Thiết bị truyền dẫn và truy nhập: bộ chuyển đổi quang điện, transponder, ROADM, OLT/ONU, bảo vệ

Giữa transceiver trong cổng switch và bộ khuếch đại trong trạm là cả một họ thiết bị đảm nhiệm việc chuyển đổi, gộp, gán bước sóng, định tuyến và bảo vệ tín hiệu quang: bộ chuyển đổi quang điện ở biên mạng, transponder và muxponder tại các trạm đầu cuối DWDM, ROADM tại các node nhiều hướng, OLT và ONU trong mạng truy nhập, switch bảo vệ quang ở bất cứ đâu cần đảm bảo một sự cố đứt sợi không bị nhận ra. Hầu hết các thiết bị này đều dùng transceiver dạng cắm rút, vì vậy danh mục transceiver áp dụng bên trong từng thiết bị đó. Trang này liệt kê các lớp thiết bị và vai trò của chúng, cách lựa chọn giữa transponder và module coherent cắm rút trong router, cách chọn đúng bộ chuyển đổi quang điện, thiết bị PON, bảo vệ ở lớp quang, yêu cầu về nguồn điện và mặt bằng, các giao diện quản lý, và những sai lầm thường gặp.

Các lớp thiết bị

Lớp	Chức năng	Cổng và module cắm rút	Nơi sử dụng
Bộ chuyển đổi quang điện	đồng ↔ quang, đa mode ↔ đơn mode hoặc chuyển đổi tốc độ mà không cần switch; không quản lý hoặc có quản lý	một cổng RJ45 cộng một SFP hoặc quang cố định; 100M/1G/10G	bàn làm việc, camera, công trình công nghiệp, kéo dài một cổng đồng qua sợi quang
Bộ chuyển đổi OEO, repeater	quang ↔ quang với tái tạo tín hiệu bằng điện (2R hoặc 3R); chuyển đổi bước sóng, ví dụ từ quang xám 1310 nm sang một kênh CWDM	hai cage SFP	mở rộng cự ly, cấp tín hiệu cho bộ ghép kênh WDM từ quang xám
Transponder	ánh xạ tín hiệu client dạng quang xám (LR4, SR4) sang tín hiệu line đã gán bước sóng — DWDM coherent có đóng khung OTN và FEC; giám sát hiệu năng theo từng kênh	QSFP/SFP phía client + quang coherent phía line (dạng cắm rút hoặc gắn liền)	các trạm đầu cuối DWDM (Thiết kế mạng DWDM và OTN)
Muxponder	gộp nhiều client vào một bước sóng: 10 × 10G → 100G, 4 × 100G → 400G	cage phía client + phía line	như trên, khi tốc độ client thấp hơn tốc độ bước sóng
Switch OTN, cross-connect	chuyển mạch các container ODU giữa các bước sóng và hướng; grooming dưới mức bước sóng	card line và card client	các node truyền dẫn lớn
ROADM (dựa trên switch chọn bước sóng WSS)	thêm, tách và cho các bước sóng đi qua theo từng hướng dưới điều khiển phần mềm; 2–8+ hướng (degree); các biến thể không màu, không định hướng, không tranh chấp; flexgrid	module WSS, bộ khuếch đại, OCM, OSC; cổng add/drop cho transponder hoặc module cắm rút điều chỉnh được	các node metro và đường dài có hơn hai hướng sợi quang (Thành phần DWDM)
Bộ mux/demux cố định, OADM	ghép và tách bước sóng thụ động; nêu ra để tham khảo	cổng LC hoặc MPO	ở mọi nơi có dùng WDM (Hạ tầng thụ động)
Switch bảo vệ quang (OPS)	chuyển lưu lượng sang sợi hoặc tuyến dự phòng khi mất ánh sáng	1+1 (bộ chia quang ở phía phát, switch ở phía thu) hoặc 1:1	liên kết điểm-điểm có bảo vệ, mạng dạng vòng
Switch quang, OXC	chuyển mạch toàn bộ sợi quang — cross-connect kiểu MEMS hoặc robot	nhiều cổng sợi quang	truy cập đo kiểm, đấu nối tự động, hệ thống phòng lab và giám sát
OLT PON	đầu cuối trung tâm của cây điểm-đa điểm: lập lịch cho các burst hướng lên, xác thực ONU	cổng PON dạng module SFP/SFP+/XFP lớp B+/C+/C++/N1/N2/E1/E2, cổng combo GPON + XGS-PON; uplink 10–100G	tổng đài trung tâm và tủ cáp ngoài trời (Quang PON)
ONU/ONT PON	đầu thuê bao: bộ phát chế độ burst, gateway gia đình hoặc thiết bị doanh nghiệp; cũng có dạng “ONU stick” SFP trong switch của khách hàng	quang cố định hoặc SFP	tại nhà thuê bao (PON hoạt động ra sao)
Bộ mở rộng cự ly PON	bộ khuếch đại OEO hoặc SOA đặt tại vị trí bộ chia quang	quang PON ở cả hai phía	cây PON dài hơn 20 km hoặc có tỷ lệ chia lớn (Bộ khuếch đại và tái tạo tín hiệu)
Router hoặc switch dùng module coherent cắm rút	IP-over-DWDM: module 400ZR/ZR+ trong cổng router thay thế transponder	QSFP-DD / OSFP coherent	kết nối liên trung tâm dữ liệu, mạng metro (Đường dài coherent)
Khối giám sát	card RFTS/OTDR, bộ giám sát kênh quang, bộ giám sát công suất	coupler truy cập đo kiểm	trạm line, node ROADM (Giám sát và quản lý)

Transponder hay module coherent cắm rút trong router

Tiêu chí	Shelf transponder	Module coherent cắm rút trong router (IP-over-DWDM)
Cự ly và hiệu năng	cao nhất: quang gắn liền, công suất phát cao, FEC và DSP tốt nhất; từ 1 000 km trở lên	400ZR 120 km có khuếch đại; ZR+ từ vài trăm đến hơn 1 000 km
Nguồn điện và không gian	shelf riêng, nhiều watt hơn trên mỗi bit	không cần shelf riêng; 15–25 W mỗi module trong cage của router (Nguồn điện và mức tiêu thụ)
Quản lý	NMS truyền dẫn, giám sát hiệu năng OTN, tách biệt lớp	NMS router; CMIS VDM cho các chỉ số quang; ít điểm phân giới hơn
Khả năng tương tác	phía line phụ thuộc nhà sản xuất trừ khi được chuẩn hóa	OIF 400ZR và OpenZR+ tương tác được giữa các nhà sản xuất
Tính linh hoạt	phối hợp mọi loại client, grooming dưới mức bước sóng	mỗi module một client; không có grooming OTN
Chi phí	cao hơn trên mỗi bước sóng ở cự ly ngắn	thấp hơn cho mạng metro và DCI
Lựa chọn điển hình	đường dài, dịch vụ hỗn hợp, nhà mạng	DCI, metro, hyperscale, WAN doanh nghiệp

Chọn đúng bộ chuyển đổi quang điện

Đặc điểm	Vì sao quan trọng
Có quản lý (SNMP, web) so với không quản lý	bộ chuyển đổi có quản lý báo cáo trạng thái liên kết, DDM của SFP và lỗi; bộ không quản lý là một hộp đen
Truyền sự cố liên kết (LFP), sự cố đầu xa	thiếu tính năng này, một sự cố đứt sợi ở phía xa vẫn để liên kết đồng ở trạng thái up và switch không hề biết — định tuyến không bao giờ chuyển sang dự phòng
Tự động đàm phán	phía đồng có đàm phán; sợi quang 100BASE-FX thì không — phải đặt cố định tốc độ và duplex; sợi quang 1G có cơ chế đàm phán riêng (FEC và tự động đàm phán)
Dùng SFP thay vì quang cố định	chọn SR/LR/BiDi/CWDM theo từng liên kết; cẩn thận khóa nhà sản xuất của bộ chuyển đổi trên SFP (Khóa nhà sản xuất)
Nguồn điện	adapter cắm tường, cấp nguồn qua PoE hoặc ray DIN 12–48 V; adapter bị thất lạc là “sự cố sợi quang” phổ biến nhất
Môi trường	công nghiệp (−40 … +75 °C) cho tủ ngoài trời; thương mại cho trong nhà
Tốc độ và MTU	hỗ trợ khung jumbo, các biến thể 2,5/5/10G; store-and-forward làm tăng độ trễ
Không nên dùng ở đâu	làm một chặng ẩn trong mạng có giám sát — một cổng switch với đúng SFP thì quản lý được, còn bộ chuyển đổi thì không

Thiết bị truy nhập PON

Mục	Ghi chú
Lớp cổng OLT	B+ (28 dB), C+ (32 dB), C++ (35 dB); XGS-PON N1/N2/E1/E2 (29–35 dB); lớp phải đủ bù suy hao ODN kèm dự trữ (Lớp ODN và quỹ công suất)
Cổng combo	GPON và XGS-PON trên cùng một sợi quang qua một WDM nội bộ; kiểm tra bộ chia quang của ODN có dải rộng (1 260–1 650 nm)
Xác thực ONU	số sê-ri hoặc LOID/mật khẩu được cấu hình trên OLT; các tham số PON của ONU stick nằm trong hệ quản lý riêng của nó, không nằm trong EEPROM của SFP
Tỷ lệ chia và cự ly	1:32 ở 20 km là cấu hình kinh điển; 1:64 hoặc 1:128 cần lớp C+/E và đường dây thuê bao ngắn; bộ mở rộng cự ly dùng cho 40–60 km
Chế độ burst	hướng lên hoạt động theo phân chia thời gian: laser của ONU phát theo từng burst, bộ thu của OLT reset sau mỗi burst — DDM Tx của một ONU chỉ có giá trị trong lúc burst (Sự cố PON)
Nguồn điện	OLT dùng −48 V DC kèm ắc quy; ONU dùng điện lưới, có thể thêm ắc quy dự phòng cho thoại lifeline
Bảo vệ	loại B (cổng OLT và tuyến feeder tới bộ chia quang dự phòng) hoặc loại C (nhân đôi toàn phần) theo ITU-T G.984.1

Bảo vệ ở lớp quang

Phương án	Cơ chế	Thời gian chuyển mạch	Ghi chú
1+1 OPS	tín hiệu phát được chia sang hai sợi quang; phía thu chọn tín hiệu tốt hơn	< 20–50 ms	công suất phát giảm một nửa (bộ chia quang 3,5 dB); chênh lệch chiều dài tuyến ảnh hưởng đến định thời
1:1 OPS	lưu lượng đi trên sợi working, chuyển sang sợi standby khi mất tín hiệu	< 50 ms	sợi standby có thể mang lưu lượng ưu tiên thấp
Khôi phục OTN hoặc ROADM	tính lại tuyến bước sóng mới sau sự cố	vài giây đến vài phút	mạng dạng mesh; bổ sung cho 1+1
Link aggregation, định tuyến IP	lớp Ethernet hoặc IP định tuyến lại	50 ms đến vài giây	dù sao cũng cần hai transceiver và hai sợi quang
PON loại B / C	cổng OLT dự phòng hoặc nhân đôi toàn bộ ODN	< 50 ms	PON cho doanh nghiệp
Tuyến đi khác nhau	bảo vệ chỉ có tác dụng nếu hai sợi quang không nằm trong cùng một ống dẫn (Cấu trúc mạng sợi quang)	—	—

Nguồn điện, môi trường và mặt bằng

Mặt bằng	Nguồn điện	Môi trường
Tổng đài trung tâm, trung tâm dữ liệu	hệ nguồn −48 V DC hoặc AC kèm UPS; ắc quy 4–8 giờ; máy phát điện	nhiệt độ được kiểm soát, luồng gió theo lớp thiết bị (Lớp switch)
Trạm khuếch đại hoặc ROADM	−48 V DC, ắc quy, thường có đấu nối sẵn cho máy phát điện	làm mát và, ở vùng khí hậu lạnh, sưởi để giữ cho −40 °C bên ngoài không lọt vào khối điện tử; cảm biến cửa, nhiệt độ, khói và nước
Tủ cáp ngoài trời, FDH có thiết bị active	AC kèm ắc quy, hoặc PoE/12–48 V từ nguồn ở xa	module và thiết bị nhiệt độ công nghiệp (I-temp); kín chống bụi và ẩm (Cấp nhiệt độ)
Node gắn trên cột	AC tại chỗ, năng lượng mặt trời cộng ắc quy cho các vị trí ở xa	vỏ kín, chống sét
Nhà thuê bao	điện lưới; UPS hoặc ắc quy lifeline cho ONU	môi trường dân dụng; vẫn phải tuân thủ nắp chống bụi và bán kính uốn cong

Giao diện quản lý

Giao diện	Dùng để
CLI qua SSH	switch, router, OLT; nguồn của lệnh `show interface transceiver` và các lệnh tương đương (Quản lý và giám sát)
SNMP	trap và polling từ mọi lớp thiết bị; MIB cho công suất quang, dòng phân cực laser, nhiệt độ
NETCONF/YANG, gNMI, OpenConfig	telemetry dạng streaming từ router và hệ thống line hiện đại, gồm cả model transceiver
TL1	thiết bị truyền dẫn quang thế hệ cũ và một số OLT
Giao diện web	bộ chuyển đổi quang điện, OLT nhỏ, ONU
Kênh giám sát quang (OSC)	quản lý trong băng của sợi quang, ngoài băng của lưu lượng, giữa các trạm line
EMS/NMS	hệ quản lý phần tử của nhà sản xuất và hệ thống tổng của nhà khai thác; tương quan cảnh báo giữa sợi quang, module và dịch vụ (Giám sát và quản lý)

Những sai lầm thường gặp

Sai lầm	Hậu quả	Cách khắc phục
Bộ chuyển đổi quang điện không quản lý, không có truyền sự cố liên kết	sự cố đứt ở đầu xa không hiện ra với switch; không có failover	dùng bộ chuyển đổi có quản lý kèm LFP, hoặc dùng cổng switch
Đặt tốc độ cố định ở phía quang trong khi đầu kia tự động đàm phán	liên kết up chỉ ở một phía	đặt khớp cấu hình trên cả hai bộ chuyển đổi
Lớp module OLT thấp hơn suy hao ODN	các ONU ở xa rớt kết nối vào lúc nhiệt độ đỉnh	dùng lớp C+/C++, giảm tỷ lệ chia, hoặc bộ mở rộng cự ly
Bộ chuyển đổi hoặc OLT khóa nhà sản xuất trên SFP	báo “unsupported module” sau khi thay bằng module dự phòng	dùng module đã mã hóa theo danh sách tương thích (Kiểm tra module quang)
Module điều chỉnh được đặt vào một kênh mà ROADM không cho qua	đầu xa không có ánh sáng dù công suất Tx bình thường	khớp lại kế hoạch kênh (Transceiver điều chỉnh được)
Bảo vệ 1+1 trên hai tuyến khác chiều dài	lệch định thời, lỗi PTP khi chuyển mạch	đo và bù trừ (Đặc tính hóa sợi quang)
Trạm khuếch đại không có ắc quy hoặc không giám sát	một lần chớp nguồn cũng như một lần đứt sợi, và khách hàng là người phát hiện ra	ắc quy, máy phát điện, cảnh báo môi trường
Thiết bị cấp nhiệt độ thương mại đặt trong tủ ngoài trời	hỏng vào mùa hè, laser trôi thông số	dùng thiết bị và module cấp công nghiệp
Bộ chia quang ODN cũ không phải loại dải rộng	overlay XGS-PON thất bại trên một cây GPON đang hoạt động	dùng bộ chia quang dải rộng, đặc tính hóa ở 1 577 nm
Trộn phía line coherent của hai nhà sản xuất	không tương tác được ngoài phạm vi 400ZR/OpenZR+	dùng cùng một nhà sản xuất cho mỗi bước sóng, hoặc dùng chế độ chuẩn

Trong CodingBox

Mọi thiết bị trên trang này đều có một module cắm rút bên trong, và module cắm rút chính là nơi CodingBox phát huy tác dụng: một SFP của OLT được kiểm tra về lớp PON và thông tin nhận dạng chế độ burst, một ONU stick được kiểm tra về bước sóng, một module DWDM điều chỉnh được về kênh và lưới bước sóng, SFP của một bộ chuyển đổi quang điện về mã hóa mà bộ chuyển đổi sẽ chấp nhận. Bàn thử phát hiện sai lệch trước khi thiết bị được lắp vào tủ rack (Check transceiver, Code database, Quang PON).

Nếu bạn phát hiện thông tin chưa chính xác hoặc lỗi trong bài viết này, hãy chọn đoạn liên quan và nhấn Ctrl+Enter để .