BÁO CÁO THỰC TẬP-mạng quang thụ động PON

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮTPON Passive Optical Network Mạng quang thụ động OLT Optical Line Terminal Thiết bị đầu cuối kênh ONT Optical Network Terminal Thiết bị đầu cuối mạng ONU Optical Net

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ , BẢNG BIỂU 2

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 3

LỜI NÓI ĐẦU 4

Chương 1: Mạng quang thụ động PON 5

1.1 Giới thiệu chung về mạng quang thụ động PON 6

1.2 Kiến trúc của PON 9

1.3 Đặc điểm của PON 11

1.4 Thành phần cơ bản của mạng quang thụ động PON 12

1.4.1 Sợi quang và cáp quang 12

1.4.2 Bộ tách/Ghép quang 14

1.4.3 Đầu cuối đường quang OLT ( Optical Line Terminal) 15

1.4.4 Đơn vị mạng quang ONU ( Optical Network Unit) 18

1.4.5 ODN 19

1.4.6 Bộ chia (Splitter) 20

1.5 Phân loại PON 21

1.5.1 TDM PON 21

1.5.2 WDM-PON 23

1.5.3 CDMA-PON 25

1.6 So sánh PON với công nghệ mạng quang thụ động AON 25

Chương 2: Các hệ thống PON đang được triển khai 28

2.1 APON/BPON 28

2.2 GPON 28

2.3 EPON 30

2.4 WDM-PON 34

2.5 Nhận xét chung về các hệ thống PON 34

KẾT LUẬN 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO 38

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ , BẢNG BIỂU

Hình 1.1 Mô hình mạng quang thụ động

Hình 1.2 Các kiểu kiến trúc của PON

Hình 1.3 Mô hình cây sử dụng bộ chia

Hình 1.4 Mô hình bus sử dụng tapcoupler

Hình 1.5 Mô hình vòng

Hình 1.6 Mô hình cây

Hình 1.7 Cấu tạo của sợi quang

Hình 1.8 Cấu hình cơ bản các loại Coupler

Hình 1.9 Coupler 8x8 được tạo ra từ nhiều coupler

Hình 1.10 Các khối chức năng trong OLT

Hình 1.11 Các khối chức năng trong ONU

Hình 1.12 Các giao diện quang

Hình 1.13 Liệt kê suy hao của các bộ chia (splitter) tương ứng

Hình 1.14 Mạng PON sử dụng một sợi quang

Hình 1.15 Cấu trúc của WDM-PON

Hình 1.16 So sánh mạng quang chủ động và mạng thụ động

Hình 2.1 Dòng dữ liệu đường lên trong EPON

Hình 2.2 Cấu trúc khung đường xuống trong EPON

Hình 2.3 Cấu trúc khung đường lên trong EPON

Bảng 2.1 So sánh EPON và GPON

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động

OLT Optical Line Terminal Thiết bị đầu cuối kênh

ONT Optical Network Terminal Thiết bị đầu cuối mạng

ONU Optical Network Unit Đơn vị mạng quang

GPON Gigabit Passive Optical

Network

Mạng quang thụ động tốc độ Gigabit

APON ATM Passive Optical

Network

PON trên nền ATM

BPON Broadband Passive Optical

Ghép kênh phân chia theo bước sóng

FTTH Fiber to the Home Cáp quang nối tận nhà

FTTB Fiber To The Building Cáp quang tới tòa nhà

FTTC Fiber To The Curt Cáp quang tới khu dân cư

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm qua, hạ tầng mạng Viễn thông đã phát triển nhanh cả về công nghệ và chất lượng cung cấp dịch vụ Viễn thông đã trải qua một quá trình phát triển lâu dài với nhiều bước ngoặt trong phát triển công nghệ và phát triển mạng lưới Việt Nam cũng như các nước trên thế giới, hiện nay có rất nhiều nhà khai thác Viễn thông

khác nhau với sự đa dạng của công nghệ và cấu hình mạng cũng như cung cấp dịch vụ.

Ngày nay, cùng với sự phát triển chóng mặt của khoa học kỹ thuật

đã và đang gặt hái được rất nhiều những thành công rực rỡ thì những nhu cầu về giải trí, học tập và nắm bắt thông tin của con người cũng ngày một tăng lên Do vậy để đáp ứng được hầu hết các nhu cầu ấy đòi hỏi các nhà khai thác Viễn thông ở Việt Nam cần phải nâng cao cả

về chất lượng và công nghệ Trong đó, công nghệ PON có thể được coi là một giải pháp hàng đầu cho mạng truy nhập với tốc độ cao.

Bằng kiến thức trên lớp và kiến thức tích lũy được, em đã nghiên

cứu về đề tài “Mạng quang thụ động PON”, với các nội dung chính

Em chân thành cảm ơn!

Chương 1 Mạng quang thụ động PON

PON là từ viết tắt của Passive Optical Network hay còn gọi là mạng quang thụ động Công nghệ mạng quang thụ động PON còn được hiểu là mạng công nghệ quang truy nhập giúp tăng cường kết nối giữa các nốt mạng truy nhập của nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng Công nghệ PON được biết tới đầu tiên

đó là TPON (Telephony PON) được triển khai vào những năm 90, tiếp đó năm

1998, mạng BPON (Broadband PON) được chuẩn hóa dựa trên nền ATM Hai năm 2003 và 2004 đánh dấu sự ra đời của hai dòng công nghệ Ethernet PON (EPON) và Gigabit PON (GPON), có thể nói hai công nghệ này mở ra cơ hội mới cho các nhà cung cấp dịch vụ giải quyết hàng loạt vấn đề truy nhập băng thông rộng tới người sử dụng đầu cuối Thành viên mới nhất trong gia đình PON đó là WDM PON (Wavelength Division Multiplexer PON) Trong công nghệ PON, tất cả thành phần chủ động giữa tổng 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 việc phân chia năng lượng tới các điểm đầu cuối trên đường truyền Vì vậy mà người ta gọi là công nghệ mạng quang thụ động (PON).

Vị trí của hệ thống PON trong mạng truyền dẫn: Mạng quang thụ động PON là một dạng của mạng truy nhập quang Mạng truy nhập hỗ trợ các kết nối đến khách hàng Nó được đặt gần đầu cuối khách hàng và triển khai với số lượng lớn

Mạng truy nhập tồn tại ở nhiều dạng khác nhau do nhiều lí do khác nhau

và PON là một trong những dạng đó So với mạng truy nhập cáp đồng truyền thống, sợi quang hầu như không giới hạn băng thông (hàng THz) Việc triển khai sợi quang đến tận nhà thuê bao sẽ là mục đích phát triển trong tương lai Với những ưu điểm vượt trội, mạng quang thụ động PON( Passive Optical Network) là một sự lựa chọn thích hợp nhất cho mạng truy nhập

1.1. Giới thiệu chung về mạng quang thụ động PON

Mạng viễn thông thường được cấu thành bởi ba mạng chính: mạng đườngtrục, mạng phía khách hàng và mạng truy nhập Trong những năm gần đây,mạng đường trục có những bước phát triển nhảy vọt do sự xuất hiện của cáccông nghệ mới, như công nghệ ghép kênh theo bước sóng (WDM) Cũng trongkhoảng thời gian này, mạng nội hạt (LAN) cũng đã được cải tiến và nâng cấp từtốc độ 10 Mb/s lên 100 Mb/s, và đến 1 Gb/s Thậm chí, các sản phẩm Ethernet

10 Gb/s cũng đã bắt đầu xuất hiện trên thị trường Điều này đã dẫn đến một sựchênh lệch rất lớn về băng thông giữa một bên là mạng LAN tốc độ cao và mạngđường trục và một bên là mạng truy nhập tốc độ thấp, mà chúng ta vẫn thườnggọi đó là nút cổ chai (bottleneck) trong mạng viễn thông Việc bùng nổ lưulượng Internet trong thời gian vừa qua càng làm trầm trọng thêm các vấn đề củamạng truy nhập tốc độ thấp Các báo cáo thống kê cho thấy lưu lượng dữ liệu đãtăng 100% mỗi năm kể từ năm 1990 Thậm chí, sự kết hợp giữa các yếu tố kinh

tế và công nghệ đã tạo ra những thời điểm mà tốc độ phát triển đạt tới 1000%trong một năm (vào những năm 1995 và 1996) Xu hướng này vẫn sẽ còn tiếptục trong tương lai, tức là càng ngày sẽ càng có nhiều người sử dụng trực tuyến

và những người sử dụng đã trực tuyến thì thời gian trực tuyến sẽ càng nhiềuhơn, do vậy nhu cầu về băng thông lại càng tăng lên Các nghiên cứu thị trườngcho thấy rằng, sau khi nâng cấp lên công nghệ băng rộng, thời gian trực tuyếncủa người sử dụng đã tăng lên 35% so với trước khi nâng cấp Lưu lượng thoạicũng tăng lên, nhưng với tốc độ thấp hơn nhiều, khoảng 8% mỗi năm Theo hầuhết các báo cáo phân tích, lưu lượng của dữ liệu hiện nay đã vượt trội hơn rấtnhiều so với lưu lượng thoại Càng ngày sẽ càng có nhiều dịch vụ và các ứngdụng mới được triển khai khi băng thông dành cho người sử dụng tăng lên.Đứng trước tình hình đó, một số công nghệ mới đã được đưa ra nhằm đáp ứng

Hiện tại, các nhà cung cấp dịch vụ đã triển khai cung cấp dịch vụ Internetbằng công nghệ đường dây thuê bao số DSL DSL sử dụng đôi dây giống nhưdây điện thoại, và yêu cầu phải có một modem DSL đặt tại thuê bao và DSLAMđặt tại tổng đài Tốc độ dữ liệu của DSL nằm trong khoảng từ 128 Kb/s đến 1,5Mb/s Mặc dù tốc độ của nó đã tăng đáng kể so với modem tương tự, nhưng khó

có thể được coi là băng rộng do không cung cấp được các dịch vụ video, thoại,

dữ liệu cho các thuê bao ở xa Khoảng cách từ tổng đài đến theo bao chỉ trongphạm vi 5,5 km Ta có thể tăng khoảng cách này bằng giải pháp triển khai thêmnhiều DSLAM đến gần thuê bao, nhưng đây là một giải pháp không hiệu quả dochi phí quá cao

Một giải pháp khác được đưa ra là sử dụng cáp modem Các công ty cáp

TV cung cấp các dịch vụ Internet bằng cách triển khai các dịch vụ tích hợp dữliệu trên mạng cáp đồng trục, mà ban đầu được thiết kế để truyền dẫn tín hiệuvideo tương tự Ví dụ, mạng HFC sẽ có sợi quang nối từ các đầu dẫn hay cáchub đến các nút quang, và từ các nút quang sẽ phân chia đến các thuê bao thôngqua cáp đồng trục, bộ lặp và các bộ ghép/tách Tuy nhiên, mô hình kiến trúc này

có nhược điểm là thông lượng hiệu dụng của các nút quang không quá 36 Mb/s,

vì vậy tốc độ thường rất thấp vào những giờ cao điểm

Như vậy, chúng ta thấy rằng cả công nghệ DSL và cáp modem đều khôngđáp ứng được những yêu cầu về băng thông cho mạng truy nhập Hầu hết cácnhà công nghệ mạng hiện nay đều đang tiến tới một công nghệ mới, tập trungchủ yếu vào truyền tải dữ liệu, đặc biệt là dữ liệu IP Trong bối cảnh đó, côngnghệ PON sẽ là một giải pháp tối ưu cho mạng truy nhập băng rộng Người tatrông đợi mạng PON sẽ giải quyết được các vấn đề tắc nghẽn băng thông củamạng truy nhập trong kiến trúc mạng viễn thông, giữa một bên là các nhà cungcấp dịch vụ CO, các điểm kết cuối, các điểm truy nhập và một bên là các công tyđược cung cấp dịch vụ, hay một khu vực tập trung các thuê bao

Mạng quang thụ động có thể định nghĩa một cách ngắn gọn như sau:

“Mạng quang thụ động (PON) là một mạng quang không có các phần tử điện

hay các thiết bị quang điện tử”.

Như vậy với khái niệm này, mạng PON sẽ không chứa bất kỳ một phần tửtích cực nào mà cần phải có sự chuyển đổi điện - quang Thay vào đó, PON sẽchỉ bao gồm: sợi quang, các bộ chia, bộ kết hợp, bộ ghép định hướng, thấu kính,

bộ lọc, Điều này giúp cho PON có một số ưu điểm như: không cần nguồn điệncung cấp nên không bị ảnh hưởng bởi lỗi nguồn, có độ tin cậy cao và không cầnphải bảo dưỡng do tín hiệu không bị suy hao nhiều như đối với các phần tử tíchcực

Mạng PON ngoài việc giải quyết các vấn đề về băng thông, nó còn có ưuđiểm là chi phí lắp đặt thấp do nó tận dụng được những sợi quang trong mạng đã

có từ trước PON cũng dễ dàng và thuận tiện trong việc ghép thêm các ONUtheo yêu cầu của các dịch vụ, trong khi đó việc thiết lập thêm các nút trongmạng tích cực khá phức tạp do việc cấp nguồn tại mỗi nút mạng, và trong mỗinút mạng đều cần có các bộ phát lại

PON có thể hoạt động vớ chế độ không đối xứng Chẳng hạn, một mạngPON có thể truyền dẫn theo luồng OC-12 (622 Mbits/s) ở đường xuống và truynhập theo luồng OC-3 (155 Mbits/s) ở đường lên Một mạng không đối xứngnhư vậy sẽ giúp cho chi phí của các ONU giảm đi rất nhiều, do chỉ phải sử dụngcác bộ thu phát giá thành thấp hơn

PON còn có khả năng chống lỗi cao (cao hơn SONET/SDH) Do các nútcủa mạng PON nằm ở bên ngoài mạng, nên tổn hao năng lượng trên các nút nàykhông gây ảnh hưởng gì đến các nút khác Khả năng một nút mất năng lượng màkhông làm ngắt mạng là rất quan trọng đối với mạng truy nhập, do các nhà cungcấp không thể đảm bảo được năng lượng dự phòng cho tất cả các đầu cuối ở xa.Với những lý do như trên, công nghệ PON có thể được coi là một giải pháphàng đầu cho mạng truy nhập PON cũng cho phép tương thích với các giao diện

SONET/SDH và có thể được sử dụng như một vòng thu quang thay thế cho cáctuyến truyền dẫn ngắn trong mạng đô thị hay mạch vòng SONET/SDH đườngtrục.

1.2. Kiến trúc của PON

Các phần tử thụ động của PON đều nằm trong mạng phân bố quang (haycòn gọi là mạng ngoại vi) bao gồm các phần tử như sợi quang, các bộ tách/ghépquang thụ động, các đầu nối và các mối hàn quang Các phần tử tích cực nhưOLT và các ONU đều nằm ở đầu cuối của PON Tín hiệu trong PON có thểđược phân ra và truyền đi theo nhiều sợi quang hoặc được kết hợp lại và truyềntrên một sợi quang thông qua bộ ghép quang, phụ thuộc vào tín hiệu đó là đitheo hướng lên hay hướng xuống của PON PON thường được triển khai trên sợiquang đơn mode, với cấu hình cây là phổ biến PON cũng có thể được triển khaitheo cấu hình vòng ring cho các khu thương mại hoặc theo cấu hình bus khitriển khai trong các khu trường sở, Mô hình mạng quang thụ động với cácphần tử của nó được biểu diễn như hình dưới đây

EMS

HÖ thèng qu¶n lý M¹ng

Bé t¸ch/

ghÐp PON

CO

Tho¹i vµ d÷ liÖu

đa điểm phù hợp cho mạng truy nhập như cấu hình cây, cây và nhánh, vòng

ring, hoặc bus như trong Hình 1.2: Các kiểu kiến trúc của PON.

Bằng cách sử dụng các bộ ghép 1:2 và bộ chia quang 1:N, PON có thể triểnkhai theo bất cứ cấu hình nào trong các cấu hình trên Ngoài ra, PON còn có thểthu gọn lại thành các vòng ring kép, hay hình cây, hay một nhánh của cây Tất

cả các tuyến truyền dẫn trong PON đều được thực hiện giữa OLT và ONU OLTnằm ở CO và kết nối mạng truy nhập quang với mạng đô thị (MAN) hay mạngdiện rộng (WAN), được biết đến như là những mạng đường trục ONU nằm tại

vị trí đầu cuối người sử dụng (FTTH hay FTTB hoặc FTTC)

ONU1

OLT

ONU5

ONU4 ONU3 ONU2

(b) KiÕn tróc bus (sö dông bé ghÐp 1:2)

(c) KiÕn tróc vßng ring (sö dông bé ghÐp 2x2)

(d) KiÕn tróc h×nh c©y víi mét trung kÕ thõa(sö dông bé chia 2:N)

Hình 1.2 Các kiểu kiến trúc của PON

Trong các cấu hình trên, cấu hình cây 1:N như Error: Reference source notfound(a), hay cấu hình cây và phân nhánh Error: Reference source not found(b)được sử dụng phổ biến nhất Đây là những cấu hình rất mềm dẻo, phù hợp vớinhu cầu phát triển của thuê bao, cũng như những đòi hỏi ngày càng tăng về băngthông

Có một vài mô hình thích hợp cho mạng truy cập như mô hình cây, vònghoặc bus Mạng quang thụ động PON có thể triển khai linh động trong bất kỳ

mô hình nào nhờ sử dụng một tapcoupler quang 1:2 và bộ tách quang 1:N

Ngoài những mô hình trên, PON có thể triển khai trong mô hình cây như làvòng đôi hoặc cây đôi hay cũng có thể là một phần của mạng PON được gọi làtrung kế cây

Tất cả sự truyền dẫn trong mạng PON đều được thực hiện giữa OLT và cácONU OLT ở tại tổng đài, kết nối truy nhập quang đến mạng đường trục (có thể

là mạng 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 Curbtrong giải pháp FTTC_Fiber To The Curb và có khả năng cung cấp các dịch vụthoại, dữ liệu và video băng rộng

Tuỳ theo điểm cuối của tuyến cáp quang xuất phát từ tổng đài mà các mạngtruy nhập thuê bao quang có tên gọi khác nhau như sợi quang đến tận nhàFTTH, sợi quang đến khu dân cư FTTC, FTTB

1.3 Đặc điểm của PON

Đặc trưng của hệ thống PON là thiết bị thụ động phân phối sợi quang đếntừng nhà 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 hệ thống PON, băng thông được chia sẻ cho nhiều khách hàng điềunày sẽ làm giảm chi phí cho khách hàng sử dụng Cũng như khả năng tận dụngcông nghệ WDM, ghép kênh phân chia theo dải tần, TDMA và cung cấp băngthông động 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 1sợi quang PON có thể hỗ trợ mô hình: hình cây, sao, bus và ring

PON là kiến trúc mạng điểm – nhiều điểm ( point to multipoint) Để giảmchi phí trên mỗi thuê bao, đường truyền chính sẽ đi từ thiết bị trung tâm OLTqua một thiết bị chia tín hiệu (Splitter) và từ thiết bị này kéo đến nhiều ngườidùng (có thể chia từ 32-64 thuê bao) Splitter không cần nguồn cung cấp, có thểđặt bất kỳ đâu Do Splitter không cần nguồn nên hệ thống tiết kiệm điện hơn vàkhông gian chứa cáp cũng ít hơn

Tuy nhiên, PON cũng có nhiều khuyết điểm như khó nâng cấp băng thôngkhi thuê bao yêu cầu (do kiến trúc điểm đến nhiều điểm sẽ ảnh hưởng đến nhữngthuê bao khác trong trường hợp đã dùng hết băng thông) khó xác định lỗi hơn do

1 sợi quang chung cho nhiều người dùng, tính bảo mật cũng không cao

1.4 Thành phần cơ bản của mạng quang thụ động PON

1.4.1 Sợi quang và cáp quang

Sợi quang là một thành phần quan trọng trong mạng, nó tạo sự kết nối giữacác 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 suy hao khôngquan tâm đến tán sắc bởi khoảng cách truyền tối đa chỉ là 20 km và tán sắc thìảnh hưởng không đáng kể Do đó, người ta sử dụng sợi quang có suy hao nhỏ,chủ yếu là sử dụng sợi quang theo chuẩn G.652

Trên thực tế, để khắc phục nhược điểm trong truyền dẫn thông tin của cápđồng, đã từ lâu người ta đã cho ra đời cáp quang cùng với những tính năng ưuviệt hơn Không giống như cáp đồng truyền tín hiệu bằng điện, cáp quang dùngánh sáng để truyền tín hiệu đi Chính vì sự khác biệt đó, mà cáp quang ít bịnhiễu, tốc độ cao và có khả năng truyền xa hơn Tuy vậy, phải đến giai đoạnhiện nay thì cáp quang mới được phát triển bùng nổ, nhất là trong lĩnh vực kếtnối liên lục địa, kết nối xuyên quốc gia Và việc sử dụng công nghệ truyền dẫnhiện đại này cũng đang bắt đầu thay thế dần mạng cáp đồng ADSL phục vụ trựctiếp đến người sử dụng

Cáp quang dài, mỏng với thành phần của thủy tinh trong suốt và bằngđường kính của một sợi tóc Chúng được sắp xếp trong bó được gọi là cáp quang

và được sử dụng để truyền tín hiệu trong khoảng cách rất xa Cáp quang có cấutạo gồm dây dẫn trung tâm là sợi thủy tinh hoặc plastic đã được tinh chế nhằmcho phép truyền đi tối đa các tín hiệu ánh sáng Sợi quang được tráng một lớplót 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 cápquang Những bó này được bảo vệ bởi lớp phủ bên ngoài của cáp đượcgọi là jacket

Hình 1.7 Cấu tạo của sợi quang

Độ suy hao thấp hơn các loại cáp đồng (tín hiệu bị mất trong cáp quang íthơn trong cáp đồng), nên có thể tải các tín hiệu đi xa hàng ngàn km Dunglượng tải của cáp quang cao hơn, vì sợi quang mỏng hơn cáp đồng, nhiều sợiquang có thể được bó vào với đường kính đã cho hơn cáp đồng Điều này chophép nhiều kênh đi qua một sợi cáp

Cáp quang cũng sử dụng điện nguồn ít hơn, bởi vì tín hiệu trong cáp quanggiảm ít, máy phát có thể sử dụng nguồn thấp hơn thay vì máy phát với điện thếcao được dùng trong cáp đồng.

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

1.4.2 Bộ tách/Ghép quang

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

là Coupler quang Để đơn giản, một Coupler quang gồm hai sợi nối với nhau Tỷ

số tách của bộ tách có thể được điều khiển bằng chiều dài của tầng nối và vì vậy

nó là hằng số

Hình 1.4a: có chức năng tách 1 tia vào thành 2 tia ở đầu ra, đây là Coupler

Y Hình 1.4b là Coupler ghép các tín hiệu quang tại hai đầu vào thành một tínhiệu tại đầu ra Hình 1.4c vừa ghép vừa tách quang và gọi là Coupler X hoặcCoupler phân hướng 2x2 Coupler có nhiều hơn hai cổng vào và nhiều hơn haicổng ra gọi là Coupler hình sao Coupler NxN được tạo ra từ nhiều Couper 2x2Coupler được đặc trưng bởi các thông số sau:

- Tổn hao tách: Mức năng lượng ở đầu ra của Coupler so với năng lượng

đầu vào (db) Đối với Coupler 2x2 lý tưởng, giá trị này là 3dB Hình 1.4 minhhoạ hai mô hình 8x8 Coupler dựa trên 2x2 Coupler Trong mô hình 4 ngăn (hìnha), chỉ 1/6 năng lượng đầu vào được chia ở mỗi đầu ra Hình(b) đưa ra mô hìnhhiệu quả hơn gọi là mạng liên kết mạng đa ngăn Trong mô hình này, mỗi đầu ranhận được 1/8 năng lượng đầu vào

Hình 1.8: Cấu hình cơ bản các loại Coupler

a)

c) b)

O2 O2

O3

a) Coupler 4 ngăn 8x8 b) Coupler 3 ngăn 8x8

Hình 1.9: Coupler 8x8 được tạo ra từ nhiều coupler

cccocCoupler

- Tổn hao chèn: Năng lượng tổn hao do sự chưa hoàn hảo của quá trình xử

lý Giá trị này nằm trong khoảng 0,1dB đến 1dB

- Định hướng: Lượng năng lượng đầu vào bị rò rỉ từ một cổng đầu vào đến

các cổng đầu vào khác Coupler là thiết bị định hướng cao với thông số địnhhướng trong khoảng 40-50dB

Thông thường, các Coupler được chế tạo chỉ có một cổng vào hoặc một bộkết hợp Các Coupler loại này được sử dụng để tách một phần năng lượng tínhiệu, ví dụ với mục đích định lượng Các thiết bị như thế này được gọi là “tapcoupler”

1.4.3 Đầu cuối đường quang OLT ( Optical Line Terminal)

OLT cung cấp giao diện quang về phía mạng phối quang ODN và cung cấp

ít nhất một giao diện quang trên mạng ở phía mạng truy nhập quang OLT có thể

được đặt ở bên trong tổng đài hay tại một trạm từ xa Sơ đồ khối chức năng củaOLT được mô tả ở Hình 1.5.

OLT có chức năng quản lý tất cả các hoạt động của PON ONU và OLTcung cấp các dịch vụ truyền dẫn một cách trong suốt giữa UNI và SNI thông quaPON

Phần lõi OLT

Phần lõi OLT bao gồm các chức năng sau đây:

- Chức năng kết nối chéo được số hóa cung cấp các kết nối giữa phần mạnglõi/metro với phần mạng phối quang ODN

- Chức năng ghép kênh truyền dẫn cung cấp kết nối VP giữa chức năng cổngdịch vụ SPF và giao diện ODN Các VP khác nhau được gán vào các dịch vụkhác nhau tại giao diện PON Các thông tin khác như báo hiệu, OAM được traođổi nhờ các VC trong VP

- Chức năng ghép kênh truyền dẫn cung cấp việc truyền và ghép các kênhtrên mạng phối quang ODN Ví dụ như: dữ liệu đi từ mạng lõi/metro đến mạngphối quang ODN thì nó có nhiệm vụ là truyền, còn dữ liệu đi từ mạng phốiquang ODN đến mạng lõi/metro thì nó phải được ghép kênh trước khi truyềnđến mạng lõi/metro

- Chức năng giao diện ODN cung cấp môi trường truyền dẫn quang kết nốiOLT với một hoặc nhiều ONU bằng việc sử dụng thiết bị thụ động Nó điềukhiển quá trình chuyển đổi quang/điện và điện/quang Để có thể thực hiện cơchế chuyển mạch bảo vệ và làm dễ dàng cho việc xử lí thiết bị thụ động bộ chiathì ở OLT sẽ có các chức năng giao diện ODN giống như phần mạng phốiquang ODN.

 Giao diện ODN

Đầu cuối đường dây PON xử lý chuyển đổi quang điện Giao diện ODN chèncác tế bào ATM vào

Phần dịch vụ OLT

Phần dịch vụ OLT thì có chức năng cổng dịch vụ Các cổng dịch vụ sẽtruyền ít nhất tốc độ ISDN và sẽ có thể cấu hình một số dịch vụ hay có thể hỗtrợ đồng thời hai hay nhiều dịch vụ khác nhau ví dụ như dịch vụ truyền hình độphân giải cao (HDTV- high definition TV), game online, truyền dữ liệu Bất kìkhối TU (tributary unit) cũng đều cung cấp hai hay nhiều port có tốc độ 2 Mbpsphụ thuộc vào cách cấu hình trên mỗi port Khối TU có nhiều port có thể cấuhình mỗi port một dịch vụ khác nhau

Chức năng cổng dịch vụ SPF đóng vai trò giao tiếp với node dịch vụ Chứcnăng cổng dịch vụ thực hiện chèn tế bào ATM vào tải trọng SDH đường lên, vàtách tế bào ATM từ tải trọng SDH đường xuống Chức năng này phải được dựphòng, do đó chuyển mạch bảo vệ là cần thiết

Hình1.10 Các khối chức năng trong OLT

Phần chung OLT

Phần chung OLT bao gồm chức năng cấp nguồn và chức năng hoạt động,quản lí và bảo dưỡng (OAM-Operation, Administration and Maintenance) Chứcnăng cấp nguồn chuyển đổi nguồn ngoài thành nguồn mong muốn Chức năngOAM cung cấp các phương tiện để điều khiển hoạt động, quản lí và bảo dưỡngcho tất cả khối OLT Trong điều khiển nội bộ, một giao diện có thể được cung

Mạng lõi MUX

.

.

.

.

cấp cho mục đích chạy thử và giao diện Q3 cho mạng truy nhập đến hệ thốngđang hoạt động thông qua chức năng sắp xếp.

1.4.4 Đơn vị mạng quang ONU ( Optical Network Unit)

ONU đặt tại phía khách hàng, ONU cung cấp các phương tiện cần thiết đểphân phối các dịch vụ khác nhau được điều khiển bởi OLT

Một ONU có thể chia làm 3 phần: phần lõi, phần dịch vụ và phần chung

Phần lõi ONU

ONU gồm giao diện ODN, cổng người dùng, chức năng ghép kênh/phân kênhtruyền dẫn, dịch vụ và khách hàng, và cấp nguồn

 Giao diện ODN

Giao diện ODN xử lý các quá trình chuyển đổi quang điện Giao diện ODNtrích các tế bào ATM từ tải trọng PON đường xuống và chèn các tế bào ATMvào tải trọng đường lên trên cơ sở đồng bộ từ sự định thời khung đường xuống

 Ghép kênh

Chỉ các tế bào ATM có hiệu lực mới có thể đi qua bộ phận ghép kênh do đónhiều VP có thể chia sẻ băng thông đường lên một cách hiệu quả

Phần lõi ONU bao gồm:

Chức năng ghép khách hàng và dịch vụ có nhiệm vụ nếu ở về phía kháchhàng thì dữ liệu sẽ đựơc ghép trước khi truyền đến ODN còn nếu về phía ODNthì các dịch vụ sẽ tách ra phù hợp cho từng user đã yêu cầu dịch vụ

Chức năng ghép kênh truyền dẫn cung cấp các chức năng phân phối tínhiệu giữa ODN và khách hàng

Chức năng giao diện ODN cung cấp các chức năng chuyển đổi quang/điệnhay điện/quang

Phần dịch vụ ONU

Phần dịch vụ ONU cung cấp các chức năng cổng của người dùng Chứcnăng cổng của người dùng cung cấp cho các giao diện dịch vụ của khách hàng

được cấp bởi một khách hàng hay một nhóm khách hàng Nó cũng cung cấp cácchức năng chuyển đổi tín hiệu tùy thuộc giao diện vật lí (ví dụ như rung chuông,báo hiệu, chuyển đổi A/D và D/A).

Chức năng cổng người dùng UPF tương thích các yêu cầu UNI riêng biệt.OAM có thể hỗ trợ một số các truy nhập và các UNI khác nhau Các UNI nàyyêu cầu các chức năng riêng biệt phụ thuộc vào các đặc tả giao diện có liênquan Tách các tế bào ATM đường xuống và chèn các tế bào ATM ở đường lên

Hình 1.11 Các khối chức năng trong ONU

ODN cung cấp phương tiện truyền dẫn quang cho kết nối vật lý giữa OLT

và ONU Các ODN riêng lẻ có thể được kết hợp và mở rộng nhờ các bộ khuếchđại quang.ODN bao gồm các thành phần quang thụ động:

Cáp và sợi quang đơn mode, Connector quang, thiết bị rẽ nhánh quang thụđộng, bộ suy hao quang thụ động và mối hàn

Giao diện ODN MUX

.

.

.

Phần chung Khách

hàng