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 điển hình là ATM PON. Tổng quan thực tế của kiến trúc ATM PON đợc trình bày ở hình 5.4.
Hình 5.4: Tổng quan chức năng của kiến trúc ATM PON.
Hình 5.4 chỉ ra đầu cuối mạng quang (ONT) đợc đặt tại nhà của khách hàng, điều này xảy ra trong kiến trúc FTTH/B. Điểm ranh giới của carrier sẽ là giao diện thuê bao của ONT, tiêu biểu là ở trong dạng T1, Ethernet, mạng số đa dịch vụ (ISDN), dịch vụ điện thoại điển hình đơn giản (POTS), v.v…
Đối với kiến trúc FTTCab và FTTC, một đơn vị mạng quang (ONU), đúng hơn là một đầu cuối mạng quang (ONT), đợc sử dụng trong các kiến trúc này. Nó đợc đặt trong thiết bị ngoài và phải đợc cách nhiệt và đợc bao bọc hết sức thích hợp. Chặng cuối cùng đến đầu cuối mạng (NT) tại chỗ ở (nhà) của khách hàng có thể là cáp đồng hoặc sợi quang. Điểm phân ranh giới của carrier là giao diện thuê bao của NT trong các dạng T1, Ethernet, ISDN, POTS, v.v…
Truy cập băng tần trên mạng PON có thể thực hiện bằng một vài ph- ơng pháp, bao gồm đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA), đa truy cập phân chia theo bớc sóng (WDMA), đa truy cập phân chia theo mã (CDMA), và đa truy cập sóng mang con (SCMA). TDMA trong dòng hớng lên và TDM trong dòng hớng xuống đợc chọn bởi nhóm mạng truy cập dịch vụ đầy đủ (FSAN) và đợc đệ trình lên liên hiệp viễn thông quốc tế (ITU) cho việc chuẩn hoá, dựa vào tính đơn giản và hiệu quả giá của chúng.
Nh đã chỉ ra ở hình 5.4, các thành phần cơ bản của ATM PON bao gồm OLT, ONT, và một bộ chia quang thụ động . Một sợi quang sẽ đợc phân chia một cách thụ động lên đến 64 lần giữa nhiều ONT mà ONT chia sẻ dung lợng của một sợi. Việc chia quanq thụ động yêu cầu các hoạt động đặc biệt đối với bảo mật và an toàn, và một giao thức TDMA là cần thiết trong hớng dòng lên. Lợi ích (tác dụng) của bộ chia quang trong kiến trúc PON cho phép những ngời sử dụng chia sẻ băng tần, do đó chia sẻ giá kèm theo. Giá sẽ đợc giảm hơn nữa bằng việc giảm số lợng các thiết bị quang-điện cần thiết tại OLT; một giao diện có thể đợc chia sẻ giữa nhiều ONT.
Dòng lên TDMA Dòng xuống TDM ONT ONT ONT ONT ONT ONT C B A Bộ CHIA QUANG Bộ CHIA QUANG Dòng lên: 1310nm và 155Mbps Dòng xuống: 1550nm và 155Mbps
Tới mạng ATM Tới CPE
WDM ONT Bộ CHIA QUANG ATM-OLT Khu nhà ở của khách hàng Ngoài trời Mang tới CO A
Hệ thống ATM PON sử dụng kiến trúc sao kép. Sao thứ nhất là tại OLT, ở đây giao diện mạng diện rộng đến các dịch vụ đợc phân chia hợp lý và đợc chuyển mạch tới giao diện ATM PON. Sao thứ hai xảy ra tại bộ chia quang, ở đây thông tin đợc chia thụ động và phân phát tới mỗi ONT. OLT th- ờng đợc đặt tại phòng tổng đài của carrier. OLT là nút (điểm) giao diện giữa hệ thống truy cập và các điểm dịch vụ trong mạng của carrier. Khi nội dung dữ liệu từ mạng tới OLT, nó sẽ đợc chuyển mạch tích cực tới bộ chia quang thụ động sử dụng TDM trong dòng hớng xuống. OLT xử lý giống nh một chuyển mạch cạnh ATM với các giao diện ATM PON trên mặt phẳng thuê bao và các giao diện ATM-SONET trên mặt phẳng mạng.
ONT sẽ chọn lọc các tế bào (cell) đến nó và và chỉ sửa lại (đợc đóng gói) chúng là các tế bào đợc địa chỉ hóa tới nó. Mỗi tế bào ATM có một tr- ờng địa chỉ gồm 28 bit đợc kết hợp với nó gọi là một bộ nhận dạng đờng dẫn ảo/bộ nhận dạng kênh ảo (VPI/VCI). OLT đầu tiên sẽ gửi một thông báo đến ONT cho việc dự phòng nó để nhận đợc các tế bào với các giá trị VPI/VCI chắc chắn. Các tế bào ATM đã đợc sửa (đợc đóng gói) sau đó sẽ đợc dùng để tạo giao diện dịch vụ đợc yêu cầu tại mặt phẳng thuê bao của ONT (xem hình 5.4).
Bởi vì TDMA đợc sử dụng trong dòng hớng lên, nên mỗi ONT đợc đồng bộ hóa cùng thời gian với mỗi ONT khác. Quá trình xảy ra này đợc gọi là sự xếp hàng các ONT. Về cơ bản, OLT phải xác định rõ khoảng cách xa nh thế nào đến mỗi ONT vì vậy chúng có thể đợc sắp xếp một khe thời gian tối u để truyền tải không ảnh hởng đến các ONT khác. OLT sau đó sẽ gửi một thông báo cho phép qua các tế bào PLOAM (vận hành, quản lý, bảo d- ỡng lớp vật lý) cung cấp (dự phòng) các khe thời gian TDMA là các khe thời gian đợc sắp xếp theo ONT. Các ONT sau đó sẽ giao diện dịch vụ tới ATM và gửi nó đến PON sử dụng giao thức TDMA. Ethernet và T1 là hai ví dụ sử dụng cách này có thể đợc truyền tải trên ATM PON. Khi ATM PON là một phơng thức (mạng) không phụ thuộc dịch vụ, tất cả các dịch vụ kế thừa (hiện tại) và các dịch vụ tơng lai có thể đợc truyền tải dễ dàng.
Dạng khung cơ bản giữa OLT và ONT cho tốc độ 155 Mbps đợc chỉ ra nh hình 5.5.
Hình 5.5: Dạng khung của ATM PON.
Kiểu đối xứng của dòng lên/xuống tốc độ 622 Mbps/155 Mbps là tơng tự nhau nhng ngoại trừ dẫn chứng này.
Nh có thể nhìn thấy ở hình 5.5, khả năng dung lợng dòng xuống bị giảm xuống 149,97 Mbps bởi vì có mặt các tế bào PLOAM. Các tế bào này chịu trách nhiệm (có nhiệm vụ) cho việc phân phối băng tần (qua các tế bào cho phép), cho việc đồng bộ hóa, điều khiển lỗi, an toàn, sắp xếp, và bảo d- ỡng.
Trong dòng hớng lên, khả năng tải bị giảm xuống tới 149,19 Mbps bởi vì có 3 byte ở phần đầu trên mỗi tế bào ATM. Ngoài 3 byte đầu trên tế bào ATM còn có các tế bào PLOAM trong dòng hớng lên, tốc độ này đợc xác định bởi OLT cho mỗi ONT, phụ thuộc vào chức năng (nhiệm vụ) yêu cầu. Tốc độ PLOAM nhỏ nhất trong dòng lên là một tế bào PLOAM trên 100 ms. Điều này coi nh xấp xỉ một PLOAM với 655 khung, coi nh là không đáng kể. Mặc dù tốc độ PLOAM lớn nhất là không xác định, nhng cũng có thể cho là không đáng kể. Ba byte phần đầu bao gồm một số lợng tối thiểu 4 bit nhằm cung cấp đủ khoảng thời gian để ngăn chặn các sự xung đột giữa các tế bào từ các ONT khác. Độ dài trờng này trên thực tế đợc xác định trớc (lập chơng trình trớc) bởi OLT. Trờng đầu tiên (mở đầu) đợc sử dụng để đạt đợc sự đồng bộ bit và khôi phục lại đầy đủ thông tin. Trờng quy định phạm vi đợc sử dụng để biểu thị cho sự bắt đầu của một tế bào vừa tạo thành.
Căn cứ vào một sợi quang đơn đợc sử dụng cho cả đờng dẫn lên và đ- ờng dẫn xuống, có hai bớc sóng ánh sáng đợc sử dụng: 1550 nm cho dòng xuống và 1310 nm cho dòng lên. Mặc dù một bớc sóng có thể cũng đợc sử dụng, nhng cả hai bớc sóng sẽ tạo sự cách ly quang hiệu quả hơn giữa các bộ phát và thu laser và loại bỏ đợc sự cần thiết đối với các thiết bị chia chùm
Tế bào ATM 54
Tế bào ATM 53
Dung luợng dòng huớng xuống=155,52 Mbps x 53/56=149,19 Mbps = 3 byte phần mào đầu của tế bào, 4 bit bảo vệ, 20 bit bắt đầu và kết thúc
Tế bào ATM 3 Tế bào ATM 2 Tế bào ATM 1
Chu kỳ khung T=152,67às (155,52 Mbps=53 tế bào của 56 byte)
Dạng dòng huớng lên:
Dung luợng dòng huớng xuống=155,52 Mbps x54
56=149,97 Mbps Tế bào ATM 28 Tế bào ATM 27 Tế bào ATM 1 PLOAM 2 PLOAM 1
Chu kỳ khung T=152,67às (155,52 Mbps=56 tế bào của 53 byte)
(quang) đắt tiền. Thay vào đó, các mạch quang hai chiều (PLCs) giá rẻ có thể đợc sử dụng, cho phép các kỹ thuật sản xuất các thiết bị giá thành thấp đợc tận dụng, hơi (có phần) giống với việc sản xuất các chip Silic. Các tế bào ATM đợc chuyển đổi trực tiếp (ngay) thành quang (ánh sáng) và đợc chuyển đến mạng PON. Bởi vì tính chất quảng bá của PON nên các kỹ thuật bảo mật đợc sử dụng để ngăn chặn sự vi phạm an toàn thông tin. Trong dòng hớng lên, ONT sử dụng giao thức TDMA và chuyển đổi trực tiếp các tế bào ATM thành ánh sáng một lần nữa để truyền tải trên PON (xem hình 5.5).
Một hệ thống ATM-PON điển hình có thể cung cấp lên tới tới 64 địa điểm khách hàng trên một một tuyến sợi đơn, chia đều hoạt động ở tốc độ 155 Mbps. Đa số, có vẻ phù hợp sử dụng 32 địa điểm (thuê bao) trong việc phân phối và chia bể cáp (tủ cáp) của mạng trong tơng lai (thời gian) gần đây. Trong tơng lai, tiêu chuẩn kỹ thuật ATM-PON sẽ cho phép lên tới 64 địa điểm (thuê bao) đợc phục vụ.