CHUYÊN đề MẠNG TRUY cập QUANG đến THUÊ BAO GPON

BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN ĐỀ MẠNG TRUY CẬP QUANG ĐẾN THUÊ BAO GPON Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON Mục Lục I) Giới thiệu mạng truy cập tới thuê bao (FTTH) GPON Khái niệm ưu điểm FTTH Kiến trúc thành phần mạng PON Các chuẩn mạng PON GPON Định nghĩa viết tắt Định nghĩa Các chữ viết tắt Kiến trúc mạng truy nhập quang 12 Kiến trúc mạng 12 a) FTTB 13 b) FTTH 14 2) Cấu hình mạng tham chiếu 15 a) Giao diện nốt dịch vụ SNI 16 b) Giao diện mạng người dùng UNI 17 c) Các dịch vụ 17 d) Thiết bị đầu cuối đường dây OLT 18 e) Thiết bị đầu cuối mạng ONU/ONT 19 IV) Các đặc tính GPON 19 1) Tốc độ bit 19 2) Khoảng cách logic 20 3) Khoảng cách vật lý 20 4) Khoảng cách sọỉ quang chênh lệch 20 5) Tỉ lệ chia 20 V) Cấu trúc phân lớp mạng quang GPON 20 1) Lớp phụ thuộc phương tiện vật lý PMD 21 a) Tốc độ tín hiệu danh định 21 b) Phương tiện vật lý phương thức truyền 21 c) Tốc độ bit 22 d) Mã hóa đường dây 22 e) Bước sóng hoạt động 22 f) Nguồn phát giao diện Old giao diện Oru 23 g) Đường truyền quang giao diện Old/Oru giao diện Ord/Oru 25 h) Bộ thu giao diện Ord Olu 25 2) Lớp hội tụ truyền dẫn GTC 28 a) Tổng quan 28 b) Ngăn xếp giao thức mặt phẳng điều khiển/quản lý (C/M planes) 30 c) Ngăn xếp giao thức mặt phẳng người dùng 31 d) Các chức hệ thống GTC 33 e) Các chức phân lớp hệ thống GTC 34 f) Dòng lưu lượng chất lượng dịch vụ QoS 35 g) Cấp phát băng tần động DBA 39 h) Cấu trúc khung GTC 42 VI) Bảo vệ đối vói phần mạng quang thụ động PON 45 1) Các dạng chuyển mạch bảo vệ 46 2) Đặc điểm cấu hình mạng GPON kép 46 a) Các kiểu cấu hình chuyển mạch 47 b) Các đặc điểm 50 3) Các yêu cầu chuyển mạch bảo vệ 50 4) Các trường thông tin yêu cầu khung OAM .51 5) Bảo mật 51 1) 2) 3) 4) II) 1) 2) III) 1) Trang 1/52 Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON LỜI NĨI ĐẦU Kiến trúc mạng viễn thơng ngày phát triển với phát triển mạnh mẽ hệ thống thông tin quang, cung cấp tốc độ cao để truyền liệu với dung lượng lớn Một số thuận lợi hệ thống thông tin quang là: dung lượng băng thông cao, truyền dẫn với cự ly xa, đáng tin cậy Những năm gần với phát triển dịch vụ internet, đặc biệt với dịch vụ giá trị gia tăng tích hợp thoại hình ảnh, liệu ngày gia tăng Sự phát triển loại hình dịch vụ mới, địi hỏi hạ tầng mạng truy nhập phải đáp ứng yêu cầu băng thông rộng, tốc độ truy nhập cao Cơng nghệ truy nhập cáp đồng điển xDSL triển khai rộng rãi Tuy nhiên, hạn chế cự ly tốc độ không đáp ứng yêu cầu dịch vụ Như vậy, mạng quang giải pháp cần thiết quan trọng vấn đề truyền dẫn Trong đó, mạng quang thụ động PON (Passive Optical Network) giải pháp triển vọng đầy hứa hẹn mạng truy nhập để làm giảm bớt tượng tắc nghẽn trình cung cấp băng thơng cho dịch vụ mà địi hỏi băng thông lớn Mạng PON mạng điểm đến đa điểm mà khơng có thành phần tích cực tuyến truyền dẫn từ nguồn đến đích, bao gồm sợi quang thiết bị thụ động Điều làm tiết kiệm chi phí bảo dưỡng, phân phối thiết bị, cấp nguồn tận dụng kiến trúc mạng quang Công nghệ truy nhập quang thụ động GPON ITU chuẩn hóa, công nghệ ưu tiên lựa chọn cho triển khai mạng truy nhập nhiều nước giới GPON công nghệ hướng tới cung cấp dịch vụ mạng đầy đủ, tích hợp thoại, hình ảnh số liệu với băng thông lớn tốc độ cao Do GPON công nghệ truy nhập lựa chọn triển khai tương lai Đề tài “Nghiên cứu mạng quang thụ động GPON” nhằm mục đích tìm hiểu đặc điểm kỹ thuật công nghệ GPON, ứng dụng triển khai công nghệ GPON mạng viễn thông Trang 2/52 Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON I) Giới thiệu mạng truy cập tới thuê bao (FTTH) GPON 1) Khái niệm ưu điểm FTTH Trước hệ thống mạng truy nhập sủ dụng chủ yếu cáp đồng, ứng dụng cho dịch vụ có lưu lượng thấp Việc sử dụng cáp đồng có lợi ishc chi phí thấp, khả lắp đặt triển khai đơn giản Tuy nhiên, cáp đồng có nhiều hạn chế băng thông nhỏ, khả chống nhiễu kém, suy hao lớn, phạm vi truyền nhỏ Công nghệ truyền dẫn cáp quang khắc phục hoàn toàn nhược điểm Truyền dẫn cáp quang khơng bị nhiều tín hiệu truyền ánh sáng, suy hao nhỏ, phậm vị truyền dẫn gấp hàng chục lần so với cáp đồng đặc biệt băng thơng cáp quang lên tới hàng trăm GHz đáp ứng hoàn toàn nhu càu truyền dẫn Những năm gần phát triển công nghệ làm cho việc sản xuất cáp quang dễ dàng giá thành cáp quang thiết bị đấu nối cáp hạ, cáp quang sử dụng rộng rãi Thực tế Việt nam giới mạng lõi hầu hết mạng quang mạng truy nhập chủ yếu sử dụng cáp đồng Mạng cáp quang truy nhập nhỏ lẻ triển khai chủ yếu nước có cơng nghệ thơng tin phát triển Mỹ, Hàn Quốc, Nhật Bản Tuy nhiên với bùng nổ nhu cầu băng thông nay, việc triển khai hệ thống mạng truy nhập quang đến hộ gia định xu tất yếu Đó mạng FTTH - Fiber to the home 2) Kiến trúc thành phần mạng PON Mạng FTTH bao gồm đường quang từ nhà cung cấp dịch vụ dùng chung cho số khách hàng Sẽ có đường quang đến nhóm khách hàng gần mặt địa lý Tại đường quang dùng chung chia tách thành đường quang riêng biệt đến khách hàng Mạng truy nhập quang thụ động PON kiểu mạng điểm-đa điểm Mỗi khách hàng kết nối tới mạng quang thông qua chia quang thụ động, khơng có thiết bị điện chủ động mạng phân chia băng thông chia sẻ từ nhánh đến người dùng Tín hiệu đường xuống phát quảng bá tới thuê bao, tín hiệu Trang 3/52 Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON mã hóa để tránh việc xem trộm Tín hiệu đường lên kết hợp việc sử dụng giao thức đa truy nhập phân chia theo thời gian OLT điều khiển ONƯ sử dụng khe thời gian cho việc truyền liệu đường lên Trong mạng PON, OLT thành phần chức hệ thống đặt tổng đài ONU thiết bị đặt phía người dùng.ONU kết nối tới OLT sợi quang khơng có thành phần chủ động Bộ chia tín hiệu (splitter) thành phần quan trọng cua hệ thống, theo tiêu chuẩn ITU G.983.1 chia sử dụng tối đa cho 32 khách hàng Hình Kiến trúc mạng PON 3) Các chuẩn mạng PON Có ba Loạỉ tiêu chuẩn cho mạng PON sau: • ITU-T G.983 Trang 4/52 Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON o APON (ATM Passive Optical Network): chuẩn mạng PON đầu tiên, dựa công nghệ ATM o BPON (Broadband PON): chuẩn dựa APON Nó hỗ trợ thêm cơng nghệ WDM, băng thơng giành cho đường lên cấp phát động Nó cung cấp giao diện quản lý chuẩn OMCI OLT ONU cho phép nhiều nhà cung cấp dịch vụ hoạt động • ITU-T G.984 o GPON (Gigabit PON) nâng cấp chuẩn BPON Đây chuẩn nhất, hỗ trợ tốc độ cao hơn, bảo mật tưng cường đa dạng, linh hoạt việc lựa chọn giao thức lớp 2: ATM, GEM Ethernet • IEEE803.3ah o EPON (Ethernet PON / GEPON - Gigabit Ethernet PON): chuẩn IEEE/EFM cho việc sử dụng giao thức Ethernet để truyền liệu 4) GPON Hệ thống GPON thông thường gồm thiết bị kết cuối đường dây OLT (Optical Line Termination) thiết bị kết cuối mạng ONU (Optical Network Unit) hay ONT (Optical Network Termination) nối với qua mạng phân phối quang ODN (Optical Distribution Network) Quan hệ OLT ONU quan hệ một-nhiều, OLT kết nối với nhiều ONU Bộ khuyến nghị G.984 ITU đưa tiêu chuẩn cho mạng PON tốc độ gigabit (GPON) phiên công nghệ mạng PON Mạng GPON có dung lượng mức gigabit cho phép cung cấp ứng dụng video, truy nhập internet tốc độ cao, multimedia, dịch vụ băng thông rộng Cùng với dung lượng mạng gia tăng, tiêu chuẩn đưa khả xử lý IP Ethernet hiệu Mục đích tiêu chuẩn G.984.1 cải thiện hệ thống PON theo tiêu chuẩn G.983.1 thông qua yêu cầu cung cấp dịch vụ, sách bảo mật, tốc độ bit danh định Đe đảm bảo tính liên tục so với hệ thống trước, tiêu chuẩn G.984.1 trì số yêu cầu tiêu chuẩn G.983.1 Trang 5/52 Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON II) Định nghĩa viết tắt 1) Định nghĩa Sau định nghĩa sử dụng thường xuyên tài liệu Chức tương thích AF (Adaptation Function): AF thiết bị đỉ kèm thực chuyển giao diện thuê bao ONU/ONT thành giao diện UNI theo yêu cầu nhà cung cấp dịch vụ mạng chuyển giao diện UNI thành giao diện thuê bao ONU/ONT Các chức AF phụ thuộc vào giao diện thuê bao ONU/ONT giao diện UNI AF sử dụng để chuyển giao diện mạng OLT thành giao diện SNI theo yêu cầu nhà cung cấp mạng dịch vụ chuyển đổi giao diện SNI thành giao diện mạng OLT Khoảng cách logic: khoảng cách lớn đạt mạng truyền dẫn khơng tính đến quỹ công suất đường truyền quang cho phép Khoảng cách sợi quang chênh lệch: Một OLT kết nối tới nhiều ONU/ONT Khoảng cách sợi quang chênh lệch chênh lệch khoảng cách xa khoảng cách gần từ ONU đến OLT Trễ truyền dẫn trung bình: trung bình giá trị trễ đường lên đường xuống điểm tham chiếu, trễ xác định cách đo trễ tổng đường truyền vòng đường lên đường xuống chia Mạng truy nhập quang OAN (Optical Access Network): Mạng OAN bao gồm đường link truy nhập dùng chung giao diện mạng hỗ trợ hệ thống truyền dẫn truy nhập quang Mạng phán bố quang ODN (Optical Distribution Network): thực truyền dẫn quang từ OLT tới người dùng ngược lại, sử dụng cấu kiện quang thụ động Thiết bị kết cuối đường dây OLT (Optical Line Termination): cung cấp giao diện phía mạng Thiết bị kết cuối mạng ONT (Optical Network Termination): thiết bị ONU cung cấp chức cổng giao diện cho người dùng mạng FTTH Thiết bị mạng quang ONU (Optical Network Unit): cung cấp giao diện phía người dùng (trực tiếp từ xa) mạng OAN kết nối tới mạng ODN Trang 6/52 Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON Khoảng cách vật lý lớn nhất: khoảng cách lớn đạt mạng truyền dẫn FTTx điển hình Mặt phẳng điều khiển/quản lý (C/M-plane): xử lý thông tin điều khiển quản lý cho hệ thống GPON Dữ liệu giao diện OMCI chuyển qua mặt phang Cấp phát băng tần động (DBA): trình ONU (và T-CONT liên kết với chúng) yêu cầu băng tần động phương thức kiểm soát gói tin rỗi OLT hay báo cáo trạng thái đệm từ ONU gửi tới OLT, OLT cấp phát lại băng tần đường lên cho ONU tùy theo báo cáo Chức vận hành quản lý bảo dưỡng (embedded OAM): cung cấp chức OAM cảm ứng theo thời gian bao gồm cấp phát quyền, chuyển mạch bảo mật chức liên quan đến DBA Thủ tục đóng khung chung (GFP): phương thức tạo khung đóng gói áp dụng cho loại liệu bất kì, ITU-T chuẩn hóa Chế độ đóng gói GPON (GEM): phương thức đóng gói liệu mạng GPON Mặc dù liệu đóng gói có số loại liệu phụ thuộc vào tình trạng dịch vụ GEM cung cấp phương thức giao tiếp hướng kết nối ATM Khái niệm định dạng khung tương tự thủ tục đóng khung chung Mạng quang thụ động Gigabit (G-PON): GPON hệ thống truyền dẫn quang băng rộng từ - 1-tới- nhiều-điểm GPON truyền tải loại liệu cách sử dụng chức phương thức truyền dẫn ATM GEM Phân lớp đóng khung GTC (GTC framing sub-layer): phần phân lớp hội tụ truyền dẫn GPON TC Phân lớp có nhiệm vụ nhận khung mơ tả phân liệu khung Cấp phát băng tần động không báo cáo trạng thái (NSR-DBA): thực cấp phát băng tần mà không cần báo cáo từ ONƯ Tuy nhiên thực cấp phát băng tần động cách giám sát lưu lượng OLT thực Chức vận hành, quản lý bảo dưỡng lớp vật lý (PLOAM): Nó cung cấp chức quản lý mạng PON định mức, kích hoạt ONU, thiết lập kênh quản lý Trang 7/52 Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON OMCC truyền tải cảnh báo Cổng (port): Cổng đơn vị ghép kênh T-CONT GEM Một nhiều cổng xác định T-CONT Dữ liệu truyền OLT ONU qua cổng Cổng tương tứng với kênh ảo/đường ảo ATM Mỗi cổng nhận dạng nhận dạng cổng Port-ID xác định GEM Cấp phát băng tần động báo cáo trạng thái (SR-DBA): Thực cấp phát băng tần theo báo cáo từ phía ONU Phân lớp tưong thích hội tụ truyền dẫn (TC adaptation sub-layer): phần phân lớp hội tụ truyền dẫn GPON Phân lớp có nhiệm vụ lọc liệu truyền theo VPI/VCI theo Port-ID Ngoài giao diện OMCI, phân lớp tiếp thu khác ATM GEM dựa OMCI để cung cấp giao diện chung cho thực thể OMCI Container truyền dẫn (T-CONTs): sử dụng để quản lý cấp phát băng tần đường lên phần mạng PON lớp hội tụ truyền dẫn T-CONT thường sử dụng để tối ưu việc sử dụng băng tần đường lên mạng PON - T-CONTs mang kênh ATM hoặc/và cổng GEM báo cáo trạng thái đệm tới OLT liên kết với chúng - T-CONTs nhận quyền truy nhập (grant) động, nhận dạng Alloc- ID từ OLT - Một T-CONT mang lưu lượng ATM GEM với mức dịch vụ khác - Một T-CONT cung cấp cho nhiều hàng đợi vật lý tổng hợp chúng vòa đệm logic - Mỗi báo cáo trạng thái DBA-T-CONT tổng kết trạng thái đệm logic T-CONT - Một T-CONT thực thể truyền tải lớp hội tụ truyền dẫn thực truyền tải suốt thông tin lớp cao hon từ đầu vào đến đầu - Thông tin qua T-CONT không bị thay đổi trừ có giảm chất lượng q trình truyền Trang 8/52 Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON - Một quyền truy nhập cấp liên kết với T-CONT Các T- CONT diễn mặt vật lý phần cứng phần mềm ONU Lớp hội tụ truyền dẫn (TC): Lớp hội tụ truyền dẫn có vị trí lớp phục thuộc vật lý client GPON Lớp bao gồm phân lpwps đóng khung GTC phân lớp thích ứng hội tụ truyền dẫn Mặt phẳng ngưịi dùng (U-plane): xử lý liệu người dùng hệ thóng GPON U-plane cung cấp giao tiếp client ATM client GEM 2) Các chữ viết tắt AAL ATM Adaptation Layer Lớp tương thích ATM ABR Available Bit Rate Tốc độ bit khả dụng AF Adaptation Function Alloc-ID Allocation Identifier Chức tương thích Nhận dạng cấp phát AN Access Node Nốt truy nhập ANI Access Node Interface Giao diện nốt truy nhập APD Avalanche Photodiode Diode quang kiểu thác APON ATM qua mạng quang thụ động APS ATM over Passive Optical Network Automatic Protection Switching ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền không đồng BER BIP BRI Bit Error Ratio Bit Interleaved Parity Basic Rate Interface Tỉ lệ lỗi bit Bit chẵn lẻ xen kẽ Giao diện tốc độ Chuyển mạch bảo vệ tự động BWmap Bandwidth Map C/M Control/Management planes CBR planes Constant Bit Rate Ánh xạ băng tần Mặt quản lý/điều khiển Tốc độ bit cố định CID CPL Consecutive Identical Digit Change Power Level Số giống liên tiếp Mức công suất thay đổi CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra lỗi vòng dư DACT DBA DBR Deactivate (ONU-ID) Dynamic Bandwidth Assignment Deterministic Bit Rate Bỏ kích hoạt Cấp phát băng tần động Tốc độ bit xác định Trang 9/52 Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON PON T- CONT loại cịn biến đổi thành loại T-CONT khác Thông số mô tả lưu lượng cho T-CONT loại là: băng tan co định: đặt trước, băng tần đảm bảo: đặt trước, băng tần không đảm bảo: cấp phát động, băng tần nỗ lực tốt nhất: cấp phát động, băng tần tối đa: đặt trước T-CONT loại hỗ trợ ứng dụng thời gian thực hay ứng dụng đảm bảo tài nguyên Cơ chế truyền gói tin T-CONT sách cung cấp để đảm bảo QoS lớp ATM phụ thuộc vào việc triển khai thiết bị ONU/ONT Trong trường hợp truyền dẫn ATM việc cấp phát tài nguyên thực sử dụng vcc VPC vcc VPC định dạng thông số mô tả lưu lượng truyền T-CONT tùy theo yêu cầu QoS Cơ chế ánh xạ độ đảm bảo QoS loại T-CONT nhà điều hành quản lý Trong trường hợp truyền dẫn GEM tế bào ATM thay khối tin có chiều dài cố định Các kết nối GEM xác định cổng định dạng lưu lượng thông số mô tả lưu lượng truyền loại T-CONT g) Cấp phát băng tần động DBA Trong chế cấp phát băng tần động, gói tin GEM có độ dài thay đổi chuẩn hóa thành khối có độ dài cố định Điều mô tả thông số kỹ thuật DBA cho G-PON G-PON DBA cho ATM giống ITU-T Rec G.983.4 ngoại trừ vấn đề quản lý, thủ tục đàm phán G-PON DBA cho GEM áp dụng kiến trúc tương tự ITU-T Rec G.983.4 phương thức mặc định Nói tóm lại, gói có độ dài thay đổi hỗ trợ GEM, gói chuẩn hóa khối liệu có độ dài cố định hoạt động DBA  Yêu cầu cấp phát băng tần động Các chức DBA thực loại T-CONT Các chức phân loại thành phần sau: - Phát trạng thái tắc nghẽn OLT và/hoặc ONU thực - Báo cáo trạng thái tắc nghẽn tới OLT Trang 39/52 Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON - Cập nhật băng tần cấp phát OLT theo tham số cung cấp - OLT thực cấp quyền theo băng tần cập nhật theo loại TCONT - Quản lý hoạt động DBA DBA cung cấp tính bảo đảm QoS dạng loại T-CONT nêu phần  Các loại T-CONT tham số hoạt động Trong GPON DBA có loại T-CONT nêu chi tiết Mỗi loại T- CONT mô tả tham số hoạt động riêng - Đối với ATM: số lượng tế bào - Đối với GEM: số lượng khối có chiều dài cố định Đối với GEM, khối có chiều dài cố định OMCI thỏa thuận có chiều dài mặc định 48 byte  Hoạt động DBA Hoạt động DBA bao gồm chế độ: DBA báo cáo trạng thái (SR-DBA) DBA không báo cáo trạng thái (NSR-DBA) T-CONT Chức báo cáo DBA tuỳ chọn ONU Các OLT bắt buộc phải hỗ trợ chế độ báo cáo không báo cáo, tất ONU cung cấp mức độ chức DBA Các chế độ thể tình dịch vụ khả ONU cho bảng sau DBA OLT SR ONU SR-DBA hoặc/và NSR-DBA NSR ONU NSR-DBA Bảng Tổng kết chế độ hoạt động DBA Hoạt động chế độ tổng kết sau: - SR-DBA Để báo cáo trạng thái tắc nghẽn T-CONT, T-CONT gửi liệu đường lên từ ONT tới OLT, số lượng tế bào hay khối tin đệm T-CONT Trang 40/52 Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON thiết lập trường DBA báo cáo băng tần đường lên DBRu Neu OLT không muốn cho phép truyền liệu cho T-CONT, OLT cấp thời gian cho riêng báo cáo DBRu Tuy nhiên, có trường hợp OLT nhận báo cáo không áp dụng báo cáo việc cập nhật băng tần Mặt khác, T-CONT báo cáo số tế bào hay gói tin lưu trữ đệm, gửi tới OLT mã số khơng có giá trị trường DBA Hình 10 tổng kết hoạt động DBA Trong chế độ này, việc truyền trường tin DBA DBRu bắt buộc OLT u cầu thiếu trường DBA, khn dạng liệu đường lên không nhận - NSR-DBA OLT nhận dạng trạng thái tắc nghẽn T-CONT cách giám sát dòng lưu lượng đến Trong chế độ này, trường DBA DBRu không gửi OLT khơng u cầu Trong tình ngoại lệ OLT yêu cầu DBRu ONU phải gửi tin nội dung thông tin bị OLT bỏ qua Hình 11 Tổng kết hoạt động SR-DBA Trang 41/52 Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON  Khía cạnh quản lý Để hoạt động chế DBA có số thơng số cần cung cấp thỏa thuận chức quản lý OLT ONƯ sử dụng chức quản lý để thỏa thuận chế độ hoạt động DBA, đáp lại thích hợp với yêu cầu hai bên Tất thông số DBA cung cấp thỏa thuận giao diện điều khiển quản lý ONƯ GPON (GPON OMCI) h) Cấu trúc khung GTC Hình 12 cấu trúc khung hội tự truyền dẫn lớp GTC cho đường lên đường xuống Hình 12 Cấu trúc khung hội tụ truyền dẫn lớp GTC Khung đường xuống bao gồm khối điều khiển vật lý đường xuống (PCBd), phần ATM (ATM partition) phần GEM (GEM partition) Khung đường lên bao gồm nhiều cụm truyền dẫn Mỗi cụm đường lên bao gồm tối thiểu tiêu đề lóp vật lý PLOu, ngồi tải tin cụm đường lên cịn bao gồm phần Oam lớp vật lý PLOAMu, chuỗi mức công suất đường lên PLSu phần báo cáo băng tần động Trang 42/52 Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON đường lên Khung đường xuống cung cấp tham chiếu thời gian chung cho toàn mạng PON cung cấp báo hiệu điều khiển chung cho đường lên Khái niệm điều khiển truy nhập phương tiện minh họa Hình 13 Khái niệm điều khiển truy nhập phương tiện hội tụ truyền dẫn lớp GTC Việc xếp trường hình đơn giản hóa cho việc minh họa Hình 13 Khái niệm điều khiển truy nhập phương tiện hội tụ truyền dẫn GTC OLT gửi trỏ (pointer) khối điều khiển vật lý đường xuống PCBd để thời điểm mà ONU bắt đầu kết thúc việc truyền liệu đường lên Bằng cách này, thời điểm có ONU truy nhập phương tiện khơng có va chạm trình hoạt động bình thường Các trỏ cho dạng đơn vị byte, cho phép OLT điều khiển phương tiện theo mức băng tần cố định 64 kbit/s Tuy nhiên, số OLT lựa chọn để thiết lập trỏ kích thước khe thời gian theo mức lớn điều khiển băng tần tốt thông qua lập lịch động Hình 13 trường hợp trỏ (pointer) phát theo thứ tự tăng yêu cầu bắt buộc giao thức  Cấu trúc khung đường xuống Ví dụ cấu trúc khung đường xuống cho Hình 14 cấu trúc khung Trang 43/52 Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON đường xuống hội tụ truyền dẫn lớp GTC Khung có chiều dài 125 |1S cho tốc độ liệu 1.24416 Gbit/s 2.48832 Gbit/s khung dài 19440 byte hệ thống tốc độ 1.24416 Gbit/s dài 38880 byte hệ thống tốc độ Chiều dài PCB đường xuống cho hai tốc độ phụ thuộc vào số lượng cấu trúc cấp phát khung N * 53 bytes G.9B4.3 FfW Hình 14 Cấu trúc khung đường xuống hội tụ truyền dẫn lớp GTC  Cấu trúc khung đường lên Ví dụ cấu trúc khung đường lên cho Hình 15 cấu trúc khung đường lên GTC Hình 15 Cấu trúc khung đường lên GTC Độ dài khung độ dài khung đường xuống loại tốc độ Mỗi khung bao gồm truyền dẫn cho nhiều ONU BWmap (ánh xạ băng tần) thực xếp truyền dẫn Trong trình cấp phát băng tần theo điều khiển OLT, ONU phát từ tới loại tiêu đề PON liệu người dùng Các loại tiêu đề sau: - Tiêu đề lóp vật lý đường lên (PLOu); - Quản lý vận hành bảo dưỡng lóp vật lý đường lên (PLOAMu); - Chuỗi định mức công suất đường lên (PLSu); Trang 44/52 Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON - Bảo cáo băng tần động đường lên (DBRu) Hình 16 Tiêu đề khung đường lên GTC chi tiết nội dung tiêu đề Hình 16 Tiêu đề khung đường lên GTC OLT sử dụng trường flag Bwmap để thông tin PLOAMu, PLSu hay DBRu truyền lần cấp phát băng tần hay không Lịch truyền thông tin OLT cần phải tính đến nhu cầu băng tần độ trễ kênh phụ thuộc thiết lập tần số truyền dẫn Mỗi ONU đến lượt sử dụng phương tiện mạng PON từ ONƯ khác, phải gửi copy thơng tin tiêu đề lớp vật lý đường lên PLOu Trong trường hợp ONU nhận nhận dạng cấp phát (Alloc ID) liên tiếp (thời gian kết thúc nhận dạng nhỏ so với thời gỉan bắt đầu nhận dạng tiếp theo), ONƯ bị qua việc gửi thông tin PLOu cho nhận dạng cấp phát thứ ONU bỏ qua việc gửi nhiều lần với số nhận dạng cấp phát mà OLT cấp cho Yêu cầu cấp phát quyền truy nhập liên tục giúp OLT tránh việc bỏ qua khoảng trống lần truyền ONU Các cấp phát truy nhập phải liên tục theo lịch trình chúng xuất phát từ hai ONU khác Sau tiêu đề truyền dẫn liệu tải tin người dùng gửi việc cấp phát định trỏ kết thúc (StopTime pointer) VI) Bảo vệ đối vói phần mạng quang thụ động PON Đối với người quản trị mạng truy nhập, kiến trúc bảo vệ mạng GPON càn thiết việc tăng cường độ tin cậy cho mạng truy nhập Tuy nhiên, việc triển khai mạng Trang 45/52 Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON bảo vệ cần xem xét chế tùy chọn việc phụ thuộc vào điều kiện kinh tế nhà khai thác mạng Mục đưa số cấu hình mạng bảo vệ kép sử dụng cho hệ thống GPON 1) Các dạng chuyển mạch bảo vệ Có hai loại chuyển mạch bảo vệ tương tự với chuyển mạch bảo vệ hệ thống SDH: • Chuyển mạch tự động • Chuyển mạch bắt buộc Chuyển mạch tự động kích thích phát lỗi tín hiệu, khung, gỉảm tín hiệu (tỉ lệ lỗi bit BER thấp mức ngưỡng quy định) Chuyển mạch bắt buộc kích hoạt q trình quản tộ mạng định tuyến lại tuyến quang, thay sợi quang Cả hai loại chuyển mạch thực mạng GPON yêu cầu chức tùy chọn Cơ chế chuyển mạch thường thực chức OAM, trường thơng tin OAM cần đặt chỗ khung OAM Hình 17 Mơ hình hệ thống bảo vệ kép mơ tả mơ hình hệ thống bảo vệ kép cho mạng truy nhập Các phần liên quan đến việc bảo vệ mạng GPON phần bảo vệ giao diện ODN OLT giao diện ODN ONU qua mạng ODN, không bao gồm giao diện SNI OLT Hình 17 Mơ hình hệ thống bảo vệ kép Trang 46/52 Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON 2) Đặc điểm cấu hình mạng GPON kép Một số kiểu hệ thống GPON kép cho hình từ 18 đến 2\ Giao thức điều khiển cho cấu hình đưa độc lập cho loại Ví dụ, hệ thống kép hình 18 khơng u cầu giao thức chuyển mạch OLT/ONU chuyển mạch áp dụng cho sợi quang Cịn hình 19, cấu hình khơng u cầu giao thức chuyển mạch chuyển mạch thực OLT a) Các kiểu cấu hình chuyển mạch Loại A: thể hình 18, cấu hình chuyển mạch kép đối vói sợi quang Trong trường hợp ONU OLT cấu hình đơn Loại B: thể hình 19, cấu hình kép OLT sợi quang OLT chia quang, chỉa quang có hai cổng đầu ra/đầu vào phía OLT cấu hình giảm chi phí nhân đơi số lượng ONU cố phía OLT khôi phục Loại C: thể hình 20, cấu hình kép phía OLT ONU Trong cấu hình này, việc khắc phục sụ cố điểm thực cách chuyển mạch sang hệ thống standby Vì vậy, cấu hình kép đầy đủ có chi phí cao độ an toàn cao Loạỉ D: thể hỉện hình 21 Nếu ONU cài đặt tịa nhà khách hàng, cỗ thể dây kép tòa nhà Ngoài ra, ONU người dùng sờ hữu riêng, độ tín cậy hệ thống phụ thuộc vào người dùng số lượng giới hạn ONU cỏ cấu hình kép cấu hình cho phép nhân đơi phần phía ONU Hình 21 cho thấy ví dụ đỗ có ONU kép ONU đơn Nguyên tắc hoạt động sau: - Sừ dụng hai chia quang N:2 để kết nối kết cuối đường dây LT(0) ONU#1 tới chia N(0) LT(1) ONU#1 tới chia N(l) - Kết nối LT ONU#N tới chia - Sử dụng hai chia quang N:2 để kết nối LT(0) ONU#1 tới chia - Sử dụng hai chia quang 2:1 để kết nối LT(0) OLT tới chia (0) LT(1) OLT tới chia (1) Trang 47/52 Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON - Sử dụng hai chia quang N:2 hai chia quang 2:1 cổnẹ chia (1) kết nối tới chia N(0) cổng chia (0) kết nôi tới chiaN(l) - Sử dụng phương thức chế độ chờ OLT ONU để tránh va chạm tín hiệu quang tư LT(0) LT(1) OLT LT(0) LT(1) ONU#1 ONU#1 Hình 18 Hệ thống GPON kép: hệ thống quang kép Trang 48/52 Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON ONU#1 PON LT ONU#N PON LT Hình 19 Hệ thống GPON kép: OLT kép ONU#1 Hình 20 Hệ thống GPON kép: hệ thống kép toàn Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON Hình 21 Hệ thống GPON kép: cấu hình kép phần b) Các đặc điểm Loại A: Trong trường hợp này, tín hiệu khung khơng thể tránh q trình chuyển mạch quang Tuy nhiên, tất kết nối nốt dịch vụ thiết bị đầu cuối giữ lại sau chuyển mạch quang Loại B: cấu hình yêu cầu chế độ chờ lạnh mạch dự phịng phía OLT Trong trường hợp này, tín hiệu khung nhìn chung khơng thể tránh trình chuyển mạch Tuy nhiên, tất kết nối nốt dịch vụ thiết bị đầu cuối giữ lại sau chuyển mạch quang Loại C: trường hợp này, chế độ chờ nóng cá mạch thu dự phịng thực phía ONU OLT Ngồi chuyển mạch khơng va chạm (khơng có khung) thực cấu hình Loại D: loại có đặc điểm giống loại B 3) Các yêu cầu chuyển mạch bảo vệ • Chức chuyển mạch bảo vệ nên chức tùy chọn • Cả chuyển mạch tự động chuyển mạch bắt buộc hệ thống GPON cầu thiết chức tùy chọn • Mọi cấu hình nêu triển khai chức tùy chọn • Cơ chế chuyển mạch thường thực chức OAM, vậy, trường thơng tin OAM phải dự trữ khung OAM • Mọi kết nối nốt dịch vụ thiết bị đầu cuối phải giữ sau chuyển mạch Tùy theo yêu cầu cuối việc triển khai nốt dịch vụ POTS yêu cầu trình khung phải nhỏ 120 ms Neu thời gian khung dài khoảng thời gian này, nốt dịch vụ cắt kết nối yêu cầu thiết lập lại gọi sau chuyển mạch bảo vệ Do GPON hỗ trợ phát triển dịch vụ POTS ISDN, Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON cần phải xem xét thời gian ngắt kết nối 4) Các trường thông tin yêu cầu khung OAM Do đặc tính tương tự chuyển mạch bảo vệ hệ thống SDH, chuyển mạch bảo vệ hệ thống GPON yêu cầu 10 mã sử dụng đường lên đường xuống để nhận dạng trường thông tin khung OAM Do cần phải xem xét việc ánh xạ trường thông tin khung OAM cho chuyển mạch bảo vệ 5) Bảo mật Do đặc tính phát multicast (phát tới nhiều địa chỉ) mạng PON, GPON cần chế bảo mật để đảm bảo yêu cầu sau: • Ngăn chặn người dùng khác giả mã liệu đường xuống • Ngăn chặn người dùng khác giả mạo ONU/ONT hay người dùng khác • Cho phép triển khai với chi phí hiệu Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON - HẾT - ... 12/52 Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON III) Kiến trúc mạng truy nhập quang 1) Kiến trúc mạng Hình - Kiến trúc mạng cho thấy kiến trúc mạng GPON với quy mô từ mạng quang đến hộ... nghệ GPON mạng viễn thông Trang 2/52 Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON I) Giới thiệu mạng truy cập tới thuê bao (FTTH) GPON 1) Khái niệm ưu điểm FTTH Trước hệ thống mạng truy nhập.. .Chuyên đề mạng truy nhập quang đến thuê bao GPON Mục Lục I) Giới thiệu mạng truy cập tới thuê bao (FTTH) GPON Khái niệm ưu điểm FTTH Kiến trúc thành phần mạng PON