Mạng quang thụ động (Passive Optical Network) là mạng quang điểm nối đa điểm không sử dụng các phần tử tích cực trên đường truyền tín hiệu từ nguồn tới đích. Chỉ có các phần tử như bộ kết hợp, bộ ghép và bộ chia thụ động được sử dụng trong mạng này. Mạng quang thụ động là một giải pháp hiệu quả để triển khai sợi quang tới nhà thuê bao.
Ưu điểm của việc sử dụng PON cho mạng truy nhập được chỉ ra như sau:
+ PON cho phép khoảng cách truyền dẫn giữa tổng đài (OLT) và nhà khách hàng xa hơn. Trong khi với công nghệ đường dây thuê bao số DSL, khoảng cách cực đại giữa tổng đài và khách hàng chỉ là khoảng 18 kft(xấp xỉ 5,5 km), một mạng truy nhập quang thụ động có thể hoạt động ở khoảng cách lớn hơn 20 km.
+ PON giúp giảm thiểu việc triển khai sợi quang cả ở phía OLT và phía thuê bao.
+ PON có thể cung cấp băng thông lớn hơn do đưa sợi quang đến gần khách hàng.
+ Vì sử dụng cấu hình điểm nối đa điểm, PON cho phép truyền video quảng bá.
+ PON có các bộ chia thụ động nên không cần phải bảo dưỡng và có thể chôn xuống đất khi lắp đặt.
+ PON cho phép dễ dàng nâng cấp lên tốc độ cao hơn hoặc truyền thêm bước sóng.
Vì những ưu điểm trên PON hiện đang được triển khai mạnh cho mạng truy nhập.
Hình 1.22 : Mô hình của mạng quang thụ động
Ở mô hình này, phía tổng đài nội hạt có một OLT, ở phía khách hàng là một ONU. Sử dụng cấu trúc mạng quang điểm - đa điểm thụ động, bao gồm sợi quang và một hoặc nhiều bộ chia, một số ONU được nối với một OLT theo cấu trúc hình cây. Cấu trúc bus và ring không thích hợp khi kết nối các thuê bao, vì với các cấu trúc này khi phần mạng phía một khách hàng gặp sự cố có thể gây gián đoạn thông tin cho các thuê bao khác.
Một ONU có thể kết hợp với một đầu cuối mạng (NT) tạo thành đầu cuối mạng quang (ONT) hình thành cấu trúc FTTH . Với cấu trúc này, các linh kiện tích cực phức tạp và đắt tiền chỉ được yêu cầu ở phía tổng đài nội hạt (OLT) và phía thuê bao (ONT).
Việc ứng dụng các công nghệ vào mạng PON rất đa dạng, đến nay cơ bản có các loại ATM PON, B PON( Broadband PON), E PON( Ethernet PON ), WDM PON, G PON( Gigabite PON ).
1.3.2.1 Công nghệ truy nhập ATM-PON
Công nghệ ATM-PON dựa trên hệ thống truyền dẫn tế bào ATM qua PON. Sự kết hợp này phù hợp cho việc triển khai hệ thống truyền dẫn theo cấu trúc điểm - đa điểm với phương thức truy nhập đa đường. Cấu trúc này cho phép nhiều thuê bao cùng chia xẻ toàn bộ độ rộng băng trong mạng truy nhập. Tốc độ của hệ thống truy nhập ATM-PON có thể là đối xứng 155 Mbps hoặc bất đối xứng 622/155Mbps.
Cấu trúc tổng quan của một hệ thống ATM-PON được trình bày như hình dưới.
Các phần tử của hệ thống ATM-PON bao gồm OLT, ONT và một bộ chia quang thụ động. Một sợi quang có thể được chia thụ động thành 64 lần tới các ONT. Các ONT này chia xẻ dung lượng của một sợi quang, giúp giảm chi phí hệ thống.
Để đạt được độ rộng băng thông truy nhập, có thể sử dụng các phương thức ghép kênh và truy nhập như được đề cập ở trên. Tuy nhiên đối với hệ thống truy nhập quang ATM-PON, phương thức truy nhập TDMA cho hướng lên và TDM cho hướng xuống đã được tổ chức FSAN lựa chọn và ITU phê chuẩn đưa vào áp dụng.
Hình 1.23 : Tổng quan của hệ thống ATM-PON.
1.3.2.2 Công nghệ Ethernet-PON
Điểm khác nhau chính giữa EPON và ATM-PON là ở EPON dữ liệu được truyền trong các gói có độ dài thay đổi lên tới 1.518 byte theo giao thức IEEE802.3 cho Ethernet, trong khi đó với ATM-PON, dữ liệu được truyền trong những tế bào có độ dài cố định là 53 byte(với 48 byte tải tin và 5 byte mào đầu). Định dạng này gây khó khăn cho ATM-PON khi mang dữ liệu có định dạng theo IP. Dữ liệu IP được phân đoạn thành những gói có độ dài khác nhau lên tới 65.535 byte. Khi một ATM-PON mang dữ liệu IP, các gói phải được chia nhỏ thành những đoạn 48 byte cùng với 5 byte mào đầu được thêm vào. Quá trình này tốn thời gian, phức tạp và tốn băng thông 5 byte cho mỗi đoạn 48 byte, tạo ra phần mào đầu nặng nề. Ngược lại, Ethernet được thiết kế để mang dữ liệu IP và giảm mạnh phần mào đầu so với ATM.
Các ưu điểm chính của EPON được thể hiện như sau:
+ EPON đơn giản, hiểu quả và giảm chi phí hơn các giải pháp truy nhập khác.
+ Độ rộng băng cao hơn: độ rộng băng có thể tới vài Gbps.
+ Giá thành thấp: giá của các thiết bị trong EPON có thể so sánh với thiết bị DSL.
+ Lợi nhuận cao: có thể triển khai mềm dẻo nhiều loại dịch vụ tạo ra lợi nhuận cao.
1.3.2.3 Công nghệ WDM-PON
Các công nghệ truy nhập PON được trình bày ở trên là công nghệ PON ghép kênh theo thời gian (TDM-PON). Công nghệ này thích hợp cho mạng truy nhập quang thế hệ đầu bởi giá thành hệ thống thấp, băng thông cung cấp cho mỗi khách hàng có thể lên đến vài chục Mbps, đáp ứng khả năng cung cấp dịch vụ trong tương lai gần. Tuy nhiên, các hệ thống truy nhập dựa trên công nghệ TDM-PON có một số hạn chế như: số thuê bao bị giới hạn bởi suy hao của bộ chia, các bộ thu phát ở phía CO và các ONU phải làm việc ở tốc độ của luồng tổng. Khi nhu cầu sử dụng dịch vụ tăng lên, nhu cầu về băng thông của mỗi thuê bao cũng tăng lên rất nhanh, có thể tới hàng trăm Mbps. Lúc này các hệ thống TDM-PON không đáp ứng được, việc lựa chọn một giải pháp truy nhập mới cho phép tăng băng thông cho mỗi thuê bao là cần thiết. Mạng truy nhập quang thụ động ghép kênh theo bước sóng WDM-PON là một giải pháp thay thế hợp lý cho TDM-PON. Trong WDM-PON, mỗi thuê bao có một bước sóng dành riêng với tốc độ truy nhập có thể lên tới vài Gbps.
1.3.2.4 Công nghệ B PON (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Công nghệ B PON( Broadband PON) được ITU-T phê chuẩn G.983 đáp ứng định khung ATM và Ethernet thoả mãn cho đa dịch vụ, tốc độ lên đạt tới 622Mbps và tốc độ xuống đạt 1,2Gbps. B PON có thể cung cấp cho khách hàng băng rộng cỡ 20Mbps đủ để đáp ứng Triple Play.
1.3.2.5 Công nghệ G PON
G PON là giải pháp công nghệ được thương mại mạnh nhất trong các công nghệ PON , nó là tổng hợp công nghệ của B PON và E PON được ITU - T khuyến nghị trong G 984.x năm 2004. G PON làm việc cả trong cấu trúc đồng bộ và không đồng bộ ( TDM ), cả trong Ethernet/IP, với tín hiệu cơ sở 2,488Gbps, cự ly xa nhất có thể đạt 60km. Bảng so sánh 1.4 chỉ rõ lợi thế của G PON.
G PON hỗ trợ nhiều bộ chia Spliter như 32,64 và có khả năng đáp ứng loại 128. Tại tốc độ 2,488Gbps nếu dùng bộ chia 64 thì mỗi hướng truy nhập sẽ có độ rộng 35Mbps như thế đã cao hơn rất nhiều công nghệ khác.
Ngoài việc có băng thông rộng đủ cho phát triển lâu dài các dịch vụ của thuê bao, G PON còn có những ưu điểm sau :
- G PON Đã được khẳng định về công nghệ và tiêu chuẩn hoá, bắt đầu thương mại từ 6/2006, đáp ứng nhiều dịch vụ băng rộng trên mạng.
- ITU-T xếp G PON vào tiêu chuẩn cung cấp đa dịch vụ.
- G PON tạo điều kiện cho các nhà khai thác đa dạng hoá cấu trúc mạng của mình, cung cấp cho thuê bao dịch vụ với mạng Ring hay cự ly xa trên 20km đến các nhóm dân cư mà không có giải pháp nào kinh tế hơn. Hy vọng khi cáp quang rẻ đi thì với cấu trúc G PON có thể cung cấp FSAN trên mạng toàn quang.