kiến trúc mạng pon

TS. Nguy
Nguyễ
ễn
n Đứ
Đứcc Nhân

1/06/2015

35


• Mô hình tham chiếu:
Q3
ONU: Đơn vị mạng quang
ONT: Kết cuối mạng quang
OLT: Đầu cuối mạng quang
ODN: Mạng phân phối quang
S: Điểm truy nhập quang về
phía mạng
R: Điểm truy nhập quang về
phía thiết bị
AF: Chức năng tương thích
UNI: Giao tiếp mạng người
dùng
SNI: Giao tiếp nút dịch vụ
Q: Điểm tham chiếu mạng
của mạng quản lý

Các chức năng quản lý hệ thống mạng truy nhập

ONU

R/S

ODN
AF

OLT

Các chức năng
nút dịch vụ

ONU
(a) Điểm tham chiếu

(T) Điểm tham chiếu
UNI

Phía thuê bao
1/06/2015
Nguyễn Đức Nhân

S/R

(V) Điểm tham chiếu
SNI

Phía mạng

36

• Kiến trúc cơ bản:

1/06/2015
Nguyễn Đức Nhân

37


• Kiến trúc cơ bản:

Các thành phần cơ bản của mạng TDM-PON
1/06/2015
Nguyễn Đức Nhân

38


• Truyền dẫn:
– Trong TDM-PON: Truyền dẫn 2 chiều có một số cách
tiếp cận.
• Sử dụng 2 sợi quang trên cùng bước sóng
• Sử dụng 1 sợi quang trên một bước sóng

1/06/2015
Nguyễn Đức Nhân

39

• Truyền dẫn:
– Trong TDM-PON:
• Truyền song công phân chia theo thời gian
• Truyền song công phân chia theo bước sóng

Sử dụng bộ ghép WDM 1,3/1,5-m để tách biệt các tín hiệu hướng lên
và hướng xuống.

1/06/2015
Nguyễn Đức Nhân

40


• Truyền dẫn 2 chiều:
– Trong TDM-PON: Truyền dẫn 2 chiều trên một sợi quang.
• Bước sóng 1,3 m cho tín hiệu upstream

• Bước sóng 1,49 m cho tín hiệu downstream

• Tại CO: có thể có nhiều OLT kết nối với nhiều hệ thống PON khác nhau.

1/06/2015
Nguyễn Đức Nhân

41


• Truyền dẫn 2 chiều:
– Hướng xuống sử dụng kỹ thuật TDM

Nếu có N luồng thông tin vào OLT, mỗi luồng
tại tốc độ R thì chế độ TDM ghép các luồng
này thành một luồng thông tin đơn hoạt
động tại tốc độ NxR. Tín hiệu luồng xuống
được ghép kênh sẽ được phát quảng bá tới
tất cả ONU/ONT.

Mỗi ONU/ONT sẽ loại bỏ hay nhận các gói thông tin
tới phụ thuộc vào việc đánh địa chỉ tiêu đề gói tin. Mật
mã có thể cần thiết để đảm bảo tính bảo mật riêng tư
vì mỗi ONU/ONT thu được tất cả thông tin định cho
mỗi thiết bị đầu cuối người dùng.
1/06/2015
Nguyễn Đức Nhân

42


• Truyền dẫn 2 chiều:
– Hướng lên sử dụng kỹ thuật TDMA

Vì tất cả người dùng chia sẻ thời gian trên cùng một bước sóng, nên để tránh các xung
đột giữa những người dùng khác nhau, hệ thống sử dụng một giao thức TDMA. OLT sẽ
điều khiển và điều phối lưu lượng từ mỗi ONU/ONT bằng việc gửi sự cho phép cho các
ONU/ONT được phát trên một khe thời gian xác định. Các khe thời gian được đồng bộ
để các burst truyền dẫn từ những người dùng khác nhau không xung đột.
1/06/2015
Nguyễn Đức Nhân

43

• Truyền dẫn 2 chiều:
– Trong TDM-PON:
•

Tín hiệu video truyền hình quảng bá sử dụng bước sóng 1,55 m.

Chú ý: Vấn đề suy giảm
chất lượng các tín hiệu TV
sóng mang con ở bước
sóng 1,55 m bới tín hiệu
downstream ở bước sóng
1,49 m (hoạt động như
nguồn bơm Raman cho tín
hiệu 1,55 m). Vì bước
sóng downstream được
điều biến nên nó làm giảm
CNR đặc biệt với các kênh
sóng mang con tần số thấp.

1/06/2015
Nguyễn Đức Nhân

Tín hiệu 1,55 m có thể được khuyếch đại bởi
một bộ EDFA tại CO để phát quảng bá tới nhiều
hệ thống PON.

Xu hướng hiện tại các tín hiệu TV
được mã hóa  hợp nhất mạng

phân phối TV với mạng dữ liệu 
đảm bảo chất lượng và hiệu quả về
chi phí.
44


• Cấu hình tách công suất:

1/06/2015
Nguyễn Đức Nhân

45


• Khối OLT:
– Khối đầu cuối đường quang OLT cung cấp giao diện quang phía
mạng với ODN, đồng thời cũng cung cấp ít nhất một giao diện
phía mạng dịch vụ.
– OLT có thể chia thành dịch vụ chuyển mạch và dịch vụ không
chuyển mạch.
– OLT cũng quản lý báo hiệu và thông tin giám sát điều khiển đến
từ ONU, từ đó cung cấp chức năng bảo dưỡng cho ONU. OLT
có thể lắp đặt ở tổng đài nội hạt hoặc một vị trí phân phối đầu
xa.

1/06/2015
Nguyễn Đức Nhân

46

• Khối OLT:

Khối thích ứng dịch vụ: Service adaptation
Khối kết nối chéo: Cross-connect
Lớp MAC: Medium Access Control
Lớp PMD: Physical Medium Dependent

1/06/2015
Nguyễn Đức Nhân

47


• Khối OLT:
– Lớp thích ứng dịch vụ: cung cấp sự chuyển đổi giữa các tín hiệu
định dạng từ mạng trục (lõi) và các tín hiệu trên mạng PON.
Giao diện từ một OLT tới mạng lõi được gọi là giao diện mạng
dịch vụ (SNI).
– Khối kết nối chéo: cung cấp chức năng kết nối chéo và chuyển
mạch giữa các hệ thống PON, các ONU khác nhau và mạng lõi.
– Lớp MAC: lập lịch cho phép sử dụng môi trường vật lý đảm bảo
tránh nghẽn (xung đột) xảy ra trên tuyến sợi quang chia sẻ giữa
các ONU khác nhau.

– Lớp PMD: bao gồm bộ thu phát quang và bộ ghép WDM song
công.
– Một OLT có nhiều lớp MAC và PMD để kết nối với nhiều ONU
1/06/2015
Nguyễn Đức Nhân

48


• Khối ONU:
– Khối mạng quang ONU/ONT đặt ở giữa ODN và thuê bao.
– Phía mạng của ONU có giao diện quang, còn phía thuê bao là
giao diện điện.
– Do đó, ONU có chức năng biến đổi quang/điện. Đồng thời có thể
thực hiện chức năng xử lý và quản lý bảo dưỡng các loại tín
hiệu điện.
– ONU có thể đặt ở phía khách hàng (FTTH/B) hoặc ngoài trời
(FTTC).
– Do ONU thường được đặt ngoài trời nên các tủ bảo vệ cần đảm
bảo để ONU hoạt động trong các điều kiện môi trường thay đổi
khác nhau.
1/06/2015
Nguyễn Đức Nhân

49


• Khối ONU:

Khối thích ứng dịch vụ: Service adaptation
Khối MUX/DEMUX: Ghép kênh
Lớp MAC: Medium Access Control
Lớp PMD: Physical Medium DependentG
UNI: Giao tiếp mạng – người dùng
1/06/2015

Nguyễn Đức Nhân

50


• Khối ONU:
– Lớp thích ứng dịch vụ: cung cấp sự chuyển đổi giữa định dạng
tín hiệu yêu cầu cho kết nối với thiết bị của khách hàng và định
dạng tín hiệu PON. Giao diện từ một ONU tới thiết bị mạng
khách hàng được gọi là giao diện mạng người dùng (UNI).
– Khối MUX/DEMUX: cung cấp chức năng ghép kênh cho các
giao diện khách hàng khác nhau. Thông thường, nhiều UNI sẵn
có trong một ONU cho các kiểu dịch vụ khác nhau. Mỗi UNI có
thể hỗ trợ một định dạng tín hiệu khác nhau và yêu cầu quá trình
thích ứng dịch vụ tương ứng.

– Lớp MAC: tại ONU hoạt động kiểu chế độ khách (phụ thuộc) còn
tại OLT hoạt động ở chế độ chủ xác định thời điểm bắt đầu và
kết thúc mà một ONU cụ thể được phép truyền tin.
1/06/2015
Nguyễn Đức Nhân

51


• Khối ONT:
– Cấu trúc và chức năng cơ bản như ONU nhưng được đặt trực
tiếp tại cơ sở của khách hàng.

– Phụ thuộc vào yêu cầu liên lạc của khách hàng hoặc nhóm

người dùng, ONT thường hỗ trợ một hỗn hợp các dịch vụ khác
nhau gồm các tốc độ Ethernet hay tốc độ số khác nhau.
– Nhiều kiểu thiết kế và cấu hình giá máy thiết bị ONT sẵn có để
đáp ứng các mức nhu cầu khác nhau. Kích thước của một ONT
có thể từ phạm vi một hộp đơn giản được gắn bên ngoài nhà tới
khối thiết bị phức tạp lắp trong một khung giá tiêu chuẩn sử
dụng trong các tòa nhà hay văn phòng.
– Một ONT có thể tập hợp, gom và truyền tải các kiểu lưu lượng
thông tin khác nhau từ phía người dùng và gửi nó theo hướng
lên trên một sợi quang.

1/06/2015
Nguyễn Đức Nhân

52


• Bộ ghép WDM:
– Bộ ghép bước sóng: kết hợp các luồng tín hiệu hoạt động tại các
bước sóng khác nhau truyền trên cùng một sợi quang.

– Hệ thống PON sử dụng kỹ thuật ghép kênh bước sóng mật độ
thấp (CWDM) với 3 bước sóng được chỉ định để mang các kiểu
dịch vụ khác nhau  sử dụng bộ ghép lựa chọn bước sóng.
1/06/2015
Nguyễn Đức Nhân

53

• Bộ ghép WDM:
– Hai công nghệ làm bộ ghép CWDM cho mạng PON:
• Bộ lọc màng mỏng

• Cách tử nhiễu xạ truyền qua

– Bộ lọc màng mỏng (TFF): là một bộ lọc băng thông quang

1/06/2015
Nguyễn Đức Nhân

54


• Bộ ghép WDM:
– Bộ lọc màng mỏng (TFF):

• Cấu trúc cơ bản: hộp cộng hưởng Fabry-Perot hình thành bởi hai bề mặt
phản xạ song song trên các mặt của một màng mỏng điện môi  Bộ giao
thoa Fabry-Perot hoặc etalon.
• Nguyên lý: Ánh sáng đi vào một bề mặt, một phần truyền qua và một phần
bị phản xạ phụ thuôc vào hệ số phản xạ R của bề mặt. Nếu khoảng cách lộ
trình giữa 2 gương gấp nguyên lần bước sóng  các bước sóng này truyền
qua do giao thoa cộng hưởng (cộng cùng pha), các bước sóng khác bị phản
xạ lại.
1/06/2015
Nguyễn Đức Nhân

55

• Bộ ghép WDM:
– Bộ lọc màng mỏng (TFF):
Hàm truyền của hộp cộng hưởng:

R – Hệ số phản xạ tại bề mặt
 - Sự thay đổi pha của chùm quang
sau mỗi lộ trình

D – Khoảng cách giữa hai bề mặt phản xạ
n – Chiết suất của lớp điện môi
 - Góc đi vào của chùm sáng
1/06/2015
Nguyễn Đức Nhân

56


• Bộ ghép WDM:
– Bộ lọc màng mỏng (TFF):
• Hàm truyền T biến đổi tuần hoàn theo f. Các đỉnh gọi là dải thông xảy ra tại
những bước sóng thỏa mãn điều kiện N = 2nD, với N là số nguyên.
Dải phổ tự do:

Độ mịn: tỉ lệ FSR/FWHM

1/06/2015
Nguyễn Đức Nhân

57

• Bộ ghép WDM:
– Bộ lọc màng mỏng (TFF):

Bộ lọc màng mỏng đa lớp: gồm nhiều
lớp màng mỏng điện môi xen kẽ có
chiết suất khác nhau. Mỗi lớp như một
bề mặt phản xạ  nhiều hộp cộng
hưởng nối tiếp  đặc tính bộ lọc cải
thiện
1/06/2015
Nguyễn Đức Nhân

58


• Bộ ghép WDM:
– Cách tử nhiễu xạ truyền qua:
• Cách tử nhiễu xạ: gồm một tập các phần tử nhiễu xạ như các khe hẹp hoặc
các rãnh song song có chu kỳ cỡ bước sóng.
• Quá trình tách hoặc ghép bước sóng trong các cách tử nhiễu xạ là một quá
trình song song.
• Cách tử truyền qua: cách tử pha

Gồm các biến đổi chiết suất tuần hoàn
có chu kỳ .
Góc đi ra khỏi cách tử:

i – Góc vào cách tử của chùm sáng, q – bậc nhiễu xạ của cách tử

Khi góc tới i nhỏ 
1/06/2015
Nguyễn Đức Nhân

59