Triển khai mạng quang thụ động (PON) theo mô hình hệ thống kết nối cáp cấu trúc giúp cho khách hàng có được nhiều ưu thế hơn từ hệ thống PON lẫn hệ thống kết nối cáp cấu trúc, giúp hỗ trợ các ứng dụng mới nhất và đáp ứng các chuẩn trong công nghiệp.
Cấu trúc mạng quang thụ động (PON) có thể thay đổi đa dạng tùy theo khu vực triển khai. Với khả năng truyền thoại, dữ liệu và video đến máy tính chỉ trên một sợi quang duy nhất, PON là giải pháp hiệu quả cho hệ thống mạng có khoảng cách hơn 100m. Ngoài ra, việc triển khai mạng PON dễ dàng, tiết kiệm hệ thống máng, ống dẫn và chiếm ít không gian hơn các mô hình sử dụng cáp quang thuê bao khác.
PON có ý nghĩa quan trọng với các kết nối giữa những switch có khoảng cách hơn 100m – khoảng cách không thể triển khai bằng cáp đồng, giúp đáp ứng tiêu chuẩn của hệ thống cáp trong chuẩn ANSI/TIA-568-C.1 và ISO/IEC 11801 Edition 2.2. PON giúp linh hoạt khi cần di chuyển, thêm và thay đổi thành phần hệ thống mạng trong tương lai, đồng thời hỗ trợ quản lý hạ tầng cáp dễ dàng hơn.
Tổng quan về PON
GPON (ITU G.984.2) hoặc EPON (IEEE 802.3ah) là giao thức được triển khai để hỗ trợ cấu trúc FTTB hoặc FTTH, giúp phân phối thoại, dữ liệu và video thông qua một sợi quang duy nhất. Các thành phần chính trong hệ thống PON bao gồm:
A) Thiết bị đầu cuối phía nhà cung cấp (OLT), đặt trong phòng thiết bị hoặc trung tâm dữ liệu.
B) Bộ chia quang đặt tại các tủ trong phòng viễn thông.
C) Thiết bị đầu cuối phía thuê bao (ONT) đặt ở phía người dùng.
Trong hệ thống PON tiêu chuẩn, cáp quang chạy từ OLT đến bộ chia quang. Tại đây, tín hiệu quang được chia nhỏ thành nhiều tín hiệu cân bằng khác nhau và chuyển đến ONT. Tại phía người dùng, ONT sẽ chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện trên cáp đồng và kết nối với máy tính. Lưu ý, ONT là thiết bị chủ động cần nguồn, nên cần có nguồn điện cung cấp tại vị trí đặt thiết bị ONT. Một cấu trúc hệ thống PON được mô tả như Hình 1.
Hình 1: Trong mạng quang thụ động, mỗi sợi quang singlemode kết nối tại ONT đều bắt nguồn từ OLT, được chia thành nhiều sợi quang thuê bao bằng bộ chia quang và kết nối đến ONT.
Tại sao cần hệ thống cáp cấu trúc?
Khi hệ thống mạng đầu tiên được xây dựng, người dùng cuối được kết nối thông qua cáp đồng trục hoặc cáp đồng thông thường với dạng điểm-điểm. Khi số lượng máy tính và các thiết bị khác tăng lên, nhu cầu tăng số lượng kết nối khiến hệ thống hạ tầng cáp ngày càng phức tạp và tốn kém. Từ thực tế đó, các tổ chức tiêu chuẩn công nghiệp đã phát triển và khuyến nghị hạ tầng kết nối cáp cần phải có cấu trúc rõ ràng để phục vụ kết nối đa thiết bị và đa ứng dụng. Cấu trúc trong tiêu chuẩn này cho phép tương thích giữa các nhà cung cấp thiết bị và nhà cung cấp cáp.
Hệ thống cáp trong tòa nhà cần phải được tổ chức rõ ràng, nhất quán và có khả năng tương tác để quản lý một cách hiệu quả, đảm bảo hiệu năng ổn định và lâu dài. Tiêu chuẩn TIA và ISO/IEC khuyến cáo áp dụng hệ thống cấu trúc vì các ưu điểm sau:
- Dễ nâng cấp để tương thích với công nghệ mới.
- Có thể thay thế thiết bị với thời gian gián đoạn dịch vụ tối thiểu
- Hỗ trợ di chuyển và thay thế dễ dàng hơn.
- Có thể tương thích với thiết bị của nhà cung cấp khác.
- Nâng cao khả năng quản lý.
- Hỗ trợ việc dự phòng và khôi phục kết nối.
Để đáp ứng cả hai chuẩn ANSI/TIA-568-C.1 và ISO/IEC 11801 Edition 2.2, hệ thống cần ít nhất hai ổ cắm tại khu vực làm việc. Theo đó, đường cáp cố định từ ổ cắm tại khu vực làm việc sẽ kết nối đến thanh đấu nối tương ứng đặt ở phòng viễn thông. Sau đó, cáp đấu nối được sử dụng để đấu nối tới thiết bị chủ động như router, switch... Mô hình này cung cấp một giải pháp linh hoạt để đấu nối từ bất cứ cổng nào của thiết bị chủ động đến ổ cắm tại khu vực làm việc. Việc thay thế/chuyển đổi cũng dễ thực hiện, chỉ cần thay đổi vị trí cắm của cáp đấu nối tại thanh đấu nối. Đường cáp cố định từ sau thanh đấu nối tới ổ cắm luôn cố định, không thay đổi.
Việc tuân thủ đúng hệ thống cáp cấu trúc giúp hỗ trợ tốt không chỉ các ứng dụng hiện tại mà cả ứng dụng trong tương lai. Đường cáp cố định và cáp trục chỉ cần thi công một lần duy nhất. Khi cần nâng cấp hệ thống hỗ trợ ứng dụng mới và tốc độ truyền cao hơn, ta chỉ cần nâng cấp thiết bị chủ động.
Trong hệ thống PON truyền thống, cáp quang đấu nối trực tiếp giữa OLT, bộ chia quang và ONT như trong Hình 2, việc này dẫn đến:
- Không đáp ứng chuẩn TIA và ISO
- Khó thay đổi hoặc di dời.
- Khó nâng cấp ONT tại khu vực làm việc để hỗ trợ một số ứng dụng đặc biệt như PoE (Power over Ethernet) và 10Gbase-T.
- Không thể nâng cấp lên các ứng dụng yêu cầu truyền dẫn trên sợi quang đôi.
- Phụ thuộc vào nhà thầu cung cấp thiết bị PON.
- Không có khả năng dự phòng.
Hình 2: Mô hình hệ thống PON truyền thống
Ưu điểm của PON theo mô hình hệ thống cáp cấu trúc
Vì cấu trúc PON truyền thống không thỏa mãn yêu cầu của tiêu chuẩn TIA và ISO/IEC, việc triển khai PON dựa trên hệ thống cáp cấu trúc sẽ giúp nâng cao tính linh hoạt và lợi thế của giải pháp.
Để triển khai một cấu trúc PON theo mô hình hệ thống cáp cấu trúc, ta phải thay thế cáp quang đơn từ hộp đấu nối tại OLT đến bộ chia quang bằng cáp quang đôi nhằm đảm bảo tất cả đường cáp trục đều có thể tiếp cận đến ổ cắm. Trong trường hợp này, cáp đấu nối quang vẫn có thể sử dụng loại sợi quang đơn để đấu nối tới thiết bị.
Sau đó, kết nối từ bộ chia quang đến ONT cũng được thay thế bằng cáp quang đôi, đấu nối thông qua thanh đấu nối. Tương tự việc kết nối từ OLT đến bộ chia quang, kết nối từ bộ chia quang đến ONT cũng sử dụng sợi quang đơn để đấu nối tới thiết bị.
Mục đích của việc thay thế sợi quang đơn bằng sợi quang đôi trong cấu trúc là để hỗ trợ các công nghệ trong tương lai, khi các ứng dụng yêu cầu hai sợi quang để truyền nhận dữ liệu. Chỉ với một lần lắp đặt duy nhất, đường cáp cố định sẽ hỗ trợ không giới hạn cho các tiêu chuẩn công nghệ và băng thông trong tương lai. Ngoài ra, sợi quang còn lại có thể sử dụng để dự phòng, tăng độ tin cậy cho hệ thống.
Các thiết bị chủ động sử dụng giữa OLT và bộ chia quang, hoặc giữa bộ chia quang và ONT đều dễ dàng thay đổi và di dời. Bất cứ cổng nào của OLT cũng có thể đấu nối tới bộ chia quang bất kỳ, và bất cứ đầu ra nào của bộ chia quang đều có thể đấu nối tới ONT. Tất cả việc ta cần làm, là chỉ thay đổi vị trí cắm của dây cáp đấu nối. Kết nối ONT tới khu vực làm việc cũng dễ thay đổi, giúp nâng cấp ONT thuận tiện hơn.
Đối với hệ thống cáp trong tòa nhà, cáp quang từ nhà cung cấp sẽ đi vào phòng thiết bị. Cáp quang đôi được sử dụng để làm cáp trục phân phối cho các tầng. Bộ chia quang sẽ đặt tại các tủ phân phối của tầng để phân phối tín hiệu cho các văn phòng/căn hộ. Đường cáp ngang từ ODF phân phối đến các ổ cắm tại khu vực làm việc là cáp quang đôi. Ngoài ra, ta có thể chọn cáp Cat. 6A cho ổ cắm thứ hai tại khu vực làm việc để phục vụ các ứng dụng truyền dẫn trên cáp đồng. Đường cáp trục này ta có thể chọn cáp quang đôi hoặc cáp Cat. 6A nếu khoảng cách đảm bảo dưới 100 m.
Sử dụng cáp Cat. 6A làm kết nối thứ hai giúp thỏa mãn tiêu chuẩn TIA và ISO/IEC với quy định phải có ít nhất hai ổ cắm tại mỗi khu vực làm việc. Cáp Cat.6A được khuyến nghị sử dụng cho hệ thống cáp ngang cho các ứng dụng y tế mới trong tiêu chuẩn TIA-1179, các ứng dụng giáo dục trong tiêu chuẩn TIA-4966 và các dự án lắp đặt hệ thống cáp mới được phát triển theo tiêu chuẩn TIA-568-D. Sử dụng cáp đồng tại ổ cắm còn có một lợi thế là cung cấp nguồn PoE, giúp hỗ trợ nhiều thiết bị đầu cuối trong tương lai.
Trong trường hợp triển khai cáp ngang trên 100m, vượt ngưỡng tối đa cho phép của cáp đồng, đường cáp thứ hai sẽ được thay thế bằng cáp quang multimode để kết nối đến ổ cắm tại khu vực làm việc hỗ trợ ứng dụng 10Gb/s. Tuy nhiên, sử dụng cáp quang thì việc truyền nguồn điện trên cáp sẽ bị giới hạn ở các ứng dụng hỗ trợ bởi ONT.
Cấu trúc PON theo mô hình hệ thống cáp cấu trúc trong tòa nhà
Kết luận
Hệ thống cáp cấu trúc yêu cầu khá nhiều thiết bị chủ động, nhưng nếu kết hợp hệ thống cáp cấu trúc với giải pháp PON sẽ giúp giảm thiểu số lượng thiết bị chủ động, tối ưu hóa chi phí đầu tư và tăng tính linh hoạt cho hệ thống.
Với ưu điểm vượt trội, kết hợp hệ thống cáp cấu trúc với giải pháp PON sẽ giúp phục vụ các ứng dụng hiện tại và hỗ trợ hiệu quả các ứng dụng trong tương lai; đồng thời giúp đơn giản hóa việc nâng cấp, chỉ cần thay thế các thiết bị chủ động mà không phải thi công lại đường cáp. Đây là giải pháp hiệu quả, hứa hẹn sẽ được triển khai rộng rãi trong thời gian tới.
Võ Kim Hưng
Theo Cablinginstall.com
