Upload
kieu-hoang-anh
View
20
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG
CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA VIỄN THÔNG II
_____________
ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
HỆ ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
Đề tài:
GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM TRONG EPON
Mã số đề tài: 09405160083
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ KIM THI
MSSV: 405160083
Lớp: Đ05VTA1
Giáo viên hƣớng dẫn: PHẠM QUỐC HỢP
TPHCM – 2009
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
CƠ SỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---------oOo------- --- o0o---
Tp. Hồ Chí Minh, ngày……tháng……năm ………
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC
(Dành cho ngƣời hƣớng dẫn – Biểu 2)
1. Tên đề tài tốt nghiệp : …GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM TRONG EPON
Mã đề tài : 09405160083…………………..
2. Họ tên sinh viên thực hiện : ……NGUYỄN THỊ KIM THI ……………………………… MSSV : …405160083………………….. Lớp : …………Đ05VTA1……………........
3. Những ƣu điểm chính của đồ án tốt nghiệp :
3.1 Nội dung thực hiện : ………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
3.2 Kết quả sản phẩm : …………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
3.3 Khả năng áp dụng : …………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
3.4 Hình thức trình bày : ……………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
4. Những thiếu sót chính của đồ án tốt nghiệp :
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
5. Đề nghị : Đƣợc bảo vệ Bổ sung thêm để bảo vệ Không đƣợc bảo vệ
6. Đánh giá chung : Xuất sắc Giỏi Khá Trung bình Yếu , Điểm ……/10.
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
CƠ SỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---------oOo-------- ---o0o---
Tp. Hồ Chí Minh, ngày……tháng……năm ……
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC
(Dành cho ngƣời đọc duyệt - Biểu 3)
1. Tên đề tài tốt nghiệp : …GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM TRONG EPON …………
…………Mã đề tài : …09405160083……………………….
2. Họ tên sinh viên thực hiện :……NGUYỄN THỊ KIM THI ………………… MSSV : ………405160083……………………… Lớp : ……Đ05VTA1 …………………
3. Những ƣu điểm chính của đồ án tốt nghiệp :
3.1 Nội dung thực hiện : …………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
3.2 Kết quả sản phẩm :
…………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
3.3 Khả năng áp dụng :
………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
3.4 Hình thức trình bày :
…………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
4. Những thiếu sót chính của đồ án tốt nghiệp :
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
5. Đề nghị : Đƣợc bảo vệ Bổ sung thêm để bảo vệ Không đƣợc bảo vệ
6. 3 câu hỏi sinh viên phải trả lời trƣớc Hội đồng :
a) …………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
b) ………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………
c) ………………………………………………………………………………………….…………
…………………………………………………………………………………………………
7. Đánh giá chung : Xuất sắc Giỏi Khá Trung bình Yếu , Điểm ……/10. (Ghi chú : Trong trƣờng hợp thay đổi điểm chấm giáo viên phải ký tên xác nhận).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin đƣợc gởi tới thầy Phạm Quốc Hợp với lòng biết ơn sâu
sắc. Thầy là ngƣời đã theo suốt em trong quá trình thực hiện luận văn. Thầy đã rất
tận tình định hƣớng, chỉ bảo, hƣớng dẫn và sửa chữa các sai xót của em cũng nhƣ
cung cấp tài liệu và kiến thức để giúp em hoàn thành tốt luận văn này.
Em cũng xin đƣợc cám ơn tất cả các Thầy, Cô giáo của Học Viện Công Nghệ
Bƣu Chính Viễn Thông đã giảng dạy, dìu dắt em trong suốt bốn năm qua để em có
đƣợc kiến thức thực hiện luận văn tốt nghiệp. Cuối cùng, em dành lời cám ơn đến
các bạn của em đã giúp đỡ em về nhiều mặt trong quá trình hoàn thành luận văn
cũng nhƣ đã giúp em trong công việc sửa chữa, biên tập.
Một lần nữa, em xin cám ơn tất cả mọi ngƣời đã nhiệt tình giúp đỡ em hoàn
thành tốt luận văn này./.
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 11 năm 2009
Sinh viên thực hiện
NGUYỄN THỊ KIM THI
MỤC LỤC
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 1
MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................... 1
CHƢƠNG I: MỞ ĐẦU ................................................................................................ 3
CHƢƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG ............................................................ 5
2.1 Tổng quan về mạng viễn thông: ...................................................................... 5
2.1.1. Các đặc điểm của mạng viễn thông hiện tại: ............................................. 5
2.1.2. Hệ phân cấp mạng: ................................................................................... 6
2.1.3. Các loại mạng viễn thông: ........................................................................ 7
2.2. Tổng quan về mạng truy nhập quang: ........................................................... 11
2.2.1. Lý do phát triển mạng quang: [1] ........................................................... 11
2.2.2. Đặc điểm mạng truy nhập quang: ........................................................... 12
2.2.3. Phân loại mạng truy nhập quang: ........................................................... 13
2.2.4. Xu hƣớng phát triển của mạng truy nhập quang: .................................... 18
CHƢƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG (PON-PASSIVE OPTICAL
NETWORK) .............................................................................................................. 20
3.1 Cấu trúc phân lớp: ........................................................................................ 20
3.1.1. Lớp vật lý:.............................................................................................. 20
3.1.2. Lớp vận chuyển: .................................................................................... 21
3.2. Phân loại: ...................................................................................................... 22
3.2.1. Mạng quang thụ động băng rộng (BPON – Broadband PON):................ 22
3.2.2. Mạng quang thụ động Gigabit (GPON - Gigabit Passive Optical
Network): ........................................................................................................... 26
3.2.3. Mạng quang thụ động Ethernet (EPON - Ethernet Passive Optical
Network): ........................................................................................................... 33
3.2.4. Mạng quang thụ động Gigabit Ethernet (GEPON – Gigabit Ethernet
Passive Optical Network): .................................................................................. 33
MỤC LỤC
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 2
CHƢƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET (EPON - ETHERNET
PASSIVE OPTICAL NETWORK) ............................................................................ 35
4.1 Nhu cầu của mạng EPON: ............................................................................ 35
4.1.1 So sánh mạng EPON và mạng GPON: ................................................... 35
4.1.2 Kết luận: ................................................................................................ 38
4.2 Tiêu chuẩn mạng EPON: .............................................................................. 39
4.3 Phạm vi hoạt động: ....................................................................................... 40
4.4 Nguyên tắc hoạt động: .................................................................................. 42
4.5 Xu hƣớng phát triển mạng EPON: ................................................................ 44
CHƢƠNG V: GIAO THỨC ĐIÊU KHIÊN ĐA ĐIÊM (MPCP – MULTIPOINT
CONTROL PROTOCOL) TRONG EPON ................................................................ 47
5.1 Cấu truc khung MPCP: ................................................................................. 47
5.1.2. Khung điêu khiên GATE:....................................................................... 53
5.1.3. Khung điêu khiên REGISTER_REQ: ..................................................... 56
5.1.4. Khung điêu khiên REGISTER : .............................................................. 57
5.1.5. Khung điêu khiên REGISTER_ACK: .................................................... 58
5.2. Giao thức điêu khiên đa điêm (MPCP – Multipoint Control Protocol): ......... 59
5.3. Chƣơng trình demo: ...................................................................................... 63
5.3.1. Giới thiệu: .............................................................................................. 63
5.3.2. Nội dung: ............................................................................................... 63
5.3.3. Mục đích: ............................................................................................... 65
5.3.4. Hạn chế chƣơng trình demo: .................................................................. 65
CHƢƠNG VI: KẾT LUẬN ....................................................................................... 66
DANH MỤC HÌNH VẼ............................................................................................. 68
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................................... 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 74
CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 3
CHƢƠNG I: MỞ ĐẦU
Hiên nay, mạng viễn thông đƣợc phát triển theo hƣớng toàn số hoa đa phƣơng
tiên va internet . Điêu nay lam cho viêc tim kiêm phƣơng an giai quyêt truy nhâp
băng rông co gia thanh thâp, chât lƣơng cao đa trơ nên câp thiêt.
Cung với sự phát triển của xã hội thông tin , nhu câu sƣ dung dich vu viên
thông ngay cang tăng , tƣ dich vu điên thoai đên dich vu truyên sô liêu , hình ảnh đa
phƣơng tiên . Viêc tich hơp cac dich vu vao cung môt mang sao cho mang viên
thông trơ nên đơn gian hơn đang trơ thanh vân đê nong bong c ủa ngành viễn thông
và đo cũng là xu hƣớng phát triển của mạng viễn thông hiện tại .
Trong đề tài này, chúng ta đi ngƣợc lại dòng lịch sử của mạng viễn thông từ
mạng Telex, dịch vụ điện thoại truyền thống POTS, mạng điện thoại chuyển mạch
công cộng PSTN, mạng truyền số liệu, mạng truyền các tín hiệu truyền hình và nổi
tiếng hơn cả là mạng Ethernet, Token Bus và Token Ring. Sau đo, mạng NGN ra
đời đã thổi một luồng gió mới vào thị trƣờng mạng viễn thông khi đƣa ra các dịch
vụ mới dựa trên giao thức IP và đƣa ra mạng riêng ảo VPN – một hƣớng đi của các
nhà khai thác đáp ứng các nhu cầu của khách hàng bằng các kết nối dạng any-to-
any, các lớp đa dịch vụ, các dịch vụ giá thành quản lý thấp, riêng tƣ, tích hợp
xuyên suốt cùng với các mạng Intranet / Internet. Trong mạng viễn thông, nếu xét
về goc độ kĩ thuật gồm những mạng sau: mạng chuyển mạch, mạng truy nhập và
mạng truyền dẫn. Trong đo, mạng truy nhập quang đang đƣợc quan tâm và phát
triển nhờ vào những ƣu điểm vƣợt trội về băng thông lớn, ít bị suy hao trên đƣờng
truyền, giảm nhiễu, bảo mật tốt. Mạng truy nhập quang có hai mạng cơ bản là
mạng quang tích cực AON và mạng quang thụ động PON. Những lợi ích của việc
sử dụng kĩ thuật PON trong mạng truy nhập cho thấy việc tiến hành thực hiện
những thiết kế mạng rất quan trọng. Bởi vì mạng truy nhập tập trung rất ít lƣu
lƣợng từ nhiều thuê bao nên nó có giá rất cạnh tranh. Vì thế, thiết kế PON không
yêu cầu dự phòng và cho phép triển khai thêm. Tuy mang PON co nhƣng ƣu điêm
vƣơt trôi hơn mang AON nhƣng vân co môt sô nha cung câp chon AON la giai
pháp cho riêng minh . Trong đo, xu hƣớng phát triển mạng truy nhập quang là giải
pháp FTTH (Fiber-to-the-Home) – giải pháp đang đƣợc ứng dụng rộng rãi ở Việt
Nam.
PON là mạng quang thụ động mà tất cả các thành phần tích cực giữa tổng đài
CO và ngƣời sử dụng sẽ không còn tồn tại. Thay vào đo là các thiết bị quang thụ
động, để điều hƣớng các lƣu lƣơng trên mạng dựa trên việc phân tách năng lƣợng
của các bƣớc sóng quang học tới các điểm đầu cuối trên đƣờng truyền. Mạng PON
có hai lớp (lớp vật lý và lớp vận chuyển) và đƣợc phân thành các loại mạng sau:
CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 4
BPON, GPON, EPON và GEPON. Đặc điểm của mỗi mạng đƣợc thể hiện trong đề
tài một cách cơ bản để ta có thể biết đƣợc những đặc trƣng và cấu trúc mà mạng
hiện có. Từ đo, ta chọn một cấu trúc mạng cụ thể để áp dụng một cách hiệu quả vào
mạng hiện có ở nƣớc ta.
Bằng phƣơng pháp so sánh mạng GPON – mạng hiện đang đƣợc các nhà khai
thác triển khai – với mạng EPON, ta sẽ thấy đƣợc những lợi ích trong việc triển
khai mạng EPON. Đo chính là lý do mà em chọn EPON là hƣớng nghiên cứu cho
đề tài này. Trong phần EPON, chúng ta sẽ tìm hiểu về tiêu chuẩn mạng, phạm vi
hoạt động và nguyên tắc hoạt động . Xu hƣớng phát triển mạng EPON có hai giải
pháp: một là giải pháp phát triển lên GEPON (điển hình là Nhật Bản đang phát
triển mạng này), còn giải pháp thứ hai là kết hợp EPON với WIMAX BS để tạo ra
sự kết hợp tốt về phân cấp băng thông và thực hiện hiệu quả việc phân bổ băng
thông và lập lịch goi, giúp đạt đƣợc hiệu suất sử dụng băng thông và hỗ trợ QoS tốt
hơn.
Phần chính của đề tài là trình bày giao thức điều khiển đa điểm (MPCP).
Trƣớc khi tìm hiểu giao thức này, ta phải biết về cấu trúc khung của MPCP (gồm
năm bản tin: REPORT, GATE, REGISTER_REQ, REGISTER và
REGISTER_ACK). Mỗi bản tin có những cấu trúc đặc trƣng riêng. Nguyên lý
truyền của giao thức MPCP chủ yếu dựa vào các bản tin trên và đƣợc trình bày cụ
thể trong đề tài này. Và để thấy rõ sự ứng dụng của giao thức, ta thực hiện chƣơng
trình demo truyền dữ liệu 64-QAM trong dịch vụ IPTV.
Đề tài này bao gồm sáu chƣơng. Sau đây là bố cục của đề tài:
- Chƣơng I: Mở đầu
- Chƣơng II: Mạng truy nhập quang
- Chƣơng III: Mạng quang thụ động (PON – Passive Optical Network)
- Chƣơng IV: Mạng quang thụ động Ethernet (EPON – Ethernet Passive
Optical Network)
- Chƣơng V: Giao thức điều khiển đa điểm (MPCP – Multipoint Control
Protocol) trong EPON
- Chƣơng VI: Kết luận
Mặc dù, có nhiều cố gắng nhƣng do thời gian hạn hẹp nên đề tài không thể
tránh khỏi nhiều thiếu sót. Kính mong quý thầy cô nhận xét và góp ý kiến để đề tài
của em đƣợc hoàn thiện hơn.
CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 5
CHƢƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG
2.1 Tổng quan về mạng viễn thông:
2.1.1. Các đặc điểm của mạng viễn thông hiện tại:
Các mạng viễn thông hiện tại co đặc điểm chung là tồn tại một cách riêng lẻ,
ứng với mỗi loại dịch vụ thông tin lại co ít nhất một loại mạng viễn thông riêng biệt
để phục vụ dịch vụ đo.
Mạng Telex: dung để gửi các bức điện dƣới dạng ký tự đã đƣợc mã hoá bằng 5
bit (mã Baudot). Tốc độ truyền rất thấp (từ 75 tới 300 bit/s).
Mạng điện thoại chuyên mach công cộng (PSTN – Public Switched Telephone
Network), còn gọi là dich vu điên thoai truyên thông (POTS - Plain Old Telephone
Service): ở đây thông tin tiếng noi đƣợc số hóa và chuyển mạch ở hệ thống chuyển
mạch điện thoại công cộng PSTN.
Mạng truyền số liệu: bao gồm các mạng chuyển mạch goi để trao đổi số liệu
giữa các máy tính dựa trên giao thức của X.25 và hệ thống truyền số liệu chuyển
mạch kênh dựa trên các giao thức X.21.
Các tín hiệu truyền hình có thể đƣợc truyền theo ba cách: truyền bằng sóng vô
tuyến, truyền qua hệ thống mạng truyền hình cáp (CATV - Community Antenna
Television) bằng cáp đồng trục hoặc truyền qua hệ thống vệ tinh, hay còn gọi là
truyền hình trực tiếp (DBS - Direct Broadcast System).
Trong phạm vi cơ quan, số liệu giữa các máy tính đƣợc trao đổi thông qua
mạng cục bộ (LAN - Local Area Network) mà nổi tiếng nhất là mạng Ethernet,
Token Bus và Token Ring.
Mỗi mạng đƣợc thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không thể sử dụng cho
các mục đích khác. Chăng han nhƣ: ta không thể truyền tiếng nói qua mạng chuyển
mạch gói X.25 vì trễ qua mạng này quá lớn.
Mạng viễn thông hiện tại bao gồm các loại mạng sau:
Xét về goc độ dịch vụ thì gồm các mạng sau: mạng điện thoại cố định, mạng
điện thoại di động và mạng truyền số liệu.
Xét về goc độ kĩ thuật bao gồm các mạng sau: mạng chuyển mạch, mạng truy
nhập và mạng truyền dẫn.
Hiện nay, các nhà cung cấp dịch vụ thu đƣợc lợi nhuận phần lớn từ các dịch
vụ nhƣ leased - line, ATM (Asynchronous Transfer Mode) và các dịch vụ kết nối
cơ bản. Tuy nhiên, xu hƣớng giảm lợi nhuận từ các dịch vụ này bắt buộc các nhà
khai thác phải tìm dịch vụ mới dựa trên giao thƣc Internet (IP – Internet Protocol)
CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 6
để đảm bảo lợi nhuận lâu dài . Mạng riêng ảo (VPN – Virtual Private Network) là
một hƣớng đi của các nhà khai thác. Các dịch vụ dựa trên nền IP cung cấp kết nối
giữa một nhom các user xuyên qua mạng hạ tầng công cộng. VPN co thể đáp ứng
các nhu cầu của khách hàng bằng các kết nối dạng any-to-any, các lớp đa dịch vụ,
các dịch vụ giá thành quản lý thấp, riêng tƣ, tích hợp xuyên suốt cung với các mạng
Intranet/Internet. Một nhom các user trong Intranet và Internet co thể hoạt động
thông qua mạng co định tuyến IP. Các mạng riêng ảo co chi phí vận hành thấp hơn
mạng riêng trên phƣơng tiện quản lý, băng thông và dung lƣợng. Hiểu một cách
đơn giản, VPN là một mạng mở rộng tự quản nhƣ một sự lựa chọn cơ sở hạ tầng
của mạng WAN (Wide Area Network). VPN co thể liên kết các user thuộc một
nhom kín hay giữa các nhom khác nhau. VPN đƣợc định nghĩa bằng một chế độ
quản lý. Các thuê bao VPN co thể di chuyển đến một kết nối mềm dẻo trải dài từ
mạng cục bộ đến mạng hoàn chỉnh. Các thuê bao này co thể dung trong cùng
(Intranet) hoặc khác (Internet) tổ chức.
Tuy nhiên, cần lƣu ý rằng hiện nay mạng PSTN/ISDN (Integrated Services
Digital Network - Mạng tích hợp dịch vụ số) vẫn đang là mạng cung cấp các dịch
vụ dữ liệu.
2.1.2. Hệ phân cấp mạng:
Hình II.1: Cấu trúc phân cấp của mạng viễn thông[6]
Caáp 1
Caáp 5
Caáp 4
Caáp 3
Caáp 2
Toång ñaøi quoác teá
Toång ñaøi khu vöïc
Toång ñaøi noäi haït
Toång ñaøi tandem noäi haït
hoaëc noäi tænh
Toång ñaøi chuyeån tieáp
quoác gia
CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 7
2.1.3. Các loại mạng viễn thông:
2.1.3.1. Mạng chuyển mạch:
Mạng chuyển mạch co 4 cấp (dựa trên các cấp tổng đài chuyển mạch): quá
giang quốc tế, quá giang đƣờng dài, nội tỉnh và nội hạt. Riêng tại thành phố Hồ Chí
Minh co thêm cấp quá giang nội hạt.
Hiện nay, mạng VNPT đã co các trung tâm chuyển mạch quốc tế và chuyển
mạch quốc gia ở Hà Nội, Đà Nẵng, Thành Phố Hồ Chí Minh. Mạng của các bƣu
điện tỉnh cũng đang phát triển mở rộng. Nhiều tỉnh, thành phố xuất hiện các cấu
trúc mạng với nhiều tổng đài Host, các thành phố lớn nhƣ Hà Nội, Thành Phố Hồ
Chí Minh đã và đang triển khai các Tandem nội hạt.
Mạng viễn thông của VNPT hiện tại đƣợc chia làm 5 cấp, trong tƣơng lai sẽ
đƣợc giảm từ 5 cấp xuống 4 cấp.
Mạng này do các thành viên của VNPT điều hành: đo là VTI, VTN và các
bƣu điện tỉnh. VTI quản lý các tổng đài chuyển mạch quá giang quốc tế, VTN quản
lý các tổng đài chuyển mạch quá giang đƣờng dài tại 3 trung tâm Hà Nội, Đà Nẵng
và TP.HCM. Phần còn lại do các bƣu điện tỉnh quản lý.
Các loại tổng đài co trên mạng viễn thông Việt Nam: A1000E của Alcatel,
NEAX61S của NEC, AXE10 của Ericsson, EWSD của Siemens.
Các công nghệ chuyển mạch đƣợc sử dụng: chuyển mạch kênh (PSTN), X.25
relay, ATM (số liệu).
Nhìn chung, mạng chuyển mạch tại Việt Nam còn nhiều cấp và việc điều
khiển bị phân tán trong mạng (điều khiển nằm tại các tổng đài).
2.1.3.2. Mạng truy nhập:
2.1.3.2.1. Đặc điểm:
Mạng truy nhập ở vị trí cuối của mạng viễn thông, trực tiếp đấu nối với thuê
bao, bao gồm tất cả các thiết bị và đƣờng dây đƣợc lắp đặt giữa trạm chuyển mạch
nội hạt với thiết bị đầu cuối của thuê bao. Có thể hiểu khái niệm về mạng truy nhập
theo các nội dung sau đây:
Mạng truy nhập (AN - Access Network) là phần mạng giữa SNI (Subscriber
Network Interface – Giao diên mang thuê bao ) và UNI (User Network Interface –
Giao diên mang ngƣơi dung), có nhiệm vụ truyền tải các tín hiệu đến thuê bao.
Mô hình tham chiếu vật lý của mạng truy nhập đƣợc mô tả qua hình sau:
CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 8
Hinh II.2: Mô hinh tham chiêu cua mang truy nhâp[7]
2.1.3.2.2. Phân loai:
Truy nhập bằng quay số (Dial-up Access): Đây là một loại truy nhập
băng hẹp dựa trên phƣơng thức quay số thông qua modem. Nếu áp dụng trên
đƣờng dây thuê bao truyền thống thì modem chỉ đạt đƣợc tốc độ tối đa 56 Kbps.
Nếu áp dụng trên đƣờng dây thuê bao ISDN-BA (ISDN Basic Access – ISDN truy
nhâp cơ ban ), có 2 kênh B với mỗi kênh bằng 64 Kbps và một kênh D bằng 16
Kbps nên còn gọi là truy nhập 2B+D [7].
Đường dây thuê bao số (DSL – Dial Subscriber Line): Với cung đôi dây
điện thoại truyền thống có thể đƣợc dung để truyền dữ liệu tốc độ cao. Có một vài
công nghệ cho DSL, khi mà ngƣời dùng có nhu cầu tốc độ đƣờng xuống cao hơn
tốc độ đƣờng lên thì có hai loại DSL bất đối xứng : Đƣờng dây thuê bao số bất
đông bô (ADSL - Asynchronous Digital Subscriber Line) và Đƣờng dây thuê bao
sô tôc đô dƣ liêu rât cao (VDSL - Very high data rate Digital Subscriber Line). Tùy
thuộc vào chiều dài mạch vòng, các hệ thống DSL có thể đạt đến tốc độ từ
128Kbps đến 52Mbps [7].
Cable Modems: Cable Modem là một loại modem cung cấp truy nhập dữ
liệu đƣợc truyền trên hệ thống truyền hình cáp. Cable modem chủ yếu đƣợc dùng
phân phối truy nhập internet băng rộng. Băng thông của dịch vụ cable modem
thƣơng mại thông thƣờng trong khoảng từ 3 Mbps đến 30 Mbps hoặc lớn hơn [7].
Cáp quang: Điều mong muốn của các công ty viễn thông là đƣa cáp
quang đến tận nhà của ngƣời sử dụng. Với mạng quang đồng bộ (SONET -
Synchronous Optical Network) điểm - điểm và các vòng ring, cáp quang sẽ bao
phủ các khu dân cƣ, công sở để có thể phục vụ điện thoại, dữ liệu, hội nghị truyền
hình, và các dịch vụ khác trong hiện tại, và cũng dễ dàng nâng cấp khi có yêu cầu
băng thông lớn hơn trong tƣơng lai. Với công nghệ mạng quang thụ động ATM
CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 9
(APON – ATM Passive Optical Network), sẽ đáp ứng yêu cầu đặt ra cũng nhƣ vấn
đề về chi phí xây dựng mạng.
Vô tuyến: Các hệ thống vệ tinh có quỹ đạo thấp nhƣ Teledesic và Bridge
có thể tải hàng chục Mbps đến đầu cuối ngƣời sử dụng, còn hệ thống dịch vụ nôi
hạt phân bố đa điểm (LMDS - Local Multipoint Distribution Service) băng thông
đạt đến 1 Gbps ở tần số 28 GHz [7].
Truy nhập qua đường dây điện: Đƣờng dây điện là một môi trƣờng có
nhiễu nghiêm trọng, nhƣng nó có khả năng truyền các dịch vụ viễn thông có tốc độ
bit cao. Chúng đƣợc nối với đƣờng dây điện trong nhà để kiến trúc nên một mạng
truyền dẫn hoàn chỉnh. Các thiết bị đầu cuối đƣợc kết nối vào ổ cắm điện trong nhà
để có thể truy nhập đến mạng băng rộng. Kiến trúc này kết hợp một cách hài hòa
với các hệ thống tự động hoa trong nhà, cho phép điều khiển từ xa các thiết bị đặt
tại nhà thông qua internet.
2.1.3.3. Mạng truyền dẫn:
Các hệ thống thiết bị truyền dẫn trên mạng viễn thông VNPT hiện nay chủ
yếu sử dụng hai loại công nghệ là: cáp quang phân câp sô đông bô (SDH -
Synchoronous Digital Hierarchy) và vi ba phân câp sô cân đông bô (PDH -
Plesiochoronous Digital Hierarchy).
- Cáp quang SDH: Thiết bị này do nhiều hãng khác nhau cung cấp là:
Siemens, Fujitsu, Alcatel, Lucent, NEC, Nortel. Các thiết bị co dung lƣợng
155Mb/s, 622 Mb/s, 2.5 Gb/s [6].
- Vi ba PDH: Thiết bị này cũng co nguồn gốc từ nhiều hãng cung cấp
khác nhau nhƣ Siemens, Alcatel, Fujitsu, SIS, SAT, NOKIA, AWA. Dung lƣợng
140 Mb/s, 34 Mb/s và n*2 Mb/s [6].
Mạng truyền dẫn gồm: mạng truyền dẫn liên tỉnh, mạng truyền dẫn nội tỉnh,
mạng truyền dẫn quốc tế và mạng vệ tinh VINASAT.
o Mạng truyền dẫn liên tỉnh:
Bao gồm các hệ thống truyền dẫn bằng cáp quang, bằng vô tuyến.
Mạng truyền dẫn liên tỉnh bằng cáp quang:[6]
Mạng truyền dẫn đƣờng trục quốc gia nối giữa Hà Nội và
TPHCM dài 4000km, đƣợc chia thành 4 vòng ring tại Hà Tĩnh, Đà Nẵng,
Qui Nhơn và TPHCM.
Vòng 1: Hà Nội – Hà Tĩnh (884km)
Vòng 2: Hà Tĩnh – Đà Nẵng (834km)
CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 10
Vòng 3: Đà Nẵng – Qui Nhơn (817km)
Vòng 4: Qui Nhơn – TPHCM (1424km)
Tuy nhiên, theo thông tin của Tập đoàn Bƣu chính - viễn thông
Việt Nam (VNPT), dự kiến sẽ co thêm tuyến cáp quang biển Bắc Nam. Dung
lƣợng lớn nhất của tuyến cáp quang này sẽ lên tới 80Gbps, sử dụng công nghệ
ghép kênh theo bƣớc song mật độ cao (DWDM – Dense Wavelength Division
Multiplexing) và hệ thống quản lý mạng đồng trục.[9]
Mạng truyền dẫn liên tỉnh bằng vô tuyến:
Dung hệ thống vi ba SDH (STM-1, dung lƣợng 155Mbps), PDH
(dung lƣợng 4Mbps, 6Mbps, 140Mbps).[6]
o Mạng truyền dẫn nội tỉnh:
Khoảng 88% các tuyến truyền dẫn nội tỉnh sử dụng hệ thống vi ba.
Trong tƣơng lai khi nhu cầu tải tăng thì các tuyến này sẽ đƣợc thay thế bởi hệ
thống truyền dẫn quang.
o Mạng truyền dẫn quốc tế:[10]
Phƣơng thức truyền dẫn: vệ tinh, cáp quang
Dung lƣợng:
Tuyến TVH (Thailand – Vietnam – Hong Kong): 565Mb/s
Tuyến SEA – ME - WE3 (South-East Asia - Middle East -
Western Europe 3): 10Gb/s
Tuy nhiên, VNPT dự kiến sẽ có thêm hai tuyến cáp quang biển
nối Vietnam - Hongkong - Singapore và VietNam - Hong Kong. Hiện tại, VTI
đã co hai tuyến cáp quang trên biển là tuyến T - V - H nối Thái Lan - Việt Nam
- Hong Kong và tuyến SEA – ME - WE 3 nối Châu Âu - Châu Á. Trong thời
gian tới, VNPT sẽ tiếp tục tham gia xây dựng hai dự án tuyến cáp quang biển
nối Việt Nam - Hong Kong - Singapore và tuyến Việt Nam - Hong Kong với
điểm cập bờ Đà Nẵng. Bên cạnh đo, Việt Nam cũng đã co phƣơng án tham gia
đầu tƣ xây dựng hệ thống cáp quang biển quốc tế SEA – ME - WE 4 kết nối
Singapore tới Pháp, từ Singapore về Việt Nam sử dụng dung lƣợng trên hệ
thống video gia đinh (VHS - Video Home System). [9]
Dự kiến khai thác dung lƣợng cáp quang quốc tế (2004-2015):[9]
- Với hệ thống TVH đƣa vào khai thác từ năm 1995, % sử dụng của năm
2004 là 84%, năm 2005 sẽ là 86% và từ các năm sau đo đến 2015 là 88%.
CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 11
- Tuyến CSC phần đất Việt Nam: Nếu năm 2004 chỉ sử dụng hết 26% thì
năm 2005 lên tới 58% (tăng 2,2 lần), 2006 là 70% (tăng 2,7 lần), 2007 là 87%
(tăng 3,3 lần) và từ 2008 trở đi sẽ là 100% (tăng 3,8 lần).
- Trên SEA - ME - WE 3: % sử dụng năm 2004 là 15%, 2005 là 73%
(tăng 4,8 lần) và từ 2006 trở đi sẽ là 100% (tăng 6,6 lần).
- Trên TPC-5, năm 2004 là 63%, 2005 là 66%, 2006 là 73%, 2007 là 77%
và những năm sau đến 2015 là 98%.
- Trên CHINA - US: dung lƣợng sử dụng từ 2004 là 100%.
- Trên APCN, % sử dụng: 2004, 2005 là 46%, 2006 là 47%, 2007 là 48%
và từ các năm sau đo đến 2015 là 49%.
o Mạng vệ tinh VINASAT:[10]
Dung lƣợng: 24.000 kênh thoại hoặc 240 kênh truyền hình.
2.2. Tổng quan về mạng truy nhập quang:
2.2.1. Lý do phát triển mạng quang: [1]
Mạng viễn thông có nhiều đặc trƣng quan trọng khác nhau nhƣng đặc trƣng
chính là dung lƣợng mang thông tin. Đối với mạng ngân hàng, bảo mật có lẽ quan
trọng hơn dung lƣợng. Đối với nhà môi giới, tốc độ truyền là đặc điểm chủ yếu
nhất của mạng. Nhìn chung, mặc du dung lƣợng là điều ƣu tiên cho hầu hết user hệ
thống nhƣng chúng ta không thể tăng dung lƣợng liên kết nhiều nhƣ chúng ta
muốn. Hạn chế chính đƣợc thể hiện bởi định lý Shannon-Hartley:
C = BW × log2(1 + SNR) (2.1)
Với C là dung lƣợng mang thông tin (b/s), BW (bandwidth) là băng thông liên
kết (Hz = C/s), và SNR (signal noise ratio) là tỉ lệ công suất tín hiệu trên nhiễu.
Công thức (2.1) đƣa ra một hạn chế đối với dung lƣợng C, vì vậy, no thƣờng
đƣợc xem nhƣ là “hạn chế Shannon”. Công thức bắt nguồn từ lý luận thông tin là
đúng bất chấp kĩ thuật riêng. Nó lần đầu tiên đƣợc công bố vào năm 1948 bởi
Claude Shannon, một nhà khoa học làm việc ở Bell Laboratories. R.V.L. Hartley
cũng làm việc ở Bell Laboratories đã thành lập tờ báo cơ sở trƣớc đo 20 năm, tờ
báo đo đã đặt nền tảng quan trọng trong lý luận thông tin. Điều đo giải thích lý do
tại sao tên ông ấy đƣợc đặt cùng với công thức của Shannon.
Định lý Shannon-Hartley chứng tỏ rằng dung lƣợng mang thông tin tỷ lệ với
băng thông kênh truyền, khoảng tần số trong khoảng băng thông mà tín hiệu có thể
truyền không co suy hao đáng kể.
CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 12
Cái gì hạn chế băng thông kênh truyền? Đo là tần số sóng mang tín hiệu. Tần
số song mang càng cao thì băng thông kênh truyền càng lớn và dung lƣợng mang
thông tin của hệ thống càng cao. Quy luật ngon tay cái ƣớc lƣợng trật tự giá trị có
thể là: băng thông bằng xấp xỉ 10% tần số tín hiệu sóng mang. Vì vậy, nếu kênh
viba sử dụng tín hiệu song mang 10 GHz thì sau đo băng thông của nó khoảng 100
MHz.
Dây đồng có thể mang tín hiệu lên tới 1 MHz qua 1 khoảng cách ngắn. Cáp
đồng trục có thể lan truyền tín hiệu lên tới 100 MHz. Tần số vô tuyến ở khoảng từ
500 KHz tới 100 MHz. Sóng viba, bao gồm kênh vệ tinh, hoạt động lên tới 100
GHz. Hệ thống thông tin cáp quang sử dụng ánh sáng nhƣ song mang tín hiệu, tần
số ánh sáng ở khoảng giữa 100 và 1000 THz, vì vậy, ngƣời ta có thể mong đợi
dung lƣợng nhiều hơn từ hệ thống quang. Sử dụng quy luật ngon tay cái đề cập ở
trên, chúng ta có thể ƣớc lƣợng băng thông của liên kết thông tin cáp quang là 50
THz.
Để mô tả điểm này, xem môi trƣờng truyền này theo quan điểm dung lƣợng
chúng mang theo đồng thời nhƣ là số kênh thoại môt chiều cụ thể. Nhớ rằng số
lƣợng sau đây cũng nhƣ tần số đƣợc đƣa ra ở trên, chỉ trình bày trình tự độ lớn,
không phải là giá trị chính xác. Cáp đồng trục đơn co thể mang tới 13,000 kênh,
liên kết viba trên mặt đất lên tới 20,000 kênh, và liên kết vệ tinh lên tới 100,000
kênh. Tuy nhiên, môt liên kết thông tin cáp quang nhƣ cáp đi qua Đại Dƣơng TAT-
13, có thể mang đồng thời 300,000 kênh thoại hai chiều. Điều đo giải thích tại sao
hệ thống thông tin liên lạc cáp quang hình thành đƣờng trục của viễn thông hiện đại
và sẽ hầu hết định dạng tƣơng lai của nó môt cách chính xác.
Dung lƣợng mang thông tin của hệ thống viễn thông tỷ lệ với băng thông của
no mà băng thông tỷ lệ với tần số sóng mang. Hệ thống thông tin liên lạc cáp quang
sử dụng ánh sáng – sóng mang với tần số cao nhất trong tất cả các tín hiệu thực tế.
Đây là lý do tại sao hệ thống thông tin liên lạc cáp quang co dung lƣợng mang
thông tin cao nhất và là lý do làm cho những hệ thống này thành chốt của viễn
thông hiện đại.
2.2.2. Đặc điểm mạng truy nhập quang:
Băng thông lớn
Dễ nâng cấp
Chất lƣợng tín hiệu ổn định, không bị suy hao
Không bị nhiễu bởi môi trƣờng truyền
Bảo mật cao
CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 13
2.2.3. Phân loại mạng truy nhập quang:
2.2.3.1. Mạng quang tich cực (AON-Active Optical Network):
AON đƣợc hiểu là kết nối điểm - điểm (PTP – Point- to-Point) hay mạng
quang tich cƣc Ethernet (AOEN - Active Optical Ethernet Network), và gọi là
mạng quang chủ động vì:
Các thiết bị chuyển mạch hoạt động một cách chủ động, cần cấp nguồn điện
để hoạt động.
Hệ thống gồm nhiều cáp quang, mỗi cáp cấp cho một user trong hệ thống
mạng.
AON co 2 phƣơng thức đấu nối: Home run fiber và Active star ethernet.
Hinh II.3: Mô hinh đâu nôi AON[11]
Home run fiber:
Hinh II.4: Phương thức đấu nối Home run fiber[11]
CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 14
Mỗi user một đƣờng cáp quang khác nhau từ OLT - ONT.
Các thiết bị đều dung điện và truyền dẫn quang bằng laser.
Khoảng cách giữa OLT (Optical Line Terminal) và ONT (Optical Network
Terminal) lên tới 80km.
Triển khai rất tốn kém do cần nhiều cáp, nên giá thành cao.
ASE - Active Star Ethernet:
Hinh II.5: Phương thức đấu nôi Active Star Ethernet[11]
Trong ASE, nhiều ONT có thể chia sẻ chung một đƣờng cáp quang chính
thông qua một điểm nằm giữa CO (Central Office) và ONT.
Các thiết bị chuyển mạch chủ động đƣợc lắp trong tủ cáp để quản lý việc
kết nối của các ONT từ xa.
Hổ trợ băng thông rộng, với chiều lên và chiều xuống nhƣ nhau.
Hổ trợ triển khai CPE (Customer - premises equipment) rộng.
Triển khai đơn giản, chi phí thấp, lợi nhuận cao, mô hình mạng đơn giản.
2.2.3.2. Mạng quang tich cƣc (PON-Passive Optical Network):
Câu truc mang PON:
CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 15
Tổng quan về PON:
PON là mạng quang thụ động mà tất cả các thành phần tích cực giữa tổng đài
CO và ngƣời sử dụng sẽ không còn tồn tại. Thay vào đo là các thiết bị quang thụ
động, để điều hƣớng các lƣu lƣơng trên mạng dựa trên việc phân tách năng lƣợng
của các bƣớc sóng quang học tới các điểm đầu cuối trên đƣờng truyền. Việc thay
thế các thiết bị chủ động sẽ tiết kiệm chi phí cho các nhà cung cấp dịch vụ vì họ
không còn cần đến năng lƣợng và các thiết bị chủ động trên đƣờng truyền nữa. Các
bộ ghép / tách thụ động chỉ làm các công việc đơn thuần là cho ánh sáng đi qua
hoặc chặn ánh sáng lại… Vì thế, không cần năng lƣợng hay các động tác xử lý tín
hiệu nào và từ đo, gần nhƣ kéo dài vô hạn thời gian MTBF (Mean Time Between
Failures), giảm chi phí bảo trì tổng thể cho các nhà cung cấp dịch vụ.
Một hệ thống mạng PON bao gồm các thiết bị kết cuối kênh quang (OLT)
đặt tại CO và bộ các thiết bị kết cuối mạng quang (ONT) đƣợc đặt tại ngƣời sử
dụng. Thiết bị OLT cung cấp nhiều kênh quang, mỗi kênh quang đƣợc truyền trên
một tuyến cáp quang, trên đo co bộ lọc (splitter). Nhiệm vụ của bộ lọc là thu và
nhận các tín hiệu quang đƣợc nhận và phát bởi OLT. Giữa chúng là hệ thống mạng
phân phôi quang (ODN – Optical distribution network) bao gồm cáp quang, các
thiết bị ghép / tách thụ động.
Mô hình đấu nối PON: Ring PON, Tree PON, Bus PON
Hình II.6: Mô hình logic của mạng
PON[8]
CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 16
Hình II.7: Mô hinh đấu nối PON[8]
2.2.3.3. So sanh AON va PON:
2.2.3.3.1. Ƣu, nhƣơc điêm cua AON:[11]
Ƣu điêm:
Dƣa vao nhƣng ki thuât Ethernet tiêu chuân
Cáp quang chuyên dụng
Băng thông cƣc đai
Độ linh hoạt tối đa
Băng thông đông bô
Sƣ dung thiêt bi tiêu chuân IEEE gia thâp
Mạng điện tử thô ng minh đƣơc đăt ơ mang biên thuê bao lam đơn
giản quá trình khắc phục sự cố mạng
Hoạt động ở khoảng cách lớn hơn 80 Km, bât châp sô lƣơng thuê bao
Co thể đƣợc xây dựng trên nền tảng sẵn co
Tiêt kiêm hơn ơ nhƣng khu vƣc mât đô thuê bao thâp
Co thể tính toán đƣợc giá thành lắp đặt thuê bao mới
Không yêu câu nhƣng kê hoach phƣc tap cho nhƣng vung dich vu lơn
Chi phi mơ rông thuê bao thâp bât châp vung thuê bao
Hô trơ lên đên 1Gbps cho môi khach hang
Độ linh hoạt dịch vụ lớn
Thu hôi vôn nhanh
Nhƣơc điêm:
Yêu câu nhiêu đƣơng cap dai
Yêu câu khoang cach laser lơn hơn
CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 17
Không chia se OLT hoăc công quang
Yêu câu quyên ƣu tiên va nguôn cung câp cho cabinets
Cung câp nguôn điên phân phôi cho mang truy nhâp
2.2.3.3.2. Ƣu, nhƣơc điêm cua mang PON :[11]
Ƣu điêm :
Không cân cung câp nguôn điên trong mang truy nhâp
Nhà cung cấp chia sẻ giá thành cáp quang , chi phi lăp đăt va chi phi
lăp đăt CO giƣ a nhiêu khach hang khi ho chia se trên cung môt cap
đơn
Giảm vốn và chi phí vận hành liên kết
Nâng câp hoăc thay đôi dich vu mơi chi cân thay đôi thiêt bi đâu cuôi
và nền tảng trên mỗi khách hàng
Nhƣơc điêm :
Không co khả năng làm việc chung với loại mạng PON khác
Khách hàng ảnh hƣởng bởi lỗi liên kết nhiều hơn
Băng thông chia se giơi han băng thông cho môi thuê bao
Giơi han vung bao phu : tôi đa 20 Km phu thuôc vào số bộ splits
(càng nhiêu splits thi khoang cach cang ngăn )
Không dƣ bao đƣơc chi phi mơ rông thuê bao tiêp theo
Công OLT chi tiêt kiêm khi phuc vu 26 ONU (chiêm 81%)
Khi cân OLT mơi thi gia cua cua thuê bao se tăng cho đên khi công
OLT đây thuê bao
Bô tach thu đông không thông minh kho quan li
Kém linh hoạt
Bât đông bô
Dung lƣơng gây kho khăn cho ƣng dung kinh doanh
2.2.3.3.3. Kêt luân:
Tƣ nhƣng ƣu điêm va nhƣơc điêm cua AON va PON đa liêt kê ơ trên , ta thây
mạng PON vƣợt trôi hơn AON ơ nhƣng điêm sau:
- Mạng PON không cần phải cấp nguồn
- Chia se gia thanh vơi nhiêu thuê bao
- Không yêu câu nhƣng đoan cap dai nôi tƣ nha cung câp dich vu đên nha
thuê bao giảm giá thành lắp đặt
- Không dung cap quang chuyên dung
CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 18
- PON thu hẹp phạm vi triển khai cáp quang trong tổng đài nội hạt và
vòng lặp nội bộ.
- PON cung cấp băng thông cao nhờ vào sự thâm nhập sâu rộng của cáp
quang. Trong khi những giải pháp mạng FTTB, FTTH hay FTTPC chủ
yếu dung cáp quang để nối tất cả các đƣờng dây đến nhà thuê bao thì sử
dụng giải pháp FTTC là tiết kiệm nhất hiên nay.
- Giống nhƣ mạng điểm - đa điểm, PON cho phép phát video luồng
xuống.
- PON dễ dàng nâng cấp tốc độ bit cao hơn hay thêm bƣớc sóng.
Những lợi ích của việc sử dụng kĩ thuật PON trong mạng truy nhập cho thấy
việc tiến hành thực hiện những thiết kế mạng rất quan trọng. Bởi vì mạng truy nhập
tập trung rất ít lƣu lƣợng từ nhiều thuê bao nên nó có giá rất cạnh tranh. Vì thế,
thiết kế PON không yêu cầu dự phòng và cho phép triển khai thêm. Tuy mang
PON co nhƣng ƣu điêm vƣơt trôi hơn mang AON nhƣng vân co môt sô nha cung
câp chon AON la giai phap cho riêng minh.
2.2.4. Xu hƣớng phát triển của mạng truy nhập quang:
Xu hƣơng phat triên mang truy nhâp quang la ph át triển mạng FTTH .FTTH
là công nghệ kết nối viễn thông hiện đại trên thế giới với đƣờng truyền dẫn hoàn
toàn bằng cáp quang từ nhà cung cấp dịch vụ tới tận địa điểm của khách hàng. Tính
ƣu việt của công nghệ cho phép thực hiện tốc độ truyền tải dữ liệu internet
xuống/lên (download/upload) ngang bằng với nhau, điều mà công nghệ ADSL
chƣa thực hiện đƣợc.
- Mọi dịch vụ trên một kết nối:
FTTH (Fiber-to-the Home) là một công nghệ kết nối viễn thông sử dụng cáp
quang từ nhà cung cấp dịch vụ tới địa điểm của khách hàng (văn phòng, nhà…).
Công nghệ của đƣờng truyền đƣợc thiết lập trên cơ sở dữ liệu đƣợc truyền qua tín
hiệu quang (ánh sáng) trong sợi cáp quang đến thiết bị đầu cuối của khách hàng, tín
hiệu đƣợc biến đổi thành tín hiệu điện, qua cáp mạng đi vào modem băng rộng.
Nhờ đo, khách hàng co thể truy cập internet băng rộng.
FTTH đặc biệt hiệu quả với các dịch vụ: Hosting Server riêng, VPN (mạng
riêng ảo), truyền dữ liệu, Game Online, IPTV (truyền hình tƣơng tác), VoD (xem
phim theo yêu cầu), Video Conferrence (hội nghị truyền hình), IP Camera…với ƣu
thế băng thông truyền tải dữ liệu cao, co thể nâng cấp lên băng thông lên tới
1Gbps, an toàn dữ liệu, độ ổn định cao, không bị ảnh hƣởng bởi nhiễu điện, từ
trƣờng...
CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 19
- So sánh FTTH và ADSL:
Tốc độ upload của FTTH vƣợt qua ngƣỡng của chuẩn ADSL2+ (1Mbps) hiện
tại và co thể ngang bằng với tốc độ download. Vì vậy thích hợp với việc truyền tải
dữ liệu theo chiều từ trong mạng khách hàng ra ngoài internet. Độ ổn định và tuổi
thọ cao hơn dịch vụ ADSL do không bị ảnh hƣởng bởi nhiễu điện, từ trƣờng,…
Khả năng nâng cấp tốc độ (download/upload) dễ dàng.
Bên cạnh các ứng dụng nhƣ ADSL co thể cung cấp dịch vụ Triple Play (dữ
liệu, truyền hình, thoại), với ƣu thế băng thông vƣợt trội, FTTH sẵn sàng cho các
ứng dụng đòi hỏi băng thông cao, đặc biệt là truyền hình độ phân giải cao (HDTV)
yêu cầu băng thông lên đến vài chục Mbps, trong khi ADSL không đáp ứng đƣợc.
Độ ổn định ngang bằng nhƣ dịch vụ internet kênh thuê riêng Leased-line nhƣng chi
phí thuê bao hàng tháng thấp hơn vài chục lần. Đây sẽ là một goi dịch vụ thích hợp
cho nhom các khách hàng co nhu cầu sử dụng cao hơn ADSL và kinh tế hơn
Leased-line.
- Xu hướng tương lai:
FTTH đã và đang đƣợc triển khai mạnh mẽ ở các nƣớc phát triển trên thế giới.
Năm 2007 là năm thành công rực rỡ của FTTH với sự tăng trƣởng mạnh mẽ về số
lƣợng đăng ký dịch vụ, chỉ tính riêng ở 3 nƣớc Nhật Bản, Trung Quốc và Mỹ đã co
thêm khoảng 6 triệu thuê bao.
Theo một báo cáo mới nhất của Heavy Reading, số hộ gia đình sử dụng kết
nối băng rộng FTTH trên toàn thế giới sẽ tăng trƣởng hàng năm trên 30% cho đến
năm 2012 và đạt 89 triệu hộ. Quá trình chuyển đổi sang FTTH đang đƣợc thực hiện
ở nhiều nƣớc, gồm Đan Mạch, Pháp, Hồng Kông, Nhật Bản, Hàn Quốc, Thụy
Điển, Đài Loan và Mỹ...
Hiện nay, công nghệ FTTH co khoảng 20 triệu kết nối toàn cầu, trong đo châu
Á đƣợc đánh giá là thị trƣờng co tiềm năng. Tại Việt Nam, trong xu thế phát triển
chung, cũng đã co một số nhà cung cấp chuẩn bị cho FTTH, trong đo FPT là doanh
nghiệp cung cấp dịch vụ đầu tiên.
CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 20
CHƢƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG (PON-PASSIVE OPTICAL
NETWORK)
3.1 Cấu trúc phân lớp:
3.1.1. Lớp vật lý:
3.1.1.1. Bộ tách quang:
Ở giữa mạng quang thụ động là bộ tách quang thụ động. Thiết bị này có một
ngõ vào và nhiều ngõ ra. Số ngõ ra là 2n (ví dụ: 2, 4, 8, …) và nguồn quang đƣợc
tách ở những ngõ ra. Theo lý thuyết, nguồn quang ở mỗi ngõ ra bị giảm (n x 3.5
dB) theo ngõ vào.
Bộ tách quang là thiết bị song hƣớng. Tín hiệu quang không chỉ truyền từ ngõ
vào đến ngõ ra mà còn có thể truyền từ ngõ ra đến cáp quang ngõ vào. Chính vì
vậy mà bộ tách thỉnh thoảng đƣợc xem nhƣ là một bộ tách / ghép. Khi tín hiệu
quang đƣợc chèn vào một trong những ngõ ra bộ tách thì tín hiệu sẽ xuất hiện lại ở
ngõ vào đơn. Trong bộ tách tốt, không có xuyên âm giữa các cổng ngõ ra va tín
hiệu quang suy hao một giá trị gần bằng (n x 3.5 dB) cho cả hai hƣớng. Đƣờng
truyền thông tin từ CO đến thuê bao đƣợc xem là tín hiệu luồng xuống. Đƣờng
truyền thông tin từ thuê bao đến CO đƣợc xem nhƣ là tín hiệu luồng lên.
Co hai kĩ thuật chế tạo bộ tách: Hàn sợi quang thon nhỏ hai đầu (FBT - Fused
Biconical Taper) và cấu trúc mạch sóng ánh sáng hai chiều (PLC - Planar
Lightwave Circuit). Bộ tách FBT 1x2 đƣợc chế tạo bằng cách hàn chính xác hai sợi
quang với nhau. Ta đạt đƣợc tỉ lệ tách cao hơn bằng cách phân tầng nhiều bộ tách
1x2. Bộ tách PLC gồm mạch quang vi mô thực tế đƣợc khắc axit bằng silic.
3.1.1.2. Hoạt động cáp quang đơn:
Ở hầu hết ứng dụng PON, tín hiệu quang luồng lên và luồng xuống đƣợc
truyền qua cùng một sợi quang. Bƣớc sóng của hai tín hiệu này có thể giống hoặc
khác nhau. Việc sử dụng những bƣớc sóng khác nhau cho tín hiệu luồng lên và
luồng xuống làm giảm tổn hao quang toàn bộ mạng PON và với lý do này, nó trở
thành kĩ thuật đƣợc sử dụng phổ biến nhất. Thực tế là tiêu chuẩn mạng PON quốc
tế sử dụng bƣớc sóng 1490 nm cho luồng truyền xuống và bƣớc sóng 1310 nm cho
luồng truyền lên. Tín hiệu đƣợc chèn hay đƣơc đƣa ra t ừ sợi quang sử dụng bộ lọc
ghép kênh chuỗi bƣớc sóng (CWDM - Coarse Wavelength Division Multiplexing)
ở CO và nhà thuê bao. Bộ phối hợp quang là thiết bị đặc trƣng cho mạng PON
bằng cách ghép bộ phát laser, bộ thu diode và bộ lọc CWDM vào cùng một gói. Bộ
phối hợp sử dụng trong CO có một laser bƣớc sóng 1490 nm và bộ thu bƣớc sóng
1310 nm. Bộ phối hợp sử dụng trong nhà thuê bao có một laser bƣớc sóng 1310 nm
và bộ thu bƣớc sóng 1490 nm.
CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 21
Tín hiệu bƣớc song 1490 nm và bƣớc song 1310 nm đƣợc truyền bằng cách
sử dụng băng tần gốc hay báo hiệu bật mở khoa. Đối với kĩ thuật tín hiệu này, số
„1‟ đƣợc truyền khi laser mở và số „0‟ đƣợc truyền khi laser tắt. Bởi vì tín hiệu
băng tần gốc cung cấp cho tất cả tần số nên chỉ có một tín hiệu trên một bƣớc sóng.
Mặt khác, có sự phân chia tần số ghép kênh với tín hiệu băng tần gốc nhƣ ghép
kênh với AM-VSB.
Ngoài tín hiệu băng tần gốc luồng lên và luồng xuống, PON còn có thể truyền
băng rộng phẳng trên bƣớc sóng thứ ba. Thực tế, bƣớc sóng phẳng này đƣợc dùng
để truyền video RF ở bƣớc sóng 1550 nm. Không giống nhƣ tín hiệu băng tần gốc,
băng rộng phẳng là một tín hiệu tƣơng tự. Trong khi nó có thể chứa dữ liệu tƣơng
tự, dữ liệu số hay cả hai thì bản thân tín hiệu là tín hiệu tƣơng tự. Vì lý do này mà
công suất quang của bƣớc sóng phẳng lớn hơn 100 lần tín hiệu băng tần gốc.
3.1.2. Lớp vận chuyển:
Chức năng giao thức PON cơ bản:
PON là đặc trƣng kiến trúc duy nhất mà theo luồng truyền xuống mạng PON
hoạt động nhƣ một mạng điểm - đa điểm và theo luồng truyền lên, mạng PON hoạt
động nhƣ một mạng điểm - điểm. Bởi vì vậy mà những giao thức mạng PON khác
nhau phát triển theo nhƣng cach khac nhau để phù hợp với đặc trƣng duy nhất này.
Bất kì giao thức PON nào cũng liên quan đến tiêu chuẩn xác định thiết bị CO
và thiết bị thuê bao. Kết cuối đƣờng truyền quang (OLT) dùng cho CO và kết cuối
mạng quang (ONT) dùng cho thiết bị thuê bao.
Bởi vì luồng truyền xuống là một mạng điểm - đa điểm nên giao thức mạng
PON cần cung cấp kĩ thuật chủ / tớ, trong đo OLT là chủ và ONT là tớ. Trong hệ
thống kiến trúc này, OLT thực hiện ba chức năng chủ yếu sau:
- Xử lý tất cả OAM&P cho ONT.
- Xử lý và sắp xếp tất cả đƣờng truyền luồng lên bởi ONT.
- Khi gửi dữ liệu luồng xuống, ONT dán nhãn mỗi gói bằng ID dành cho
ngƣời nhận
OAM&P bao gồm việc thừa nhận ONT mới và cung cấp dịch vụ cho mạng
PON. No cũng bao gồm chức năng định cự ly. Định cự ly là quá trình trễ quang
giữa OLT và ONT. Độ trễ quang ở mỗi ONT khác nhau vì chiều dài vật lý của sợi
quang ở mỗi ONT khác nhau.
OLT điều khiển và sắp xếp tất cả đƣờng truyền ONT bằng cách sử dụng sơ đồ
băng thông luồng lên. Sơ đồ này đƣợc cấp phát cho tất cả ONT. Sơ đồ băng thông
luồng lên đƣợc tập hợp với độ trễ theo tầm của ONT để bảo đảm tất cả đƣờng
CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 22
truyền luồng lên đƣợc thu mà không có sự chồng chéo và không có những lỗ hổng
không cần thiết.
3.2. Phân loại:
3.2.1. Mạng quang thu động băng rộng (BPON – Broadband PON):
BPON sử dụng TDM cho kỹ thuật đa truy nhập và đong khung dữ liệu dƣới
dạng khung ATM nên no còn đƣợc gọi là ATM PON hay APON.
3.2.1.1. Cấu trúc phân lớp của BPON:
Hình III.1 nêu lên cấu trúc phân lớp của APON. Lớp bên dƣới cùng, giao tiếp
với mạng nhánh (ODN) đƣợc gọi là lớp môi trƣờng vật lý ( physical medium layer
– PML) lớp này chuyền đổi tín hiệu điện – quang - điện, định hƣớng tín hiệu tới và
kết nối tới mạng ODN. Lớp này bao gồm các phần cứng. Những phần cứng này
phải thỏa mãn tham số:
Tốc độ bit : Up. 155.52 Mb/s.
Down 155.52 hay 622.08 Mb/s.
Bƣớc sóng: Up 1260nm tới 1360nm.
Down 1480 tới 1500nm.
Ở giữa là lớp hội tụ truyền dẫn ( transmission convergence layer- TCL). Lớp
hội tụ truyền dẫn này đƣợc chia nhỏ thành các lớp con truyền dẫn PON.
Hình III.1: Cấu trúc phân lớp của BPON[5]
CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 23
Lớp con truyền dẫn PON của lớp hội tụ truyền dẫn. Lớp này làm việc trên
cell. Trong hƣớng về, nó bắt đầu từ tín hiệu điện đƣợc truyền từ môi trƣờng vật lý
tới, đồng bộ ở cấp độ bit và byte, cell và ấn định ranh giới khung, phân tích và xử
lý header và truyền cell tới lớp cao hơn. Hƣớng ra, quy trình sẽ tiến hành ngƣợc lại.
Lớp con thích ứng trong lớp hội tụ truyền dẫn. Đây là lớp thực hiện đong
khung cell ATM.
3.2.1.2. Cấu trúc khung BPON:
Tốc độ hoạt động của mạng BPON phụ thuộc vào sự đối xứng hay bất đối
xứng của mạng. Mạng BPON đối xứng hoạt động ở tốc độ STM-1 (155.52 Mb/s)
và STM-4. Đối với APON bất đối xứng, luồng xuống truyền từ OLT trong CO tới
thuê bao khoảng 155.52 Mb/s tới 622.08 Mb/s. Luồng lên truyền từ thuê bao tới
CO là 155.52 Mb/s.
Luồng lên và luồng xuống đƣợc truyền trên hai kênh khác nhau với bƣớc sóng
khác nhau trên cùng một sợi quang hoặc hai sợi quang khác nhau. Luồng BPON
chiều xuống truyền trên một sợi quang giữa 1480nm và 1580nm, và trên một đôi
sợi quang giữa 1260nm và 1360nm. Chiều lên luôn luôn thực hiện giữa 1260nm và
1360nm.
Tín hiệu APON đƣợc truyền trong các khe thời gian. Mỗt khe thời gian chứa
một cell ATM hay một cell OAM vật lý ( physical layer OAM – PLOAM ). Cell
PLOAM đƣợc sử dụng để mang thông tin quản lý nhƣ giao thức truyền bản tin để
sắp xếp, chèn thêm mã và cập nhật.
Mỗi khe thời gian chiều xuống có chiều dài 53 byte. Một cell PLOAM
đƣợc chèn vào mỗi 27 cell ATM. Ở tốc độ 155.52 Mb/s, APON gồm 56 khe thời
gian (với 54 cell ATM và 2 cell PLOAM) trong một khung luồng xuống. Mỗt
khung luồng lên 155.52 Mb/s có 53 khe thời gian gồm 53 byte và 3 byte mào đầu.
Bên cạnh đo, mỗi khe thời gian có thể đƣợc chia thành nhiều khe thời gian nhỏ tại
các OLT nếu cần thiết. Chi tiết của các khe thời gian nhỏ này đƣợc chỉ rõ trong
hình sau:
CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 24
Hình III.2: Cấu trúc khung APON chiều xuống tại tốc độ 155.52 Mb/s[5]
Cấu trúc khung tại tốc độ 622.08 Mb/s và 1244.16 Mb/s cũng tƣơng tự bằng
cách nhân số lƣợng khe thời gian lên tƣơng ứng 4 và 8.
Khi truyền một cell ATM, PLOAM, hay truyền các khe thời gian trong hƣớng
xuống đều đƣợc OLT kiểm soát thông qua các cell PLOAM. Theo khuyến cáo
(G.983) yêu cầu có ít nhất một cell PLOAM cho một ONU trong khoảng thời gian
100ns.
Trong dòng luồng xuống cell PLOAM này có tác dụng cho phép các ONU gởi
một hay nhiều cell trong các T-container. Còn trong hƣớng lên, nó có tác dụng dự
đoán thông tin đƣợc ONU gởi tới OLT đẻ báo cáo tình trạng của nó. Chức năng
của cell PLOAM đƣợc phân tích nhƣ sau:
Trong 5 byte đầu thì có 4 byte cố định và 1 byte HEC để cung cấp chế
độ nhận diện cho PLOAM.
Vung IDENT để chỉ ra đây co phải là PLOAM đầu tiên trong khung
luồng xuống hay không.
Hai byte của khung Sync dung để cung cấp một tín hiệu đồng hồ 1kHz
tham chiếu từ OLT tới ONU.
Phần còn lại là mã kiểm tra lỗi CRC. Một vùng có thể cho phép ONU
gởi khung kế tiếp của nó hay không. ONU cũng co thể sử dụng phần này để đo
khoảng cách.
MSG_PON_ID báo cho các node đặt biệt trong PON biết các bản tin
theo sau là dành cho nó, và MSG_ID cho biết loại bản tin.
CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 25
10 byte CRC, đƣợc OLT sử dụng để thông báo tới ONU cự ly thích hợp
của nó. OLT có thể sử dụng no để thông báo ONU điều chỉnh mức công suất
phát.
Byte chèn parity (BIP) cho phép ONU quản lý tốc độ lỗi bit.
Còn trong cấu trúc khung PLOAM hƣớng lên thì 3 byte mào đầu chứa thời
gian bảo vệ, bắt đầu, và giới hạn bắt đầu cell.
Hình III.3: Cấu trúc khung APON luồng lên[5]
3.2.1.3. Kết nối trong mạng BPON:
Kết nối giữa ONU và OLT đƣợc thiết lập thông qua các mạch ảo ATM (VC)
trong hệ thống APON. Dịch vụ ATM là dịch vụ hƣớng kết nối. Mỗi VC đƣợc thiết
lập trong một giá trị nhận diện đƣờng ảo (VPI) và một giá trị nhận diện kênh ảo
CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 26
(VCI) mà chúng đƣợc cấu tạo trong luồng dữ liệu cell của nó. Chỉ số VPI và VCI
đƣợc cung cấp các giá trị khác nhau của tín hiệu ATM ở các cấp độ khác nhau.
Nhiều mạch ảo có thể tồn tại trong một đƣờng ảo (VP). Và liên kết ATM đƣợc
nhận diện bởi cặp chỉ số VPI và VCI. Hình sau mô tả một chuyển mạch lý tƣởng
của ATM.
Hình III.4: Chuyển mạch BPON[2]
3.2.2. Mạng quang thu động Gigabit (GPON - Gigabit Passive Optical
Network):
GPON đƣợc phát triển dựa trên APON / BPON. Vì ATM không cung cấp đủ
các giao thức cũng nhƣ tốc độ để mang những dụch vụ ứng dụng tốc độ cao. Trong
khi đo, Ethernet và IP lại rất thành công trong vấn đề này. Để đáp ứng tốt hơn trong
sự chuyển đổi trong kĩ thuật viễn thông GPON đƣợc ra đời với dung lƣợng Gigabit.
CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 27
Với cùng cấu trúc với mạng APON và hổ trợ đƣợc tốc độ bit cao, GPON phải
sử dụng máy phát với công suất cao hơn để đạt đƣợc quỹ công suất yêu cầu. Điều
này nói lên rằng máy thu GPON cần phải xử lý mức công suất cao và vì thế nó cần
phải có dải động lớn hơn. Để giảm nhẹ những yêu cầu khi vận hành máy của OLT
GPON luồng lên quy định mức công suất và cơ chế cân bằng công suất động cung
cấp trong mạng.
Trong cơ chế cân bằng công suất, OLT cố gắng cân bằng công suất mà nó
nhận đƣợc từ ONU bằng cách chỉ thị ONU tăng hoặc giảm công suất phát của nó.
Vì thế, một ONU ở gần OLT thấy suy hao trên đƣờng truyền thấp sẽ phát ra công
suất nhỏ hơn một ONU ở xa co suy hao cao hơn.
3.2.2.1. Cấu trúc phân lớp của GPON:
Hình sau cho thấy cấu trúc phân lớp của GPON. Cấu trúc của nó gồm 2 lớp
chính: lớp phụ thuộc môi trƣờng vật lý và lớp hội tụ truyền dẫn. Trong lớp hội tụ
truyền dẫn lại đƣợc chia thành các lớp con với các chức năng khác nhau.
CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 28
Hình III.5: Cấu trúc phân lớp của GPON[4]
Lớp phụ thuộc môi trường vật lý:
Giống nhƣ trong ATM PON, lớp này cũng bao gồm các phần cứng. Nó có các
đặc điểm sau:
Tốc độ bit: Down: 1.24416 Gb/s hay 2.48832 Gb/s
Up: 0.15552 Gb/s , 0.62208 Gb/s , 1.24416 Gb/s hay 2.48832
Gb/s.
Bƣớc sóng : Down : 1480nm tới 1500nm.
Up:1260nm tới 1360 nm.
Loại tín hiệu : chỉ dung cho tín hiệu số.
Lớp hội tụ truyền dẫn GPON:
Lớp hội tụ truyền dẫn GPON (GPON transmission convergence layer –
GTC), chức năng chính của lớp này là cung cấp khả năng ghép kênh truyền dẫn
giữa OLT và ONU.
Chức năng của GTC đƣợc nhận ra qua các container truyền dẫn hay T-
CONT. Mỗi T-CONT đƣợc OLT gán một địa chỉ ID để đại diện cho một mối
liên kết giữa OLT và ONU. Một ONU có thể đƣợc gán một hoặc nhiều T-
CONT nhƣ trong hình sau.
CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 29
Hình III.6: T-CONT giữa OLT và ONU[5]
Có 2 phƣơng thức vận hành khác nhau là ATM và GEM ( GPON
encapsulation mode). GEM tƣơng tự nhƣ đong khung chung. Một T-CONT cũng
có thể là ATM hay GEM. Một mạch ảo T-CONT dựa trên ATM đƣợc xác định bởi
VPI và VCI, trong khi mạch ảo T-CONT dựa trên GEM chứa các kết nối đƣợc xác
định bằng số cổng 12 bit.
Hình III.7: T-CONT ATM và T-CONT GEM[4]
OLT và ONU có thể hổ trợ ATM-based và GEM-based hoặc kết hợp cả hai.
Một mạng GPON sử dụng T-CONT ATM-based tuy nhiên không thích hợp với
mạng APON. Vì thế, trong thực tế hầu hết các mạng GPON chỉ sử dụng T-CONT
GEM-based.
Lớp GTC hổ trợ xung đồng hồ 8kHz từ OLT tới ONU và tín hiệu tham chiếu
1kHz từ OLT tới ONU bằng cách sử dụng kênh kiểm tra.
3.2.2.2. Cấu trúc khung của GPON:
Đầu tiên, chúng ta xét trong trƣờng hợp hƣớng xuống. Dòng bit luồng xuống
đƣợc chỉ ra trong hình III.8 và luồng lên chỉ ra trong hình III.9.
CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 30
Hình III.8: Cấu trúc khung GPON trong dòng luồng xuống[4]
CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 31
Hình III.9: Cấu trúc khung GPON luồng lên[4]
Mỗi khung 125µs bao gồm khối điều khiển dòng luồng xuống ở mức độ vật lý
cho 4 byte thông tin, và một payload bao gồm:
Số lƣợng cell ATM.
Mục GEM: nêu lên tình trạng máy thu và máy phát co đồng bộ với nhau
hay không.
CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 32
Hình III.9b nêu lên cấu trúc của một PCBd bao gồm:
Đồng bộ ở mức độ vật lý, một vùng 32 bit dùng để cho ONU phát hiện ra đâu
là bắt đầu khung.
Vùng Ident gồm 32 bit (hình III.9c). Mục đích của nó là cho phép chọn một số
khung GPON gom lại thành một nhóm lớn cho các ứng dụng gói dài qua các khung
125 µs liên tục. Chức năng này cho phép tín hiệu tham khảo ở tốc độ bit thấp tới
các chức năng cao hơn mà co thể sử dụng trong tƣơng lai. Bít đầu tiên torng vùng
này chỉ ra có sử dụng FEC (forward error correction) trong dòng luồng xuống hay
không. Bit thứ 2 dung để dự trữ, 30 bit còn lại đếm số frame trong khung lớn. Và
nếu co hơn 230
khung thì 30 bit này bắt đầu lại bắt đầu bằng 0.
Lớp OAM vật lý trong luồng xuống mang bản tin luồng xuống hổ trợ chức
năng kiểm soát. Định dạnh của PLOAM đƣợc nêu trong hình III.9d. Nhƣ ta thấy,
nó bao gồm một byte nhận diện ONU, một byte chứa bản tin ID và một byte kiểm
tra dƣ thừa theo chu kỳ của toàn bộ khung, Bản tin này bao gồm:
Độ trễ mà OLT muốn ONU sử dụng nhƣ một kết quả của phép tính toán đo
cự ly.
Yêu cầu số serial ONU.
Chỉ định ID yạm thời cho ONU.
Yêu cầu ONU thiết lập thông số.
Disablse ONU.
Bảo cho ONU mã hóa dòng dữ liệu.
Cung cấp cho ONU mật khẩu của nó.
Yêu cầu ONU phát sinh một mã mới, và gởi nó tới OLT.
Lệnh cho ONU thay đổi mức công suất truyền.
Bit xen chẵn lẻ là một byte bao gồm các bit chẵn lẻ của tất cả các byte truyền,
cho phép ONU kiểm soát tốc độ lỗi bit.
Chiều dài tối đa của payload, nó không chỉ đƣợc bảo vệ bằng mã kiểm tra lỗi
CRC mà còn truyền hai lần. No đƣợc thể hiện trong hình III.9e.
Sơ đồ băng thông luồng lên là nơi mà OLT phát tới tất cả ONU và đƣa cho no
lệnh về cách thức truyền trong luồng lên. Nó bao gồm : N lần 8 byte định vị truy
nhập, N là tổng số ONU trên mạng.
CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 33
3.2.3. Mạng quang thu động Ethernet (EPON - Ethernet Passive Optical
Network):
EPON là cấu trúc truy nhập thuê bao nội hạt phát sinh tập hợp cấu trúc hạ
tầng cáp quang giá thấp điểm - đa điểm với Ethernet. EPON đƣợc thiết kế để mang
khung Erthernet ở tốc độ Ethernet tiêu chuẩn. Một mạng EPON sử dụng một sợi
quang trung kế đơn mở rộng từ tổng đài trung tâm tới bộ chia quang thụ động, sau
đo trải rộng tới nhiều sợi rớt quang kết nối với những node thuê bao. Khác với thiết
bị đầu cuối, không có thiết bị nào trong mạng yêu cầu nguồn điện, vì vậy no đƣợc
gọi là thụ động. Nhà cung cấp nội hạt quan tâm tới mạng quang thụ động PON do
những ƣu điểm sau: cơ sở hạ tầng cáp quang nhỏ và thiết bị không cấp nguồn trong
thiết bị ngoại vi. Ngày nay, với Erthernet phát sinh sự lựa chọn giao thức mang lƣu
lƣợng IP trong mạng metro và mạng truy nhập. Chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn về
EPON ở chƣơng sau (chƣơng IV).
3.2.4. Mạng quang thu động Gigabit Ethernet (GEPON – Gigabit Ethernet
Passive Optical Network):
Hình III.10: Mô hình mạng GEPON[13]
GEPON la Gigabit EPON . Hê thông GEPON đƣơc thiêt kê cho viên thông
sƣ dung. Thiêt bi GEPON hoan toan th eo chuân IEEE802.3ah. Loạt sản phẩm này
đăc trƣng cho sƣ tich hơp cao , ứng dụng linh hoạt , quản lý dễ dàng cũng nhƣ cung
câp chƣc năng QoS (Quality of Service). Tôc đô mang quang co thê lên tơi 1.25
Gbit/s va môi hê thông OLT EPON co thê phân bô thanh 32 ONU tƣ xa đê thiêt lâp
CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 34
mạng quang thụ động bằng bộ tách quang tối đa 32 đƣơng vơi ƣu điêm dung lƣơng
lơn cua viêc truyên dƣ liêu , bảo mật cao , linh hoat mang mơ rông , ứng dụng chủ
yêu cho mang FTTH (Fiber To The Home ) co thể truy nhập tới điện thoại IP , dƣ
liêu băng rông va IPTV.
Đặc điểm:
- Tiêu chuân giao thƣc : Hoàn toàn theo chuẩn IEEE 802.3ah, IEEE 802.3,
IEEE 802.3u, IEEE802.3x, IEEE 802.3z, IEEE 802.1d,IEEE 802.1p ,IEEE
802.1q ,IEEE 802.1x,RFC1155 ,RFC1157,RFC1112,RFC1113 .
- Dung lƣơng chuyên mach: 16G
- Chiêu dai tôc đô điêu chinh băng thông : 1 Kbps hô trơ 4K VLAN
(Virtual Local Area Network) dƣa trên tiêu chuân 802.1q cung co thê hô trơ lên
tơi 8K đia chi MAC.
GEPON la sƣ kêt hơp hoan hao cua ki thuât Ethernet va ki thuât mang quang
thụ động. No loại trừ cách sử dụng những thiết bị quang tích cực giữa OLT và ONU ,
điêu nay căt giam chi phi va giup bao dƣơng mang lƣơi d ễ dàng hơn. GEPON sƣ dung
kĩ thuật WDM và no co băng thông 1 Gbps va khoang cach lam viêc lên tơi 20 km.
CHƯƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET - EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 35
CHƢƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET (EPON -
ETHERNET PASSIVE OPTICAL NETWORK)
4.1 Nhu cầu của mạng EPON:
4.1.1 So sánh mạng EPON và mạng GPON:
Co lẽ sự khác biệt lớn nhất giữa hai giao thức là sự khác nhau ở cấu trúc .
GPON cung cấp 3 mạng lớp 2: ATM cho thoại , Ethernet cho dữ liệu và đong goi
riêng cho thoại . Mặt khác , EPON dung mạng lớp 2 đơn sử dụng IP đê mang dữ
liệu, thoại và video.
Giải pháp truyền đa điểm hỗ trợ cấu trúc GPON (hình IV.1). Sử dụng kĩ
thuật ATM, nhựng mạch ảo đƣợc phân bố cho những loại dịch vụ khác nhau gửi từ
vị trí tổng đài trung tâm tới user đầu cuối kinh doanh. Kiểu vận chuyển này cung
cấp dịch vụ chất lƣợng cao, nhƣng bao hàm cả mào đầu bởi vì mạch ảo cần đƣợc
phân bố cho mỗi loại dịch vụ . Hơn nữa , thiết bị GPON yêu cầu nhiều sự chuyển
đôi giao thức , phân đoạn và ghép lại (SAR – segmentation and reassembly), đầu
cuối kênh ảo (VC – virtual channel) và giao thức điểm - điểm (PPP – point-to-point
protocol).
Hình IV.1: Mạng GPON thực tế[14]
EPON cung cấp liên kết liên mach cho bất kì loại truyên thông dựa trên
nên IP hay truyên thông goi (hình IV.2). Khi thiết bị Ethernet tồn tại từ mạng gia
đình trên tất cả các đƣờng tới mạng đƣờng trục vung, quốc gia và toàn cầu, thực
hiện EPON co hiệu quả kinh tê cao . Hơn nữa, dựa vào sự tiến bộ liên tục trong tốc
CHƯƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET - EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 36
độ truyền dân dựa trên Ethernet – bây giờ lên tới 10 Gigabit Ethernet – mức độ
dịch vụ EPON cho khách hàng co thể từ luồng T1 (1.5 Mbit/s) lên tới 1 Gbit/s.
Hình IV.2: Mạng EPON thực tế[14]
Rõ ràng, co vài sự khác biệt riêng giữa EPON và GPON ở lớp 2. Tuy
nhiên, không chỉ co sự khác biệt ở kĩ thuật. Những nhà thiết kế cũng sẽ tìm ra
những sự khác biệt theo quan điểm: băng thông, phạm vi, hiệu quả, giá thành trên
một thuê bao và quản lý.
Sƣ khac nhau đo thê hiên ơ nhƣng yêu tô sau:
- Băng thông sử dụng:
Băng thông thay đổi giữa hai giao thức : GPON co tốc độ chiêu xuông là 1.25
Gbit/s hay 2.5 Gbit/s và băng thông chiêu lên dao động từ 155 Mbit/s tới 2.5
Gbit/s. EPON phân phối băng thông đối xứng 1 Gbit/s. Dịch vụ Gigabit Ethernet
của EPON thiết lập 1 Gbit/s của băng thông cho dữ liệu và 250 Mbit/s của băng
thông cho mã hóa. Phƣơng pháp của EPON, nhƣ phần tiêu chuẩn Gigabit Ethernet,
giống nhƣ phƣơng pháp của Fast Ethernet cũng sử dụng 25% cho mã hoa.
Dịch vụ 1.25 Gbit/s của GPON xác định băng thông sử dụng là 1.25 Gbit/s,
không yêu cầu cho mã hoa. Co phải GPON sẽ thêm vào băng thông 250 Mbit/s nhƣ
là một ƣu điểm của GPON không ? Câu tra lơi không dƣa vao sƣ so sanh băng
thông nhƣng trong thƣc tê GPON vân sƣ dung đƣơng lên 1.25 Gbit/s.
Giao diện Gigabit Ethernet cho chuyển mạch tổng hợp, tổng đài trung tâm, và
mạng metro hiện là cách thức tối ƣu cho cổng truyền tốc độ 1 Gbit. Không co bộ
chuyển mạch tôi ƣu nao co khả năng truyền 1.25 Gbit, giá tiền băng thông mà
CHƯƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET - EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 37
GPON thêm co thể mua thiết bị EPON . Mặt khác, đƣơng lên giá thấp cho dự đoán
tƣơng lai là Gigabit Ethernet, tốc độ bit chính xác của EPON. Ở điểm này, băng
thông GPON thêm vào không thể chứng tỏ co lợi cho nhà cung cấp.
- Phạm vi:
Với một giao thức , hạn chế thực tế xuất phát từ sô lƣơng liên kết quang . Với
phạm vi của cả hai giao thức hiện tại xác định ở khoảng cách xấp xỉ 20 km, sự khác
nhau ở tốc độ tách – số ONU đƣợc hỗ trợ bởi một OLT – là một điểm khác biệt.
GPON se hỗ trợ lên tới 128 ONU. Với tiêu chuẩn EPON, không hạn chế số
ONU. Phụ thuộc vào độ lớn diode laser, khi sử dụng cáp quang giá thấp, EPON co
thể phân chia 32 ONU trên một OLT, hoặc 64 với sửa lỗi chuyển tiếp (FEC –
forward error correction).
- Giá thành trên một thuê bao:
Sử dụng EPON cho phép nhà cung cấp loại trừ thiết bị ATM và SONET mắc
tiền và phức tạp và để đơn giản mạng, giá thành thấp hơn cho thuê bao. Giá thiết bị
EPON xấp xỉ 10% giá thiết bị GPON và thiết bị EPON nhanh chong trở thành giá
cạnh tranh với VDSL.
- Hiệu quả mỗi tiêu chuẩn:
Với hai giao thƣc PON , phân mao đâu đƣợc thêm vào cố định để truyền dữ
liệu ngƣơi dung ở dạng goi . Trong EPON, truyền dữ liệu xảy ra ở goi co chiều dài
thay đổi lên tới 1518 byte cung với giao thức IEEE 802.3 cho Ethernet. Trong
ATM PON, bao gồm cả GPON, truyền dữ liệu xảy ra ở cell 53 byte co chiều dài cố
định (với 48 byte dƣ li ệu và 5 byte mao đâu ) nhƣ giao thức ATM xác định. Định
dạng này không hiệu quả cho GPON mang lƣu lƣợng định dạng cung với IP, những
cuộc gọi truyền dữ liệu này đƣợc phân đoạn thành những goi co chiều dài thay đổi
65,535 byte.
Đối với mạng GPON mang lƣu lƣợng IP, các goi bị chia thành những đoạn 48
byte với 5 byte header cho mỗi đoạn. Quá trình này tốn nhiều thời gian và phức tạp
và thêm chi phí cho OLT tổng đài trung tâm cũng nhƣ ONU đƣa vào nhà khách
hàng. Hơn nữa, 5 byte băng thông bị lãng phí cho mỗi đoạn 48 byte, tạo ra một
mào đầu đƣợc xem nhƣ chi phi phai tra cho cell ATM. (Đây là trƣờng hợp với chế
độ đong goi ATM của GPON ). Ở những chế độ đong goi khác , đƣợc gọi là GEM ,
chi phi phai tra cho cell ATM không đƣợc ứng dụng.
Ngƣợc lại , để sử dụng goi co chiều dài thay đổi, Ethernet mang lƣu lƣợng IP
và co thể giảm đáng kể mào đầu liên quan tới ATM. Một nhà nghiên cứu cho rằng
CHƯƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET - EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 38
khi phân phối kích thƣớc goi 3 chế độ, mào đầu đong goi goi Ethernet là 7.42 %
trong khi mào đầu đong goi goi ATM là 13.22%.
Thêm vào đo, khi khung Ethernet chứa tỉ lệ dữ liệu cho mào đầu cao hơn
GPON, sự áp dụng cao co thể đƣợc đƣa ra trong khi sử dụng cáp quang giá thấp.
Định thời cho kết quả GPON càng chính xác thì giá cáp quang càng đắt. Cáp quang
độ chính xác cao bắt buôc là một phần của tiêu chuẩn GPON.
- Quản lý hệ thống:
EPON yêu cầu hệ thống quản lý đơn, trái với ba hệ thống quản lý cho ba giao
thức lớp 2 ở GPON , nghĩa là những kết quả EPON trong tổng chi phí thấp hơn
quyền sở hữu. EPON cũng không yêu cầu sự chuyển đôi đa điểm.
GPON không hỗ trợ dịch vụ multicast, đƣa ra hỗ trợ cho video IP hơn là chi
phối băng thông.
- Hỗ trợ overlay CATV:
Cả hai giao thức hỗ trợ overlay truyền hình cáp CATV , đƣa ra yêu cầu cho
dịch vụ video chiêu xuông tốc độ cao . Bƣớc song EPON là 1490 nm chiêu xuông và
1310 nm chiêu lên, bỏ lại bƣớc song 1550 nm cho overlay CATV – giống bƣớc song
cho BPON và GPON.
- Mã hóa:
Với GPON , mã hoa là một phần của tiêu chuẩn ITU . Tuy nhiên , mã hóa
GPON chỉ co ơ chiêu xuông.
Mặt khác, EPON sử dụng cơ cấu dựa vào tiêu chuẩn mã hoa mở rộng (AES -
Advanced Encryption Standard), đƣợc hỗ trợ bởi nhiều nhà cung cấp. Hơn nữa, mã
hoa EPON co ở cả chiêu xuông va chiêu lên.
- Bảo vệ mạng:
Cả hai giao thức cung cấp chức năng bảo vệ song mang cụ thể và nhà khách
hàng cụ thể. Điều này bao gồm hỗ trợ chức năng vân hanh , quản trị và bảo dƣỡng
song mang cụ thể và nhà khách hàng cụ thể.
4.1.2 Kết luận:
EPON là sự kết hợp giữa mạng truy cập quang thụ động PON và ki thu ật
Ethernet nên nó mang ƣu điểm của cả hai tiêu chuân này . Việc triển khai EPON
mang lại lợi ích rất to lớn bao gồm:
Băng thông cao hơn: EPON sẽ cung cấp băng thông cao nhất cho ngƣời
dùng trong bất kỳ hệ thống truy cập quang thụ động nào. Tốc độ lƣu lƣợng hƣớng
CHƯƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET - EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 39
xuống là 1Gbps và lƣu lƣợng lên từ 64 ONU có thể vƣợt quá 800 Mbps. Với khả
năng cung cấp băng thông rất lớn nhƣ vậy, EPON có một số lợi ích sau:
o Số lƣợng thuê bao trên một mạng PON lớn.
o Băng thông trên mỗi thuê bao nhiều.
o Khả năng cung cấp video.
o Chất lƣợng dịch vụ tốt hơn.
Chi phí đầu tƣ thấp hơn: Hệ thống EPON đang khắc phục giữa chi phí
và hiệu suất bằng sợi quang và các linh kiện Ethernet. EPON cung cấp các chức
năng và đặc tính sợi quang với giá có thể so sánh đƣợc với DSL. Hơn nữa, việc
giảm chi phí đạt đƣợc nhờ kiến trúc đơn giản, hiệu quả hoạt động cao và chi phí
bảo dƣỡng thấp. EPON chuyển giao những cơ hội giảm giá sau:
o Loại trừ những phần tử ATM và SONET phức tạp, đắt đỏ.
o Các linh kiện quang thụ động sƣ dung lâu đã gi ảm đƣợc chi phí bảo
dƣỡng.
o Những giao diện Ethernet chuẩn loại trừ nhu cầu cho DSL và Modem
cáp bổ sung.
Nhiều lợi nhuận hơn: EPON có thể hô trợ đồng thời các dịch vụ thoại,
dữ liệu và video, cho phép nhà cung cấp nâng cao dịch vụ băng rộng và linh hoạt.
Ngoài ra, no cũng cung cấp các dịch vụ truyền thống nhƣ POTS, T1, 10/100 Base-
T, hô trợ các dịch vụ trên nền ATM, TDM và SONET.
4.2 Tiêu chuẩn mạng EPON:
IEEE thành lập một nhóm nghiên cứu có cuộc họp đầu tiên vào tháng 1 năm
2001. EFM nhanh chóng trở thành một trong những nhóm nghiên cứu đƣợc tham
gia nhiều nhất.
Nhóm nghiên cứu EFM tập trung vao việc đƣa Ethernet vào vòng lặp thuê bao
nội bộ theo những yêu cầu của mạng truy nhập dân cƣ và mạng truy nhập thƣơng
nghiệp. Trong khi điều này có thể trở thành nhiệm vụ đơn giản thì thực tế những
yêu cầu của nhà cung cấp tổng đài nội hạt lai khác với những yêu cầu của mạng xí
nghiệp tƣ nhân trong việc thiết kế Ethernet. Để phát triển Ethernet cho mạng thuê
bao nội hạt, nhóm nghiên cứu EFM tập trung vào 4 tiêu chuẩn chính:
- Ethernet qua cáp đồng
- Ethernet qua cáp quang điểm - điểm (P2P)
- Ethernet qua cáp quang điểm - đa điểm (P2MP) (đƣợc xem nhƣ mạng
EPON)
- Vận hành, quản lý và bảo dƣỡng (OAM)
CHƯƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET - EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 40
Tầm quan trọng của EFM ở cáp quang và cáp đồng đêu đánh giá cho công
nghệ first mile và chung h ợp với nhau bằng hệ thống OAM chung, đặc biệt là co
tầm nhìn tốt do nó cho phép nhân viên vận hành mạng nội bộ lựa chọn Ethernet để
sử dụng nền phần cứng và quản lý chung. Ở mỗi tiêu chuân này , đặc điểm lớp vật
lý mới đƣợc bàn luận và thông qua để đƣa ra những yêu cầu của nhà cung cấp dịch
vụ trong khi vẫn lƣu trữ tính toàn vẹn của Ethernet.
Để phát triển đề tài này, nhóm nghiên cứu phải chứng tỏ rằng những đăc điêm
kĩ thuật thỏa mãn 5 chỉ tiêu sau đây:
- Tiềm năng thị trƣờng rộng
- Tƣơng thích với cấu trúc 802 bao gồm việc bắc cầu và cơ sở dữ liệu
thông tin quản lý (MIB – Management Information Base)
- Nhận dạng riêng biệt, ví dụ nhƣ: sự khác biệt từ những tiêu chuẩn IEEE
802 khác
- Tính khả thi kĩ thuật
- Tính khả thi kinh tế
4.3 Phạm vi hoạt động:
Phạm vi hoạt động của IEEE 802.3 bị giới hạn bởi hai lớp thấp nhất của mô
hình tham chiếu OSI là: lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu. Mỗi lớp này đƣợc chia
thành những lớp con và giao diện. Hình IV.3 đƣa ra những lớp con và những giao
diện xác định cho những thiết bị Ethernet hoạt động ở tốc độ dữ liệu 1 Gbps.
CHƯƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET - EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 41
Hình IV.3: Mối quan hệ giữa mô hình phân lớp IEEE 802.3 và mô hình tham chiếu
OSI[3]
IEEE 802.3 sử dụng sự phân cấp lớp vật lý sau đây (từ lớp con thấp nhất đến
lớp con cao hơn):
- Giao diện phụ thuộc môi trƣờng (MDI – Medium Dependent Interface)
chỉ ra những tín hiệu môi trƣờng vật lý và giao diện cơ điện giữa môi trƣờng
truyền và thiết bị lớp vật lý.
- Lớp con môi trƣờng vật lý phụ thuộc (PMD – Physical Medium
Dependent) chịu trách nhiệm cho việc chỉ định giao diện trong môi trƣờng
truyền. PMD chỉ đặt trên MDI.
- Lớp con gắn với môi trƣờng vật lý (PMA – Physical Medium
Attachment) chứa những chức năng truyền dẫn, thu, phục hồi xung đồng hồ và
đồng chỉnh pha.
CHƯƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET - EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 42
- Lớp con mã hóa vật lý (PCS – Physical Coding Sublayer) chứa những
chức năng giải mã bit dữ liệu vào những nhóm mã hóa có thể đƣợc truyền qua
môi trƣờng vật lý.
- Giao diện môi trƣờng gigabit độc lập (GMII – Gigabit Media
Independent Interface) đƣa ra giao diện giữa lớp MAC có khả năng giagabit và
lớp vật lý gigabit (PHY – Physical Layer). Mục đích của giao diện này là cho
phép nhiều thiết bị đầu cuối dữ liệu (DTE – Data Terminal Equipment) trộn lẫn
với nhiều thiết bị lớp vật lý tốc độ gigabit.
- Lớp con tái giải điều (RS – Riconciliation Sublayer) cung cấp việc ánh
xạ tín hiệu GMII vào những định nghĩa dịch vụ điều khiển truy nhập môi
trƣờng.
Lớp liên kết dữ liệu bao gồm các lớp con sau đây ( từ lớp thấp hơn đến lớp
cao hơn):
- Lớp con điều khiển truy nhập môi trƣờng xác định chức năng độc lập
môi trƣờng chịu trách nhiệm cho việc truyền dữ liệu đến lớp vật lý và từ lớp vật
lý. Nhìn chung, lớp con MAC xác định việc đong goi dữ liệu (đong khung, lập
địa chỉ và phát hiện lỗi) và truy nhập môi trƣờng (phát hiện xung đôt và xƣ ly
trê).
- Lớp con điều khiển MAC là lớp con tự chọn thực hiện điều khiển thời
gian thực và thƣc hiên thao tác v ận hành lớp con MAC. Đặc điểm cấu trúc điều
khiển MAC cho phép bổ sung những chức năng mới vào tiêu chuẩn trong tƣơng
lai.
- Lớp con điều khiển liên kết logic (LLC – Logic Link Control) chỉ ra
phần độc lập truy nhập môi trƣờng của lớp liên kết dữ liệu. Lớp con này ở
ngoài phạm vi của chuẩn IEEE 802.3. Lơp con LLC hoat đông nhƣ môt giao
diên giƣa lơp con MAC va lơp mang . No giống với những môi trƣờng vât ly
khác nhƣ: Ethernet, Token Ring va WLAN (Wide Local Area Network).
Nhom tác vụ phụ điểm – đa điểm tập trung vào những lớp thấp hơn của mạng
EPON. Công việc xác định câu trúc mang EPON chia thành nhƣng đăc điêm nhƣ :
đặc điểm lớp con phụ thuộc môi trƣờng vật lý, đặc điểm giao thức P2MP và mở
rộng tái giải điều, mã hóa vật lý và những lớp con gắn môi trƣờng vật lý.
4.4 Nguyên tắc hoạt động:
Chuẩn IEEE 802.3 định nghĩa hai cấu hình cơ bản cho một mạng Ethernet.
Một cấu hình trong đo các trạm sử dụng chung môi trƣờng truyền dẫn với giao thức
CHƯƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET - EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 43
đa truy nhập sóng mang có phát hiện xung đột (CSMA/CD – Carrier Sense
Multiple Access with Collision Detection) và cấu hình còn lại, các trạm sẽ giao tiếp
với nhau thông qua một chuyển mạch sử dụng các tuyến kết nối điểm - điểm và
song công. Tuy nhiên, EPON có một số đặc tính khiến cho nó không thể triển khai
trên một trong hai cấu hình này mà thay vào đo ta phải kết hợp cả hai.
Ở hƣớng xuống, EPON hoạt động nhƣ một mạng quảng bá. Khung Ethernet
đƣợc truyền bởi OLT qua bộ chia quang thụ động đến từng ONU (với N trong
khoảng từ 4 đến 64). ONU sẽ lọc bỏ các gói tin không phải là của nó nhờ vào địa
chỉ MAC (Media Access Control) trƣớc khi truyền các gói tin còn lại đến ngƣời
dùng.
Hình IV.4: Lưu lượng hướng xuống trong EPON[3]
Ở hƣớng lên, vì đặc tính định hƣớng của bộ kết hợp quang thụ động, khung
dữ liệu từ bất kỳ ONU nào chỉ đến OLT và không đến các ONU khác. Trong
trƣờng hợp đo, ở hƣớng lên: đặc tính của EPON giống nhƣ câu trúc đi ểm - điểm.
Tuy nhiên, không giống nhƣ mạng điểm - điểm thật sự, các khung dữ liệu trong
EPON từ các ONU khác nhau đƣợc truyền đồng thời vẫn có thể bị xung đột. Vì
vậy, ở hƣớng lên (từ ngƣời dung đến mạng), ONU cần sử dụng một vài cơ chế
tránh xung đột dữ liệu và chia se dung l ƣợng kênh quang hợp lý. Ở đây, luồng dữ
liệu hƣớng lên đƣợc phân bố theo thời gian.
CHƯƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET - EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 44
Nếu không có khung nào trong bộ đệm để điền vào khe thời gian thì 10 bit
đặc tính rỗng sẽ đƣợc truyền. Sự sắp xếp định vị khe thời gian hợp lý có thể định vị
tĩnh (TDMA cố định) hoạt động dựa vào hàng đợi tức thời trong từng ONU (thực
hiện thống kê). Có nhiều mô hình định vị nhƣ là định vị dựa vào quyền ƣu tiên của
dữ liệu, đinh vi dựa vào chất lƣợng dịch vụ (QoS – Quality of Service) hay đinh vi
dựa vào mức dịch vụ cam kết (SLAs - Service Level Agreements).
4.5 Xu hƣớng phát triển mạng EPON:
Co khả năng phát triển theo hai hƣớng:
- Truy nhâp hưu tuyên:
Truy nhâp hƣu tuyên tƣ EPON se phat triên lên cac câu truc khac đê co thê
đap ƣng nhiêu dich vu hơn.
Hình IV.5: Lưu lượng hướng lên trong EPON[3]
CHƯƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET - EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 45
Hình IV.6: Hướng phát triển hữu tuyến của EPON
Điển hình, Nhật Bản đã ứng dụng công nghệ FTTH từ rất sớm và phát triển
theo hƣớng EPON. Hiện nay, do sự bung nổ thông tin, Nhật Bản đang co nhu cầu
phát triển lên GEPON.
Hình IV.7: Sự bùng nổ thông tin của Nhật Bản
CHƯƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET - EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 46
- Truy nhập vô tuyến:
Các kỹ thuật truy nhập quang co ƣu điểm về băng tần lớn, tuy nhiên, no đòi
hỏi chi phí cao để co thể triển khai tới từng nhà. Ngƣợc lại, kỹ thuật truy nhập vô
tuyến lại co chi phí triển khai thấp. Một ƣu điểm quan trọng của các kỹ thuật vô
tuyến là hỗ trợ di động. Tuy nhiên, các kỹ thuật vô tuyến noi chung bị giới hạn về
phổ tần vô tuyến vì phải chia sẻ giữa các ngƣời dung. Ngoài ra, các hệ thống vô
tuyến thƣờng sử dụng sợi quang để kết nối giữa các trạm truy nhập đặt phân tán với
trạm trung tâm. Sự kết hợp giữa mạng quang thụ động EPON và WiMAX là một
giải pháp hấp dẫn cho mạng truy nhập băng rộng. Sự kết hợp này cho phép hai kỹ
thuật co thể bổ sung cho nhau trên nhiều phƣơng diện.
Việc sử dụng một mạng EPON để kết nối nhiều WiMAX-BS tạo ra sự kết hợp
tốt về phân cấp băng thông. Trong bài báo này, bốn kiến trúc hợp nhất đƣợc đƣợc
trình bầy. Sự hợp nhất này giúp hiện thực hoa sự hội tụ di động cố định và đem lại
nhiều điểm hấp dẫn. Trƣớc hết, sự hợp nhất cho phép thực hiện hiệu quả việc phân
bổ băng thông và lập lịch goi, giúp đạt đƣợc hiệu suất sử dụng băng thông và hỗ trợ
QoS tốt hơn. Ngoài ra, sự hợp nhất co thể đơn giản hoa vận hành mạng (ví dụ, hoạt
động chuyển giao). Hơn nữa, sự hợp nhất co thể cho phép một mạng quang thụ
động mang đồng thời hai kiểu mạng truy nhập khác nhau và cung cấp cả dịch vụ
truy nhập băng rộng di động lẫn cố định. Cuối cung, sự hợp nhất của EPON và
WiMAX sẽ đem lại hy vọng tiết kiệm chi phí vận hành và thiết kế cho mạng truy
nhập băng rộng thế hệ mới.
CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 47
CHƢƠNG V: GIAO THƢC ĐIÊU KHIÊN ĐA ĐIÊM (MPCP –
MULTIPOINT CONTROL PROTOCOL) TRONG EPON
5.1 Cấu truc khung MPCP :
Khung MPCP thƣơng đƣơc noi đên nhƣ đơn vi dƣ liêu MPCP (MPCPDUs –
MPCP Data Units). MPCP xac đinh năm ban tin sƣ dụng để trao đổi thông tin gi ữa
OLT va ONU : GATE, REPORT, REGISTER_REQ, REGISTER va
REGISTER_ACK. Tât ca MPCPDU la khung điêu khiên bao gôm nhƣng vung sau
(hình IV.1):
- Đia chi đich (DA – Destination Address): Trƣơng đia chi đich khung
điêu khiên MAC chƣa 48 bit đia chi tram chƣa khung đo . Ngoại trừ bản tin
REGISTER, tât ca MPCPDU sƣ dung 48 bit đia chi multicast phân công toan
câu 01-80-C2-00-00-0116. Khung REGISTER sƣ dung đia chi MAC riêng cua
ONU đich.
Hinh V.1: Đinh dang chung khung MPCP[3]
- Đia chi nguôn (SA – Source Address): Trƣơng đia chi nguôn khung điêu
khiên đia chi MAC chƣa 48 bit đia chi riêng cua tram gƣi khung . Trong thiêt bi
OLT, chƣc năng mô phỏng topo logic (LTE – Logic Topology Emulation) phân
giơi giao diên môi trƣơng gigabit đôc lâp (GMII) riêng vơi nhiêu trƣơng hơp
đia chi MAC va nhƣng trƣơng hơp nay co thê đƣơc gan đia chi duy nhât .
Nhƣng khung băt đâu ơ thiêt bi OLT nên sƣ dung đia chi nguôn kêt hơp vơi
trƣơng hơp đia chi MAC truyên khung.
- Chiêu dai/ loại: Trƣơng chiêu dai / loại khung điều khiển MAC là vung 2
octet chƣa gia tri hê thâp luc 88-08. Giá trị này đƣợc gán toàn cầu để xác định
khung điêu khiên MAC .
- Mã hoạt động : Trƣơng ma hoat đông xac đi nh khung điêu khiên đia chi
MAC cu thê nhƣ:
00-0116: PAUSE
CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 48
00-0216: GATE
00-0316: REPORT
00-0416: REGISTER_REQ
00-0516: REGISTER
00-0616: REGISTER_ACK
- Đanh dâu thơi gian : Trƣơng đanh dâu thơi gian mang gia tri xung đông
hô MPCP tƣơng ƣng vơi truyên byte đâu tiên cua DA . Giá trị đánh dấu thời
gian đƣơc dung đê đông bô xung đông hô MPCP trong OLT va ONU .
- Trƣơng xac đinh ma hoat đông : Trƣơng nay mang thông tin tƣơng ƣng
vơi chƣc năng MPCP cu thê . Phân payload k hông đƣơc trƣơng xac đinh ma
hoạt động sử dụng nên đƣợc thêm 0 vào.
- Chuôi kiêm tra khung (FCS – Frame Check Sequence): Trƣơng FCS
mang gia tri CRC -32 mà MAC sử dụng để kiểm lại tính nguyên vẹn của khung
đƣơc nhân.
-
5.1.1. Khung điêu khiên REPORT:
Bản tin REPORT đƣợc ONU sử dụng để báo cáo trạng thái hàng đợi nội bộ đến
OLT. Đinh dang khung REPORT đƣơc thê hiên ơ hinh V.2.
CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 49
Hinh V.2: Đinh dang khung REPORT[3]
5.1.1.1. Báo cáo hàng đơi #n:
Bản tin REPORT truyền chi ều dài hàng đợi lên đến 8 hàng, đai diên bơi
trƣơng bao cao hang đơi #n. Chiêu dai hang đơi đƣơc bao cao nên đƣơc điêu chinh
để giải thích lời mở đầu khung cần thiết , khoảng cách liên khung và mào đầu chăn
lẻ FEC mặc du dữ liệu bổ sung này không thể tồn tại tự nhiên trong hàng đợi . Măt
khác, trƣơng nay không đai diên chiêu dai hang đơi thƣc nhƣng kich thƣơc cƣa sô
truyên đoi hoi truyên dƣ liêu dƣ trƣ trong hang đơi.
5.1.1.2. Chuỗi báo cáo tông hơp bit:
Hàng đợi báo cáo đƣợc xác định bởi chuỗi báo cáo tổng hợp bit - trƣơng 8 bit
trong đo 1 bit ơ vi tri n đai diên hang đơi #n. Bit n bât lên 1 chỉ ra trƣờng báo cáo
hàng đợi #n tôn tai trong khi bao cao hang đơi #n không tôn tai.
5.1.1.3. Sô bô hang đơi:
Nêu ONU bao cao tông chiêu dai hang đơi thi OLT se câp một khe thơi gian
nhỏ hơn khe thời gian mà ONU yêu cầu , nêu không nó sẽ chỉ định một khe thơi
gian lớn không cân xƣng tơi ONU . Nếu thiêu hiểu biết vê câu tao hang đơi thi OLT
không thê câp 1 khe thơi gian nho hơn phu hơp chinh xac vơi sô khung . Khi khung
CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 50
Ethernet không đƣơc chia thi một khung không khit trong phân con lai khe se đƣơc
hoãn lại tới khe thời gian kế tiêp, để lại phẩn dƣ không dung trong khe thời gian
hiên tai.
Đê xƣ ly trƣơng hơp nay , bản tin REPORT chứa nhiều bộ hàng đợi . Môi bô
hàng đợi báo cáo chiều dài tích luỹ (bao gôm ca mào đầu) của một bô goi hang đơi
phụ, luôn luôn băt đâu tƣ phân đâu cua hang đơi . Nêu OLT không thê câp toan bô
chiêu dai hang đơi thi no co thê chon chiêu dai khe băng vơi bât ki gia tri bao cao
nào, và khe thời gian nhƣ thế sẽ không lãng phí băng thông nhơ vao sƣ phac hoa
goi.
Tiêu chuân hơi mơ hô vê cach xac đinh bô goi phu . Y kiến đầu tiên đƣợc
nhom tác vụ EFM thảo luận và thông qua cho rằng vài ngƣỡng đƣơc chi đinh cho
môi hang đơi . Sau đo , chiêu dai hang đơi đƣơ c bao cao băng vơi chiêu dai tât ca
các goi (bao gôm ca mào đầu) không vƣơt qua ngƣỡng. Hình V.3a cho thây một ví
dụ giá trị báo cáo cho ba hàng đợi và hai ngƣỡng. Hình V.3a cho thấy cấu tạo và
điểm bắt đầu hàng đợi có ngƣỡng T1 = 2000 và ngƣỡng T2 = 4000. Hình V.3b cho
thấy các giá trị báo cáo của hàng đợi mà ta nhận đƣợc.Tuy nhiên, khi ban tin
REPORT đƣơc DBA phat ra ngoai pham vi tiêu chuân thi việc xác định cho nhiều
ngƣỡng không bao giờ đƣơc đƣa ra.
Hinh V.3a: Câu tao va điểm ngưỡng hàng đợi
CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 51
Hinh V.3b: Giá trị báo cáo
Hinh V.3:Vi dụ về cấu tạo và giá trị báo cáo của hàng đợi[3]
Sô bô hang đơi tôi đa trong ban tin REPORT phu thuôc vao sô lƣơng bao nhiêu
hàng đợi đƣợc báo cá o. Đƣa ra han chê 64 byte trong chiêu dai ban tin REPORT , một
ONU bao cao 8 hàng đợi co thế co tới hai ngƣỡng trên một hàng đợi nhƣ hình V.4a.
Giá mà chỉ co một hàng đợi co thể hoạt động ở ONU thì no co thể báo cáo lên tới 13
ngƣỡng nhƣ hinh V.4b.
CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 52
Hinh V.4: Đinh dang khung REPORT co sô hang đơi đươc bao cao va bô hang đơi
khác nhau[3]
CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 53
5.1.2. Khung điêu khiên GATE :
Khung điêu khiên GATE co vai tro kep: bản tin GATE phục hồi đƣợc dung để
quảng bá khe phục hồi cho tất cả ONU không khởi tạo và bản tin GATE chuẩn đƣợc
dung để cấp cơ hội truyền tới một mạng đơn, đã phục hồi ONU rồi . Bản tin GATE dễ
dàng xác định nhƣ hai bản tin riêng biệt (co những mã hoạt động khác nhau ). Vơi
nhƣng ly do khac nhau , nhom tác vụ quyết định giữ no nhƣ một bản tin đơn và phân
biêt cach sƣ dung co dung y cua ban tin (phục hồi với bình thƣờng) sƣ dung trƣơng bô
sung trong payload. Hình V.5 cho thấy sƣ đinh dang bản tin GATE phục hồi và bản tin
GATE chuân.
Hinh V.5: Đinh dang ban tin GATE: (a) GATE phuc hôi va (b) GATE chuân[3]
5.1.2.1. Sô grant/cơ:
Môi cƣa sô truyên hay grant truyên đƣợc đai diên bơi căp {startTime,length}.
Môt ban tin GATE c o thể chứa tới 4 grant. Sô trƣơng grant / cơ chi đinh sô grant
chính xác trong bản tin GATE đã cho cũ ng nhƣ vài thông tin bổ sung đƣợc tom tắt
trong hình V.6.
CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 54
Hình V.6: Sô trường grant / cơ[3]
Sô trƣơng grant / cơ phụ chỉ định sô grant trong ban tin GATE . Giá trị hợp lệ
là từ 0 đến 4. Bản tin GATE co 0 grant không gan đƣơc cƣa sô truyên tơi ONU va
chỉ đƣợc dung nhƣ máy moc duy trì.
Bit GATE phuc hôi / chuân chi đinh muc đich va đinh dang payloa d ban tin .
Khi bât lên 1, trƣơng nay chi ra răng khung la GATE phuc hôi trong khi no la
GATE chuân.
Báo cáo nhom là một ánh xạ bit chỉ định rằng OLT có yêu câu ONU truyên
bản tin REPORT trong bất kì grant gán nào hay không . Môi bit trong anh xa bit
báo cáo nhom tƣơng ứng với một grant riêng nhƣ sau: bit 4 tƣơng ƣng vơi grant 1,
bit 5 tƣơng ƣng vơi grant 2, bit 6 tƣơng ƣng vơi grant 3 và bit 7 tƣơng ƣng vơi
grant 4. Thƣc tê, nêu OLT yêu câu REPORT tƣ ONU trong grant #n, OLT nên tăng
chiêu dai grant này để thích ứng với bản tin REPORT phụ. Nêu OLT câp chinh xac
chiêu dai ma ONU yêu câu trƣơc thi ban tin REPORT tƣ ONU se ƣu tiên một trong
nhƣng khung dƣ liêu trƣơc . Nêu khung ƣu tiên co chiêu dai lơn hơn chiêu dai
khung REPORT thi khe đƣơc câp se co phân dƣ không dung va vai băng thông bi
lãng phí. ONU cung cho phep phat riêng ban tin REPORT ma không cân OLT yêu
câu no.
Bản tin GATE phục hồi luôn luôn mang grant riêng. Bản tin này co bit GATE
phục hồi / chuân bât lên 1 và không co bit báo cáo nhom nào bật lên . Do đo, trong
GATE phuc hôi, sô trƣơng grant / cơ luôn luôn co gia tri 0916.
5.1.2.2. Thơi gian khơi đâu grant #n:
Trƣơng thơi gian khơ i đâu grant #n đai diên cho gia tri xung đông hô MPCP
nôi bô cua ONU ơ vị trí ONU băt đâu mơ laser. Giá trị trƣơng nay đai diên cho đơn
vị của TQ . Nêu ban tin GATE chƣa nhiêu hơn một grant thì tất cả grant trong ban
tin đƣơc thơi gian khơi đâu săp xêp . Tuy nhiên , không yêu câu nao tôn tai cho
nhƣng grant đƣơc phân phôi trong nhƣng ban tin GATE khac nhau , do đo OLT co
thê gan grant cho ONU theo thƣ tƣ khac vơi thƣ tƣ trong nhƣng grant này kích hoạt
ở ONU.
CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 55
Trong ban tin GATE phuc hôi , sƣ sáng tỏ giá trị thời gian khởi đầu grant khác
nhau: thơi gian laser nên mơ , trƣơng nay gia i thich cho thơi gian ma laser co thể
mơ. ONU không khơi tao se chơ sƣ tri hoan ngâu nhiên trƣơ c khi phuc đap trong
khe phuc hôi. Vì thế, nêu sƣ tri hoan ngâu nhiên nay la 0 thì laser sẽ bật lên tại một
lúc nào đo sau khi thời gian khởi đầu đƣợc quảng bá.
5.1.2.3. Chiêu dai chƣng thƣ #n:
Trƣơng chiêu dai grant #n đai diên c ho chiêu dai truyên ONU . Chiêu dai nay
đo trong TQ va bao gôm nhƣng khoang thơ i gian cân thiêt đê bât laser lên (Ton),
phát chuỗi đồng bộ cần thiết cho máy thu OLT để điều chỉnh độ lợi (TAGC) và đồng
bô xung đông hô may thu (TCDR) và cuối cung tắt laser (Toff). Hình IV.6 mô ta câu
trúc grant và mối quan hệ của no với giá trị chiều dài grant.
Hinh V.7: Câu truc grant[3]
Trong ban tin GATE phuc hôi , sƣ sáng tỏ trƣơng chiêu dai grant khác nhau .
Đê phúc đáp lại bản tin GATE phục hồi , ONU không khơi tao se giƣ laser mơ đu
lâu đê truyên ban tin REGISTER _REQ. Giá trị chiều dài grant đƣơc ONU dung đê
tính toán phạm vi cho phép tối đa cho sự trì hoãn ngẫu nhiên ứng dụng cho đƣơng
truyên. Ví dụ, nêu thơi gian truyên REGISTER _REQ bao gôm Ton, TAGC, TCDR và
Toff là T TQ, sau đo sƣ tri hoan ngâu nhiên co thê đƣơc chon trong khoang
[0:grantLength–T]. Rõ ràng, mục đích ở đây là bảo đảm rằng ONU khôn g bao giơ
truyên qua thơi gian kêt thuc khe thơi gian grantStartTime + grantLength.
5.1.2.4. Thơi gian đông bô:
Trƣơng thơi gian đông bô chi tôn tai trong GATE phuc hôi . Máy thu chế độ
nhom khác nhau ở OLT co thể yêu cầu khoảng cách AG C va CDR khac nhau . Đê
cải thiện hiệu quả EPON khi sƣ dung máy thu tốc độ cao, OLT sƣ dung trƣơng thơi
gian đông bô đê quang ba cho ONU tông thơi gian của AGC va CDR ma may thu
của no yêu cầu . Theo tiêu chuân IEEE 802.3ah, thơi gian TAGC không nên vƣơt qua
400ns. Khoảng thời gian TCDR bao gồm 2 thành phần: đông bô bit va hiêu chinh
mã nhom . Khoảng thời gian đồng bộ bit không lâu hơn 400ns. Hiêu chinh ma
CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 56
nhom cho phép thời gian đồng bộ là 832ns hay 52 TQ. ONU chi nên truyên ma
nhom rỗi trong suốt thời gian đồng bộ.
5.1.3. Khung điêu khiên REGISTER _REQ:
Bản tin REGISTER _REQ đƣơc ONU không khơi tao dung đê phuc đap
GATE phuc hôi . Khi OLT nhân đƣơc ban tin REGISTER _REQ tƣ ONU , no nghiên
cứu phần thông tin chính nhƣ: vòng quay thời gian từ ONU và địa chỉ MAC của ONU .
ONU đƣơc đăng ki cung co thê băt nguôn tƣ ban tin REGISTER _REQ đê yêu câu
OLT xoa sô. Đinh dang ban tin nay đƣơc thê hiên trong hinh V.8.
Hinh V.8: Đinh dang khung REGISTER_REQ[3]
5.1.3.1. Cơ:
Giá trị trƣờng cờ chỉ định rằng bản tin REGISTER _REQ yêu câu đăng ky (cơ
= 1) hay xoa sô (cơ = 3). Tât ca nhƣng gia tri khac cua trƣơng cơ đƣơc dƣ trƣ . OLT
nên bo qua tât ca ban tin REGISTER_REQ đƣơc nhân trong trƣơng cơ để nhân một
trong nhƣng gia tri dƣ trƣ.
5.1.3.2. Chờ grant:
Khi ONU nhân ban tin GATE , no lƣu trữ tham sô grant nhƣ: thơi gian khơi
đâu, chiêu dai, dâu hiêu bao cao tac vu va cơ phuc hôi cho đê n khi xung đông hô
MPCP nôi bô đat đên gia tri thơi gian khơi đâu grant. Trƣơng chơ grant chỉ định tới
OLT dung lƣơng đêm cua ONU đê dƣ trƣ grant tƣơng lai . Ở OLT , nhận giá trị
trƣơng chờ grant đáp ứng tơi DBA để không đƣa ra grant nôi bât hơn ONU co thê
đệm. Tât ca grant nôi bât hơn qua gia tri chơ grant sẽ bị ONU loại bỏ.
CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 57
5.1.4. Khung điêu khiên REGISTER :
Bản tin REGISTER đƣợc OLT dung để gán giá trị chứng thực liên kết logic
(LLID – Logical Link Identifier) duy nhât cho ONU mơi đƣơc phuc hôi . Trong tât
cả MPCPDU , bản tin REGISTER là bản tin duy nhất sử dụng địa chỉ MAC của
ONU nhƣ DA. Bản tin này chỉ dành cho ONU riêng , no đƣợc truyền trƣớc khi liên
kêt logic tơi ONU nay đƣơc thiêt lâp. Do đo, bản tin REGISTER đƣợc truyền với
LLID quang ba vơi đia chi MAC riêng .
Hơn nƣa, OLT co thê gƣi ban tin REGISTER tơi ONU đa đƣơc đăng ky , để
xoá bỏ ONU này hay yêu cầu ONU lặp lại thủ thuật đăng ký . Nhƣng ban tin n hƣ
thê se đƣơc gƣi trên nhƣng liên kêt logic đơn hƣơng đa đƣơc thiêt lâp va co thê
dung địa chỉ đa hƣớng gán toàn cầu 48 bit 01-80-C2-00-00-0116. Đinh dang ban tin
REGISTER đƣơc thê hiên ơ hinh V.9.
Hinh V.9: Đinh dang khung REGISTER[3]
5.1.4.1. Công gan:
Trƣơng công gan mang gia tri LLID gan cho ONU đa cho . Giá trị này là duy
nhât trên một mạng EPON . Môt khi LLID đƣơc gan cho chƣc năng LTE trong
ONU va công tƣơng ƣng ơ OLT thì liên kêt logic đơn hƣơng giƣ a OLT va ONU
đƣơc tao ra.
5.1.4.2. Cơ:
Trƣơng cơ xac đinh những hƣơng dân đăng ky cu thê tơi ONU . Trƣơng nay
co thể mang những giá trị sau đây:
- Đăng ky lai: ONU đa đƣơc đăng ky đƣơc yêu câu đăng ky lai.
CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 58
- Xoá sổ : ONU đa đƣơc đăng ky đƣơc yêu câu giai toa LLID va chuyên
tiêp tơi trang thai không khơi tao . Sau khi xoa sô , ONU co thê tham gia vao thu
thuât tƣ phuc hôi lân nƣa.
- Ack: Tác nhân phục hồi ở OLT thừa nhận sự đăng ký thành công của
ONU.
- Nack: Tác nhân phục hồi ở OLT từ chối đăng ký tới ONU . ONU vân ơ
trạng thái không khởi tạo.
Tât ca gia tri trƣơng cơ khac đƣơc dƣ trƣ . ONU nên bo qua tât ca ban tin
REGISTER đƣơc nhân trong khi trƣơng cơ mang một trong nhƣng gia trị dự trữ.
5.1.4.3. Thơi gian đông bô:
Sƣ xac đinh trƣơng nay giông vơi xác định trƣơng thơi gian đông bô cho ban
tin GATE phuc hôi . Tuy nhiên, tiêu chuân không yêu câu gia tri thơi gian đông bô
trong ban tin REGISTER tƣơng ƣng vơ i gia tri thơi gian đông bô trong GATE phuc
hôi. OLT se yêu câu thơi gian đông bô lơn hơn trong GATE phuc hôi . Môt khi
phúc đáp đầu tiên từ ONU (ví dụ: bản tin REGISTER _REQ) đƣơc nhân , OLT co
thê đinh lai chât lƣơng tin hiê u thu va co thê giam thơi gian đông bô , chăng han
nhƣ: tín hiệu chất lƣợng tốt cho phép thời gian TCDR ngăn hơn.
5.1.4.4. Chơ grant gửi vê:
Trƣơng chơ grant gửi vê thƣa nhân vơi ONU la DBA trong OLT châp nhân sô
grant nôi bât tôi đa ma ONU co thê lƣu trƣ . Noi một cách nghiêm khắc , trƣơng nay
không cân thiêt do no mang nhƣng thông tin không dung .
5.1.5. Khung điêu khiên REGISTER _ACK:
Bản tin REGISTER _ACK phuc vu nhƣ một sƣ thƣa nhân đăng ky cuôi cung
của ONU. No là MPCPDU đầu tiên mà ONU truyền đi trên một liên kêt logic thiêt
lâp mơi. Đinh dang ban tin REGISTER_ACK đƣơc thê hiên ơ hinh V.10.
CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 59
Hinh V.10: Đinh dang khung REGISTER_ACK[3]
5.1.5.1. Cơ:
Trƣơng cơ xac đinh phuc đap đăng ky cu thê t ừ ONU . Trƣơng nay co thê
mang nhƣng gia tri sau :
- Nack: Tác nhân phục hồi ở ONU từ chối đăng ký . ONU vân ơ trang thai
không khơi tao.
- Ack: Tác nhân phục hồi ở ONU thừa nhận sự đăng ký thành công.
Tât ca nhƣng gia tri trƣơ ng cơ khac đƣơc dƣ trƣ . OLT nên bo qua tât ca ban
tin REGISTER_ACK đƣơc nhân trong khi trƣơng cơ mang một trong nhƣng gia tri
lƣu trƣ.
5.1.5.2. Công gan gửi vê:
Trƣơng công gan dôi vê mang ban sao chep cua gia tri công gan nhân tro ng
bản tin REGISTER.
5.1.5.3. Thơi gian đông bô dôi vê :
Trƣơng thơi gian đồng bộ gửi vê mang ban sao chep cua gia tri thơi gian đông
bô đƣơc nhân trong ban tin REGISTER.
5.2. Giao thưc điêu khiên đa điêm (MPCP – Multipoint Control Protocol):
Để hổ trợ việc định vị khe thời gian bởi OLT, giao thức MPCP đang đƣợc
nhóm IEEE 802.3ah phát triển. MPCP không xây dựng một cơ chế phân bổ băng
tần cụ thể, mà thay vào đo, no là một cơ chế hổ trợ thiết lập các thuật toán phân bổ
băng tần khác nhau trong EPON. Giao thức này dựa vào hai bản tin Ethernet:
GATE và REPORT. Bản tin GATE đƣợc gởi từ OLT đến ONU để ấn định một khe
CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 60
thời gian truyền. Bản tin REPORT đƣợc ONU sử dụng để truyền đạt các thông tin
về trạng thái hiện tại của no (nhƣ mức chiếm dữ của bộ đệm) đến OLT, giúp OLT
có thể phân bổ khe thời gian một cách hợp lý. Cả hai bản tin GATE và REPORT
đều là các khung điều khiển MAC (loại 88-08) và đƣợc xử lý bởi lớp con điều
khiển MAC.
Có hai mô hình hoạt động của MPCP: tự khởi tạo và hoạt động bình thƣờng.
Trong mô hình tự khởi tạo đƣợc dung để dò các kết nối ONU mới, nhận biết trễ
Round-trip và địa chỉ MAC của ONU đo. Trong mô hình bình thƣờng đƣợc dùng
để phân bổ cơ hội truyền dẫn cho tất cả các ONU đƣợc khởi tạo.
Từ nhiều ONU có thể yêu cầu khởi tạo cùng một lúc, mô hình khởi tạo tự
động là một thủ tục dựa vào sự cạnh tranh. Ở lớp cao hơn no làm việc nhƣ sau:
1. OLT chỉ định một khe khởi tạo, một khoảng thời gian mà không có ONU
khởi tạo trƣớc nào đƣợc phép truyền. Chiều dài của khe khởi tạo này phải tối thiểu
là: <transmission size> + <maximum round-trip time> - <minimum round-trip
time>; với <transmission size> là chiều dài của cửa sổ truyền mà một ONU không
khởi tạo có thể dùng.
2. OLT gởi một bản tin khởi tạo GATE báo hiệu thời gian bắt đầu của khe
khởi tạo và chiều dài của nó. Trong khi chuyển tiếp bản tin này từ lớp cao hơn đến
lớp MAC, MPCP sẽ gán nhãn thời gian đƣợc lấy theo đồng hồ của nó.
3. Chỉ các ONU chƣa khởi tạo mới đáp ứng bản tin khởi tạo GATE. Trong lúc
nhận bản tin khởi tạo GATE, một ONU sẽ thiết lập thời gian đồng hồ của nó theo
nhãn thời gian đến trong bản tin khởi tạo GATE.
4. Khi đồng hồ trong ONU đến thời gian bắt đầu của khe thời gian khởi tạo
(cũng đƣợc phân phối trong bản tin GATE), ONU sẽ truyền bản tin của chính nó
(khởi tạo REPORT). Bản tin REPORT sẽ chứa địa chỉ nguồn của ONU và nhãn
thời gian tƣợng trƣng cho thời gian bên trong của ONU khi bản tin REPORT đƣợc
gởi.
5. Khi OLT nhận bản tin REPORT từ một ONU chƣa khởi tạo, nó nhận biết
địa chỉ MAC của nó và thời gian Round-trip. Nhƣ đƣợc minh họa ở hình V.11, thời
gian Round-trip của một ONU là thời gian sai biệt giữa thời gian bản tin REPORT
đƣợc nhận ở OLT và nhãn thời gian chứa trong bản tin REPORT.
CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 61
Từ nhiều ONU chƣa khởi tạo, có thể đáp ứng cùng bản tin khởi tạo GATE,
bản tin REPORT có thể xung đột. Trong trƣờng hợp đo, bản tin REPORT của
ONU bị xung đột sẽ không thiết lập bất kỳ khe nào cho hoạt động bình thƣờng của
nó. Nếu nhƣ ONU không nhận đƣợc khe thời gian trong khoảng thời gian nào đo,
nó sẽ kết luận rằng sự xung đột đã xãy ra và no sẽ thử khởi tạo lại sau khi bỏ qua
một số bản tin khởi tạo GATE ngẫu nhiên. Số bản tin bỏ đƣợc chọn ngẫu nhiên từ
một khoảng thời gian gấp đôi sau mỗi lần xung đột.
Dƣới đây chúng ta mô tả hoạt động bình thƣờng của MPCP:
1. Từ lớp cao hơn (MAC control client), MPCP trong OLT đƣa ra yêu cầu để
truyền bản tin GATE đến một ONU cụ thể với các thông tin nhƣ sau: thời điểm
ONU bắt đầu truyền dẫn và thời gian của quá trình truyền dẫn (hình V.12).
Hình V.11: Thời gian Round-
trip[15]
CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 62
2. Trong lớp MPCP (của cả OLT và ONU) duy trì một đồng hồ. Trong khi
truyền bản tin GATE từ lớp cao hơn đến lớp MAC, MPCP sẽ gán vào bản tin này
nhãn thời gian đƣợc lấy theo đồng hồ của nó.
3. Trong khi tiếp nhận bản tin GATE co địa chỉ MAC phù hợp (địa chỉ của các
bản tin GATE đều là duy nhất), ONU sẽ ghi lên các thanh ghi trong nó thời gian
bắt đầu truyền và khoảng thời gian truyền. ONU sẽ cập nhật đồng hồ của nó theo
thời gian lƣu trên nhãn của bản tin GATE nhận đƣợc. Nếu sự sai biệt đã vƣợt quá
ngƣỡng đã đƣợc định trƣớc thì ONU sẽ cho rằng, no đã mất sự đồng bộ và sẽ tự
chuyển vào chế độ chƣa khởi tạo. Ở chế độ này, ONU không đƣợc phép truyền. Nó
sẽ chờ đến bản tin GATE khởi tạo tiếp theo để khởi tạo lại.
4. Nếu thời gian của bản tin GATE đƣợc nhận gần giống với thời gian đƣợc
lƣu trên nhãn của bản tin GATE, ONU sẽ cập nhật đồng hồ của nó theo nhãn thời
gian. Khi đồng hồ trong ONU chỉ đến thời điểm bắt đầu của khe thời gian truyền
dẫn, ONU sẽ bắt đầu phiên truyền dẫn. Quá trình truyền dẫn này có thể chứa nhiều
khung Ethernet. ONU sẽ đảm bảo rằng không có khung nào bị truyền gián đoạn.
Nếu phần còn lại của khe thời gian không đủ cho khung tiếp theo thì khung này sẽ
đƣợc để lại cho khe thời gian truyền dẫn tiếp theo và để trống một phần không sử
dụng trong khe thời gian hiện tại.
Bản tin REPORT sẽ đƣợc ONU gởi đi trong cửa sổ truyền dẫn gán cho nó
cùng với các khung dữ liệu. Các bản tin REPORT có thể đƣợc gởi một cách tự
động hay theo yêu cầu của OLT. Các bản tin REPORT đƣợc tạo ra ở lớp trên lớp
Hình V.12: Giao thức MPCP-hoạt động của bản tin
GATE[15]
CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 63
điều khiển MAC (MAC Control Client) và đƣợc gán nhãn thời gian tại lớp điều
khiển MAC (Hình V.13). Thông thƣờng, REPORT sẽ chứa độ dài yêu cầu cho khe
thời gian tiếp theo dựa trên độ dài hàng đợi của ONU. Khi yêu cầu một khe thời
gian, ONU cũng co tính đến cả các phần mào đầu bản tin, đo là các khung mào đầu
64 bit và khung mào đầu IFG 96 bit đƣợc ghép vào trong khung dữ liệu.
Khi bản tin REPORT đã đƣợc gán nhãn thời gian đến OLT, nó sẽ đi qua lớp
MAC (lớp chịu trách nhiệm phân bổ băng tần). Ngoài ra, OLT cũng sẽ tính lại chu
trình đi và về với mỗi nguồn ONU. Sẽ có một số chênh lệch nhỏ của RTT mới và
RTT đƣợc tính từ trƣớc bắt nguồn từ sự thay đổi trong chiết suất của sợi quang do
nhiệt độ thay đổi. Nếu sự chênh lệch này là lớn thì OLT sẽ đƣợc cảnh báo ONU đã
mất đồng bộ và OLT sẽ không cấp phiên truyền dẫn cho ONU cho đến khi nó đƣợc
khởi tạo lại.
5.3. Chƣơng trình demo:
5.3.1. Giới thiệu:
Trong phần này, chúng ta thực hiện ba chƣơng trình demo:
- Demo bảo vệ tuyến quang EPON
- Demo truyền nhận dữ liệu 64-QAM dùng trong dịch vụ IPTV
- Demo truyền nhận dữ liệu thoại trong EPON
5.3.2. Nội dung:
Hình V.13: Giao thức MPCP-hoạt động của bản tin REPORT[15]
CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 64
Bảo vệ tuyến quang EPON:
- Trƣờng hợp 1:
Hình V.14 cho thấy lỗi đƣợc phát hiện trên đƣờng dây làm việc, cấu trúc
bảo vệ sẽ đƣợc kích hoạt và chuyển hƣớng tín hiệu quang sang đƣờng dây
bảo vệ. Mũi tên cho thấy cấu trúc bảo vệ nhƣ đƣờng bảo vệ riêng.
Hình V.14 : Hỏng xảy ra ở đường dây làm việc và tín hiệu chuyển sang đường dây
bảo vệ
- Trƣờng hợp 2:
Hình V.15 cho thấy sơ đồ bảo vệ dùng chung khi hỏng xảy ra ở cả
đƣờng dây làm việc và đƣờng dây bảo vệ. Sơ đồ bảo vệ dùng chung sẽ đƣợc
kích hoạt và tín hiệu quang sẽ chuyển định tuyến sang đƣờng dây bảo vệ
cạnh đƣợc vẽ theo mũi tên.
HìnhV.15: Hỏng xảy ra ở đường dây làm việc và đường dây bảo vệ, tín hiệu
chuyển sang đường dây bảo vệ bên cạnh.
Truyền nhận dữ liệu 64-QAM dùng trong dịch vụ IPTV:
Một máy phát tín hiệu giả ngẫu nhiên tạo một chuỗi giả ngẫu nhiên đi qua
bộ mã hóa 64-QAM, tách ra đi qua hai bộ phát xung M-ary. Sau đo tổng hợp lại
qua hai bộ điều chế vuông góc rồi tách ra qua hai bộ dò ngƣỡng M-ary. Cuối
cùng, ta cho tín hiệu đi qua bộ giải mã QAM.
CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 65
5.3.3. Muc đich:
- Bảo vệ tuyến quang EPON dung để cung cấp cho thuê bao một đƣờng
truyền ổn định nhất, bảo đảm tín hiệu không bị đứt kết nối trong khi truyền
- Truyền nhận dữ liệu 64-QAM dùng trong dịch vụ IPTV: đây là một dịch vụ
đƣợc cung cấp cho khách hàng khi đăng kí dịch vụ FTTH
5.3.4. Hạn chế chƣơng trình demo:
Chƣơng trình này chỉ là chƣơng trình giả lập chỉ đƣa ra những kết quả tƣơng
đối mang tính chất tham khảo. Khi đƣa vào sử dụng sẽ còn nhiều yếu tố ảnh hƣởng
đến kết quả ứng dụng.
CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 66
CHƢƠNG VI: KẾT LUẬN
Qua đề tài này, em đã tìm hiểu sơ lƣợc về mạng viễn thông, mạng truy nhập
quang, mạng quang thụ động và mạng EPON.
Với quá trình phát triển mạng viễn thông từ trƣớc đến nay, mạng viễn thông
đã co những bƣớc tiến dài trong lịch sử viễn thông. No ngày càng đáp ứng đƣợc
những nhu cầu cần thiết của con ngƣời về chất lƣợng mạng, dịch vụ mạng,… Điển
hình trong đo, mạng truy nhập quang đã, đang và sẽ ngày càng đƣợc quan tâm và
phát triển hơn nữa vì những tính năng ƣu việt của nó về băng thông, nhiễu, khả
năng tích hợp dịch vụ, chi phí lắp đặt và nổi bật trong đo là tính năng bảo mật của
no. Đo chính là vấn đề mà các nhà cung cấp mạng cũng nhƣ các khách hàng sử
dụng mạng hiện nay đặc biệt quan tâm.
Trong mạng truy nhập quang, mạng PON đã đƣợc ứng dụng rộng khắp hơn cả
phần lớn nhờ vào thiết bị thụ động – không cần cấp nguồn và giá thành thiết bị
cạnh tranh. Mạng PON đƣợc phân thành các loại: BPON, GPON, EPON và
GEPON. Trong phạm vi đề tài này, em chỉ tìm hiểu về mạng EPON để biết đƣợc
những điểm cơ bản về no nhƣ: tiêu chuẩn, phạm vi hoạt động, nguyên tắc hoạt
động của mạng. Từ đo, em đi vào tìm hiểu về giao thức điều khiển đa điểm
(MPCP) trong mạng EPON – mục tiêu chính của đề tài. Trong giao thức MPCP,
cấu trúc khung của mạng EPON chia thành bốn khung điều khiển: REPORT,
GATE, REGISTER_REQ, REGISTER và REGISTER_ACK và hoạt động của
giao thức dựa vào những bản tin này. Để hiểu rõ hơn về giao thức này, em thực
hiện chƣơng trình demo truyền dữ liệu và thoại trong mạng EPON.
Sau khi hoàn thành đề tài này, em đã tìm hiểu đƣợc những kiến thức về mạng
viễn thông, mạng truy nhập quang, mạng quang thụ động, đặc biệt trong đo là biết
đƣợc nhiều hơn về mạng EPON và giao thức điều khiển đa điểm của nó. Qua phần
thực hiện chƣơng trình demo, em hiểu rõ hơn về cách truyền dữ liệu và thoại của
dịch vụ ứng dụng trong mạng EPON bằng cách ứng dụng giao thức MPCP từ đo
biết đƣợc những thông số mạng của nó.
CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 67
Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện đề tài, do thời gian còn hạn chế và còn
nhiều thiếu sót về kiến thức nên đề tài chỉ hạn chế tìm hiểu ở giao thức điều khiển
đa điểm, không thể tìm hiểu thêm về những vấn đề khác trong mạng EPON đƣợc.
Và đề tài chỉ gói gọn trong phần thực hành một trong nhiều ứng dụng của mạng
EPON chứ không thể tìm hiểu kĩ hơn về các ứng dụng khác của mạng.
Trong đề tài này, với mong muốn sử dụng giao thức điều khiển đa điểm đƣợc
ứng dụng trong thực tế mạng truy nhập quang FTTH, chúng ta có khả năng cung
cấp cho thuê bao yêu cầu băng thông lớn, có khả năng tích hợp cao nhƣ IPTV,
VOD, triple play,…
DANH MỤC HÌNH VẼ
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 68
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình II.1: Cấu trúc phân cấp của mạng viễn thông[6] .................................................. 6
Hình II.2: Mô hinh tham chiêu cua mang truy nhâp[7] ................................................. 8
Hình II.3: Mô hinh đâu nôi AON[11]......................................................................... 13
Hình II.4: Phƣơng thức đấu nối Home run fiber[11] .................................................. 13
Hình II.5: Phƣơng thức đấu nôi Active Star Ethernet[11] ........................................... 14
Hình II.6: Mô hình logic của mạng PON[8] ............................................................... 15
Hình II.7: Mô hình đấu nối PON[8] ........................................................................... 16
Hình III.1: Cấu trúc phân lớp của BPON[5] ............................................................... 22
Hình III.2: Cấu trúc khung APON chiều xuống tại tốc độ 155.52 Mb/s[5] ................. 24
Hình III.3: Cấu trúc khung APON luồng lên[5] ......................................................... 25
Hình III.4: Chuyển mạch BPON[2] ........................................................................... 26
Hình III.5: Cấu trúc phân lớp của GPON[4] ............................................................... 28
Hình III.6: T-CONT giữa OLT và ONU[5] ................................................................ 29
Hình III.7: T-CONT ATM và T-CONT GEM[4] ....................................................... 29
Hình III.8: Cấu trúc khung GPON trong dòng luồng xuống[4] ................................... 30
Hình III.9: Cấu trúc khung GPON luồng lên[4] ......................................................... 31
Hình III.10: Mô hình mạng GEPON[13] .................................................................... 33
Hình IV.1: Mạng GPON thực tế[14] .......................................................................... 35
Hình IV.2: Mạng EPON thực tế[14] .......................................................................... 36
Hình IV.3: Mối quan hệ giữa mô hình phân lớp IEEE 802.3 và mô hình tham chiếu
OSI[3]........................................................................................................................ 41
Hình IV.4: Lƣu lƣợng hƣớng xuống trong EPON[3] .................................................. 43
Hình IV.5: Lƣu lƣợng hƣớng lên trong EPON[3] ....................................................... 44
Hình IV.6: Hƣớng phát triển hữu tuyến của EPON .................................................... 45
Hình IV.7: Sự bùng nổ thông tin của Nhật Bản .......................................................... 45
DANH MỤC HÌNH VẼ
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 69
Hình V.1: Đinh dang chung khung MPCP[3] ............................................................. 47
Hình V.2: Đinh dang khung REPORT[3] ................................................................... 49
Hình V.3a: Câu tao va điểm ngƣỡng hang đợi ........................................................... 50
Hình V.3b: Giá trị báo cáo ......................................................................................... 51
Hình V.3:Ví dụ về cấu tạo và giá trị báo cáo của hàng đợi[3] .................................... 51
Hình V.4: Đinh dang khung REPORT co sô hang đợi đƣợc bao cao va bô hang đợi
khác nhau[3] .............................................................................................................. 52
Hình V.5: Đinh dang ban tin GATE: (a) GATE phuc hôi va (b) GATE chuân[3] ....... 53
Hình V.6: Sô trƣờng grant / cờ[3] .............................................................................. 54
Hình V.7: Câu truc grant[3] ....................................................................................... 55
Hình V.8: Đinh dang khung REGISTER_REQ[3] ..................................................... 56
Hình V.9: Đinh dang khung REGISTER [3] ............................................................... 57
Hình V.10: Đinh dang khung REGISTER_ACK[3] ................................................... 59
Hình V.11: Thời gian Round-trip[15] ........................................................................ 61
Hình V.12: Giao thức MPCP-hoạt động của bản tin GATE[15] ................................. 62
Hình V.13: Giao thức MPCP-hoạt động của bản tin REPORT[15] ............................ 63
Hình V.14 : Hỏng xảy ra ở đƣờng dây làm việc và tín hiệu chuyển sang đƣờng dây bảo
vệ ............................................................................................................................... 64
HìnhV.15: Hỏng xảy ra ở đƣờng dây làm việc và đƣờng dây bảo vệ, tín hiệu chuyển
sang đƣờng dây bảo vệ bên cạnh. ............................................................................... 64
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 70
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
A
AES Advanced Encryption Standard Tiêu chuẩn mã hoa mở rộng
AGC Automatic Gain Control Điều khiển độ lợi tự động
AM-VSB Amplitude Modulation-Vestigial Điều chế khuếch đại băng tần
Side Band một biên còn sót lại
AN Access Network Mạng truy nhập
AOEN Active Optical Ethernet Network Mạng quang tích cực Ethernet
AON Active Optical Network Mạng quang tích cực
APON ATM Passive Optical Network Mạng quang thụ động ATM
ASE Active Star Ethernet Mạng Ethernet hình sao tích cực
ATM Asynchorous Transfer Mode Chế độ truyền bất đồng bộ
ATM Asynchronous Transfer Mode Chê đô truyên bât đông bô
B
BIP Byte Interleaved Parity Byte chèn chẵn lẻ
BPON Broadband Passive Optical Network Mạng quang thụ đông băng rông
BW Bandwidth Băng thông liên kết
C
CATV Community Antenna Television Truyền hình cáp
CDR Clock and Data Recovery Phục hồi dữ liệu và xung đồng
hồ
CO Central Office Tổng đài trung tâm
CPE Customer-premises equipment Thiết bị nhà thuê bao
CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra độ dƣ vòng
CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access Đa truy nhập sóng mang có phát
with Collision Detection hiện xung đột
CWDM Coarse Wavelength Division Ghép kênh chuỗi bƣớc sóng
Multiplexing
D
DA Destination Address Đia chi đich
DBA Dynamic Bandwidth Allocation Định vị băng thông động
DBS Direct Broadcast System Truyền hình trực tiếp
DSL Dial Subscriber Line Đƣờng dây thuê bao số
DTE Data Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối dữ liệu
DWDM Dense Wavelength Division Ghép kênh theo bƣớc song mật
Multiplexing đô cao
E
EFM Ethernet in the First Mile Công nghệ Ethernet trong tiêu
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 71
chuẩn First Mile
EPON Ethernet Passive Optical Network Mạng quang thụ động Ethernet
F
FBT Fused Biconical Taper Hàn sợi quang thon nhỏ hai đầu
FCS Frame Check Sequence Chuôi kiêm tra khung
FEC Forward Error Correction Sửa lỗi chuyển tiếp
FTTB Fiber-to-the Building Mạng quang tới tòa nhà
FTTC Fiber-to-the Curb Mạng quang tới vỉa hè
FTTH Fiber-to-the Home Mạng quang tới nhà
FTTPC Fiber-to-the PC Mạng quang tới PC
G
GEM GPON Encapsulation Method Phƣơng pháp đong goi GPON
GEPON Gigabit Ethernet Passive Optical Mạng quang thụ động Gigabit
Network Ethernet
GMII Gigabit Media Independent Interface Giao diện môi trƣờng gigabit độc
lập
GPON Gigabit Passive Optical Network Mạng quang thụ động Gigabit
GTC GPON Transmission Convergence Lớp hội tụ truyền dẫn GPON
Layer
H
HEC Header Error Correction Sửa lỗi header
I
ID Identification Giá trị nhận dạng
IFG Inter-frame Gap Khe hở giữa các khung
IP Internet Protocol Giao thƣc Internet
IPTV Internet Protocol Television Truyền hình sử dụng giao thức
Internet
ISDN Integrated Services Digital Network Mạng tích hợp dịch vụ số
ISDN-BA ISDN - Basic Access ISDN truy nhâp cơ ban
L
LAN Local Area Network Mạng cục bộ
LLC Logic Link Control Lớp con điều khiển liên kết logic
LLID Logical Link Identifier Giá trị chứng thực liên kết logic
LMDS Local Multipoint Distribution Service Dịch vụ nội hạt phân bố đa điểm
LTE Logic Topology Emulation Mô phỏng topo logic
M
MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập môi trƣờng
MDI Medium Dependent Interface Giao diện phụ thuộc môi trƣờng
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 72
MIB Management Information Base Cơ sở dữ liệu thông tin quản lý
MPCPDUs MPCP Data Units Đơn vi dƣ liêu MPCP
MTBF Mean Time Between Failures Kéo dài vô hạn thời gian
O
OAM Operation, Administration and Vận hành, quản lý và bảo dƣỡng
Maintenance
OAM&P Operation, Administration, Vận hành, quản lý, bảo dƣỡng và
Maintenance and Provisioning dự liệu
ODN Optical distribution network Mạng phân phôi quang
OLT Optical Line Terminal Kết cuối đƣờng dây quang
ONT Optical Network Terminal Kết cuối mạng quang
P
P2MP Point to Multipoint Kết nối điểm – đa điểm
P2P Point to Point Kết nối điểm – điểm
PCB Pool Control Block Khối điều khiển vung lƣu trữ
PCS Physical Coding Sublayer Lớp con mã hóa vật lý
PDH Plesiochoronous Digital Hierarchy Phân câp sô cân đông bô
PHY Physical Layer Lớp vật lý
PLC Planar Lightwave Circuit Cấu trúc mạch sóng ánh sáng hai
chiều
PLOAM Physical Layer Operation, Vận hành, quản lý và bảo dƣỡng
Administration and Maintenance lớp vật lý
PMA Physical Medium Attachment Lớp con gắn với môi trƣờng vật
lý
PMD Physical Medium Dependent Lớp con môi trƣờng vật lý phụ
thuộc
PML Physical Medium Layer Lớp môi trƣờng vật lý
PON Passive Optical Network Mạng quang tích cực
POTS Plain Old Telephone Service Dịch vụ điện thoại truyền thống
PPP Point-to-Point Protocol Giao thức điểm - điểm
PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyên mach
công cộng
PTP Point- to-Point Kết nối điểm - điểm
R
RF Radio Frequency Tần số vô tuyến
RS Riconciliation Sublayer Lớp con tái giải điều
RTT Round-trip Time Thời gian đi và về
S
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 73
SA Source Address Đia chi nguôn
SAR Segmentation And Reassembly Phân đoạn và ghép lại
SDH Synchoronous Digital Hierarchy Phân câp sô đông bô
SLAs Service Level Agreements Mức dịch vụ cam kết
SNI Subscriber Network Interface Giao diên mang thuê bao
SNR Signal Noise Ratio Tỉ lệ công suất tín hiệu trên
nhiễu
SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ
STM Synchronous Transmission Module Module truyền đồng bộ
T
TCDR Time Clock and Data Recovery Phục hồi dữ liệu và xung đồng
hồ thời gian
TCL Transmission Convergence Layer Lớp hội tụ truyền dẫn
T-CONT Transmission Container Container truyền
TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời
gian
TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời
gian
TQ Time Quantum Lƣợng tử thời gian
U
UNI User Network Interface Giao diên mang ngƣơi dung
V
VC Virtual Circuit Mạch ảo
VCI Virtual Circuit Identifier Giá trị mạch ảo
VDSL Very high data rate Digital Đƣờng dây thuê bao số tốc độ dữ
Subscriber Line liêu rât cao
VHS Video Home System Hệ thống video gia đinh
VLAN Virtual LAN Mạng LAN ảo
VP Virtual Path Đƣờng ảo
VPI Virtual Path Identifier Giá trị đƣờng ảo
VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo
W
WAN Wide Area Network Mạng diện rộng
WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bƣớc
sóng
WLAN Wide Local Area Network Mạng diện rộng
TÀI LIỆU THAM KHẢO
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Fiber – Optic Communications Technology, Djafar K.Mynbaev & Lowell
L.Scheiner, 2001.
2. Kỹ thuật chuyển mạch ATM – Nguyễn Xuân Khánh – 2004.
3. Ethernet Passive Optical Network - Glen Kramer - 2005.
4. Broadband Optical Networks and fiber to the home – Chinlon Lin – 2006
5. Passive Optical Network principles and Practice, Cedric Lam, 2007.
6. Tài liệu học tập môn Mạng viễn thông: “Mang thê hê kê tiêp NGN – Next
Generation Network”, khoa Viên thông, Học viện công nghệ bƣu chính viên
thông.
7. Tài liệu học tập môn Mạng ngoại vi: “Mang ngoai vi va truy nhâp” , khoa Viên
thông, Học viện công nghệ bƣu chính viễn thông .
8. Tài liệu của Viettel Telecoms
9. http://planet.com.vn
10. http://www.vntelecom.org
11. Occam Networks Inc., http://www.occamnetworks.com
12. Fundamentals of a Passive Optical Network (PON), David Cleary, PH.D. Vice
President, Advance Technology Optical Solutions, Inc.,
http://www.opticalsolutions.com
13. http://www.2fonet.com
14. http://www.commsdesign.com
15. http://www.quangnamtelecom.vn
16. http://www.tapchibcvt.gov.vn