Công nghệ APON dựa trên mạng quang thụ động đã đ−ợc một số hãng phát triển độc lập từ những năm 1990. Mặc dù có một số đặc tính khác nhau giữa các hệ thống này (dung l−ợng mạng), nh−ng có một đặc tính chung là đ−ờng chuyền theo h−ớng lên đ−ợc thực hiện qua mạng ATM dựa trên kỹ thuật TDMA.
Công nghệ APON sử dụng cho mạng truy nhập nội hạt có thể bao gồm các ứng dụng nh− : Các quang tới nhà (FTTH) hoặc đến toà nhà (FTTB ), Cáp quang đến Cabinet (FTTCab), và cáp quang đến khu vực dân c− (FTTC). Trong tr−ờng hợp tổng quát phần quang của mạng truy nhập nội hạt có thể cấu trúc là điểm –điểm, cấu trúc mạng vòng ring, cấu trúc thụ động điểm - đa điểm. Tuy nhiên cấu trúc thụ động điểm - đa điểm (PON) đ−ợc chú ý nhiều nhất. Thành phần chính của PON là thiết bị chia quang, thiết bị này có nhiệm vụ chia nguồn quang đến và phân bổ nó vào các sợi quang khác nhau hoặc theo h−ớng ng−ợc lại tổ hợp các tín hiệu từ các sợi đ−a vào một sợi quang.
Hầu hết các mạng viễn thông ngày nay đều dựa trên các thiết bị Active component – th−ờng gọi là thiết bị chủ động, đ−ợc sử dụng tại thiết bị tổng đài phía mà cung cấp dịch vụ lẫn thiết bị đầu cuối phía khách hàng cũng nh− các trạm lặp, các thiết bị chuyển tiếp và một số thiết bị khác trên đ−ờng truyề. Có nghĩa thiết bị này cần phải cung cấp nguồn cho một số thành phần, th−ờng là bộ xử lý, chác chíp nhớ...Với Passive Optical Network, th−ờng gọi là mạng quang thụ động thì tất cả các thành phần active giữa tổng đài CO và ng−ời sử
dụng sẽ không còn tồn tại mà thay vào đó là các thiết bị quang thụ động, để điều h−ớng l−u l−ợng trên mạng dựa trên việc phần tách năng l−ợng của các b−ớc sóng quang tới các điểm đầu cuối trên đ−ờng truyền. Việc thay thế các thiết bị chủ động sẽ là tiết kiệm chi phí cho các nhà cung cấp dịch vụ vì họ không còn cân đến năng l−ợng và các thiết bị chủ động trên đ−ờng truyền nữa. Các bộ ghép/tác thụ động chỉ làm các công việc đơn thuân nh− cho đi qua hoặc chặn ánh sáng lại. Vì thế không cần năng l−ợng hay các động tác xử lý tín hiệu nào và từ đó gần nh− kéo dài vô hạn thời gian MTBF (Mean time betwent Failues), giảm chi phí bảo trì tổng thể cho các nhà cung cấp dịch vụ.
Một hệ thống mạng PON bao gồm các thiết bị kết cuối kênh quang (OLT – Optical network terminal) đặt tại các CO và bộ các thiết bị kết cuối mạng quang (ONT – Optical network terminal) đ−ợc đặt phía ng−ời sử dụng. Giữa chúng là hệ thống mạng quang (ODN – Optical distribution network) bao gồm cáp quang, các thiết bị tách/ghép thụ động.
Hình 4.2 Cấu trúc của ATM-PON
Hình 4.2 cho biết cấu trúc chức năng của ATM-PON. Mạng quang thụ động PON khi chỉ bao gồm các cấu trúc FTTH/B thì sợi quang chạy từ CO tới bộ chia quang sau đó tiếp tục chạy đến nhà thuê bao hoặc toà nhà. Bộ chia
Các nút dịch vụ OLT Internet Kênh riêng Điện thoại Video t−ơng tác Frame Relay Giao diện nút dịch vụ (SNI) Mạng quang thụ động Chia quang thụ động ONT FTTH ONT FTTB ONU NT FTTC NT ONU FTTCab ATM-PON Cáp đồng
tách quang có thể đặt tại CO hoặc bên trong toà nhà, hoặc bên ngoài tuyến. Cấu trúc FTTCab chạy một sợi quang từ CO đến bộ chia quang rồi sau đó đi đến tủ (Cabinet) gần nhà thuê bao, tại đây tín hiệu đ−ợc biến đổi sau đó cấp cho thuê bao qua mạng cáp đồng. Cấu trúc FTTC chạy một sợi quang từ CO đến bộ chia quang đến một tủ gần khu vực dân c− sau đó đ−ợc chuyển đổi sang dạng cáp đồng để kéo vào nhà thuê bao. Đối với các hệ thống ATM – PON thông th−ờng có tốc độ đối xứng 155 Mbps và tốc độ không đối xứng 622 Mbps/ 155 Mbps.
Hình 4.3 trình bày cấu trúc khung thời gian của ATM-PON đối xứng 155 Mbps trong đó h−ớng xuống mỗi khung thời gian có 2 cell chứa thông tin khai thác, quản lý, bảo d−ỡng lớp vật lý gọi là PLOAM (Phisical layer operation, administration, and Maintenance). Thông tin này thực hiện một số công việc nh− xác định khoảng cách điều chỉnh trễ, đồng bộ, kiểm tra lỗi, bảo mật, cấp phát khe thời gian cho ONT do vậy dung l−ợng tải giảm xuống còn 149,97 Mbps. Trong khi đó dung l−ợng mạng h−ớng lên giảm còn 149,19 Mbps do mỗi Cell ATM có 3 byte mào đầu. Ngoài 3 byte mào đầu trên còn có một số cell PLOAM theo h−ớng lên, tốc độ của nó đ−ợc OLT định nghĩa cho mỗi ONT. Tốc độ tối thiểu của PLOAM h−ớng lên là một PLOAM trên 100 ms, tức là xấp sỉ một PLOAM trên 655 khung do đó có thể bỏ qua trong phần tính đến ảnh h−ởng dung l−ợng của mạng. Ba byte mào đầu có chứa tối thiểu 4 bit bảo vệ thời gian để tránh xung đột với các cell từ ONTs khác, độ dài thực tế của tr−ờng này có thể đ−ợc định nghĩa bằng OLT. Các tr−ờng còn lại bao gồm : Preamble field- sử dụng để tách pha của cell cân đối với thời gian nội của OLT hoặc để lấy bít đồng bộ; Delimiter –field dùng để phân biệt ranh giới bắt đầu của một cell, ngoài ra nó cũng có thể đ−ợc dùng để đồng bộ byte.
Khách hàng Tuyến
Tổng đài
ONT Chia quang (Splitter)
ATM-OLT
Tới mạng ATM H−ớng xuống 1550 nm 155 Mbps H−ớng lên 1310 nm 155 Mbps
−u điểm của hệ thống ATM –PON là sự kết hợp và tập trung của các cell ATM trong OLT. Tính chất tập trung này cho phép nhà cung cấp dịch vụ phục vụ đ−ợc l−ợng khách hàng nhiều hơn so với kỹ thuật TDM đã sử dụng. Gần đây giao thức gán băng tần động đã đ−ợc nghiên cứu cho phép tận dụng tài nguyên băng thông tốt hơn, mềm dẻo hơn. Giao thức này là một phần đặc tính của mạng FSAN (full service access network). Do hệ thống PON dựa trên ATM nên nó có thể thích ứng với hầu hết các dịch vụ mong muốn. Chẳng hạn các dịch vụ kế thừa, nh− E1 và E3 hoặc có thể cung cấp các dịch vụ mới nh−
dịch vụ mạng LAN trong suốt...