Đề tài Kết hợp mạng pon và công nghệ atm để triển khai hiệu quả nhất các dịch vụ băng rộng B-Lsdn

của phần cứng và sự tǎng thờm của trễ truyền dẫn tế bào, trong khi đú nhược điểm của hệ thống sau này là sự điều khiển phức tạp do việc chức nǎng sao chộp và xử lý phải được thực hiện đồng thời. Do vậy, trong những hoạt động nghiờn cứu được thực hiện trờn mạng sao chộp của hệ thống cũ, trọng tõm được nhấn mạnh vào việc làm đơn giản phần cứng và thuật toỏn của chức nǎng sao chộp, trong khi đú, đối với hệ thống mới, việc nghiờn cứu được tập trung chủ yếu vào cấu trỳc chuyển mạch kiểu vựng đệm kết xuất hoặc kiểu vựng đệm phõn chia (xem sự phõn loại bởi vị trớ vựng đệm ở phần sau). Bờn cạnh đú, nghiờn cứu với thuật toỏn phõn phối chức nǎng sao chộp sử dụng đa điểm đang được thực hiện một cỏch nghiờm tỳc cho việc thiết kế hệ thống chuyển mạch dung lượng lớn. Mạng sao chộp của Turner sử dụng mạng banyan cú bộ nhớ đệm hiện nay đang phổ biến như một mạng sao chộp đó được đề nghị. Tuy nhiờn, hiệu quả của phương phỏp này giảm xuống đối với tải xỏc định (vớ dụ như khi số lượng bản sao chộp vẫn giữ nguyờn sự giống nhau). Mạng sao chộp của T.T.Lee đang được đề nghị để giải quyết những thiếu sút của hệ thống Turner và nú sử dụng mạng banyan quảng bỏ. Những yờu cầu kỹ thuật cần phải được giải quyết đối với việc ỏp dụng tổng đài ATM dung lượng lớn bao gồm điều khiển phõn tỏn, khả nǎng mở rộng kớch thước, sự dễ dàng trong việc tỏi thiết lập cấu hỡnh dựa trờn thiết kế mụđun, khả nǎng đồng bộ đối với liờn lạc khu vực, sự cải tiến trong việc tổ hợp yếu tố bằng cấu trỳc thụng thường, và làm giảm xuống tới mức tối thiểu sự tiờu thụ nǎng lượng gõy ra bởi sự kết nối liờn tục của đầu xa. 3.2.5. Các dịch vụ ứng dụng của ATM: Dựa trờn ITU-T I.211, cỏc dịch vụ ứng dụng ATM được phõn loại một cỏch rộng rói thành dịch vụ truyền thụng và dịch vụ phõn phối. Cỏc dịch vụ truyền thụng lại được chia nhỏ thành dịch vụ tương tỏc qua lại, dịch vụ kiểu thụng bỏo, và dịch vụ phục hồi, trong khi đú cỏc dịch vụ phõn phối được chia nhỏ thành những dịch vụ mà người sử dụng cú thể điều khiển và những dịch vụ mà người sử dụng khụng thể điều khiển. Bảng 3.15 và 3.16 sẽ trỡnh bày những loại dịch vụ khỏc nhau và cỏc mẫu ứng dụng tương ứng với dịch vụ truyền thụng và dịch vụ phõn phối, được phõn loại trờn cơ sở của kiểu thụng tin. Dịch vụ Kiểu thụng tin Cỏc mẫu dịch vụ Cỏc mẫu ứng dụng Người sử dụng khụng thể điều khiển Hỡnh ảnh, õm thanh Dịch vụ phõn phối TV (như NTSC) Phõn phối chương trỡnh TV Dịch vụ phõn phối TV (như HDTV) Phõn phối chương trỡnh TV TV trả tiền Phõn phối chương trỡnh TV Vǎn bản, đồ hoạ, ảnh tĩnh Dịch vụ phõn phối tài liệu In ấn điện tử, bỏo chớ điện tử Dữ liệu Dịch vụ phõn phối thụng tin khụng bị giới hạn tốc độ cao Phõn phối dữ liệu khụng bị giới hạn ảnh chuyển đồng và õm thanh Phõn phối thụng tin bằng truyền hỡnh Phõn phối truyền hỡnh/tiếng núi Người sử dụng cú thể điều khiển Vǎn bản, đồ hoạ, õm thanh, ảnh tĩnh Tất cả cỏc kờnh truyền thanh, tạp chi bằng truyền hỡnh Học tập, giỏo dục, quảng cỏo, khụi phục tin tức từ xa, phần mềm từ xa. Bảng 3.13: Sự phõn loại của cỏc dịch vụ ứng dụng phõn phối Dịch vụ Kiểu thụng tin Cỏc mẫu dịch vụ Cỏc mẫu ứng dụng Dịch vụ tương tỏc qua lại Hỡnh ảnh chuyển động và õm thanh Điện thoại truyền hỡnh bǎng rộng Giỏo dục, mua bỏn, quảng cỏo từ xa Hội nghị truyền hỡnh bǎng rộng Giỏo dục, mua bỏn, quảng cỏo từ xa Giỏm sỏt hỡnh ảnh Bảo vệ cỏc toà nhà, canh phũng giao thụng Dịch vụ truyền thụng tin bằng hỡnh ảnh, tiếng núi Truyền dẫn tớn hiệu TV, đàm thoại bằng õm thanh và truyền hỡnh Âm thanh Chương trỡnh đa õm thanh Truyền dẫn đa ngụn ngữ, đa chương trỡnh Dữ liệu Truyền dẫn thụng tin số tốc độ cao khụng bị giới hạn Truyền dẫn tốc độ cao giữa cỏc LAN/MAN, truyền dẫn tranh tĩnh, CAD/CAM Truyền dẫn file dung lượng lớn Truyền dẫn file dữ liệu Xử lý từ xa tốc độ cao Điều khiển thời gian thực, chuụng, kiểm tra từ xa Sao chộp từ xa tốc độ cao Truyền dẫn vǎn bản, hỡnh ảnh, hỡnh vẽ Tài liệu Dịch vụ liờn lạc bằng hỡnh ảnh Precession Cỏc hỡnh ảnh đặc biệt, cỏc ảnh y học Dịch vụ liờn lạc bằng tài liệu Thụng tin được sử dụng dưới dạng hỗn hợp Dịch vụ kiểu thụng bỏo Hỡnh ảnh chuyển động và õm thanh Dịch vụ thư tớn bằng truyền hỡnh Video/audio P.O.B điện tử Tài liệu Dịch vụ thư tớn bằng tài liệu P.O.B điện tử đối với thụng tin dưới dạng hỗn hợp Cỏc dịch vụ phục hồi Vǎn bản, dữ liệu, hỡnh vẽ, ảnh tĩnh, ảnh chuyển đổi Vǎn bản truyền hỡnh bǎng rộng Vǎn bản truyền hỡnh bao gồm ảnh chuyển động, giỏo dục, mua bỏn, quảng cỏo, khụi phục tin tức từ xa Dịch vụ khụi phục hỡnh ảnh Giải trớ, học tập, giỏo dục từ xa Dịch vụ khụi phục hỡnh ảnh chất lượng cao Giải trớ, học tập, giỏo dục, từ xa, liờn lạc bằng hỡnh ảnh đặc biệt, ảnh y học Dịch vụ khụi phục tài liệu Khụi phục tài liệu đặc biệt từ trung tõm thụng tin Dịch vụ khụi phục dữ liệu từ xa Phần mềm từ xa Bảng 3.14: Sự phõn loại của cỏc dịch vụ ứng dụng truyền thụng Dưới đõy là sự túm tắt của một số dịch vụ ứng dụng tiờu biểu. 1) VDT Người ta ỏp dụng dịch vụ VDT, dịch vụ cú giỏ trị then chốt được bổ sung vào mạng truyền thụng bǎng rộng, cho cỏc thuờ bao tại nhà. Dịch vụ này cho phộp lưu giữ cỏc chương trỡnh truyền hỡnh như phim truyện, phim tài liệu, cỏc chương trỡnh thể thao vào trạm thu truyền hỡnh (video server) dưới dạng số nộn và cung cấp một loạt dịch vụ mà khỏch hàng yờu cầu thụng qua mạng ATM/B-ISDN, do đú người sử dụng cú thể lựa chọn , thực hiện, điều khiển, khụi phục, và đặt cõu hỏi cho cỏc chương trỡnh. Dịch vụ CATV và truyền hỡnh cho thuờ sẽ được thay thế bởi dịch vụ mạng tư nhõn này, dịch vụ mà người ta chờ đợi rằng nú sẽ nhanh chúng trở thành dịch vụ mạng cụng cộng. 2) Dịch vụ bảo tàng/thư viện điện tử Dịch vụ này cho phộp bạn sử dụng dữ liệu của cỏc thư viện hoặc bảo tàng dưới hỡnh thức đa phương từ những trạm thụng tin đa phương tiện (multi-media server), nơi mà dữ liệu được lưu trữ. Dịch vụ này được thiết lập đầu tiờn bởi cỏc trường đại học, cỏc thư viện cụng cộng và cỏc viện nghiờn cứu một cỏch riờng biệt, sau đú được đưa ra phục vụ rộng rói từng bước một bởi quỏ tỡnh tập trung cựng với mạng. 3) Dịch vụ mua hàng từ xa Dịch vụ này cho phộp người sử dụng cú thể mua cỏc sản phẩm trờn đầu cuối đa phương tiện thụng qua những danh mục hoặc những cửa hàng ảo được lưu giữ dưới hỡnh thức đa phương tiện tại nhà hoặc tại vǎn phũng. Đầu tiờn, dịch vụ này được triển khai rất chậm chạp xung quanh một số cửa hàng quy mụ lớn hoặc những cửa hàng đặc biệt, tuy nhiờn nú sẽ được mỏ rộng trờn tất cả cỏc loại hỡnh kinh doanh mua bỏn thụng qua sự cải tiến đối với hệ thống phần mềm trong tương lai hoặc đối với cụng nghệ định hỡnh hệ thống. 4) Dịch vụ học tập trờn mỏy tớnh từ xa. Dịch vụ này sẽ cung cấp một lỳc nhiều mụi trường giỏo dục như tự nghiờn cứu của mỗi cỏc nhõn, nghiờn cứu trong một nhúm cú sự trao đổi qua lại, học tập qua thư tớn điện tử bằng cỏch sử dụng cơ sở dữ liệu về giỏo dục tại nhà hoặc tại trường học thụng qua mạng mỏy tớnh và truyền thụng. 5) Dịch vụ hội nghị lý thuyết từ xa. Dịch vụ này cú nhiệm vụ cung cấp nội dung chi tiết của hội nghị lý thuyết bởi việc sử dụng dịch vụ hội nghị từ xa bằng mỏy tớnh mà khụng cần phải tham dự hội nghị. Thiết lập và khụi phục dữ liệu đa phương tiện, thư tớn điện tử đa phương tiện, liờn lạc theo nhúm, và cụng nghệ hiển thị trờn màn ảnh kớch thước lớn là những yếu tố được yờu cầu để hỗ trợ cho dịch vụ nờu trờn. 6) Dịch vụ phỏc thảo dự ỏn cụng cộng từ xa Dịch vụ này cú tỏc dụng hỗ trợ cho cụng nhõn được phõn bố ở những nơi xa sụi cho họ cú thể thực hiện được những cụng việc nằm trong dự ỏn cụng cộng, vớ dụ như dịch vụ CAD phức tạp, và nhu cầu của dịch vụ này sẽ tǎng mạnh khi cỏc vǎn phũng tại nhà, sự nghiờn cứu phõn tỏn, sự hợp tỏc giữa cỏc cụng ty, và võn võn ... được đưa vào hoạt động. 7) Dịch vụ mạng thụng tin y tế Dịch vụ này sẽ cho phộp cỏc bỏc sĩ kiểm tra bệnh nhõn từ xa và khụi phục thụng tin về quỏ trỡnh điều trị bằng y học hoặc những thụng tin y tế khỏc từ DB. Trong trường hợp cỏc trung tõm y tế chất lượng cao được tập trung quanh cỏc đụ thị thỡ dịch vụ trờn sẽ chỉ được sử dụng rộng rói nếu như nú cú khả nǎng đỏp ứng được cỏc nhu cầu về thụng tin trong lĩnh vực y học. 8) Dịch vụ bỏo chớ điện tử Dịch vụ này sẽ đem lại cho người sử dụng những thụng tin thời sự được tổ hợp từ õm thanh, truyền hỡnh, vǎn bản và đồ hoạ với khả nǎng trễ thấp nhất. Khi bỏo và tạp chớ đang được đưa dần vào cỏc CD-ROM, và hơn nữa, khi mà cụng nghệ nộn/thỏo nộn và cụng nghệ trỡnh diễn thụng tin hyper - media được nõng cao, thỡ nhu cầu về dịch vụ này sẽ tǎng lờn một cỏch nhanh chúng. 9) Dịch vụ giảng bài từ xa Dịch vụ này cú nhiệm vụ cung cấp cỏc bài giảng cú thời gian thực chất lượng cao cho người sử dụng phõn bố ở những nơi xa, và nú cú thể được sử dụng đối với những bài giảng dành cho khối cơ bản và khối chuyờn ngành của một trường đại học, tỏi giỏo dục xó hội và đào tạo kỹ thuật cho cụng việc chuyờn mụn trong phạm vi của một cụng ty. 10) Dịch vụ hội nghị đa phương tiện trong phạm vi vǎn phũng. Dịch vụ này cho phộp điều khiển một cuộc hội nghị dưới hỡnh thức đó cho thụng qua PC hoặc trạm làm việc, và nếu như giỏ thành của dịch vụ này giảm xuống do sự phỏt triển về mặt kỹ thuật thỡ nhu cầu sử dụng đối với dịch vụ này sẽ tǎng lờn mạnh mẽ. Chương 4: Mạng quang thụ động PON 4.1. Cấu trúc của mạng thuê bao quang: Ngày nay trên thế giới các mạng thuê bao vẫn gần như sử dụng hoàn toàn các đôi cáp đồng, do hạn chế về băng tần mà các đôi cáp đồng này không phù hợp để truyền các dịch vụ băng rộng, ví dụ như các dịch vụ truyền hình hay truyền số liệu tốc độ cao. Các nhà cung cấp muốn tạo ra một nguồn lợi nhuận mới bằng cách cung cấp các dịch vụ mới và trực tiếp khai thác băng tần rộng của sợi quang trong mạng nội hạt để khắc phục những hạn chế của cáp đồng. Khái niệm về hệ thống cáp sợi quang cung cấp dịch vụ nằm giữa tổng đài và thuê bao được gọi là FITL (Fiber in The Loop). Trên hình 4.1 trình bày một số phương pháp sử dụng sợi quang trong mạng thuê bao. Trong tất cả các trường hợp, các đầu cuối quang có thể được đặt tại tổng đài giao diện trực tiếp với tổng đài, hay được đặt tại các vị trí ở xa, mà ở đó nó có thể giao diện với các bộ tập trung hay với các thiết bị ghép kênh SDH hay qua các thiết bị nối chéo số. Phụ thuộc vào vị trí của các khối mạng quang (ONU-Optical Network Unit) ta có các cấu trúc khác nhau. Trong hình vẽ 4.1 các cấu trúc được thể hiện cho mạng PON, các phần dưới đây sẽ mô tả cho mạng PON. Tuy nhiên các nguyên lý này vẫn đúng cho mạng FITL nói chung (giả sử ta thay các điểm rẽ nhánh thụ động trong mạng PON bằng các thiết bị ghép kênh trong cấu trúc SDH). Hình 4.1: Các cấu trúc của mạng thuê bao quang. 4.2. Lịch sử phát triển và tổng quan về PON: 4.2.1. Lịch sử quá trình phát triển của PON: Hoạt động của PON chính thức lần đầu tiên được khởi xướng vào mùa xuân 1995 khi một nhóm gồm bảy nhà điều hành, khai thác mạng đã thành lập tổ hợp các mạng truy cập dịch vụ đầy đủ (FSAN- Full service access Networks). Thành quả của nhóm này đã định nghĩa một tiêu chuẩn chung cho thiết bị PON để cho các nhà bán hàng và các nhà điều hành thiết bị có thể cùng nhau có mặt trong một thị trường mang tính chất cạnh tranh đối với thiết bị PON. Kết quả của lần nỗ lực đầu tiên này là sự ra đời hệ thống PON 155 Mb/s đã được chỉ định rõ trong một loạt các tiêu chuẩn ITU-T G.983. Hệ thống này được biết đến như hệ thống B-PON, và nó sử dụng ATM như một giao thức truyền tải (chuyển giao) của nó (cũng được biết đến như giao thức APON). Các chuẩn APON đã được cải tiến nâng cao hơn để cung cấp cho tốc độ bit 622 Mb/s cũng như các đặc tính bổ sung trong dạng bảo vệ, ấn định dải thông động và nhiều hơn nữa. Song song với hoạt động trên, vào đầu năm 2001, tổ chức IEEE đã cho thành lập nhóm EFM (Ethernet in the First Mile), tạo ra một viễn cảnh lớn, đầy triển vọng mà có thể tiến xa hơn trong việc truy nhập sợi quang. Nhóm này làm việc dưới sự ủng hộ và đỡ đầu của nhóm IEEE 802.3, là nhóm cũng đã phát triển về các chuẩn Ethernet, và theo đúng nghĩa thì bị hạn chế trong kiến trúc và làm đúng theo lớp MAC 802.3 hiện hành. Công việc của nhóm này là tập trung vào việc chuẩn hoá một hệ thống 1,25 Gbit/s đối xứng chỉ cho truyền tải Ethernet. Vào năm 2001, nhóm FSAN đã đề xướng một giải pháp cho việc chuẩn hoá các mạng PON hoạt động tại tốc độ bit lớn hơn 1 Gbit/s. Xuất phát từ nhu cầu cung cấp tốc độ bit cao hơn, một giao thức toàn diện đã được mở ra cho việc tái nghiên cứu và giải pháp tìm kiếm sẽ là tối ưu nhất và hiệu quả nhất trong phạm vi cung cấp đa dịch vụ, chức năng OAM&P. Kết quả của lần nghiên cứu gần đây nhất của nhóm FSAN đã đưa ra một giải pháp mới vào thị trường truy nhập sợi quang- đó là GPON (Gigabit PON), cho phép hỗ trợ tốc độ bit cao trong việc truyền tải các dịch vụ phức tạp, riêng dữ liệu và TDM thì ở dạng gốc của chúng, với một hiệu quả vô cùng cao. 4.2.2. Tổng quan về PON: Các mạng quang thụ động (PON) đã xuất hiện trong các giai đoạn khác nhau từ khi một vài hoạt động khởi xướng của ngành viễn thông Anh-British Telecom vào cuối những năm 1980 lúc bây giờ được được biết đến như mạng TPON (Telephone PON). Từ thời gian ấy, các nhà cung cấp dịch vụ và bán thiết bị đã cùng thống nhất với nhau đã chọn lọc sử dụng các giao thức và công nghệ khác nhau để chuyển giao các giải pháp cho PON, là thị trường thích hợp nhất cho FTTH và FTTB. Có các dạng PON chủ yếu sau đây: 4.2.2.1. BPON- Broadband PON: Các chỉ tiêu kỷ thuật của PON đầu tiên được định nghĩa bởi nhóm FSAN sử dụng ATM như là giao thức báo hiệu lớp 2 của chúng. Chẳng hạn, chúng trở nên được biết như các hệ thống PON dựa trên ATM hoặc các hệ thống APON. Việc dùng thuật ngữ APON đã dẫn đến các khách hàng tin rằng chỉ có các dịch vụ ATM có thể được cung cấp đến những người sử dụng cuối, vì vậy FSAN đã quyết định mở rộng tên thành Broadband-PON (PON băng rộng). Các hệ thống BPON cung cấp nhiều dịch vụ băng rộng bao gồm truy cập Ethernet và phân phối video. Các mạng BPON được định nghĩa bởi các uỷ ban FSAN và ITU bao gồm cả các nhà bán thiết bị và các nhà cung cấp dịch vụ. 4.2.2.2. APON – Các hệ thống PON dựa trên ATM: Các hệ thống APON dựa trên cơ sở giao thức truyền tải ATM. Sự truyền tải dòng xuống là một dòng ATM liên tục với tốc độ bit 155,52 Mbit/s hoặc 622,08 Mbit/s với các tế bào OAM lớp vật lý (PLOAM) chuyên dụng được chèn vào để tạo thành dòng dữ liệu. Dòng truyền tải lên ở dạng các cụm (Burst) bao gồm các tế bào ATM, với 3 byte phần mào đầu lớp vật lý được gắn vào tế bào 53 byte tế bào ATM để cho phép truyền và nhận cụm. Các giao thức truyền dẫn được dựa trên một khung dòng hướng xuống gồm 56 tế bào ATM (cho mỗi 53 byte) đối với tốc độ cơ bản 155 Mbps, tỷ lệ lên với tốc độ bit cho 224 tế bào là 622 Mbps. Dạng khung dòng lên là 53 byte của 56 byte riêng rẽ (53 byte tế bào ATM + 3 byte OH) cho tốc độ cơ bản 155 Mbps. Khung dòng xuống được cấu trúc từ 2 tế bào PLOAM, một tế bào bắt đầu khung và một ở giữa khung, và 54 tế bào ATM dữ liệu (tế bào tin ATM). Mỗi tế bào PLOAM chứa các byte (grant) đặc biệt cho sự truyền dẫn dòng lên liên quan đến các tế bào đặc trưng ở trong khung dòng lên (53 grant cho 53 tế bào khung dòng lên được được sắp xếp vào trong các tế bào PLOAM) cũng như các thông tin OAM&P. Các hệ thống APON được định nghĩa ở trong tổ chức FSAN cũng như ITU-T APON cung cấp một bộ các đặc trưng của OAM rất đầy đủ, bao gồm việc kiểm tra lỗi, các báo hiệu và các độ hụt, tự động phát hiện và tự động sắp xếp, như một cơ chế bảo mật cho quá trình mã hóa lưu lượng dòng xuống… 4.2.2.3. EPON – Ethernet PON: Ethernet cho các mạng truy cập thuê bao, cũng được nhắc đến như “Ethernet trong giai đoạn đầu”, hay là EFM, kết hợp tối thiểu của các bộ điều khiển truy cập đa phương tiện IEEE 802.3 (MAC) và các lớp con điều khiển MAC với một họ (nhóm) của các lớp vật lý. Các lớp vật lý này bao gồm cả sợi quang và các lớp con phụ thuộc đường truyền vật lý cáp xoắn đồng cho các kết nối “điểm-điểm” trong các mạng truy cập thuê bao. EFM cũng đưa ra các khái niệm về EPON, trong đó mộ mô hình (topo) mạng “điểm-đa điểm” được thực hiện với các bộ chia quang, cùng với các PMD sợi quang cung cấp topo này. Hơn nữa, một cơ chế điều hành mạng, quản lý vào bảo dưỡng mạng (OAM: Operation, Administration and Maintenance) được gói gọn để dễ dàng điều hành mạng và sữa chữa những hư hỏng, lỗi mạng. EPON được dựa trên một cơ chế gọi là MPCP (Multi-Point Control Protocol: giao thức điều khiển đa điểm), được định nghĩa như một chức năng ở trong lớp con điều khiển MAC. MPCP sử dụng các thông báo, thiết bị kiểm tra tình trạng làm việc, và các bộ định thời, để điều khiển truy cập đến một topo P2MP. Mỗi ONU trong topo P2MP chứa một mẫu của giao thức MPCP truyền đạt với một mẫu của MPCP trong OLT. EPON là một giao thức vẫn hoạt động trong nhóm IEEE EFM. 4.2.2.4. GPON – Gigabit PON: Vào năm 2001 nhóm FSAN đã bắt đầu khởi xướng cho việc chuẩn hóa các mạng PON hoạt động ở các tốc độ bit trên 1 Gbit/s. Xuất phát từ nhu cầu cần cung cấp các tốc độ bit cao hơn, toàn bộ giao thức được mở ra cho việc tái nghiên cứu và giải pháp tìm thấy phải là tối ưu nhất và hiệu quả nhất trong các điều kiện cung cấp cho các đa dịch vụ, các chức năng và phạm vi OAM&P. Như một kết quả của lần nỗ lực gần nhất của FSAN, một giải pháp mới được nổi lên trong thị trường truy cập quang đó là GPON (Gigabit PON), mở ra một sự cung cấp, hỗ trợ tốc độ bit cao chưa từng thấy (cao cỡ Gbit/s) trong khi cho phép truyền tải các đa dịch vụ, dữ liệu đặc biệt và TDM, trong các dạng gốc và với một hiệu quả vô cùng cao. GPON có thể cung cấp các khả năng sau đây: *) Cung cấp dịch vụ đầy đủ bao gồm thoại (TDM, cả SONET và SDH), Ethernet (các giao diện 10/100 Base T), ATM, các đường dây cho thuê và nhiều hơn nữa… *) Khoảng cách có thể đạt được ít nhất là 20 km với một khoảng cách logic cung cấp trong giao thức là 60 km. *) Cung cấp các sự lựa chọn tốc độ bit khác nhau sử dụng cùng giao thức, bao gồm tốc độ 622 Mbit/s đối xứng, 1, 25 Gbit/s; 2,5 Gbit/s cho dòng xuống và 1,25 Gbit/s cho dòng lên và nhiều hơn. *) Các khả năng về OAM&P mạnh mẽ. 4.3. Kiến trúc mạng quang thụ động PON: Một trong giải các giải pháp đối với mạng thuê bao quang là sử dụng mạng hình cây và nhánh kết hợp với các bộ chia quang thụ động, được gọi là mạng quang thụ động (PON). Mạng này cho phép giảm chi phí của mạng thuê bao quang đi rất nhiều. Vì vậy đây có thể coi là một trong các giải pháp hàng đầu đối với mạng thuê bao quang. Mạng PON có khả năng kết hợp các công nghệ tương lai với một chi phí tối thiểu. Do chi phí các thiết bị hệ thống và mạng quang được chia cho nhiều thuê bao hay tuyến mà chi phí cho một thuê bao (hay tuyến) có thể giảm tới mức có thể so sánh được với mạng cáp đồng hiện nay. Việc sử dụng mạng PON không những cho phép các nhà quản lý mạng cung cấp các dịch vụ thoại với một giá cả hợp lý mà còn tạo ra được cơ sở hạ tầng để đáp ứng các dịch vụ băng rộng sau này như truyền hình số, tương tự hay các dịch vụ ISDN băng rộng. 4.3.1. Các đặc tính chung của mạng PON: Mạng PON bao gồm sợi đơn mốt và các bộ chia quang thụ động. Kích cỡ và vị trí của các bộ chia quang này phụ thuộc vào địa hình cụ thể, tốc độ truyền dẫn và quỹ công suất quang. Chiều dài tuyến truyền dẫn lớn nhất của mạng quang bị hạn chế bởi quỹ công suất quang, và trên thực tế nó phụ thuộc chủ yếu vào số bộ chia quang. Quỹ công suất quang xác định số điểm chia quang có thể ở trong mạng PON. Các tín hiệu có băng tần càng rộng thì quỹ công suất quang càng nhỏ. Do đó đối với các dịch vụ băng rộng số điểm chia quang không thể nhiều như đối với các dịch vụ băng hẹp. Một mạng truyền dẫn quang thụ động có thể được định nghĩa gồm các thành phần cơ bản sau: Thiết bị đầu cuối đường dây quang (Optical Line Terminal – OLT) Khối mạng quang (Optical Network Unit – ONU) Mạng phân bố quang (Optical Distribution Network – ODN) Chức năng thích ứng (Adaptation Function – AF) Tuyến truy cập (Access Link) Hình 4.2: Các thành phần cơ bản của mạng PON. Trong đó, khối OLT và ONU chứa toàn bộ các thành phần điện và quang tích cực tạo nên một phần của hệ thống truyền dẫn. Còn phần ODN là mạng phân bố thụ động bao gồm sợi quang, các bộ chia quang, các bộ nối… OLT được đặt ở phía mạng, liên kết với một hoặc nhiều ONU được đặt ở phía khách hàng qua mạng phân bố ODN theo quan hệ chủ tớ. Khối OLT có nhiệm vụ quản lý mạng và cung cấp giao diện phía tổng đài cho mạng thuê bao quang. Từ đây hệ thống truyền dẫn quang truy cập tới thuê bao. Khối OLT có thể được đặt trong tòa nhà của tổng đài hay tại các vị trí ở xa. OLT có thể giao diện trực tiếp với tổng đài hay các bộ tập trung đầu xa, nó cũng có thể được kết nối trực tiếp với hệ thống truyền dẫn qua các bộ ghép kênh SDH hay qua các thiết bị nối chéo số. Khối ONU cung cấp trực tiếp hoặc từ xa giao diện phía thuê bao cho mạng thuê bao quang. ONU được đặt tại các vị trí ở xa, có thể được đặt trong khu vực thuê bao đối với hệ thống FTTH hay đặt trong các cabin ngoài phố đối với hệ thống FTTC. Trong hệ thống FTTC, khối ONU nhìn chung được dùng để phục vụ nhiều thuê bao, số lượng thuê bao chính xác tùy thuộc vào từng ứng dụng cụ thể. Mạng phân bố quang ODN cung cấp phương pháp truyền dẫn giữa khối OLT và ONU. AF cung cấp các chức năng chuyển đổi phù hợp giữa khối mạng quang và thuê bao. Tuyến truy cập là tập hợp tất cả các phương pháp truyền dẫn giữa giao diện tổng đài và giao diện của từng thuê bao. Bởi vì phía tổng đài và thuê bao là không giống nhau nên tuyến truy cập thường là không đối xứng. Ưu điểm của mạng PON là mạng có thể cung cấp một đường truyền dẫn thông suốt giữa tổng đài trung tâm và thuê bao. Điều này tạo nên mức độ linh hoạt cao bởi vì cấu trúc mạng chỉ phụ thuộc vào quỹ công suất quang chứ không phụ thuộc vào dạng truyền dẫn. Ngoài ra, việc sử dụng các bộ chia quang thụ động đã làm giảm các thành phần tích cực trong mạng, vì vậy giảm được độ phức tạp cũng như hỏng hóc của mạng. Trong mạng PON, vì sợi quang được dùng chung cho nhiều thuê bao nên ta phải xem xét đến phương pháp truyền dẫn. Ba kỹ thuật ghép kênh cơ bản có thể sử dụng: ghép kênh theo thời gian (TDM), ghép kênh theo tần số (FDM), ghép kênh theo bước sóng (WDM). Hình 4.3: Sử dụng kỹ thuật TDM trong mạng PON. Trên hình 4.3 minh họa việc sử dụng các bộ chia quang thụ động kết hợp với kỹ thuật TDM để đưa tín hiệu từ tổng đài đến thuê bao. Mỗi thuê bao được định sẵn một số khe thời gian nhất định, tùy theo yêu cầu của dịch vụ. Tại các điểm phân bố (các điểm chia quang) công suất quang được chia nhỏ ra cho từng vùng thuê bao (giống như phát quảng bá). Tại mỗi vùng thuê bao, tín hiệu quang được biến đổi thành tín hiệu điện nhờ bộ thu quang, sau đó sẽ đưa đến thiết bị đầu cuối mạng (NT: Network Terminal) để thực hiện tách kênh và đưa đến từng vùng thuê bao. Theo chiều từ thuê bao đến tổng đài, các thuê bao sẽ chỉ đưa tín hiệu đến tổng đài trong khe thời gian đã định sẵn của mình, vì vậy đảm bảo có sự đồng bộ bit ở phía tổng đài. Như vậy, với việc sử dụng cấu trúc hình cây và nhánh cùng với các bộ chia quang thụ động, sợi quang và thiết bị trong mạng sẽ được dùng chung cho nhiều thuê bao và sợi quang sẽ được đưa đến gần thuê bao hơn. Trên hình 4.4 minh họa việc sử dụng kỷ thuật ghép bước sóng ở trong mạng PON. Hình 4.4: Sử dụng kỹ thuật WDM kết hợp với kỹ thuật TDM và FDM trong mạng PON. Các tín hiệu thoại sử dụng kỹ thuật TDM và được truyền trên sợi quang ở cửa sổ bước sóng 1300 nm. Các tín hiệu truyền hình được ghép kênh theo kỹ thuật FDM. Tín hiệu điện sau khi đã ghép kênh này sẽ được dùng để điều chế nguồn quang 1550 nm và được truyền trên sợi quang ở cửa sổ truyền dẫn này. Do tín hiệu truyền hình đòi hỏi tốc độ truyền dẫn cao hơn tín hiệu thoại, nên quỹ công suất cho tín hiệu truyền hình là nhỏ hơn. Điều này được khắc phục bằng cách giảm số điểm chia của tín hiệu truyền hình. Ví dụ như hình vẽ trên, tại điểm phân bố thứ nhất tín hiệu thoại được chia thành 8 đường còn tín hiệu truyền hình chỉ được chia thành 2 đường. Và tại điểm phân bố thứ hai, số điểm chia là như nhau. Trong hình 4.5, mạng PON cũng cung cấp dịch vụ thoại và truyền hình giống như trong hình 4.4. Tuy nhiên ở đây tín hiệu truyền hình được ghép kênh điện với nhau nhờ kỹ thuật TDM. Hình 4.5: Sử dụng kỹ thuật WDM kết hợp với TDM trong mạng PON. 4.3.2. Suy hao trong mạng PON: Trong mạng phân bố quang ODN có rất nhiều thành phần, mỗi thành phần đều có suy hao quang. Bao gồm: sợi, các bộ nối, mối hàn, các bộ chia quang và các bộ lọc bước sóng. Mục đích của PON là chi phí cho thiết bị OLT phải được chia cho nhiều thuê bao, tuy nhiên điều này đạt được nhờ sử dụng các bộ chia quang, kết quả là suy hao sẽ tăng. Do đó phải có sự cân đối sao cho chi phí của OLT được chia cho nhiều thuê bao nhất, nhưng đồng thời suy hao quang cũng phải ở một mức nào đó để cho phép ODN có thể sử dụng các thành phần quang điện có chi phí thấp. Mỗi nhà điều hành mạng sẽ có những yêu cầu riêng đối với mạng PON. Để cho các nhà sản xuất có thể phát triển các sản phẩm của mình thì người ta thường đánh giá ODN bằng suy hao của nó, người ta có thể đưa ra một số giá trị chuẩn. Việc thiết kế ODN sẽ dành cho các nhà điều hàn