Để triển khai mạng cáp quang, ta có thể sử dụng 2 phương pháp đó là mạng AON và PON. Trong đó, với kết nối điểm tới đa điểm thì ta sử dụng mạng PON. Các đơn vị cung cấp dịch vụ viễn thông thường sử dụng mạng PON để cung cấp băng thông tốc độ cao tới người tiêu dùng. Mạng PON đóng vai trò quan trọng trong truyền dẫn tín hiệu tới người dùng. Trong bài viết này, ta sẽ cùng nhau đi tìm hiểu chi tiết về mạng PON. Tổng quan từ khái niệm, kết cấu, nguyên lý hoạt động và những ưu nhược điểm của mạng PON!
Mạng PON là gì?
PON được viết tắt từ Passive Optical Network, dịch là mạng quang thụ động. Mạng PON triển khai kết nối điểm – đa điểm giúp kết nối trung tâm cung cấp dịch vụ của ISP với nhiều người dùng cuối bằng cáp quang.
Sở dĩ có tên gọi là “mạng quang thụ động” bởi vì mạng PON sử dụng các thiết bị thụ động như bộ chia quang để phân phối tín hiệu từ 1 nguồn đến nhiều người dùng thay vì sử dụng các thiết bị chủ động (cần nguồn điện).
Mạng PON là cách để triển khai chặng cuối giữa người dùng và nhà cung cấp dịch vụ viễn thông, Internet ISP. Tùy thuộc vào điểm đến của cáp quang mà mạng PON có thể được chia thành nhiều loại khác nhau như:
- .
- FTTC: Cáp quang đến lề đường.
- FTTB: Cáp quang đến tòa nhà.
Cách thành phần của mạng PON
Truyền dữ liệu trong mạng PON được bắt nguồn từ các thiết bị OLT đặt trong trung tâm điều hành của nhà cung cấp dịch vụ viễn thông. Từ OLT nó có thể sẽ truyền đi đến các điểm tập trung và đi qua mạng phân phối quang (ODN) và đến thiết bị ONT/ONU tại hộ gia đình, tòa nhà,…
1. Thiết bị OLT:
- OLT là thiết bị đặt tại trung tâm điều hành của nhà cung cấp dịch vụ (CO – Central Office).
- Chức năng của OLT là chuyển đổi tín hiệu điện tử thành tín hiệu quang học để truyền qua cáp quang và ngược lại.
2. Thiết bị ONT/ONU
- ONU/ONT là thiết bị đặt tại nơi của người dùng cuối, nhận tín hiệu quang từ mạng PON và chuyển đổi trở lại thành tín hiệu điện tử.
- Thông thường, ONT được sử dụng trong các hộ gia đình, còn ONU thường được triển khai trong các tòa nhà hoặc khu công nghiệp lớn.
3. Bộ chia quang:
- Bộ chia quang thụ động không cần nguồn điện và có nhiệm vụ chia tín hiệu quang từ một sợi cáp quang từ OLT ra nhiều sợi cáp quang để kết nối đến nhiều ONT/ONU.
- Thông thường, bộ chia có tỷ lệ 1:32 hoặc 1:64, nghĩa là một sợi quang từ OLT có thể phân chia tín hiệu đến 32 hoặc 64 người dùng.
Cơ chế hoạt động của mạng PON
Downstream Transmission (Truyền dẫn xuống): Từ OLT đến các ONU/ONT, tín hiệu quang được phát đồng thời đến tất cả các ONU/ONT thông qua bộ chia quang. Mỗi ONU/ONT sẽ nhận toàn bộ tín hiệu, nhưng chỉ xử lý các dữ liệu được gán cho mình dựa trên các nhận dạng độc nhất.
Upstream Transmission (Truyền dẫn lên): Từ các ONU/ONT về OLT, quá trình này sử dụng kỹ thuật TDM để tránh xung đột tín hiệu. Mỗi ONU/ONT truyền dữ liệu của mình trong một khe thời gian định trước để đảm bảo rằng dữ liệu từ nhiều nguồn không bị xung đột.
Các loại mạng PON
Có nhiều công nghệ mạng PON khác nhau. Mỗi loại mạng PON có các đặc điểm và ứng dụng riêng, phù hợp với các nhu cầu khác nhau của người dùng và nhà cung cấp dịch vụ. Dưới đây là các loại mạng PON hiện có:
| Tiêu chí | BPON | GPON | EPON | 10G-PON | NGPON2 | WDM-PON |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Tên đầy đủ | Broadband Passive Optical Network | Gigabit Passive Optical Network | Ethernet Passive Optical Network | 10 Gigabit Passive Optical Network | Next-Generation Passive Optical Network 2 | Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network |
| Chuẩn hóa bởi | ITU-T | ITU-T | IEEE | ITU-T | ITU-T | ITU-T |
| Tốc độ Downstream | Lên đến 622 Mbps | Lên đến 2.488 Gbps | 1 Gbps | Lên đến 10 Gbps | Lên đến 40 Gbps hoặc cao hơn | Phụ thuộc vào số lượng bước sóng, mỗi bước sóng lên đến 10 Gbps hoặc cao hơn |
| Tốc độ Upstream | Lên đến 155 Mbps hoặc 622 Mbps | Lên đến 1.244 Gbps | 1 Gbps | 2.5 Gbps (XG-PON) hoặc 10 Gbps (XGS-PON) | Lên đến 10 Gbps hoặc cao hơn | Phụ thuộc vào số lượng bước sóng, mỗi bước sóng lên đến 10 Gbps hoặc cao hơn |
| Công nghệ | ATM | GEM | Ethernet | GEM | TWDM (Time and Wavelength Division Multiplexing) | WDM (Wavelength Division Multiplexing) |
| Kết nối | Điểm-đa điểm | Điểm-đa điểm | Điểm-đa điểm | Điểm-đa điểm | Điểm-đa điểm | Điểm-đa điểm |
| Băng thông | Chia sẻ | Chia sẻ | Chia sẻ | Chia sẻ | Chia sẻ | Chia sẻ với mỗi bước sóng có Băng thông riêng |
| Ứng dụng | Internet, truyền hình cáp, thoại IP | Internet tốc độ cao, IPTV, VoIP | Internet, truyền hình cáp, thoại IP | Dịch vụ video 4K/8K, ứng dụng đám mây, IoT | Trung tâm dữ liệu, video độ phân giải cao, dịch vụ doanh nghiệp | Mạng doanh nghiệp, dịch vụ viễn thông cao cấp |
| Tính năng bổ sung | DBA | DBA, QoS, bảo mật cao | DBA, QoS | DBA, QoS, bảo mật cao | DBA, QoS, bảo mật cao | DBA, QoS, bảo mật cao, mở rộng dễ dàng với các bước sóng bổ sung |
Ưu điểm của mạng PON:
- Hiệu quả chi phí: Sử dụng các bộ chia quang thụ động giúp giảm chi phí bảo trì và vận hành vì không cần cấp nguồn điện và các thiết bị chủ động giữa đường truyền.
- Băng thông cao: Cáp quang cho phép truyền dữ liệu với băng thông lớn và tốc độ cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về dữ liệu.
- Khả năng mở rộng: Dễ dàng mở rộng mạng bằng cách thêm các bộ chia quang mới mà không cần thay đổi cấu trúc chính của hệ thống.
Mạng PON là một giải pháp hiệu quả và kinh tế cho việc triển khai mạng băng thông rộng sử dụng công nghệ cáp quang. Với khả năng cung cấp băng thông cao, giảm thiểu chi phí vận hành và bảo trì, mạng PON đã trở thành lựa chọn ưu tiên của nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trên toàn thế giới.
Thông Tin Về Tác Giả
Nguyễn Thành Hợp là một chuyên gia về lĩnh vực thiết bị mạng, viễn thông gần 10 năm kinh nghiệm với nhiều chứng chỉ chất lượng như CCNA 200-301, CCNP, CCDA, CCDP,... do Cisco cung cấp. Sở thích cá nhân là khám phá những kiến thức mới mẻ về công nghệ nói chung và đặc biệt là liên quan đến lĩnh vực mạng!
