Tổng quan về công nghệ GPON

Công nghệ mạng quang thụ động (PON) ra đời vào giữa những năm 90. Kể từ sự phát triển vượt bậc của mạng lưới, các tiêu chuẩn khác nhau đã được thiết lập và hoàn thiện. PON được phát triển từ ATM PON (APON) đầu tiên và sau đó phát triển trong PON băng thông rộng (BPON) tương thích với APON. Sau đó, Ethernet PON (EPON) và Gigabit PON (GPON) ra đời mang lại sự cải thiện lớn về khoảng cách truyền dữ liệu và băng thông. Hướng dẫn này sẽ giới thiệu về công nghệ GPON.

Các thành phần trong công nghệ GPON

GPON được xác định bởi chuỗi khuyến nghị ITU-T G.984. GPON thể hiện sự gia tăng băng thông so với AON và BPON. GPON có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Trong ứng dụng cáp quang cho máy tính để bàn (FTTD), GPON được phân phối thông qua các đầu nối sợi quang đơn mode, đơn giản và bộ chia quang thụ động thường sử dụng đầu nối đánh bóng góc cạnh (APC) để cung cấp các đầu cuối chính xác. Có bốn thành phần chính trong hệ thống GPON này: thiết bị đầu cuối đường truyền quang (OLT), phương tiện truyền (cáp và các thành phần), bộ chia sợi quang và thiết bị đầu cuối mạng quang (ONT).

OLT

OLT là một thiết bị đóng vai trò là điểm cuối cung cấp dịch vụ của mạng quang thụ động. Nó là một thiết bị tổng hợp Ethernet hoạt động thường được đặt trong trung tâm dữ liệu hoặc phòng thiết bị chính. Một OLT chuyển đổi tín hiệu quang truyền qua sợi quang thành tín hiệu điện và đưa chúng đến một bộ chuyển mạch Ethernet lõi. OLT thay thế nhiều công tắc lớp 2 tại các điểm phân phối. Tín hiệu phân phối OLT được kết nối với cáp trục hoặc cáp ngang thông qua bộ chia quang, được kết nối với thiết bị đầu cuối mạng quang tại mỗi đầu ra khu vực làm việc.

Phường tiện truyền dẫn

GPON truyền tín hiệu thông qua cơ sở hạ tầng cáp thụ động, vật lý. Các phương tiện truyền dẫn bao gồm đồng, dây nhảy quang, vỏ bọc, bảng điều hợp, đầu nối, bộ chia và các vật liệu khác. Tất cả các thành phần phương tiện truyền tải này nên được tính vào ngân sách tổn thất kênh để có được hiệu suất hệ thống tốt hơn.

Bộ chia tách sợi quang

Bộ chia cáp quang hay còn gọi là bộ tách chùm, là một thiết bị phân phối công suất quang dạng ống dẫn sóng được tích hợp. Với bộ chia cáp quang này, nhiều thiết bị có thể được phục vụ từ một sợi quang duy nhất. Nó là một trong những thiết bị thụ động quan trọng nhất trong mạng cáp quang. Nó đặc biệt hữu ích trong GPON, EPON và FTTx, v.v. PON thường kết nối một sợi quang từ OLT với nhiều ONU. Kết nối giữa OLT và ONU đạt được bằng cách sử dụng bộ chia sợi quang. Số lượng đầu ra trong bộ chia xác định số lượng của bộ chia. Các tỷ lệ phân chia thường chứa 1: 4, 1: 8, 1:16, 1:32 và 1:64. Suy hao chèn của bộ chia quang 1×32 điển hình nằm trong khoảng từ 17 dB đến 18 dB. Bộ chia cáp quang bao gồm bộ tách lưỡng tính côn (FBT) được hợp nhất và bộ tách mạch sóng ánh sáng phẳng (PLC).

ONT (ONU)

ONT, còn được gọi là modem, kết nối với điểm kết cuối (TP) bằng cáp quang và kết nối với bộ định tuyến của bạn qua cáp LAN / Ethernet. Nó chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện để đưa đến thiết bị đầu cuối. ONT luôn có nhiều cổng Ethernet để kết nối với các dịch vụ IP như CPU, điện thoại, điểm truy cập không dây và các thành phần video khác.

Ngân sách tổn thất GPON

PON thường bao gồm OLT và ONU và các phương tiện truyền dẫn quang học khác như cáp quang và đầu nối đã được chỉ ra trước đây. Mất liên kết có thể do các thành phần này (cáp, đầu nối, dây nhảy, mối nối, bộ ghép và bộ chia) gây ra. Suy hao quang rất quan trọng trong việc thiết kế mạng truy nhập quang. Ngân sách liên kết được hiển thị như bảng sau. Ngân sách này bao gồm tất cả các thành phần quang học giữa OLT và ONU.

Bảng 1. Ngân sách suy hao cho hệ thống GPON

Ngân sách điện GPON

Công suất của máy phát và độ nhạy của máy thu là hai tham số ảnh hưởng đến phạm vi tiếp cận của mạng truy nhập. Làm thế nào để tính toán ngân sách điện? Công thức là “P = FCA * L + SL + Hình phạt”. P đại diện cho ngân sách điện năng. FCA là độ suy giảm của cáp quang tính bằng dB / m. L là khoảng cách và SL là tổn thất bộ chia. Hình phạt là viết tắt của sự mất mát bổ sung như mối nối và đầu nối. Bảng sau đây cho thấy ngân sách năng lượng cần thiết cho các cấu hình GPON khác nhau.

Ban 2. Ngân sách năng lượng tối thiểu cho các cấu hình GPON khác nhau

Bây giờ chúng ta hãy tính toán phạm vi tiếp cận của một hệ thống mạng. Giả sử rằng ngân sách điện là khoảng 23 dB. Cáp quang đơn mode hoạt động ở bước sóng 1550 nm được sử dụng. SL là 14 dB và có hai mối nối cơ học (0,5 dB / mỗi mối nối) và hai đầu nối (0,5 dB / mỗi đầu nối). Vì vậy, phạm vi tiếp cận tối đa của mạng có thể được tính là (23-14-2 * 0.5-2 * 0.5) /0.3≈23km.

Phần kết luận

Công nghệ GPON là phức tạp nhất trong tất cả các PON. Nhưng nó là một trong những PON tốt nhất. GPON có lợi ích là tiết kiệm chi phí cho việc di chuyển và bổ sung hoặc thay đổi khác, giá mỗi cổng thấp trên các thành phần thụ động, dễ dàng lắp đặt và chi phí lắp đặt thấp. Vì vậy, GPON nhận được sự phổ biến trong các ứng dụng công nghệ đa dạng và luôn thay đổi ngày nay.