Đo kiểm mạng FTTx

I. Tổng quan chung

 - Truyền tín hiệu qua hệ thống cáp quang đã chứng minh được hiệu quả của nó trong việc truyền tải một lượng lớn dữ liệu, đó là lý do tại sao cáp quang ngày càng được triển khai sâu hơn và gần hơn với cơ sở của khách hàng.

 - Với sự ra đời của 5G, các kiến ​​trúc cáp quang (FTTx) hiện là chuẩn mực, đặt nền tảng cho băng thông tăng theo cấp số nhân mà IoT yêu cầu và một loạt các ứng dụng mới. “X” trong FTTx là một biến chỉ ra điểm trong mạng mà sợi quang cần tiếp cận tới và được cáp đồng (đồng trục hoặc xoắn đôi) tiếp quản để truyền tới điểm cuối (trừ sợi quang đi đến tận nhà). Cáp quang càng đi xa, băng thông càng rộng, tốc độ càng nhanh và càng có nhiều ứng dụng và dịch vụ có thể được cung cấp.

 - Trong bối cảnh kiến ​​trúc mạng FTTx ngày nay, điều quan trọng là phải có bộ công cụ đo kiểm phù hợp để đảm bảo chất lượng dịch vụ tối ưu cho các thuê bao ngay từ đầu. Nếu cần xử lý sự cố, các công cụ đo kiểm này phải có khả năng xác định vị trí, xác định và khắc phục sự cố trong khi kỹ thuật viên tại chỗ để tránh lặp lại việc phải di chuyển quá nhiều.

 - Chúng ta hãy xem xét các kiến ​​trúc FTTx khác nhau và xem những thách thức nào xảy ra với các cấu trúc liên kết và ứng dụng mạng này.

II. Các loại mạng FTTx

1. FTTH (Fiber-to-the-home):

 - Fiber-to-the-home ( FTTH - Cáp quang đến tận nhà) có nghĩa là kết nối cáp quang đi đến tận cơ sở của khách hàng (mạng gia đình hoặc mạng riêng) và do đó cung cấp băng thông tối đa. Tuy nhiên, FTTH rất tốn kém khi triển khai, đặc biệt là khi xử lý mạng cũ. Thay thế một kiến ​​trúc hiện có có thể không có lợi cho chủ sở hữu mạng, họ có thể chọn một chiến lược khác. FTTH thường là kiến ​​trúc được lựa chọn cho các dự án greenfield (công trình mới).

 - Thông thường, đối với mạng FTTH, thiết bị đầu cuối đường truyền quang (OLT) giao tiếp với mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN) và các dịch vụ internet tại đầu cuối (tức là central office – CO: Tổng đài trung tâm). Các dịch vụ dữ liệu, thoại và video được truyền đồng thời và theo các hướng khác nhau ở các bước sóng khác nhau (upstream: 1310 nm | downstream: 1490/1550 nm hoặc upstream: 1260 nm hoặc 1270 nm cho XGS-PON | downstream: 1575 nm cho thụ động thế hệ tiếp theo mạng quang hoặc PON hoặc 1577 nm đối với XGS-PON). Ở bước sóng 1550 nm, bộ phát video quang học cũng chuyển đổi các dịch vụ video tần số vô tuyến tương tự (RF) sang định dạng quang học. Bộ  ghép kênh phân chia bước sóng (WDM) trộn các bước sóng 1550 nm và 1490 nm và truyền chúng theo luồng hướng xuống cùng nhau.

 - Một liên kết FTTH bao gồm một sợi quang singlemode (drop cable) ra khỏi bộ phát / bộ thu (thiết bị kết cuối mạng quang hoặc ONT) được lắp đặt tại cơ sở của khách hàng. Drop cable đi qua ít nhất một bộ chia PON cục bộ. Sau đó, bộ chia kết nối với OLT tại tổng đài trung tâm thông qua cáp nhiều sợi (bộ trung chuyển).

 - Từ cài đặt đến kích hoạt đến khắc phục sự cố, các bài đo kiểm FTTH cơ bản bao gồm: suy hao chèn (Insertion Loss - IL) và suy hao phản xạ (Optical Return Loss - ORL), ánh xạ liên kết, mức công suất và kiểm tra connector.

2. FTTA (Fiber-to-the-antenna):

 - Cáp quang đến antenna (Fiber-to-the-antenna - FTTA) là một kiến ​​trúc mạng băng thông rộng trong đó cáp quang được sử dụng để kết nối đầu vô tuyến từ xa (RRH) với trạm gốc trong các ăng ten mới hoặc được trang bị thêm trong các ăng ten hiện có, để thay thế toàn bộ hoặc một phần của vòng lặp cục bộ đồng trục. Cáp quang nhẹ hơn cáp đồng trục và do đó, dễ lắp đặt hơn. Cáp quang có nhiều ưu điểm hơn, bao gồm tính toàn vẹn của tín hiệu và tăng hiệu quả sử dụng năng lượng. FTTA được yêu cầu để hỗ trợ tốc độ cao, độ trễ thấp và tăng băng thông lưu lượng.

3. FTTB (Fiber-to-the-building):

 - Cáp quang đến toà nhà (Fiber-to-the-building - FTTB) là cáp quang đi đến ranh giới của tòa nhà, chẳng hạn như tầng hầm trong một khu nhiều tầng, với kết nối cuối cùng với các không gian sống riêng lẻ được thực hiện thông qua các phương tiện thay thế. Các thiết bị đầu cuối phân phối sợi quang (FDT) được sử dụng để kết nối ONT của mọi thuê bao với một trung tâm phân phối sợi quang (FDH). Tủ FDH, chứa bộ chia, bảng vá và các phần tử quản lý sợi quang, được kết nối với tổng đài trung tâm. FTTH và FTTB đều có thể phù hợp với sợi quang đến cơ sở (FTTP - Fibre-to-the-Premuses).

4. FTTC (Fiber-to-the-curb):

 - Cáp quang đến lề đường  (Fiber-to-the-curb – FTTC) là là một cấu trúc liên kết trong đó cáp quang chạy từ tổng đài trung tâm đến điểm phân phối ở lề đường, chẳng hạn như trong cột hoặc bao vây, trong vùng lân cận của cơ sở khách hàng. Các điểm phân phối này gần nhà hơn các nút trong mạng FTTN và cung cấp dịch vụ cho một nhóm khách hàng nhỏ hơn. Điểm phân phối bên lề đường được kết nối với các thuê bao qua cáp đồng xoắn đôi.

5. FTTN (Fiber-to-the-node):

 - Cáp quang đến nút (Fiber-to-the-node – FTTN) là mạng mà cáp quang kết thúc tại một tủ điện trên đường phố, với các kết nối cuối cùng được thực hiện thông qua cáp đồng hoặc cáp đồng trục cũ hiện có. Các nút có thể gần hoặc tương đối xa so với cơ sở của khách hàng. Ví dụ, ADSL2 + DSLAM từ xa có thể cách thuê bao khoảng 4 đến 5 km. FTTN là một cách tiết kiệm để cung cấp các dịch vụ viễn thông tiên tiến gấp ba lần cho nhiều khách hàng từ một nút duy nhất mà không cần phải triển khai toàn bộ đường truyền.

III. Vòng đời mạng FTTx

 - Mạng FTTx có vòng đời bao gồm nhiều giai đoạn. Khi triển khai, một mạng được lập kế hoạch tốt sẽ lập bản đồ từng sự kiện và khả năng suy hao cho mọi liên kết, chẳng hạn như vị trí mối hàn, mẫu phân phối và cấu hình bộ chia. Thực tế là một đầu connector đến trực tiếp từ nhà máy không tránh khỏi việc nó bị bẩn hoặc hư hỏng. Tương tự đối với các mối hàn và các phần tử khác. Điều này có nghĩa là đo kiểm phải là một phản chiếu để đảm bảo bất kỳ triển khai FTTx nào. Dưới đây là một số phương pháp thủ tục (MoP) và các thử nghiệm chính cần được thực hiện ở mỗi giai đoạn của chu kỳ mạng.

1. Giai đoạn xây dựng và triển khai:

Các phần tử mạng sau đây cần được đo kiểm:

- Tất cả các connector: Với các connector bị lỗi là nguyên nhân số 1 gây ra lỗi mạng, việc đo kiểm các đầu connector có thể giúp bạn tiết kiệm tiền và đảm bảo rằng mạng của bạn hoạt động tốt. Đầu nối là khía cạnh bị bỏ qua nhiều nhất của mạng, nhưng sự nhiễm bẩn từ nhiều nguồn khác nhau có thể có tác động nghiêm trọng đến suy hao và phản xạ mạng. Để thực hiện bước này nhanh chóng và dễ dàng, hãy xem xét các đầu dò đo kiểm sợi quang hoàn toàn tự động. Ngày nay các tùy chọn không dây cũng đã có sẵn.

Tham khảo thêm >>> Máy soi lỗi Connector

- Khu vực mạng F1: Đây có thể là một mạng hiện có hoặc một cài đặt cáp mới. Loại liên kết này nên được đo kiểm bình thường để xác minh rằng các mối hàn nằm trong thông số kỹ thuật và suy hao như mong đợi.

- Drop terminal/ điểm phân giới đến tổng đài trung tâm / PoP: Các cổng phải được đo kiểm. Việc sử dụng OTDR để mô tả đặc điểm của mạng đòi hỏi phải có chuyên môn để chọn cài đặt chính xác và giải thích kết quả. Trong nhiều trường hợp do các bộ tách quang gần nhau và với các thành phần khác, có thể cần nhiều hơn một phép đo để mô tả đầy đủ đặc tính của mạng. Ở đây, chúng tôi đề xuất một giải pháp thử nghiệm có thể giảm thiểu rủi ro do lỗi của con người gây ra bằng cách loại bỏ nhu cầu cấu hình các tham số và giải thích nhiều dấu vết OTDR phức tạp. Ví dụ: Trình lập bản đồ liên kết quang thông minh (iOLM) có các cấu hình và thông số đo kiểm đặt trước trong đó tiêu chí đạt / không đạt được mã hóa cứng cho các mối hàn, đầu connector (cho cả suy hao và phản xạ), tổn thất của bộ chia, suy hao liên kết sợi tổng thể và ORL. Các thuật toán nâng cao sẽ tự động xác định các thông số đo kiểm, cũng như số lượng chuyển đổi phù hợp nhất với mạng FTTx đang thử nghiệm. Kết quả được hiển thị trong chế độ xem liên kết sợi quang dựa trên biểu tượng để nhanh chóng đánh giá trạng thái đạt / không đạt của sự kiện theo tiêu chuẩn đã chọn. Giải pháp như vậy cũng sẽ bao gồm việc khắc phục sự cố từ phía khách hàng để tìm ra lỗi trong phần F1 hoặc F2, hoặc sau các bộ chia cuối cùng cho đến CO. Sử dụng cáp quang tại cổng khung phân phối quang (ODF) tại CO / PoP / tổng đài đảm bảo rằng kết nối đến điểm phân giới đó là chính xác. Sau khi hoàn thành tất cả các đo kiểm, OLT có thể được kết nối với ODF và tất cả các cổng bộ chia tại drop terminal sẽ hoạt động.

2. Giai đoạn kích hoạt dịch vụ:

 - Vào thời điểm kích hoạt, công suất quang tại drop terminal phải được xác định. Điều này có thể được thực hiện với máy đo công suất thông thường, được đặt ở bước sóng 1490 nm cho GPON không có video RF hoặc với máy đo công suất PON sẽ phân biệt công suất từ ​​nhiều lớp đường xuống, chẳng hạn như video RF 1550 nm qua GPON hoặc bất kỳ sự kết hợp nào của GPON và các dịch vụ của mạng PON thế hệ tiếp theo, chẳng hạn như XGS-PON và NG-PON2. Điều này sẽ xác nhận rằng các công suất đường xuống nằm trong phạm vi và cho phép hệ thống drop cab có thể được cài đặt. Chọn các máy đo công suất có thể được kết nối trực tiếp với ONT, cho phép ONT giao tiếp với OLT, có nghĩa là cả công suất đường lên và công suất đường xuống có thể được xác minh ở chế độ truyền qua mà không làm gián đoạn dịch vụ.

Tham khảo thêm >>> Phát triển mạng PON và công nghệ XG-PON

 - Để đo kiểm nhanh hơn, có thể sử dụng đồng hồ vạn năng sợi quang (OFM). OFM là một công cụ cầm tay cần thiết cho các kỹ thuật viên cáp quang tuyến đầu, cũng giống như các loại vạn năng kế nổi tiếng được sử dụng cho các mạch điện, OFM được sử dụng cho các kỹ thuật viên sợi quang. OFM nhanh chóng đo một số thông số quang học chính như suy hao (dB), suy hao phản xạ (dB), chiều dài (mét) và công suất (dBm). OFM giúp các kỹ thuật viên xác minh tình trạng liên kết cáp quang và khắc phục các sự cố tiềm ẩn. EXFO đã đưa ra thiết bị đầu tiên thuộc dịch vụ đo kiểm này, máy đo kiểm Optical Explorer.

 - Để kiểm tra suy hao ODN hoặc sự khác biệt về công suất quang giữa OLT TX và ONT RX, hãy xem xét sử dụng trình đo kiểm FTTH và dịch vụ doanh nghiệp, chẳng hạn như EX1. Người đo kiểm phải có khả năng mô phỏng ONT và cung cấp trạng thái hoạt động GPON, ID ONU, nguồn RX quang ONT, địa chỉ IP, kiểm tra tốc độ qua GPON.

 - Sau khi quá trình kích hoạt dịch vụ hoàn tất, việc xác minh rằng dịch vụ đang được cung cấp như mong đợi trước khi rời khỏi cơ sở của khách hàng được khuyến nghị để ngăn chặn việc đi lại không cần thiết. Chạy đo kiểm tốc độ - bằng cách kết nối ONT với máy đo kiểm tốc độ độc lập - sẽ cung cấp kết quả đáng tin cậy (không phải lúc nào cũng xảy ra khi chạy đo kiểm trên PC hoặc qua WiFi).

3. Giai đoạn khắc phục sự cố và bảo trì:

 - Một trong những công cụ quan trọng nhất cho giai đoạn này là OTDR hoặc iOLM với cổng được lọc với bước sóng hoạt động. Không thể sử dụng bước sóng OTDR 1310/1550 nm (dùng trong xây dựng) để khắc phục sự cố mạng trực tiếp vì OTDR sẽ không thể phân biệt công suất tín hiệu xuống với sự tán xạ ngược của các xung phát ra của chính nó (điều này cũng có nguy cơ đốt cháy OTDR máy dò). Ngoài ra, tín hiệu 1310/1550 nm có thể làm gián đoạn lưu lượng truy cập trực tiếp ngược dòng trên mạng PON và có khả năng làm hỏng các SFP tại OLT. Giải pháp duy nhất là sử dụng một cổng trực tiếp được lọc sẽ làm giảm đáng kể bất kỳ lưu lượng nào đến và cho phép thực hiện đo kiểm mà không ảnh hưởng đến các dịch vụ.

 - Đo kiểm với cổng này ở bước sóng 1625 nm hoặc 1650 nm sẽ hiển thị và xác định vị trí bất kỳ điểm đứt gãy hoặc suy hao cao nào rất rõ ràng. Lựa chọn OTDR cổng kép một chế độ với một cổng để đo kiểm sợi tối (1310 / 1550nm) cho giai đoạn xây dựng và cổng thứ hai để kiểm tra sợi sống (1625/1650 nm) mang lại tính linh hoạt cao hơn. Do hạn chế về thời gian, nhiều mạng được xây dựng trước và sau đó được kiểm tra, vì vậy việc có sẵn cả hai tùy chọn cho phép các kỹ thuật viên đo kiểm ở bất kỳ giai đoạn nào của vòng đời mạng.

Tham khảo thêm >>> Máy đo cáp quang OTDR

 - Công suất thấp hoặc tốc độ chậm có thể được chẩn đoán như mô tả ở trên bằng máy đo công suất hoặc giải pháp đo kiểm và giám sát, bằng cách tham chiếu chéo các kết quả thu được trong giai đoạn kích hoạt thuê bao.

IV. Tương lai sẽ ra sao đối với FTTx

 - Với những thay đổi chưa từng có trên toàn cầu, với nhiều người làm việc từ xa hơn, nhiều hội nghị truyền hình hơn và sử dụng nhiều video hơn, IoT và các ứng dụng hỗ trợ 5G mới cũng ngày càng phát triển, nhu cầu về tốc độ là đáng kinh ngạc. Mạng FTTx đại diện cho nền tảng sợi quang vững chắc của việc triển khai 5G hiệu quả và do đó rất quan trọng trong việc tiến lên phía trước. Do đó công nghệ quang ngày sẽ ngày càng phát triển, đòi hỏi các thiết bị đo kiểm cho các công nghệ mới.