Các hệ thống PON không yêu cầu, không nhất thiết là ở một dạng cây và nhánh. Các ứng dụng khác là một PON dạng bus hoặc một PON dạng vòng (ring). Một kiến trúc PON dạng bus là gần giống với kiến trúc PON dạng cây và nhánh hơn; chỉ có một điểm khác biệt là về số lợng các bộ chia quang và số lợng sợi quang đợc sử dụng. Nh đợc minh họa trong hình 4.18, kiến trúc PON dạng bus có nhiều bộ chia quang 1:2, trong khi kiến trúc PON dạng cây và nhánh có thể chỉ có một hoặc hai bộ chia quang.
Một kiến trúc PON dạng vòng ring gần giống với một dạng vòng SONET hơn, ở chỗ là nó cũng phức tạp, rờm rà, nhng sự khác nhau chủ yếu giữa nó so với vòng SONET là ở chỗ nó tốn ít chi phí lắp đặt hơn.
Bộ chia quang
Phần III:
Chơng 5: Hệ thống truy cập quang ATM PON 5.1. Giới thiệu về ATM PON:
5.1.1. Hệ thống truy cập quang ATM:
Để cung cấp một cách đầy đủ các dịch vụ đa phơng tiện, việc đa công nghệ ATM vào các hệ thống truy cập quang đã chứng minh nó là một u thế, và vì vậy việc tiêu chuẩn hóa, chủ yếu cho cấu hình ATM-PON, đang đợc đẩy mạnh, cải tiến trên bình diện quốc tế. Hệ thống truy cập ATM này có các đặc trng là đáp ứng đợc các nhu cầu đối với hệ thống, bao gồm chi phí thấp, tính mềm dẻo và áp dụng trên phạm vi toàn thế giới.
5.1.1.1. Các yêu cầu đối với hệ thống truy cập:
Một hệ thống truy cập ATM đòi hỏi phải thoả mãn các yêu cầu sau đây:
• Hệ thống này có thể đợc xây dựng với chi phí thấp, bởi vì việc giảm chi
phí là một giải pháp hiệu quả để thực hiện FTTH (sợi quang tới gia đình). • Hệ thống phải có chức năng xử lý cao và hiệu suất cao để đạt đợc các yêu cầu đối với các dịch vụ băng rộng mới, phong phú, băng tần rộng.
• Là một hệ thống có thể cung cấp cả dịch vụ mới và cũ. Các dịch vụ cũ là các dịch vụ truyền thống nh thoại, các dịch vụ băng hẹp khác… Hệ thống này phải là mềm dẻo tính đến sự hỗ trợ của các loại hình (topo) mạng khác nhau.
• Hệ thống này phải cung cấp cho toàn cầu, mang tính chất rộng rãi toàn
cầu, chẳng hạn nh việc xác nhận các tiêu chuẩn và sự thông qua của các thành phần tiêu chuẩn.
Từ việc nghiên cứu các kết quả này, nhóm FSAN đang đẩy mạnh việc chuẩn hóa không thực tế các hệ thống truy cập tiết kiệm, chi phí thấp dựa trên cơ sở:
Sử dụng một hệ thống ATM-PON cho các đờng dây thuê bao.
Sử dụng một giao diện VB5 cho SNI.
5.1.1.2. Các đặc trng của hệ thống trong tơng lai:
Nghiên cứu các yêu cầu trên, FSAN quyết định bao gồm các đặc trng trong hệ thống truy cập ATM sẽ đợc phát triển:
(1). Chấp nhận ATM-PON và SS (Single Star: sao đơn) cho các giao diện
đờng dây thuê bao phụ thuộc vào dịch vụ.
(2). Chấp nhận kỹ thuật PLC (Planer Lightwave Circuit) cho các môđun quang của ONU.
(3). Thông qua sử dụng phơng pháp công nghệ LSI mới nhất.
(4). Hỗ trợ một giao diện VB5 cho SNI, và thực hiện một chức năng tập trung VC.
(5). Cung cấp ATC (khả năng truyền tải ATM) và QoS (Chất lợng của dịch vụ) khác nhau.
(6). Cung cấp các chức năng UNI (User Network Interface) khác nhau bằng các LCs tơng thích (line card). Các chức năng này bao gồm các giao diện Ethernet cho ATM, STM xDSL (Digital Subscriber Line) và các môi tr- ờng LAN truyền thống.
(7). Cung cấp (hỗ trợ) các topo (loại hình, kiểu) mạng khác nhau nh dạng lới, dạng vòng bằng một hệ thống đơn lắp đặt các giao diện tơng thích khác nhau.
(8). Việc thực hiện sự triển khai hệ thống và một quy mô hệ thống tối u dựa trên cơ sở cáct dạng khối làm sẵn, đó là các mođun ví dụ nh mô đun quang OLT…
(9). Hệ thống này phải phù hợp với ITU-T, FSAN, ATM-Forum và các tiêu chuẩn khác khác nhau.
5.1.2. Giới thiệu về hệ thống ATM PON:
Giống nh các ứng dụng Internet chẳng hạn nh việc gửi/nhận th điện tử và sự phát triển của các trang chủ trình duyệt, các phơng tiện trao đổi dữ liệu không bị hạn chế đến các ứng dụng thơng mại và cũng nh nhanh chóng mở rộng tới từng gia đình. Bằng cách này, các đờng dây truy cập cung cấp cho những ngời sử dụng với một phơng pháp truy cập các dịch vụ, đã đợc đa dạng hóa gần đây. Dịch vụ truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao bằng ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) sử dụng các dây kim loại, các dịch vụ truyền dẫn thoại/dữ liệu sử dụng các mạng CATV, và các dịch vụ truy cập Internet sử dụng các thiết bị không dây chẳng hạn nh các điện thoại di động đã đem lại cho những ngời sử dụng một dải lựa chọn rộng để đạt đợc các nhu cầu của họ. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Việc triển khai công nghệ PON vào trong FTTH, là cấu hình điển hình của dịch vụ sợi quang mà đợc sử dụng trong các hệ thống truy cập đã nói ở trên, đã đạt đợc chất lợng cao, cho phép truyền dẫn băng rộng tốc độ lớn và cũng cho phép giảm các chi phí xây dựng mạng, bảo dỡng… Việc ứng dụng công nghệ ATM cũng cho phép cung cấp một cách mềm dẻo các dịch vụ chẳng hạn nh tốc độ truy cập thay đổi từ thấp đến cao, và nhiều loại hình bảo đảm chất lợng dịch vụ nhằm thoả mãn các nhu cầu của ngời sử dụng. Các hệ thống truy cập đợc ứng dụng trong công nghệ ATM-PON, là công nghệ kết hợp giữa công nghệ ATM và PON, sẽ cho phép cung cấp dịch vụ nhanh hơn, hiệu quả hơn với giá rẻ hơn trong tơng lai gần.
Hệ thống ATM PON này tuân theo tiêu chuẩn FSAN/ITU-T, đó là một công nghệ truy cập ATM tiêu chuẩn quốc tế, và có thể đợc phát triển một cách toàn cầu. Việc thông qua (chấp nhận) công nghệ truyền dẫn mới nhất này cho phép hệ thống này cung cấp một bảng lựa chọn dịch vụ phong phú dồi dào đến ngời sử dụng.
5.2. Định nghĩa và tổng quan về ATM PON:
5.2.1. Định nghĩa về ATM PON:
Từ năm 1995, một nhóm có uy tín lớn gồm các hãng truyền tải và các nhà cung cấp thiết bị viễn thông khắp thế giới đã phát triển các chỉ tiêu kỹ
thuật yêu cầu cho mạng truy cập dịch vụ đầy đủ với ATM PON đóng vai trò nh là công nghệ trung tâm và chính thức định nghĩa ATM PON nh một mạng quang thụ động dựa trên chế độ truyền tải ATM nhằm cung cấp một cách hiệu quả nhất các dịch vụ băng rộng, các dịch vụ đa phơng tiện tiên tiến cũng nh các dịch vụ kế thừa chẳng hạn nh lớp T1 (Tier 1) và đã đa ra một số tiêu chuẩn quốc tế về ATM PON.
5.2.2. Tổng quan về hệ thống ATM PON:
Sự triển khai của kỹ thuật sợi quang tới các hộ gia đình, các doanh nghiệp (FTTH và FTTB) và các dạng cấu hình khác đã sẵn sàng thay đổi cách thức thông tin dịch vụ - chủ yếu là tiếng nói, dữ liệu, các dịch vụ truyền hình ảnh sẽ đợc phân phối vào thế kỷ 21, thông tin dựa trên hoạt động thơng mại. Sự quan tâm chủ yếu dành cho các doanh nghiệp và hộ gia đình đối với các dịch vụ băng rộng và tiên tiến, chẳng hạn nh truy cập Internet tốc độ cao, thơng mại điện tử, truyền hình theo yêu cầu, phát thanh truyền hình số quảng bá, hội nghị điện thoại, và hệ thống thầy thuốc từ xa và các dạng khác… Tuy nhiên do không có sẵn hoặc thiếu băng tần dành cho các dịch vụ này để phân phối hiệu quả đến cho từng hộ gia đình và các doanh nghiệp nên đã bóp chẹt, làm hạn chế sự phát triển của các ứng dụng đa phơng tiện mới.
Một mạng quang phân bố với ATM PON là công nghệ trung tâm hứa hẹn đem nhiều lợi ích đến đầu cuối ngời sử dụng cũng nh các hãng truyền tải và các nhà cung cấp dịch vụ. Khi việc truy cập mạng quang đạt đợc một mức nào đó đáng kể, các doanh nghiệp và khách hàng sẽ nhận thấy rõ đợc thời cơ dành cho các dịch vụ tiên tiến với một giá tơng đối thấp. Bởi vì sự tiết kiệm giá vốn có với dạng ATM PON nên các nhà truyền tải thông tin và các nhà cung cấp dịch vụ sẽ nhận ra hiệu quả trong việc cung cấp các ứng dụng trong tơng lai và trong việc nâng cao băng tần để nhằm làm thoả mãn nhu cầu của khách hàng.
5.3. Cấu hình và các đặc trng của hệ thống ATM PON:
5.3.1. Kỹ thuật truy cập sợi quang:
Kỹ thuật sợi quang đã mở ra một khả năng về băng thông gần nh không có giới hạn, đợc nghiên cứu sâu rộng để tiến đến là giải pháp cuối cùng để phân phối truy nhập băng rộng đi đến chặng (giai đoạn) cuối cùng. Các mạng viễn thông băng hẹp ngày nay đợc đặc trng bởi tốc độ thấp, sự chậm trễ trong việc cung cấp dịch vụ, và chất lợng dịch vụ không đáng tin cậy . Điều này đã làm hạn chế khả năng của các khách hàng đợc thởng thức các dịch vụ mới tiên tiến và làm hạn chế năng suất làm việc của những ngời lao động trong công việc của họ. Chặng cuối cùng là vùng mạng giữa phòng tổng đài và địa điểm của các thuê bao. Đây là nơi các điểm thắt nút chai xảy ra, làm chậm sự phân phối các dịch vụ. Các nhu cầu về việc tăng dải thông của các thuê bao thông thờng là không thể tiên đoán đợc và là vấn đề thách thức đối với các hãng truyền tải viễn thông. Không những các hãng phải làm thỏa mãn các nhu cầu về băng thông hiện nay bằng việc thúc đẩy các hạn chế kiến trúc hạ tầng hiện hành mà họ còn phải lên kế hoạch trong tơng lai cho các nhu cầu cơ bản của thuê bao.
Một kiến trúc hạ tầng mạng mới có thể cho phép nhiều băng thông hơn, khả năng cung cấp các dịch vụ nhanh hơn, và đảm bảo chất lợng của dịch vụ (QoS) với một giá cả phù hợp và cung cấp một cách hiệu quả theo yêu cầu hiện nay. Mạng truy cập ngày nay, phần của mạng chuyển mạch công cộng kết nối các thiết bị tổng đài đến các thuê bao cá nhân, đợc đặc tr- ng bởi dây cáp xoắn đồng là chủ yếu.
Kỹ thuật sợi quang bao gồm các kiến trúc mạng truy cập cục bộ chẳng hạn nh “sợi quang tới hộ gia đình/toà nhà” (FTTH/B: Fiber to the Home/Building), “sợi quang tới Cabin (FTTCab: Fiber to the Cabinet), và “sợi quang tới vùng dân c ” (FTTC: Fiber to the Curb) đã mở ra một kỹ thuật cung cấp đầy đủ dải thông của mạng để phân phát các dịch vụ và ứng dụng mới. Công nghệ ATM-PON có thể đợc bao gồm trong các kiến trúc đợc chỉ ra ở hinh vẽ 5.1:
Nói chung, tiết diện quang của một mạng truy cập nội hạt có thể là một dạng điểm-điểm (point-to-point), dạng vòng, hoặc cấu trúc điểm-đa điểm thụ động (PON). Thành phần chính của PON là một thiết bị chia quang (optical splitter). Tuỳ thuộc vào hớng ánh sáng lan truyền, thiết bị này sẽ phân chia ánh sáng tới và phân phối ánh sáng tới các sợi quang phức tạp hoặc kết hợp nó tới một sợi.
Mạng PON, khi kể cả trong kiến trúc FTTH/B, sẽ bao gồm một sợi quang (đơn mode) từ một phòng tổng đài đến một bộ chia quang và từ đó đến các hộ gia đình hoặc các tòa nhà của thuê bao. Bộ chia quang có thể đợc đặt ở phòng tổng đài, ở ngoài trời hoặc ở trong một tòa nhà cao tầng.
Kiến trúc FTTCab bao gồm một sợi quang từ phòng tổng đài tới một bộ chia quang và sau đó tới các các Cabin lân cận xung quanh, ở đây tín hiệu đợc chuyển đổi đa đến thuê bao bằng các đôi cáp xoắn bằng đồng. Thông th- ờng khoảng cách từ các Cabin đến nhà hay doanh nghiệp của thuê bao là 3kft (1kft=1000ft (feet), 1 feet=0,3048 m ).
Kiến trúc FTTC bao gồm một sợi quang chạy dọc từ phòng tổng đài đến một bộ chia quang và sau đó đến một buồng nhỏ (Cabin) đợc đặt vỉa hè gần với thuê bao (cách khoảng 500ft). Tín hiệu sau đó đựơc chuyển đổi rồi truyền bằng đôi cáp xoắn đồng đến thuê bao.
PON có thể chung cho tất cả các kiến trúc này. Tuy nhiên, nó chỉ trong các cấu hình FTTH/B mà tất cả phần điện tử tích cực bị loại bỏ từ thiết bị bề ngoài. Các kiến trúc FTTCab và FTTC yêu cầu có phần thiết bị điện tử tích cực trong một một Cabin lân cận hoặc vỉa hè.
Khi sợi quang đợc sử dụng trong một mạng điểm-đa điểm thụ động (PON), khả năng loại bỏ các thành phần điện tử của mạng đợc thực hiện, và nhu cầu cho việc xử lý và mã hoá tín hiệu quá mức đợc loại bỏ. Mạng PON, khi đợc triển khai trong một kiến trúc FTTH/B, sẽ loại bỏ phần điện tử bên ngoài và dựa vào các điểm cuối hệ thống thay cho phần điện tử tích cực. Các điểm cuối này bao gồm đầu cuối đờng dây quang (OLT) ở phòng tổng đài (CO) và đầu cuối mạng quang (ONT) đặt tại địa điểm của thuê bao. Các mạng quang sợi thờng đơn giản, tin cậy hơn và chi phí cho bảo dỡng cũng ít hơn so với các hệ thống dựa vào cáp đồng. Khi các thành phần này đợc sắp xếp với số lợng lớn hàng triệu tuyến truy nhập sợi, chi phí cho việc thực hiện các kỹ thuật chẳng hạn nh FTTH, FTTB/C và FTT/Cab trở nên khả thi về mặt kinh tế.
Một tuyến sợi quang tạo thành có thể đạt đợc một dung lợng gần nh vô hạn. Tốc độ truyền dẫn vào cỡ Tbit/s là một minh chứng cụ thể. Tốc độ truyền dẫn chỉ bị hạn chế bởi phần điện tử điểm cuối chứ không phải bản thân sợi quang. Đối với hệ thống ATM PON ngày nay, các tốc độ 155 Mbps đối xứng và 622 Mbps/155 Mbps không đối xứng hiện nay đang đợc phát triển. Khi bản thân sợi quang là một nhân tố không bị hạn chế thì các triển vọng trong tơng lai là vô tận. Hơn nữa, kỹ thuật quang sợi không bị ảnh hởng bởi các tác động điện chẳng hạn nh nhiễu xuyên âm xảy ra giữa các đôi dây đồng hay giữa các sóng vô tuyến băng tần AM, nó đảm bảo chất lợng cao của các dịch vụ viễn thông trong hiện tại và tơng lai. Thêm vào đó, sợi quang không biểu thị các sự phát tần số vô tuyến là nguyên nhân có thể gây trở ngại cùng với các yếu tố điện tử khác, và đợc quy định bởi Uỷ ban viễn thông liên bang. (FCC- Federal Communications Commission).
Trong khi công nghệ truyền dẫn dựa vào cáp đồng vẫn đang tồn tại khắp nơi, nhng chắc chắn xảy ra rằng trong tơng lai xa, sợi quang sẽ thay thế cáp dồng toàn bộ trong cơ sở hạ tầng truy nhập. Bởi vì cơ sở hạ tầng dựa trên cáp đồng đợc có mặt ở trong các hệ thống viễn thông, sự chuyển đổi sang truyền dẫn quang này đòi hỏi phải mất nhiều năm nữa mới xảy ra. Trong t- ơng lai, các kiểu kiến trúc mới sẽ là dựa trên nền tảng toàn sợi quang, và kiểu kiến trúc hiện nay sẽ đợc phục hồi bằng cách thay thế cáp đồng bởi cáp quang hoặc bằng cách bổ sung thêm sợi quang vào kiến trúc hạ tầng cáp đồng hiện nay. Thiết bị điện tử cũng phải đợc thay thế bởi thiết bị quang. 5.3.2. Một số tiêu chuẩn quốc tế về ATM PON:
1) ATM-PON cho phép có đợc nhiều đờng dây truy nhập tiết kiệm hơn bằng việc thực hiện một giao diện theo các tiêu chuẩn G.983.1 và G.983.2.
2) Nó cũng thực hiện (triển khai) một giao diện theo các tiêu chuẩn G.967.1 và G.967.2 trong giao diện nốt dịch vụ SNI đợc quy định giữa các nút dịch vụ SNs (Service Nodes) và mạng truy cập AN (Access Network). Điều này cho phép phân phối hiệu quả các nguồn đến các đờng dây truyền dẫn đợc chia sẻ với các nút dịch vụ SNs trong thời gian thực khi dịch vụ SVC (dịch vụ kênh ảo chuyển mạch) đợc yêu cầu thông qua giao diện mạng-ngời sử dụng UNI.
3) Nó cũng có một giao diện Q3 tiêu chuẩn TMN nh giao diện OpS loại cao nhất.
5.3.3. Cấu hình hệ thống ATM PON: