Hình 1.11 trình bày kiến trúc chung của mạng LR-PON. Tổng đài trung tâm CO kết nối mạng đường trục với mạng mạng truy nhập và thực hiện chức năng của lớp 2 và lớp 3, tức là cấp phát tài nguyên, tổng hợp dịch vụ, quản lý và điều khiển. Tổng đài nội hạt được đặt trong phạm vi của người dùng nội hạt, gần với thiết bị đầu cuối khách hàng: ONU (khoảng cách 10km). Tín hiệu quang truyền qua sợi quang feeder (khoảng 100 km hoặc xa hơn) giữa CO và tổng đài nội hạt, sau đó tín
hiệu được chia tại các bộ chia và kết nối với một số lượng lớn các ONU. Để bù lại sự tổn hao công suất do khoảng cách truyền dẫn lớn và tỉ lệ chia cao, các bộ khuếch đại quang có thể được sử dụng tại OLT và tổng đài nội hạt [51].
1.4. Một số kiến trúc LR-PON đã đƣợc triển khai
Các dịch vụ truyền thông đa phương tiện mới như: ứng dụng thời gian thực độ nét cao (HD) tốc độ bit đối xứng, hội nghị truyền hình, trò chơi trực tuyến, tiếp đến là các phương thức truyền thông kiểu mới như điểm-điểm hoặc điểm-đa điểm, làm tăng đáng kể nhu cầu băng thông của người dùng đầu cuối. Sự gia tăng theo hàm mũ của băng thông sẽ đương đầu với sự phát triển của các mạng truy nhập quang thế hệ mới. Tiến trình phát triển của các công nghệ PON cũ sẽ phải cung cấp các giải pháp với nguồn tài nguyên mạng lớn, hiệu quả về giá để đáp ứng được các ứng dụng mới của người dùng và nhu cầu của các nhà cung cấp dịch vụ.
Các yêu cầu của mạng truy nhập quang LR thế hệ mới bao gồm:
- Tăng khoảng cách truyền dẫn tối thiểu lên đến 100 km
- Tăng tỉ lệ chia lên tới 128 hoặc cao hơn, giảm giá thành cho thuê bao
- Tăng thông lượng của luồng lên và xuống (lên tới 10 Gb/s)
- Thông suốt hoặc thích hợp nhiều nhất có thể với các mạng PON hiện tại
- Giảm nhẹ công việc vận hành, triển khai và bảo trì
Như đã đề cập trong phần 1.3, mạng LR-PON được đề xuất chủ yếu để khắc phục các giới hạn của mạng TDM-PON và WDM-PON như tỉ lệ chia thấp và khoảng cách ngắn. Ban đầu, chúng được đề xuất dựa trên công nghệ TDM, chỉ có một bước sóng được chia sẻ giữa một số lượng lớn các ONU. Sau đó, chúng được đề xuất dựa trên sự kết hợp giữa TDM/CWDM và TDM/DWDM [52].
1.4.1. LR-PON dựa trên TDM
Kiến trúc đầu tiên được triển khai đó là SuperPON (hình 1.12), nó được đề xuất vào giữa thập niên 90, là một mạng cung cấp đầy đủ dịch vụ và hiệu quả về giá. Kiến trúc này với mục đích nâng cấp cho kiến trúc PON băng rộng G.983 (BPON) bao gồm: tăng tỉ lệ chia lên thành 2048, khoảng cách dài hơn (100 km), tốc
độ bit cao hơn (2,5Gb/s cho luồng dữ liệu xuống, và 311 Mb/s cho luồng lên). SuperPON dựa trên ba tầng khuếch đại, tầng thứ nhất được sử dụng để mở rộng khoảng cách, hai tầng còn lại để tăng tỉ lệ chia.
Hình 1.12:Kiến trúc SuperPON [52]
Mặc dù tỉ lệ chia đạt được 2048 trong kiến trúc SuperPON, nhưng nó phải sử dụng một giao thức phức tạp để khắc phục nhiễu gây ra bởi việc đặt song song các bộ khuếch đại trong mạng phân phối. Hình 1.13 trình bày kiến trúc của mạng LR- PON, nó được triển khai cho mạng viễn thông ở Anh, với mục đích làm thỏa mãn nhu cầu tăng băng thông trong tương lai cũng như hợp nhất các tổng đài trung tâm trên toàn lãnh thổ nước Anh [53].