Mạng quang thụ động – PON (Passive Optical Network) là một hệ thống thường được các nhà cung cấp mạng viễn thông (ISP) sử dụng để truyền cáp quang và tín hiệu tới gần như toàn bộ người dùng cuối.
Mạng quang thụ động – PON hoạt động như thế nào ?
Hệ thống PON bao gồm một thiết bị đầu cuối đường quang (OLT) tại tổng đài của nhà mạng và một số thiết bị mạng quang gần người dùng cuối (ONU). Thông thường, có thể kết nối tối đa 32 ONU với một OLT duy nhất. PON được gọi là mạng thụ động vì sử dụng bộ ghép kênh/tách kênh không cần nguồn hay linh kiện điện tử nào để định tuyến dữ liệu được gửi từ một điểm tới nhiều đích đến khác nhau. Điều này trái ngược với mạng quang chủ động khi yêu cầu Switch quang cần được cấp điện để truyền các gói in hoặc khung dữ liệu qua cáp quang.
Công nghệ mạng quang thụ động – PON
Hình ảnh này cho thấy cách bố trí phần cứng OLT dự phòng thường thấy tại tổng đài của nhà cung cấp mạng. Từ đó, cáp quang được phân phối đến hoàng cách lên tới 20km từ tổng đài và được chia thành nhiều ONU bằng bộ chia quang thụ động, bộ chia này sẽ kết thúc kết nối cáp quang gần điểm phân định của khách hàng. Sau đó, ONU sẽ thực hiện chuyển giao mạng bằng cáp Ethernet đồng hoặc cáp quang, giúp khách hàng dễ dàng kết nối với mạng LAN hiện có của họ.
Các loại mạng quang thụ động
Về cơ bản, tất cả các hệ thống PON đều có cùng dung lượng lý thuyết ở cấp độ quang học. Giới hạn băng thông đường truyền lên và xuống được thiết lập bởi lớp điện, là giao thức được sử dụng để phân bổ dung lượng và quản lý kết nối. Các hệ thống PON đầu tiên đạt được sự triển khai thương mại đáng kể có lớp điện được xây dựng trên chế độ truyền không đồng bộ (ATM) hoặc giao thức chuyển mạch tế bào và được gọi là APON. Chúng vẫn được sử dụng cho đến ngày nay, mặc dù thuật ngữ PON băng rộng, hay BPON, hiện được sử dụng. Hệ thống APON hoặc BPON thường có dung lượng đường truyền xuống là 155 megabit mỗi giây hoặc 622 Mbps, trong đó 622 Mbps là phổ biến nhất. Truyền tải đường truyền lên được thực hiện dưới dạng các gói dữ liệu trong tế bào với tốc độ 155 Mbps.
Trong hệ thống PON, băng thông được chia sẻ cho nhiều khách hàng điều này sẽ làm giảm chi phí cho khách hàng sử dụng. Cũng như khả năng tận dụng công nghệ WDM, ghép kênh phân chia theo dải tần, TDMA và cung cấp băng thông động để giảm thiểu số lượng cáp quang cần thiết để kết nối giữa OLT và bộ chia. Mạng PON cũng có thể đóng vai trò là đường truyền trục chính giữa một hệ thống lớn hơn, chẳng hạn như hệ thống truyền hình anten cộng đồng, và mạng Ethernet khu phố, tòa nhà hoặc nhà riêng thông qua cáp đồng trục.
Kiến trúc mạng PON với Splitter
Thế hệ kế tiếp của các mạng PON dựa trên ATM là các mạng PON hoạt động bằng công nghệ Ethernet. Ví dụ, mạng Gigabit PON (GPON) cung cấp nhiều tùy chọn tốc độ khác nhau, từ tốc độ đối xứng 622 Mbps – cùng dung lượng đường truyền lên và xuống – đến tốc độ không đối xứng 2,5 gigabit/giây tải xuống và 1,25 Gbps tải lên. GPON là một hệ thống lai sử dụng ATM để truyền tải thoại và Ethernet để truyền tải dữ liệu. GPON được triển khai rộng rãi trong các mạng cáp quang đến tận nhà (fiber-to-the-home) .
Một công nghệ PON dựa trên Ethernet mới hơn (EPON) là 10G-PON. Công nghệ chỉ sử dụng Ethernet này cung cấp tốc độ tải xuống 10 Gbps và tốc độ tải lên 2,5 Gbps. Các công nghệ EPON khác, chẳng hạn như tiêu chuẩn PON2 thế hệ tiếp theo của Liên minh Viễn thông Quốc tế – Khu vực Tiêu chuẩn hóa Viễn thông (ITU-TSS), đang được phát triển và dự kiến sẽ đạt tốc độ lên đến 80 Gbps trong tương lai.
Lợi ích và hạn chế của mạng PON
Lợi ích của mạng quang thụ động bao gồm:
- So với hầu hết các công nghệ cung cấp băng thông rộng khác, PON có chi phí triển khai thấp hơn.
- Chúng không cần các thiết bị trung gian chạy bằng điện để hoạt động, hay cần cấp nguồn
- Dễ dàng triển khai với hạ tầng quang trước đó
- Hệ thống PON có nhiều tùy chọn nâng cấp và tốc độ xử lý dữ liệu đang theo kịp các công nghệ khác.
- Chúng được coi là công nghệ băng thông rộng an toàn.
- Khoảng cách truyền tải xa, lên tới 20km.
Nhược điểm của mạng quang thụ động:
- Chúng đòi hỏi việc triển khai mạng cáp quang quy mô lớn.
- Các mạng lưới lớn hơn có thể trở nên kém hiệu quả hơn do lượng lưu lượng quản lý dư thừa được truyền tải từ tổng đài trung tâm đến từng thiết bị ONU của khách hàng.
- Khác với các công nghệ mạng chủ động, mạng PON phải tuân thủ các giới hạn nghiêm ngặt về khoảng cách truyền tải.
Các chuẩn phổ biến hiện nay
Mạng GPON
GPON (Gigabit Passive Optical Network) là công nghệ phổ biến nhất hiện nay, cung cấp tốc độ downstream 2.5 Gbps và upstream 1.25 Gbps, sử dụng bước sóng 1490 nm cho chiều xuống và 1310 nm cho chiều lên, với tỷ lệ chia phổ biến từ 1:64 đến 1:128 và khoảng cách tối đa khoảng 20 km. Ưu điểm lớn của GPON là chi phí thấp, hạ tầng đã được triển khai rộng rãi và tương thích với nhiều thiết bị, tuy nhiên hạn chế lớn nhất là băng thông không còn đáp ứng tốt các nhu cầu dịch vụ hiện đại như video 4K/8K, cloud computing hay IoT quy mô lớn.
Mạng GPON được triển khai rộng rãi trên toàn quốc
Mạng XG-PON
XG-PON (10 Gigabit Passive Optical Network) là phiên bản nâng cấp của GPON, cung cấp tốc độ downstream lên tới 10 Gbps và upstream 2.5 Gbps, sử dụng bước sóng 1577 nm cho downstream và 1270 nm cho upstream. Công nghệ này giúp tăng đáng kể băng thông chiều xuống trong khi vẫn giữ chi phí hợp lý nhờ không nâng cấp đối xứng chiều lên. XG-PON có thể triển khai đồng thời với GPON trên cùng một hạ tầng sợi quang nhờ sử dụng các bước sóng khác nhau, giúp các nhà mạng dễ dàng nâng cấp mà không cần thay đổi toàn bộ hệ thống.
Mạng XGS-PON
XGS-PON (10 Gigabit Symmetrical Passive Optical Network) là công nghệ PON thế hệ mới nhất với tốc độ đối xứng 10 Gbps cho cả downstream và upstream, sử dụng cùng dải bước sóng với XG-PON nhưng tối ưu để đạt hiệu năng cao hơn. Nhờ băng thông đối xứng, XGS-PON đặc biệt phù hợp với các ứng dụng yêu cầu truyền dữ liệu lớn hai chiều như cloud computing, data center, 5G backhaul và các hệ thống smart city. Ngoài ra, XGS-PON vẫn giữ được khả năng chia tới 1:128 và khoảng cách truyền tương đương GPON, giúp tận dụng hạ tầng hiện có.
Một ưu điểm quan trọng của các công nghệ PON là khả năng đồng tồn tại trên cùng một sợi quang, do mỗi công nghệ sử dụng các bước sóng khác nhau cho upstream và downstream, cho phép nhà mạng triển khai nâng cấp theo từng giai đoạn mà không cần thay thế toàn bộ hệ thống. Tại Việt Nam hiện nay, GPON vẫn chiếm phần lớn thị phần trong các mạng FTTH, trong khi XGS-PON đang được triển khai dần tại các khu vực yêu cầu băng thông cao như khu đô thị mới, doanh nghiệp và trung tâm dữ liệu.
Giải pháp đo kiểm mạng PON với MÁY ĐO ĐA CHỨC NĂNG PX92
Trong bối cảnh yêu cầu và nhu cầu mạng của khách hàng ngày càng nâng cao. Các công nghệ XG-PON, XGS-PON với băng thông lớn hơn đang được phổ biến rộng rãi. Trong khi đó, các nhà cung cấp dịch vụ vẫn tiếp tục tích hợp và phát triển dựa trên nền tảng GPON hiện hữu khiến việc đánh giá chất lượng dịch vụ thêm phần khó khăn. Không chỉ vậy modem hiện tại cũng được tích hợp thêm chức năng phát sóng Wi-Fi do đó cần có một thiết bị chuyên dụng để có thể đáp ứng đủ các nhu cầu của khách hàng.
Máy đo PON đa chức năng PX92
VeEX PX92 là thiết bị phân tích PON với nhiều giao dieenjl RJ45, SFP/SFP+ hỗ trợ kiểm tra tới lớp 4+. Kèm với đó PX92 còn hỗ trợ kiểm tra đánh giá chất lượng Ethernet, Wi-Fi và báo cáo chuyên nghiệp, nâng cao chất lượng trải nghiệm dịch vụ thực tế của khách hàng ngay tại vị trí của họ. Là dòng sản phẩm đa chức năng kiểm tra, PX92 hỗ trợ:
- Tương thích với mạng GPON và XG(s)-PON, kiểm tra chi tiết công suất, bước sóng,…
- Hỗ trợ kiểm tra Ethernet như: IPv4/IPv6, Ping, Traceroute, V-TEST – Speedtest, V-PERF theo tiêu chuẩn RFC6349
- Hỗ trợ chức năng kiểm tra PPPoE
- Kiểm tra Wi-Fi: quét wi-fi băng tần hỗ trợ tới chuẩn Wi-Fi 6, bài đo đánh giá dịch vụ mạng V-TEST, Iperf3.
- Đánh giá đạt/không đạt theo tiêu chuẩn ITU-T/IEEE cho phép triển khai dịch vụ nhanh chóng, hiệu quả và thực tế
- Giao diện người dùng linh hoạt
- Báo cáo chuyên nghiệp, chi tiết và hỗ trợ tính năng quét QR/ NoAPP để xem kết quả
- PIN dung lượng lớn, kỹ thuật viên có thể làm việc cả ngày, triển khai dịch vụ nhiều khách hàng khác nhau mà không cần sạc
- Thiết kế chắc chắn, nhỏ gọn, viền cao su kèm dây đeo tiện lợi khi kiểm tra tại những vị trí phức tạp.
VeEX PX92 chính là thiết bị hội tụ đầy đủ tính năng, thông số mà kỹ thuật viên triên khai hệ thống mạng PON, đặc biệt FTTH rất cần. Với PX92, thứ bạn mang tới cho khách hàng không chỉ là dịch vụ mà còn là cam kết chất lượng!
ESCOM hi vọng với bài viết vừa rồi quý bạn đọc đã có cái chính rõ hơn về mạng PON và các tiêu chuẩn liên quan cũng như làm sao để đánh giá được chất lượng mạng PON chính xác!
