Mạng phân phối quang học thế hệ thứ ba đang nổi lên

Một bài đăng của khách của John Lively, nhà phân tích chính tại LightCounting.

Mạng phân phối quang dân cư (ODN) là kết nối cuối cùng giữa các dịch vụ Internet, cáp và khách hàng của các nhà khai thác viễn thông. Trong thập kỷ qua, và thường không được chú ý, ODN đã đóng một vai trò quan trọng trong việc áp dụng và triển khai rộng rãi các mạng quang thụ động, và các nỗ lực phát triển đã tập trung vào việc giảm chi phí trả trước thay vì tăng chức năng. Tuy nhiên, bây giờ, có một sự thúc đẩy của ngành công nghiệp để giới thiệu công nghệ hiện đại cho ODN để giảm chi phí hoạt động và tăng hiệu suất của các mạng truy cập. Lưu ý nghiên cứu này giới thiệu chủ đề này.

Hình 1: Công nghệ cáp mạng truy cập thế kỷ 20

L. Các cặp dây đồng xoắn / R. Cáp đồng trục

Bắt đầu từ đầu thế kỷ 21, việc triển khai các mạng quang thụ động bắt đầu một cách nghiêm túc, để hỗ trợ các gói dịch vụ chơi ba lần, trong đó tốc độ internet nhanh hơn, độ trễ thấp hơn và băng thông video hơn đều là điểm bán hàng chính. Làn sóng triển khai đầu tiên được sử dụng BPON, tiếp theo là GPON/EPON và chúng tôi hiện đang ở thế hệ triển khai PON thứ ba với ng-PON2 và XGS-PON, cung cấp tốc độ truyền 10 Gbit/s và dịch vụ 1G.

Không giống như các mạng truy cập trước đó, các dặm cuối cùng của các mạng PON sử dụng sợi quang từ điểm đến đa điểm, với một hoặc một cặp sợi có nguồn gốc từ đầu cuối đường quang (OLT) Đơn vị kết nối mạng (ONU).  

Hình 2: Các yếu tố mạng PON phổ biến

Các tỷ lệ phân chia phổ biến nhất cho GPON và EPON là 1:32 và 1:64, có thể được thực hiện trong các cấu trúc liên kết một giai đoạn (bộ chia nguyên khối) hoặc hai giai đoạn (phân chia xếp tầng). Sợi và bộ chia kết nối OLT với phần phụ của nó được gọi là mạng phân phối quang học hoặc ODN.

Hình 3: Sơ đồ mạng phân phối quang học

Sự phát triển công nghệ ODN

Bắt đầu từ khoảng năm 2018, một thế hệ ODN (ODN2) thứ hai đã bắt đầu triển khai, sử dụng các thành phần trước kết nối khác nhau được cung cấp bởi một số nhà cung cấp, bao gồm Corning, Commscope, Huber+Suhner, Huawei, Fiberhome và Furukawa. Các sản phẩm, kiến trúc và trường hợp sử dụng này được mô tả chi tiết trong ETSI TR 103 775, được xuất bản vào tháng 8 năm 2021. Bài viết kỹ thuật ETSI cũng giới thiệu thuật ngữ 'Quickodn' để mô tả ODN được xây dựng với các thành phần được kết nối trước.

Ưu điểm chính của ODN2 là không cần ghép nối sợi trong lĩnh vực này, vì tất cả các kết nối hợp nhất và thử nghiệm tiếp theo được thực hiện trong môi trường nhà máy của nhà cung cấp. Điều này có nghĩa là cài đặt trường có thể được thực hiện nhanh hơn và ít mở hơn, với kết quả có thể dự đoán được nhiều hơn. Một số sản phẩm thậm chí được thiết kế để cho phép người đăng ký kết nối nhà của họ với hộp nối Q-ODN FTTH thông qua cáp quang được kết nối trước được cung cấp, mà không có bất kỳ sự tham gia nào của nhà cung cấp dịch vụ.

Hình 4: Cáp quang được kết thúc trước và các sản phẩm được kết nối trước cho Quickodn

Cùng với kết nối trước, một sự đổi mới lớn khác trong ODN2 là việc sử dụng nhãn kỹ thuật số (mã vạch hoặc mã QR) cho mỗi sợi và cổng có thể dễ dàng nhập vào cơ sở dữ liệu thông minh tạo ra mạng phân phối quang học số hóa. 'Digital Quick ODN' này sử dụng danh tính duy nhất của các yếu tố thụ động ODN để tạo ra các chức năng quản lý thông minh như lưu trữ tự động thông tin vị trí sợi quang, tự động xác định các kết nối sợi quang, hiệu chuẩn sợi quang 

Hình 5 Thông tin và hướng dẫn trực quan cho các hoạt động tại chỗ

Sự ra đời của sợi, bộ chia, bộ chia và các khay xử lý sợi, kết nối chéo và hộp giảm đáng kể thời gian và chi phí triển khai cho các nhà khai thác, nhưng đã làm rất ít để giải quyết chi phí vận hành. Ngày nay, ODN thế hệ thứ ba (ODN3) đang được phát triển nhằm mục đích giải quyết chi phí hoạt động của ODN bằng cách giới thiệu hoạt động, giám sát tự động và thông minh.

Sử dụng một hệ thống giám sát quang học của một số loại (dựa trên các phản xạ, độ trễ được giới thiệu hoặc khác), sẽ cho phép một hệ thống quản lý thông minh tự động xác định và xác định vị trí suy yếu và thất bại xuống mức độ của các sợi và cổng cụ thể trong một phần tử mạng riêng lẻ. Thông tin này sau đó được cung cấp cho một trung tâm hoạt động mạng tập trung và các thiết bị cầm tay trong tay các kỹ thuật viên hiện trường.

Huawei đã phát triển một hệ thống như vậy mà nó tiếp thị dưới tên thương mại 'Fiber Iris'.

Hình 6: ODN kỹ thuật số nhanh của Huawei Iris

Chìa khóa cho mống mắt sợi của Huawei là việc sử dụng thông minh các cấu trúc vi mô quang học trong bộ chia 1XN của ODN để giới thiệu các thay đổi pha vi sai duy nhất trong tín hiệu ngược dòng bắt nguồn từ mỗi ONU hoặc ONT. Tín hiệu quang kết hợp đến OLT được phân chia thông qua bộ lọc và một phần nhỏ được chuyển hướng đến một máy thu có độ nhạy cao (nằm trên cái mà Huawei gọi là bảng OAI), có thể phân biệt các thay đổi pha với nhau và do đó xác định từng ONU/ONT riêng lẻ. Không cần phải có quang học bổ sung trong ONU hợng toàn diện.

Những lợi ích của việc có thể 'nhìn qua' bộ chia 1XN trong ODN là rất đáng kể. Phá vỡ sợi có thể được đặt chính xác xuống các sợi riêng lẻ, và các cổng chưa sử dụng và các cổng đầy đủ có thể được xác định riêng trước một cuộc gọi dịch vụ. Ngoài ra, thời gian hoạt động/thời gian ngừng hoạt động có thể được theo dõi ở cấp độ của cá nhân ONU/ONT.