H o à n h ị p c ù n g vớ i s ự p h át t r i ể n c ủ a t h ế g i ới , n h u c ầu d ị c h v ụ v i ễ n t h ô n g b ă n g
rộ n g t ạ i V i ệ t N a m đ a n g đ ư ợ c q u a n t â m đ á n g kể . C á c d ị c h v ụ n h ư đ à o t ạ o t ừ x a , h ộ i
n g h ị t r u y ền h ì n h v à y t ế t ừ x a đ a n g đ ư ợ c t h ử n g h i ệ m t r ê n m ạ n g . N h ữ n g d ị c h v ụ n h ư
t ru y ề n s ố l i ệ u t ố c đ ộ c ao , V i d e o v à t r u y ền h ì n h s ố c ũ n g l à m ụ c t i ê u p h ấ n đ ấ u t r on g
3.2.2 Xu hướng của mạng truy nhập quang
Xu hướng phát triển mạng truy nhập trong tương lai là tạo ra những phương thức truy nhập cung cấp các dịch vụ chất lượng cao, băng tần rộng, giá thành rẻ cho khách hàng. Mạng truy nhập quang FTTB, FTTH lă những phương tiện truy nhập hoàn hảo về chất lượng và băng thông, nhưng đang phải đương đầu với các giải pháp truy nhập vô tuyến có giá thành rẻ. Do vậy xu hướng của mạng truy nhập quang hiện nay cần phải giảm chi phí. Giảm chi phí trong mạng truy nhập quang sẽ bao gồm những vấn đề sau:
Dùng hệ thống PDS (Passive Distribution System) để tăng cường việc sử dụng chung giữa khách hàng và dịch vụ. v ề công nghệ thiết kế thiết bị mạng truy nhập phải giảm kích thước và năng lượng điện tiêu thụ của ONƯ.
Giảm kích thước và trọng lượng cáp đồng thời với việc cải thiện công nghệ lắp đặt, đấu nối cáp.
Mạng phân phối cáp phải có khả năng thích ứng với các công nghệ truyền dẫn mới. Phải có khả năng tái lập cấu hình mạng trong quá trình phát triển mạng lưới.
3.2.3 Khái niệm vể mạng quang thụ động
Mạng quang thụ động là một mạng quang trong đó môi trường kết nối từ OLT đến các ONƯ không có các phần tử điện phụ hay thiết bị quang điện tử. Do đó mà PON sẽ bao gồm các thành phần sau: sợi quang, bộ chia, bộ kết hợp, bộ ghép định hướng... Ưu điểm của PON so với những mạng dùng các phần tử tích cực thể hiện ở chỗ:
- Các phần tử trung gian không yêu cầu cung cấp nguồn điện bởi vậy mà sẽ không bị ảnh hưởng bởi lỗi nguồn.
- PON không nhạy cảm với nhiễu điện từ. - Chi phí cho khai thác và bảo dưỡng nhỏ. 3.2.4 Khà nàng cung cấp dịch vụ của mạng PON
Việc đánh giá khả năng cung cấp dịch vụ của PON phải dựa trên các mặt như: cấu hình hệ thống, kỹ thuật truy nhập và phương thức chuyển giao thông tin. Tuy nhiên, nếu tiếp cận PON như lớp quang độc lập trong lớp vật lý của hệ thống truyền
tải thông tin phân lớp, với mọi kỹ thuật truy nhập đã trình bày ở trên, có thể thấy khá năng cung cấp dịch vụ của PON thể hiện ở hai đặc tính :
- Tài nguyên về băng tần sợi quang - Thuộc tính quảng bá
Băng tần của sợi quang cho phép truyền tải nhiều dịch vụ với tốc độ cao. Các dịch vụ triển khai trên PON có thể là dịch vụ truyền file tốc độ cao, truyền hình độ nét cao (HDTV), video theo yêu cầu (VoD), đa phương tiện... tốc độ đến hàng trăm Mb/s. Chẳng hạn như dịch vụ đa phương tiện có thể cần tốc độ 140Mb/s. Mặt khác, băng tần sợi quang còn tạo điều kiện thuận lợi cho Việc phát triển các dịch vụ tương tác đòi hỏi truyền dẫn song hướng. Dịch vụ đàm thoại, dịch vụ thông báo qua các hòm thư như thoại, hoặc tài liệu hay các dịch vụ tìm kiếm là ví dụ điển hình cho loại dịch vụ tương tác. Sự phát triển ngày càng hoàn thiện của công nghệ chế tạo linh kiện quang đã thúc đẩy việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ WDM cho mạng truy nhập PON. Công nghệ này phát triển rất mạnh trong khu vực mạng đường trục, hệ thống ghép tới 80 bước sóng đã chào hàng trên thị trường. Những phần tử phát quang khả chinh (LED, LD), có phổ hẹp và độ ổn định bước sóng rất tốt cùng với bộ thu khả chỉnh (PIN, APD) có độ nhạy thu cao, dải thu hẹp, và các bộ ghép WDM phẩm chất tốt (độ cách ly bước sóng cao) là mấu chốt của kỹ thuật truy nhập WDMA. Người sử dụng sẽ được đáp ứng những dịch vụ ở bất cứ tốc độ nào với chất lượng tốt. Bởi vậy, tiềm năng của công nghệ này trong mạng truy nhập PON là rất hứa hẹn. Đối với các kỹ thuật truy nhập khác, tài nguyên không phải là bước sóng thì năng lực của PON hoàn toàn phụ thuộc vào độ hoàn thiện của chúng. Chẳng hạn như đối với SCM là mạch điều chế, giải điều chế sóng mang tần số điện, những mạch này có thể làm giảm tốc độ truyền tải, hay đối với CDMA là bộ mã trực giao. Những hệ thống này có thể truyền dẫn tín hiệu quang song hướng trong cùng cửa sổ sóng hoặc ở những cửa sổ khác nhau (1300nm và 1550nm). Để tận dụng tối đa băng thông của sợi quang, ngoài việc nghiên cứu những phương thức chuyển giao thông tin thích hợp, người ta còn có thể xây dựng những hệ thống truy nhập PON sử dụng trên cả hai cửa sổ sóng: một cho dịch vụ tương tác và một cho dịch vụ phân phối. Ví dụ cửa sổ
Bản chất của PON là chia sẻ tài nguyên giữa những người sử dụng, do đó ở bất kỳ thời điểm nào người sử dụng cũng có thể yêu cầu hệ thống cung cấp quyền sử dụng cho mình. Chính đặc điểm này làm cho PON thích hợp với dịch vụ phân phối hay thường gọi là dịch vụ quảng bá. Những dịch vụ quảng bá có thể truyền tải trên PON bao gồm truyền hình, âm thanh chất lượng cao, phân phối tài liệu...
Mạng PON có thể triển khai cho các dạng truy nhập quang như FTTC, FTTB và đặc biệt là FTTH. Đối với hai cấu hình đầu, mạng PON được sử dụng như mạng cung cấp (Feeder Network), tín hiệu quang sẽ kết cuối tại các ONU và sau đó tín hiệu điện được chuyển tới thiết bị phía khách hàng qua đường cáp đồng. Trong tương lai, mạng PON có thể kết hợp với kỹ thuật xDSL đóng vai trò như mạng phân bố dịch vụ đến thuê bao. Đích cuối của truy nhập quang là cấu hình FTTH. Mức độ thâm nhập của cáp quang tới thuê bao phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, trong đó chi phí là trở ngại lớn nhất. Mạng truy nhập PON với cấu hình FTTH cho phép loại bỏ được hoàn toàn các giải pháp phụ (như xDSL), đảm bảo độ trong suốt của dịch vụ giữa nhà cung cấp và khách hàng.
3.2.5 Thiết kẻ kỹ thuật cho mạng PON
Việc thiết kế kỹ thuật cho mạng quang thụ động cũng giống như việc thiết kế cho các mạng khác. Tiêu chí thiết kế của các nhà khai thác có thể khác nhau, nhưng về nguyên tắc thì không có gì thay đổi. Nhìn chung, kết quả bài toán thiết kế là sự thoả hiệp giữa nhiều yếu tố khác nhau, chẳng hạn như yêu cầu dung lượng, công nghệ với chi phí đầu tư, khả năng nâng cấp mở rộng với công nghệ sử dụng... Việc thiết kế chi tiết phụ thuộc vào yêu cầu của bài toán thiết kế thực tế và vượt quá nội dung của luận văn. Phần này chỉ là những kết luận khái quát mang tính chỉ dẫn, lựa chọn kỹ thuật khi thiết kế.
L ự a ch ọ n cấu h ìn h : ' — — C ấ u hì n h Đ ăc t í n h ~ ~ ~ — — — . B u s R i n g S a o T r e e T h u ộ c t í n h p hâ n p h ố i Q u ản g bá c ó l ự a c h ọ n ( m u l t i c a s t ) Q u ản g b á c ó l ựa c h ọ n ( m u l t i c a s t ) Q u ản g bá ( b r oa dc a s t ) Q u ả n g b á ( b r oa dc a s t ) P h ầ n t ử t á c h / g h ép t í n hi ệ u B ộ gh ép B ộ gh é p W D M B ộ g h ép B ộ g h ép H i ệ u s uấ t s ử d ụ n g c á p T ốt T ố t ■ K é m T ốt K h ả n ãn g t hự c hi ệ n ( đ án h gi á t ư ơ n g đ ố i ) K h ó R ấ t kh ó K h ó D ễ C h i p h í l ắ p đ ặ t c áp N h ỏ L ớ n L ớ n N h ỏ Bảng 3.1: Các thuộc tính cấu hình
Cấu hình vật lý của mạng PON cần chọn phù hợp cho đa truy nhập. Với ứng dụng như mạng truy nhập thuê bao thì cấu trúc hợp lý là: yêu cầu kết nối điểm-đa điểm song hướng giữa kết cuối đường quang (OLT) và mỗi khối mạng quang (ONU). Cấu hình mạng quang thụ động cũng có các cấu hình như dạng Bus, Sao, Ring và cấu hình cây (Tree).
Tuy khác nhau về cấu hình mạng nhưng tất cả các cấu hình này đều mang một đặc trưng riêng biệt của PON đó là thuộc tính chia sẻ môi trường truyền dẫn cho mọi thuê bao kết nối đến, tuy vậy lại tùy thuộc theo đặc tính vật lý mà khả năng thực hiện cũng khác nhau. Việc xây dựng cấu hình Ring thụ động là rất phức tạp do phải tách có lựa chọn tín hiệu sau mỗi vòng, mà điều này thì không thể thực hiện đối với các phần tử thụ động. Ngược lại thì vấn đề trên lại không xuất hiện trong cấu hình Bưs, nhung cả Bus lẫn Ring đều gặp phải trở ngại trong việc phân chia công suất quang. Có hai giải pháp để thực hiện việc phân chia công suất quang đã được áp dụng trong thực tế, đó là:
Sử dụng bộ chia đều công suất cho tất cả các đầu ra, nhưng theo phương pháp này thì lại dẫn đến việc công suất thu được tại trạm xa nhất là thấp nhất.
Sử dụng bộ chia công suất khả chỉnh để đưa công suất bằng nhau đến tất cả các trạm xa gần khác nhau.
Tuy nhiên, cả hai phương pháp này đều có giá thành cao mà lại không đạt được tính mềm dẻo mong muốn. Nhưng bù lại thì cấu hình mạng theo dạng hình cây lại có thể khắc phục được các vấn đề nêu trên, hơn nữa chi phí lắp đặt cáp trong cấu
h ì n h d ạ n g c â y n h ỏ h ơ n c ác d ạ n g k h ác , b ở i v ậ y m à n ó t h ư ờ n g đ ư ợ c s ử d ụ n g c h o m ạ n g
P O N .