống truyền dẫn sử dụng ghép kênh phân chia theobước sóng là thiết lập hệ thống ghép kênh theo bước sóng quang một hướng và thiếtlập hệ thống theo 2 hướng Hình vẽ 2.1 chỉ ra một hệ thống theo 2 hướng, trong đó tạicác đầu cuối của hệ thống có các thiết bị tách ghép kênh hỗn hợp Trong hệ thống này

1, 2, , N và ’1, ’2, , nằm trên một cửa sổ truyền dẫn nhưng thuộc 2 dải tần sốkhác nhau

Trong hệ thống thông tin quang WDM có kĩ thuật ghép kênh theo bước sónglỏng và kĩ thuật ghép kênh bước sóng chặt hay mật độ cao

MUX

DE-Sợi dẫn quang

1,2, N

,1, ,

2 ,  , N

KênhN KênhN

CWDM là kĩ thuật ghếp kênh theo bước sóng lỏng trong đó khoảng cách giữacác bước sóng quang kề nhau lớn 20 nm và tương ứng với nó là độ rộng khổ của mộtkênh là 2500 GHz Bước sóng của laser thay đổi theo nhiệt độ nhưng đối với kĩ thuậtnày không cần vì khoảng cách giữa các bước sóng kề nhau lớn CWDM mang lại hiệuquả kinh tế cao đối với hệ thống yêu cầu ghép ít bước sóng

DWDM là kĩ thuật ghép kênh quang phân chia theo bước sóng chặt trong đókhoảng cách giữa các bước sóng kề nhau được truyền trên sợi quang là 0,8 nm.Vớikhoảng cách này tại vùng tần số 1550 nm độ rộng phổ của mỗi kênh tương ứng vàokhoảng 100 GHz Khi độ rộng của bước sóng giảm xuống thì rất nhiều các yêu cầuđưa ra cần giải quyết như :Nhiệt độ của laser phát phải ổn định, các thiết bị tách ghépphải hoạt động chính xác hơn…Những yêu cầu này làm cho giá thành của các phần tửtrong mạng tăng lên và giá thành hệ thống DWDM tăng lên rất nhiều so với hệ thốngCWDM

Bảng 2.1 So sánh CWDM và DWDM

2.1.3 Các cấu hình mạng WDM

2.1.3.1 Cấu hình điểm- điểm

Cấu hình điểm-điểm là cấu hình hay được sử dụng cho truyền dẫn đường dàivới tốc độ rất cao, tín hiệu được truyền đi toàn vẹn, độ tin cậy và khả năng phục hồi lạidường truyền nhanh Khoảng cách giữa máy phát và máy thu có thể lên tới vài trăm

km và có một số bộ khuếch đại giữa các đầu cuối và thông thường số lượng bộ khuếchđại nhỏ hơn 10.Cấu hình điểm-điểm với bộ tách ghép cho phép hệ thống tách và ghépdọc theo đường truyền Số lượng các kênh, khoảng cách giữa các kênh, loại sợi quang,phương pháp điều chế tín hiệu và loại thiết bị được lựa chọn dùng trên mạng là cácthông số quan trọng trong việc tính toán quỹ công suất của hệ thống.Trong WDM mỗikênh được mang trên một bước sóng xác định và cũng được gọi là kênh quang Cáckênh khác nhau có thể mang các dữ liệu khác nhau như thoại, số liệu, video, các gói số

liệu với tốc độ khác nhau Các liên kết giữa máy thu và máy phát có thể có vài thiết bịquang hay một số sợi quang, các bộ khuếch đại quang, các bộ tách ghép quang, bộ lọcquang…

Hình 2.2 Cấu hình điểm-điểm truyền đơn hướng 2.1.3.2 Cấu hình vòng

Một mạng Ring bao gồm một sợi quang nối liền giữa các node, một số hệ thống

có hai sợi quang cho chức năng bảo vệ mạng (dự phòng) Một mạng Ring có thể baomột vùng nhỏ hoặc vùng thành phố lớn với chiều dài vài chục Km Mạng Ring có thểgồm 4 hoặc nhiều kênh và có nhiều node Tốc độ cuả các kênh có thể là 622,08 Mb/shoặc thấp hơn và cao hơn Một node trong số các node của mạng Ring là trạm Hub nơi

mà các bước sóng được quản lí, kết nối với các mạng khác Tại mỗi node đều có các

bộ tách và ghép kênh quang để lấy ra hoặc ghép vào một số kênh

Hình 2.3 Cấu hình mạng Ring

LD

Re

ALD

λk

λ2 CH 2

λN CH NLD: Diode Laser

Re: Bộ thu quang

A : Bộ khuyếch đại quangFiber : Sợi quang

OADMOADM

OADM

OADM

O/EIP

λi λi

λj λjMux

λ1 ,λ2 ,λN1

λ1 ,λ2 ,λN1

λ1 ,λ2 ,λN1

λ1 ,λ2 ,λN1

λk λk

STM

λN λN

Trong mạng Ring WDM trạm Hub có thể kết nối một số loại lưu lượng nhưmodule truyền tải đồng bộ, IP,video Trạm Hub quản lí tất cả các kênh liên kết với mộtđường truyền quang giữa các node với mọi lưu lượng trên kênh đó Tại một nodeOADM một hoặc nhiều tần số quang được tách ra và xen vào trong khi số còn lại đượctruyền xuyên qua Mặc dù vậy khi số lượng node OADM tăng lên thì tín hiệu khôngthể tránh khỏi tổn hao và vì vậy sẽ yêu cầu thêm các bộ khuếch đại Số lượng nodetrong mạng Ring thông thường nhỏ hơn số lượng bước sóng được ghép trong sợiquang.

Trong mạng Ring, trạm Hub quản lí định thời kênh với một kết nối đầy đủ củamạng với node OADM.Node Hub có thể cung cấp các kết nối với mạng khác Thêmvào đó một node OADM có thê kết nối với một bộ tách kênh hay ghép kênh nơi một

số nguồn dữ liệu được phép Một mạng Ring đơn giản với một Hub và hai node A và

B thông tin cho nhau qua bước sóng λk như trong hình 2.4 Node A chỉ ghép một sốnguồn dữ liệu Tất cả các nguồn số liệu được kết thúc và trả lời bởi node B, mặc dùvậy tất cả các tín hiệu này được truyền trên cùng một kênh (cùng bước sóng)

Hình 2.4 Cấu hình mạng Ring cho các kênh được quản lí bởi trạm HUB 2.1.4 Sử dụng WDM trong PON

Ý tưởng WDM PON là một kiến trúc truy cập mà người tiên phong là Wagner,Lemberg, Menedez, và một số khác trong các bài báo (vd: 107, 108, 118, 186-1901xuất hiện cuối năm 1980 và 1990, ngay sau khi BTRL PON được đề xuất WDM đãcho phép CO hoặc HDT gửi tín hiệu ghép kênh, tại mỗi tần số khác nhau, tới RN Tại

RN, sau đó có bộ ghép/ tách phân chia theo bước sóng, có khả năng chia ánh sángthành các bước sóng, chuyển mỗi màu tới mỗi thuê bao Bộ ghép/ tách sử dụng để thiếtlập kênh chung gọi là WDM mật độ cao, thuận ngữ cho thấy khoảng cách kênh bướcsóng theo thứ tự cách nhau 1nm, tương phản với WDM (1.34 – 1.5pm) với khoảng

λ1 ,λ2 ,λN1

OADM A

OADM B Router

Fiber Ring Data N

Data 1 Data 2

1 2

: Biến đổi điện quang : Biến đổi quang điện

Data 1

Data 2

Data N

cách hơn 100nm WDM thực hiện như một switch: điều khiển điện qua màu của ánhsáng, ví dụ, hiệu ứng đó để điều khiển từ xa RN (nó thay đổi đích gói tin) Tuy nhiên,

sự thay đổi tính chất mạng quan trọng hơn nhiều so với chuyển mạch: WDM có thểchuyển đổi mạng điểm – đa điểm tới mạng điểm- điểm ảo Điều này không giống vớimạng điểm-điểm logic được sử dụng để broadcast PON, trong đó ONU điện chỉ đọckênh hoặc gói tin cần thiết đến nó Tính chất điểm – điểm ảo cho phép một số ưu điểm

sau tại host: tính riêng tư (dòng tin xuống cho user X thì chỉ được truyền duy nhất tới user X), tính bảo mật (nguồn truyền dẫn bị xác thực có thể nhận biết bởi bước sóng và tránh bị ngắt quãng bởi các node đi qua, nhờ WDM), Tính hiệu quả (hơn một bước

sóng truyền tới X và nhận bởi X, không cần gửi kèm thêm, không tổn thất chia sóng,

với tốc độ bit cao nhất cho phép), Tính tách biệt (mỗi thuê bao liên lạc với CO một cách độc lập với các thuê bao khác trên node) , Tính dự đoán (thử nghiệm đặc tả bước

sóng có thể kiểm tra tình trạng của đường dây đơn); đó là tất cả các đặc điểm trên lớpvật lý mà WDM PON nhận ra được từ PON broadcast Những đặc tính này làm choWDM PON là công nghệ của tương lai

Hình 2.6 Phổ phân chia với WDM.

Nếu phổ của diode (LED) lớn hơn khẩu độ (A, -AI) của WDM, ánh sáng có thể

bị chia ra thành nhiều cổng đầu ra Mối cổng đầu ra mang một mô hình tín hiệu đượcđiều chế bởi LED

Tương tự, một tập các LED giống nhau phía bên phải của WDM có thể xâydựng lại phổ phía bên trái Hai WDM, được kết nối bởi một cáp quang đơn và thựchiện liền nhau với các bước sóng kênh đồng bộ, có thể sử dụng để thiết lập liên kếtđiểm tới điểm Độ rộng phổ của LED phải đủ rộng để phục vụ toàn bộ kênh dưới điềukiện hoạt động, nhưng không được rộng hơn nhiều quá (bởi vì sự vượt quá giới hạnphổ thể hiện tổn thất thêm xảy ra) Phân chia phổ cũng được thực hiện trong mạng, màtại đó DFB được sử dụng cho kênh đường xuống và LED được sử dụng cho các kênhđường lên Cách đây không lâu, kế hoạch kết hợp các phổ phân chia vào một cápquang tích hợp cũng đã được đề xuất

Ưu điểm của WDM PON (tính cá nhân, bảo mật, truyền thông điểm tới điểm

…), mặc dù như đã biết vào cuối năm 1980, không có bất kỳ một kế hoạch triển khai ,

và sự cần thiết cho việc update hay tăng băng thông hệ thống Tất cả những quan điểmnày đang dần thay đổi.

Theo nghiên cứu, từ CATC cho thấy, giá cả nhanh chóng giảm, chi phí bảo trì

có thể thực hiện được khi hệ thống cáp quang được triển khai Thứ hai, như chúng ta

đã thấy ở phần trước, những thiết bị cần cho mạng đã được nghiên cứu khá nhiều, vàmột vài dự án đã được đưa ra thị trường Về cơ bản, sự lớn mạnh về lưu lượnginternet, làm cho World Wide Web là một phần không thể thiếu trong giao diện ngườidùng, đã nhanh chóng đưa sự phát triển viễn thông lên tầm cao mới, cho tương lai.Chúng ta hướng tới một kiến trúc có khả năng update, linh hoạt và dung lượng lớn,như WDM PON có thể trở thành hệ thống viễn thông có thể mở rộng được cho thươngmại, giáo dục và giải trí

Phần còn lại của chương, em xem lại một số các tiến trình trong thiết bị WDMcho phép WDM PON

2.2 Những lựa chọn thiết bị cho WDM-PON

2.2.1 Lựa chọn bước sóng.

Khoảng cách giữa các bước sóng lớn hơn 20 nm được gọi chung là CWDM.Giao diện quang, nó đã được chuẩn hóa cho CWDM, có thể được tìm thấy tại ITUG.695, trong khi đó lưới phổ cho CWDM được định nghĩa trong ITU G.694.2 Nếucác dải bước sóng hoàn toàn trong 1271 đến 1611 nm, như đinh nghĩa trong ITUG.694.2, được sử dụng với khoảng cách là 20 nm, sau đó một khối 18 kênh CWDMđược kích hoạt, giống như trong hình 2.7 Cáp quang đỉnh nước chậm được định nghĩatrong ITU G.652 C&D, nó lại trừ suy hao nguồn trong dải 1370 – 1410 nm thấy trongsợi quang đơn mode thông thường, có thể được sử dụng cho trải phổ rộng trong truyềndẫn Tham số phân tán trong hình 2.7 chỉ ra độ rộng tín hiệu, và hệ số này có thể giớihạn khoảng cách truyền dẫn giống như tốc độ dữ liệu ngày càng trở lên cao hơn

Sau khi điều chỉnh bước sóng không cần thiết CWDM-PON, một phần điềukhiển nhiệt được gọi là một TEC, nó không được yêu cầu, tạo cho nó rẻ hơn DWDMPON Hơn thế nữa, bộ ghép bước sóng với xuyên âm kênh chậm có thể được thực thi

dễ dàng cho CWDM Nó cũng đã được bàn luận rằng tổng giá thành hệ thống là rẻ hơn40% cho CWDM PON

Nhược điểm cơ bản của CWDM là số lượng của các kênh bị giới hạn; vì lẽ đóCWDM PON thiếu quy mô, nhất là khi cáp sợi quang đơn mode với dải suy hao đỉnhsóng được sử dụng Một nhược điểm khác là các kênh bước sóng ngắn cảm thấy mất

dữ liệu cao hơn (hình 2.7), bằng cách giới hạn khoảng cách truyền dẫn khoặc xoay bộchia

Hình 2.7 Gán bước sóng cho CWDM

Một ví dụ của CWDM PON có thể tìm thấy trong dịch vụ PON "triple-play",với kênh bước sóng 1550 nm được sử dụng cho CATV, kênh bước sóng 1490 nmđược sử dụng cho thoại và dữ liệu luồng xuống, kênh bước sóng 1310 nm được dùngcho truyền dẫn luồng lên Một ứng dụng mở rộng đã thông qua kênh CWDM 1360-

1480 cho dịch vụ kinh doanh đặc biệt, trong khi thường sử dụng dịch vụ triple-playđược cung cấp đến các thuê bao thông thường

DWDM có độ rộng bước sóng lớn hơn một chút so với CWDM, thường nhỏhơn 3.2nm, bởi vì DWDM đã được phát triển để truyền dẫn nhiều bước sóng trongmột miền phổ giới hạn nơi mà EDFA có thể được sử dụng DWDM PON được mongđợi là có tác dụng cho cung cấp đủ băng thông cho nhiều thuê bao, và nó được xem là

hệ thống PON cuối cùng ITU G.692 định nghĩa một lưới laser cho hệ thống điểm WDM dựa trên khoảng cách bước sóng 100 GHz với bước sóng trung tâm là193.1 THz (1553.52nm) qua vùng tần số của 196.1 THz (1528.77nm) đến 191.7THz(1563.86nm) Khoảng cách 100 GHz này đã được áp kênh Các bước sóng khi đạtđến 1600 nm đã được sử dụng để khai thác thuộc tính của AWG, bằng cách có mộtAWG tại một node từ xa cho phân kênh và ghép kênh trong các hướng lên và xuốnglần lượt Trong một DWDM PON, bước sóng của mỗi nguồn quang và bước sóngtrung tâm của bộ lọc WDM nên được giám sát và được điều khiển cẩn thận để tránhxuyên âm giữa các kênh liền nhau Vì thế giá thành của DWDM PON lớn hơn so với

-5 Suy giảm (dB/ Km)

Độ tán sắc (ps/km/nm)

CWDM PON trong cùng kiểu triển khai sau khi cần các thiết bị điều chỉnh bước sóng

và điều khiển nhiệt độ dụng cho nhiều hệ thống DWDM Nhưng 50 GHz mới làkhoảng cách của LD và các bộ lọc được sử dung ngày nay, và họ có thể được sử dụng

để tăng số lượng các kênh

2.2.1.1 Kế hoạch cấp phát bước sóng

Dùng để giới thiệu đa bước sóng trong hạ tầng cáp quang thông thường, hiệusuất của hạ tầng này có thể được mở rộng vào một khổ được thêm vào sau này Khổbước sóng có thể thực hiện độc lập trong các mặt bằng truyền thông giữa các node, vìthế các mẫu liên kết được thiết đặt giữa các nút không đồng bộ có thể phục vụ các yêucầu QoS khác nhau và có thể truyền tải tín hiệu với các đặc điểm khác nhau nhiều hơn(ví dụ tốc độ bit) Điều này có một vài điểm giống với sự tăng lên của khả năng tươngkết của các bảng kênh được in đa lớp, giống như là so sánh các bảng lớp đơn

Vai trò của kích thước bước sóng có thể được chia như sau:

 Tách các nhà cung cấp dịch vụ

 Kích hoạt tái định tuyến lưu lượng

 Kích hoạt lưu lượng cao hơn

Cũng chỉ định các kênh bước sóng có thể tuân theo các trình tự khác:

cao hơn Tách các dịch vụ trên một cơ sở bước sóng cũng có thể giúp để giải phóngbảng khác nhau cấu trúc bởi các nhà điều hành mạng: Lưu lượng dich chuyển trường

ưu tiên-đầu tiên (ví dụ như đảm bảo tắc nghẽn tự do) kênh bước sóng có thể được tínhphí cao hơn so với một kênh có độ ưu tiên thấp hơn

Sự phân chia nhà cung cấp dịch vụ

Các kênh bước sóng cũng có thể được dành cho các nhà cung cấp dịch vụ Mặc

dù họ có hạ tầng độc lập ảo của họ, nằm trên những cái mà họ có thể đảm bảo nhữnggói dịch vụ và liên quan đến QoS Nó cũng cần thiết đặt sự mềm dẻo của lưu lươngmạng bởi các nhà quản lý mạng, những người có thể chỉ định đặt các kênh bước sóngcho một vùng nào đó và một khoảng thời gian nhất định cho các nhà cung cấp dịch vụ,

và trả tiền phí cho họ Bằng việc tái định tuyến các kênh bước sóng nhà điều hànhmạng có thể dễ dàng chuyển điều kiện cho thuê Khi một người sử dụng thuê là thuêbao của một nhà cung cấp nào đó, họ có thể điều chỉnh phù hợp kênh bước sóng vàmặc dù có liên quan đến dịch vụ trong suốt Trong trường hợp các nhà cung cấp dịch

vụ cạnh tranh với nhau trong một vùng, các nhà cung cấp đó có thể cùng tồn tại trêncác mạng độc lập giống nhau

Tái định tuyến lưu lượng

Dùng các kênh đa bước sóng phục vụ các vùng khác nhau, mỗi kênh bước sónghoặc tập hơp các kênh bước sóng có thể bao trùm một vùng nào đó Khi điều hànhtrong các mạng với các liên kết sợi quang đa dạng (ví dụ, trong mạng mesh trong đócác sợi quang khác nhau có thể theo thiết đặt một kết nối giữa hai node), định tuyếncác bước sóng riêng có liên quan đến các bước sóng vùng đó Bằng cách thay đổi địnhtuyến bước sóng, việc “Định màu” này có thể được thay đởi dễ dàng Ví dụ, khi mộtliên kết sợi riêng dẫn đến một vùng lỗi và lưu lượng đi qua các kênh bước sóng bị đứt,

dự trữ lưu lượng đến vùng đó có thể được khôi phục nhanh bằng cách hướng kênhbước sóng khác qua các sợi quang khác Cũng có thể khi một liên kết dẫn đến mộtvùng nào đó trở nên nghẽn và không mở rộng kênh bước sóng có thể được thêm vàoliên kết đó , những kênh mở rộng đó có thể được địnnh tuyến qua các liên kết sợiquang khác đến các vùng tương tự thế

Lưu lượng cao hơn

Thêm các kênh bước sóng vào liên kết sợi quang cũng có thể tăng lưu lượngtrên liên kết, bằng cách tạo ra một vài kênh song song trên cùng một loại lưu lượng Ví

dụ nay nêu ra rằng có thêm các dịch vụ có thể được đưa ra Để truy nhập vào nhữngdịch vụ này, tuy nhiên , người sử dụng cuối phải cần quay lại kênh bước sóng đó