1.Cấu trúc cơ bản của PON
PON (Mạng quang thụ động)
PON là mạng truy cập quang hai chiều sợi đơn sử dụng cấu trúc điểm-đa điểm (P2MP).Hệ thống PON bao gồm thiết bị đầu cuối đường truyền quang (OLT), mạng phân phối quang (ODN) và thiết bị mạng quang (ONU) ở phía người dùng của văn phòng trung tâm và là hệ thống hai chiều sợi đơn.Ở hướng xuôi dòng (OLT đến ONU), tín hiệu được gửi bởi OLT sẽ đến từng ONU thông qua ODN. Ở hướng ngược dòng (ONU đến OLT), tín hiệu do ONU gửi sẽ chỉ đến được OLT và sẽ không đến được các ONU khác .Để tránh xung đột dữ liệu và cải thiện hiệu quả mạng, hướng đường lên áp dụng chế độ đa truy cập TDMA và quản lý việc truyền dữ liệu của từng ONU.ODN cung cấp các kênh quang giữa OLT và ONU.Cấu trúc tham chiếu của PON được hiển thị trong hình bên dưới.
Cấu trúc tham chiếu hệ thống PON
OLT được đặt ở phía mạng và được đặt tại văn phòng trung tâm.Nó có thể là bộ chuyển mạch L2 hoặc bộ định tuyến L3, cung cấp khả năng tập trung và truy cập mạng, cho phép chuyển đổi quang/điện, phân bổ băng thông và kiểm soát từng kết nối kênh, với khả năng giám sát và quản lý theo thời gian thực.Và chức năng bảo trì.ONU được đặt ở phía người dùng để thực hiện quản lý xử lý và bảo trì các tín hiệu điện khác nhau và cung cấp giao diện phía người dùng.OLT và ONU được kết nối bằng bộ tách quang thụ động và bộ tách quang được sử dụng để phân phối dữ liệu đường xuống và tổng hợp dữ liệu đường lên.Ngoài thiết bị đầu cuối, hệ thống PON không yêu cầu các bộ phận điện và do đó mang tính thụ động.
PON áp dụng công nghệ ghép kênh phân chia bước sóng (WDM) với sự kết hợp bước sóng 1310 nm đường xuống 1490 nm/đường lên trên một sợi quang.Hướng đường lên là chế độ điểm-điểm và hướng đường xuống là chế độ phát sóng.Hình dưới đây cho thấy cấu trúc cơ bản của PON.
Cấu trúc mạng cơ bản của PON
Theo hướng xuôi dòng, OLT truyền các gói dữ liệu đến tất cả các ONU theo cách phát sóng, mỗi gói mang một tiêu đề có đường truyền đến mã định danh ONU đích.Khi gói dữ liệu đến ONU, lớp MAC của ONU thực hiện phân giải địa chỉ, trích xuất gói dữ liệu thuộc về chính nó và loại bỏ các gói dữ liệu khác.
Hướng đường lên sử dụng công nghệ Ghép kênh phân chia thời gian (TDM) và thông tin đường lên của nhiều ONU tạo thành luồng thông tin TDM được truyền đến OLT.
2. Thiết bị đầu cuối dòng quang (OLT)
Thiết bị đầu cuối đường truyền quang (OLT) có chức năng cung cấp giao diện quang giữa mạng dịch vụ và ODN và cung cấp nhiều phương tiện khác nhau để truyền các dịch vụ khác nhau.OLT được cấu tạo bên trong gồm lớp lõi, lớp dịch vụ và lớp công khai.Lớp dịch vụ chủ yếu cung cấp các cổng dịch vụ và hỗ trợ nhiều dịch vụ;lớp lõi cung cấp kết nối chéo, ghép kênh và truyền dẫn;và lớp công cộng cung cấp các chức năng quản lý bảo trì và cung cấp điện.
Sự hiện diện của OLT có thể làm giảm sự kết nối chặt chẽ giữa mạng dịch vụ lớp trên và giao diện cụ thể, mạng mang, mạng và quản lý thiết bị của thiết bị truy cập và có thể cung cấp giao diện quản lý mạng truy cập quang thống nhất.
Các chức năng cốt lõi của OLT bao gồm: chức năng phân phối tổng hợp và chức năng thích ứng DN.
Các chức năng giao diện dịch vụ OLT bao gồm: chức năng cổng dịch vụ, chức năng thích ứng giao diện dịch vụ, xử lý tín hiệu giao diện và bảo vệ giao diện dịch vụ.
Các chức năng chung của OLT chủ yếu bao gồm chức năng OAM và chức năng cung cấp điện.
Năng lượng quang phát ra từ OLT chủ yếu được tiêu thụ ở những nơi sau.
Bộ chia: Số lượng shunt càng lớn thì tổn thất càng lớn.
l Sợi: Khoảng cách càng dài thì tổn thất càng lớn.
l ONU: Số càng lớn thì công suất phát OLT càng lớn.Để đảm bảo rằng mỗi công suất tiếp cận ONU cao hơn độ nhạy thu và có biên độ nhất định, ngân sách phải dựa trên số lượng thực tế và phân bố địa lý.
3. Mạng lưới phân phối quang học
Mạng phân phối quang (ODN) là phương tiện cung cấp truyền dẫn quang giữa OLT và ONU.Chức năng chính của nó là hoàn thành việc truyền và phân phối thông tin giữa OLT và ONU, đồng thời thiết lập kênh truyền thông tin đầu cuối giữa ONU và OLT.
Cấu hình ODN thường là chế độ điểm-đa điểm, nghĩa là nhiều ONU được kết nối với một OLT thông qua một ODN, để nhiều ONU có thể chia sẻ phương tiện truyền dẫn quang giữa OLT và ODN và thiết bị quang điện tử của OLT .
(1) Thành phần của ODN
Các thành phần thụ động chính tạo nên ODN là: cáp quang và cáp quang đơn mode, đầu nối, bộ tách quang thụ động (OBD), bộ suy giảm quang thụ động và đầu nối cáp quang.
(2) Cấu trúc tôpô của ODN
Cấu trúc liên kết của mạng ODN thường là cấu trúc điểm-đa điểm, có thể được chia thành hình sao, cây, xe buýt và vòng.
Cấu trúc mạng ODN
(3) Cài đặt bảo vệ hoạt động và dự phòng
Cài đặt bảo vệ hoạt động/dự phòng của mạng ODN chủ yếu là thiết lập hai kênh truyền quang cho tín hiệu quang được truyền bởi mạng ODN.Khi kênh chính bị lỗi, nó có thể tự động chuyển sang kênh thay thế để truyền tín hiệu quang, bao gồm sợi quang, OLT, ONU và cài đặt bảo vệ chính và dự phòng của sợi truyền.
Các sợi truyền dẫn chính và dự phòng có thể nằm trong cùng một cáp quang hoặc trong các cáp quang khác nhau.Cáp quang chính và dự phòng có thể được lắp đặt ở các đường ống khác nhau để mang lại hiệu quả bảo vệ tốt hơn.
(4) Đặc tính truyền dẫn quang của ODN
Các đặc điểm thiết kế của ODN phải đảm bảo rằng mọi dịch vụ hiện có thể thấy trước đều có thể được cung cấp mà không có thay đổi lớn, một yêu cầu có tác động lớn đến đặc tính của các thành phần thụ động khác nhau.Các yêu cầu có thể ảnh hưởng trực tiếp đến đặc tính quang của ODN như sau.
l Độ trong suốt của bước sóng quang: Các thành phần thụ động quang học khác nhau sẽ không ảnh hưởng đến độ trong suốt của tín hiệu quang truyền đi.Tín hiệu quang theo yêu cầu của mạng quang được thiết kế phải được truyền trong suốt, do đó cung cấp các ứng dụng hệ thống WDM trong tương lai.Nền tảng.
l Khả năng đảo ngược: Khi đầu ra và đầu vào của mạng ODN được hoán đổi cho nhau, các đặc tính truyền của mạng ODN không được thay đổi đáng kể, nghĩa là sự thay đổi về băng thông truyền và đặc tính suy hao quang phải ở mức tối thiểu.Điều này làm đơn giản hóa việc thiết kế mạng.
l Tính nhất quán của hiệu suất mạng: Mạng ODN phải duy trì tín hiệu quang nhất quán.Đặc tính truyền dẫn của mạng ODN phải nhất quán với toàn bộ OFSAN và toàn bộ mạng truyền thông.Đặc tính băng thông truyền dẫn và suy hao quang phải phù hợp với toàn bộ OFSAN.
(5) Thông số hiệu suất ODN
Các tham số xác định hiệu suất mất kênh quang của toàn bộ hệ thống chủ yếu như sau.
l Mất kênh quang ODN: chênh lệch giữa công suất phát tối thiểu và độ nhạy thu cao nhất.
l Suy hao kênh tối đa cho phép: chênh lệch giữa công suất phát tối đa và độ nhạy thu cao nhất.
l Mất kênh tối thiểu cho phép: chênh lệch giữa công suất phát tối thiểu và độ nhạy thu thấp nhất (điểm quá tải).
(6) Phản ánh ODN
Sự phản xạ của ODN phụ thuộc vào suy hao phản hồi của các thành phần khác nhau tạo nên ODN và bất kỳ điểm phản xạ nào trên kênh quang.Nói chung, tất cả các phản xạ rời rạc phải tốt hơn−35 dB và độ phản xạ rời rạc tối đa của truy cập sợi quang phải tốt hơn−50dB.
4. Đơn vị mạng quang (ONU)
Thiết bị mạng quang (ONU) được đặt giữa ODN và thiết bị người dùng, đồng thời cung cấp giao diện quang giữa người dùng và ODN và giao diện điện với phía người dùng để thực hiện quản lý xử lý và bảo trì các tín hiệu điện khác nhau.ONU bao gồm lớp lõi, lớp dịch vụ và lớp chung.Lớp dịch vụ chủ yếu đề cập đến các cổng của người dùng;lớp lõi cung cấp các giao diện ghép kênh và quang học;và lớp công cộng cung cấp việc cung cấp điện và quản lý bảo trì.
5. Chế độ ứng dụng PON
Tính minh bạch trong kinh doanh của PON là tốt và về nguyên tắc có thể áp dụng cho bất kỳ tín hiệu tiêu chuẩn và tốc độ nào.So với mạng quang hoạt động điểm-điểm, công nghệ PON có đặc điểm là bảo trì đơn giản, chi phí thấp (tiết kiệm giao diện cáp quang và cáp quang), băng thông truyền dẫn cao và tỷ lệ giá hiệu suất cao.Những đặc điểm này sẽ giúp nó duy trì lợi thế cạnh tranh trong thời gian dài và PON luôn được coi là hướng phát triển trong tương lai của mạng truy cập.
Ứng dụng phù hợp nhất cho PON là: phần mạng truy cập gần đầu cuối của khách hàng;khách hàng của dịch vụ ONU không nhấn mạnh đến nhu cầu bảo vệ dự phòng hoặc bỏ qua;OLT có thể được thiết lập tại một nút có hiệu suất tồn tại tốt (ví dụ: một nút có bảo vệ bùng binh).Nơi người dùng tập trung về mặt địa lý.PON chủ yếu có ba chế độ ứng dụng.
(1) Thay thế mạng tổng hợp hai lớp hiện có: PON có thể thay thế bộ chuyển mạch và thu phát quang Lớp 2 hiện có, đồng thời hướng mạng truy cập của mạng LAN sang mạng khu vực đô thị IP, như trong hình:
PON thay thế mạng Lớp 2 hiện có
(2) Thay thế cáp truy cập của đoạn liên quan: Hệ thống PON có thể thay thế phần hiện có của cáp quang và thiết bị chuyển mạch quang, do đó tiết kiệm cáp truy cập của đoạn liên quan, như được hiển thị:
PON thay thế các phân đoạn liên quan để truy cập cáp quang
(3) Chế độ truy cập đa dịch vụ (triển khai FTTH): Hệ thống PON có thể cung cấp quyền truy cập đa dịch vụ và đa tốc độ đáp ứng các yêu cầu QoS khác nhau và có thể thích ứng với sự đa dạng của người dùng và sự không chắc chắn của sự phát triển kinh doanh, như thể hiện trong hình sau:
Truy cập đa dịch vụ