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:
Hình 5.2a minh hoạ tổng quan của hệ thống ATM-PON. Hệ thống ATM-PON bao gồm ATM-ONT, ATM-OLT và NE-OpS.
Hình 5.2b chỉ ra một mẫu cấu hình khi một hệ thống truy cập ATM đ- ợc ứng dụng vào một mạng truy cập. Hệ thống truy cập mạng ATM này bao gồm một ONU đợc lắp đặt tại trạm của ngời sử dụng và cung cấp đờng dây liên lạc cho ngời sử dụng qua UNI, và kết nối đờng dây này tới đờng dây thuê bao, một OLT kết nối đờng dây liên lạc của ngời dùng đợc cung cấp qua ONU và đờng dây thuê bao đến một nút dịch vụ thích hợp phụ thuộc vào sự bố trí khác nhau và tùy theo dịch vụ, một RU (Remote Unit: đơn vị điều khiển từ xa) mở rộng các chức năng giao diện đờng dây thuê bao của OLT để cung cấp cho những ngời sử dụng ở các vùng xa xôi, và một NE-OpS quản lý và điều hành các đơn vị này.
Q3 Q3
NE-OpS NW-OpS
Hình 5.2a: Cấu hình chung của hệ thống ATM PON.
Hình 5.2b: Một ví dụ về ứng dụng hệ thống truy cập ATM.
Hình 5.3: Sơ đồ khối của ATM-OLT.
ATM-OLT là một thiết bị nút truy cập ATM mà có thể cung cấp tối đa 32 đờng dẫn (kênh) cho các giao diện khác nhau và một sự kết nối VP/VC hoạt động với băng thông 4,8 Gbit/s cho một kênh đơn. Phần cứng ATM- OLT bao gồm một khung chuyển mạch ATM, một bộ ghép kênh và tách kênh, một khối các giao diện, một khối đồng hồ và một khối điều khiển giám sát. Khối tín hiệu chính (chuyển mạch khung ATM, bộ phận tách và ghép kênh, khối giao diện) và khối chung (khối đồng hồ, khối điều khiển giám sát) đợc phân chia thành hai khu vực để cho phép hoạt động với độ tin cậy cao. Bảng 5.1 trình bày sơ qua các chỉ tiêu kỹ thuật ATM-OLT, và hình 5.3 minh hoạ tổng quan về cấu hình ATM-OLT.
Các mục Các chỉ tiêu kỷ thuật
Giao diện Các đờng dây truy cập giao diện: ATM-PON (FSAN/ITU-T G.983.1/G.983.1)/ Sao đơn: (155,52 Mbit/s)
Các đờng dây truyền dẫn:
SDH (51,84/155,52/622,08 Mbit/s) PDH
Số lợng kênh cho phép: tối đa là 32
ATM-PON Số kết nối tối đa: 320 NT/ khoảng cách tối đa 20 km Băng tần 4,8 Gbit/s (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ATC/QoS DBR (lớp 1), DBR (lớp 2), SBR, GFR Hoạt động thực
tế của thiết bị ATM-OLT
Tất cả các các kết nối quang có thể truy cập đợc từ mặt trớc của thiết bị.
Bảng 5.1: Các chỉ tiêu kỷ thuật của ATM-OLT
ATM- ONT Tá ch g hé p t ế b ào Tá ch g hé p t ế b ào Khung chuyển mạch ATM PON-IF SDH-IF PDH-IF SS-IF SS-IF SS-IF ATM -NT Khối đồng hồ Khối điều khiển giám sát CLK IF NE-OpS IF Tuyến truyền dẫn (50 M/ 150 M/ 600 M) Tuyến truyền dẫn (45 M) ATM-OLT
1) Khối chuyển mạch khung ATM:
Chuyển mạch khung ATM là một bộ đệm đầu ra thuộc loại chuyển mạch dung lợng lớn. Vì nó có dung lợng lớn đủ cho dung lợng hệ thống ATM-OLT, nên sự truyền tải tế bào có thể đợc thực hiện dới các điều kiện thuận lợi cho việc hoạt động mà sự hoạt động này có một tốc độ tải truyền cụm là cao.
2) Khối ghép kênh và tách kênh:
Bộ phận ghép kênh và tách kênh cung cấp một cách linh hoạt các loại giao diện khác nhau mà ATM-OLT mang tới và biến đổi (ghép kênh/tách kênh) đến các kết nối của chuyển mạch khung. Nó cũng có một bộ đệm (hay hàng đợi) cho các loại điều khiển lu lợng khác nhau, và điều khiển dòng tế bào dựa trên ATC/QoS (khả năng truyền tải ATM/Chất lợng của dịch vụ) của các kết nối. Có hai loại bộ đệm điều khiển lu lợng. Loại thứ nhất là hàng đợi lớp điều khiển lu lợng của mỗi lớp theo ATC/QoS đợc cung cấp bởi ATM- OLT. Hàng đợi lớp tập hợp và cung cấp các kết nối lớp ATC/QoS giống nhau, sau đó chuyển đến lớp trên của mỗi ATC/QoS bằng việc đa ra theo sự bố trí và thứ tự u tiên băng tần tơng ứng với lớp này. ATM-OLT có năm hàng đợi lớp và vì mỗi một hàng đợi lớp đợc trang bị với dung lợng bộ đệm đầy đủ cho lu lợng ớc tính, nên nó có khả năng bảo đảm cung cấp năm loại ATC/QoS cùng một lúc.
Loại khác của bộ đệm điều khiển lu lợng là hàng đợi VC, là hàng đợi đợc sử dụng để cung cấp lu lợng GFR. Với ATM-OLT, mỗi kết nối đợc cung cấp trong hàng đợi VC, và GFR sẽ đợc cung cấp bằng việc phản ánh tình trạng sử dụng dải băng sau đó đọc mỗi hàng đợi VC.
3) Khối giao diện:
Khối giao diện xác định giới hạn các giao diện truyền dẫn chẳng hạn nh ATM-PON, SDH, PDH, thực hiện các sự chuyển đổi dạng tế bào vào thiết bị trong, và thực hiện xử lý tế bào lớp ATM là OAM (Operation Administration and Maintenance) và UPC (Usage Parameter Control). Bằng việc chuyển đổi các giao diện này vào trong các giao diện thiết bị trong chung, nó cho phép cung cấp mỗi loại giao diện trong bất kỳ vị trí nào.
4) Khối điều khiển giám sát:
Bộ phận điều khiển giám sát bao gồm một bộ xử lý, một bộ phận báo hiệu, và một bộ phận điều chỉnh từ xa. Bộ phận xử lý là một bộ xử lý thông tin tốc độ cao, quản lý các thiết bị, quản lý các kết nối và tất cả các chức năng của ATM-OLT kể cả giao diện NE-OpS. Bộ phận báo hiệu SIG (Signaling section) sẽ hoàn thành (kết thúc) các thông tin tế bào ATM (các thông tin của phần điều khiển-phần IF, thông tiên SNI, thông tin NE-OpS) là các thông tin mà đợc chuyển tới cả thiết bị ngoài và thiết bị trong. Việc sử dụng chức năng SNI là để nhận đợc dịch vụ SVC và đặt các thông tin tế bào ATM (tế bào tin ATM) cho các thiết bị điều khiển là hai đặc trng của ATM- OLT.
5) Hoạt động thực tế của thiết bị ATM-OLT:
ơng tự mà các buồng hoặc thiết bị tơng tự này lại đợc dùng nh các thiết bị quang hoạt động. Nói về tính kinh tế và khả năng làm việc, một phơng pháp đã đợc chấp nhận, ở đây sự hoạt động của sợi quang đợc truy cập từ mặt trớc của cabin.
5.3.3.2. Cấu hình và đặc trng của ATM-ONT:
ATM-ONT là một thiết bị mà cung cấp hai bảng đờng dây cho việc kết nối các thiết bị ngời dùng, cung cấp một đờng dây truy cập ATM-PON, và kết nối thiết bị đầu cuối ngời dùng và ATM-OLT lại với nhau. ATM-ONT bao gồm phần khung, thực hiện việc xử lý giao diện ATM-PON và xử lý ghép kênh và tách kênh, phần bảng đờng dây, và phần cung cấp nguồn.
Phần khung có các chức năng sau: Kết thúc giao diện ATM-PON, ghép và tách kênh tế bào, và hai lớp điều khiển u tiên. Có các Card đờng dây cung cấp các giao diện UNI, vì vậy nó có thể chọn một đờng dây thích hợp để sử dụng với giao diện thiết bị khách hàng đặc biệt. Bảng 5.2 trình bày các chỉ tiêu kỷ thuật của ATM-ONT.
Các mục Các chỉ tiêu kỷ thuật
Các tuyến truy cập ATM-PON (FSAN/ITU-T G.983.1/G.983.2)
UNI Loại: 150 M/45 M/25 M/6,3 M/1,5 Mbit/s Ethernet Số lợng giao diện cho phép: 2
Bảng 5.2: Các chỉ tiêu kỷ thuật của ATM-ONT
5.3.3.3. Cấu hình NE-OpS:
NE-OpS (hệ thống điều hành các thành phần của mạng) điều khiển nhiều thiết bị ATM-OLT và ATM-ONT. Nó bao gồm một máy chủ để thực hiện mỗi chức năng đợc quản lý, một màn hình hiển thị việc điều hành phục vụ cho nhân viên quản lý bảo dỡng mạng, một đầu cuối giao diện ngời-máy (HMI-Human Machine Interface) để cung cấp chức năng hiển thị khai báo, và các mạng truyền tải thông tin (DCN: Data Communication Networks) để kết nối các máy chủ và các đầu cuối HMI với nhau. DCN nằm giữa NE-OpS và ATM-OLT, có thể kết nối chúng với nhau dùng các kênh “trong” ATM hoặc qua mạng ISDN. Việc dùng các kênh “trong” ATM thờng đợc u tiên hơn nhng khi có tình trạng hoạt động không tốt (lỗi), thì việc chuyển mạch nhờ mạng ISDN cho phép thực hiện một DCN với tính kinh tế và độ tin cậy cao hơn.
5.3.4. Nguyên lý làm việc của hệ thống ATM PON:
Các tiến bộ về công nghệ gần đây và và mở rộng các hoạt động thơng mại đã lôi cuốn sự quan tâm ngày càng cao đến các mạng quang phân bố với