Công nghệ mạng quang thụ động (gpon) và triển khai gpon tại vnpt thành phố hồ chí minh

ỉ ồ ốH c viên th c hi n Luọựệận văn Trang 6 -6- DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, THUẬT NGỮ VIẾT TẮTChữ viết tắt Tiếng anh Tiếng việtAAL ATM Adaptation Layer Lớp tương thích ATMABR Available Bit Ra

-1-

-

NGUYỄN VĂN KHEN

CÔNG NGH Ệ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG (GPON) V À TRI ỂN KHAI GPON T ẠI VNPT TH ÀNH PH Ố HỒ CHÍ MINH

Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền thông

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

Tiến sĩ Nguyễn Viết Nguyên

Hà n – ội Năm 2014

Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131991531000000

-2-

M ỤC LỤC

Trang Trang ph ìa -1- ụ b

Mục lục -2-

Lời cam đoan -5-

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt -6-

Danh mục các hình v , các bẽ ảng số liệu -10-

Lời nói đầu -12-

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG (PON) -15-

1.1 Mở đầu -15-

1.1.1 Khái niệm và ưu điểm FTTH -16-

1.1.2 Kiến trúc và thành phần của mạng PON -17-

1.1.3 Các chuẩn mạng PON -19-

1.1.4 Các hệ thống PON đang được triển khai -20-

1.1.4.1 APON/BPON -20-

1.1.4.2 GPON -20-

1.1.4.3 EPON -21-

1.1.4.4 WDM-PON -21-

1.2 Nhận xét -21-

1.3 Kết luận -23-

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG GPON -25-

2.1 Giới thiệu chung -25-

2.2 Hệ thống GPON -25-

2.3 Chức năng của GTC trong lớp truyền dẫn hội tụ GPON -26-

2.4 Tình hình chuẩn hoá GPON -27-

2.5 Kiến trúc mạng truy nhập quang (GPON) -29-

2.5.1 Kiến trúc mạng -29-

2.5.1.1 FTTB -30-

2.5.1.2 FTTC và FTTCab -30-

2.5.1.3 FTTH -30-

2.5.2 Cấu hình mạng tham chiếu -30-

2.5.2.1 Giao diện nốt dịch vụ SNI -32-

2.5.2.2 Giao diện mạng người dùng UNI -32-

2.5.2.3 Các dịch vụ -33-

2.5.2.4 Thiết bị đầu cuối đường dây OLT -33-

2.5.2.5 Thiết bị đầu cuối mạng ONU/ONT -34-

2.5.2.6 Mạng phân phối ODN -34-

2.6 Các đặc tính cơ bản ủa GPON c -36-

2.6.1 Tốc độ bit -36-

2.6.2 Khoảng cách logic -36-

2.6.3 Khoảng cách vật lý -36-

2.6.4 Khoảng cách sợi quang chênh lệch -36-

2.6.5 Tỉ lệ chia -37-

2.6.6 Các thông số kỹ thuật -37-

-3-

2.6.7 Khung truyền dẫn GPON -37-

2.6.7.1 Cấu trúc khung hướng xuống -37-

2.6.7.2 Cấu trúc khung hướng lên -41-

2.7 Kỹ thuật truy nhập và phương thức ghép kênh -43-

2.7.1 Kỹ thuật truy nhập -44-

2.7.2 Phương thức ghép kênh -45-

2.8 Phương thức đóng gói dữ liệu -45-

2.9 Định cỡ và phân định băng tần động -45-

2.9.1 Thủ tục định cỡ (Ranging) -45-

2.9.2 Phương pháp cấp phát băng thông -47-

2.10 Bảo mật và mã hóa sửa lỗi -48-

2.11 Khả năng cung cấp băng thông -49-

2.11.1 Hướng xuống -49-

2.11.2 Hướng lên -49-

2.11.3 Băng thông hữu ích -49-

2.12 Khả năng cung cấp dịch vụ -50-

2.12.1 Đặc điểm dịch vụ -50-

2.12.2 Khoảng cách OLT – ONU -50-

2.12.3 Các ứng dụng cơ bản trong mạng -50-

2.13 Một số vấn đề cần quan tâm trong tính toán thiết kế mạng GPON -51- 2.14 Kết luận -52-

CHƯƠNG 3: TRIỂ N KHAI GPON TRÊN M ẠNG VIỄN THÔNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH -53-

3.1 Hiện trạng mạng truy nhập băng rộng của VT TP.Hồ Chí Minh -53-

3.1.1 Sơ đồ mạng MAN-E Viễn thông Thành phố Hồ Chí Minh -53-

3.1.2 Mạng cáp quang -54-

3.1.2.1 Mạng cáp quang trung kế -54-

3.1.2.2 Mạng cáp quang truy nh -54- ập 3.2 Mục đích xây dựng mạng GPON -54-

3.2.1 Định hướng chung -54-

3.2.2 Các hình th cung cức ấp dịch vụ cáp quang FTTx -54-

3.3 Nhu cầu Băng thông -56-

3.4 Xây dựng cấu trúc mạng GPON Viễn Thông TP.Hồ Chí Minh -57-

3.4.1 Nguyên tắc xây dựng mạng -57-

3.4.1.1 Nguyên tắc chung -57-

3.4.1.2 Các bước tr ển khai xây dựng cấu hi ình mạng -59-

3.5 Cấu trúc mạng GPON tại Viễn Thông TP.Hồ Chí Minh -59-

3.5.1 Cấu trúc tổng thể mạng GPON Viễn Thông TP.Hồ Chí Minh -59- 3.5.2 Các kiểu cấu trúc ODN của mạng cáp quang VT TP.HCM -61-

3.5.2.1 Các kiểu cấu trúc chuẩn mạng cáp quang ODN ển khai tại ti Viễn thông TP Hồ Chí Minh -61-

3.5.2.2 Cấu trúc chi tiết mạng GPON khu vực trạm Cộng Hoà -61-

3.5.3 Mã hóa quản lý mạng GPON -63- 3.6 Đề xuất dịch vụ phát triển trên mạng GPON VT TP.Hồ Chí Minh -63-

-4-

3.6.1 Dịch vụ IPTV -63-

3.6.2 Dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao -64-

3.6.3 Dịch vụ kết nối VPN -64-

3.6.4 Dịch vụ kết nối điểm đa điểm– -64-

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHI ÊN C ỨU TIẾP THEO -65-

4.1 Kết luận -65-

4.2 Hướng nghiên cứu tiếp theo -66-

TÀI LIỆU THAM KHẢO -67-

Phụ lục ổng hợp thiết bị GPON triển khai tại 5 Chi nhánh Viễn thông: t Công ty Điện thoại Đông TP -68-

-5-

L ỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u c a riêng tôi Các s li u, ứ ủ ố ệ

k t qu nêu trong Luế ả ận văn là trung thực và chưa từng được ai công b trong b t ố ấ

-6-

DANH M ỤC CÁC KÝ HI ỆU, THU ẬT NGỮ VIẾT TẮT

Ch ữ viết tắt Ti ếng anh Ti ếng việt

AAL ATM Adaptation Layer Lớp tương thích ATMABR Available Bit Rate Tốc độ bit khả dụng

AF Adaptation Function Chức năng tương thíchAlloc-ID Allocation Identifier Nhận dạng cấp phát

AN Access Node Nốt truy nhập

ANI Access Node Interface Giao diện nốt truy nhậpAPD Avalanche Photodiode Diode quang kiểu thácAPON ATM over Passive Optical

Network ATM qua mạng quang thụ độngAPS Automatic Protection Switching Chuyển mạch bảo vệ tự

độngATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền không đồng

b ộBER Bit Error Ratio Tỉ lệ lỗi bit

BIP Bit Interleaved Parity Bit chẵn lẻ xen kẽ

BRI Basic Rate Interface Giao diện tốc độ cơ bảnBwmap Bandwidth Map Ánh xạ băng tần

C/M planes Control/Management planes Mặt quản lý/điều khiểnCBR Constant Bit Rate Tốc độ bit cố định

CID Consecutive Identical Digit Số giống nhau liên ti ếpCPL Change Power Level Mức công suất thay đổiCRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra lỗi vòng d ưDACT Deactivate (ONU-ID) B kích ho ỏ ạt

DBA Dynamic Bandwidth Assignment Cấp phát băng tần độngDBR Deterministic Bit Rate Tốc độ bit xác định

DBRu Dynamic Bandwidth Report

upstream Báo cáo băng tần động đường lên

DF Deactivate Failure Lỗi bỏ kích hoạt

DFB Distributed FeedBack laser Laser feedback phân b ố

-7-

E/O Electrical/Optical Điện/quang

FEC Forward Error Correction Sửa lỗi

FTTB Fibre to the Building Mạng quang đến tòa nhà FTTCab/C Fibre to the Cabinet/Curb Mạng quang đến tủ cápFTTH Fibre to the Home Mạng quang đến hộ gia

đình/thuê bao GEM G-PON Encapsulation Mode Chế độ đóng gói GPONGFP Generic Framing Procedure Thủ tục đóng khung chungGFR Guaranteed Frame Rate Tốc độ khung đảm bảo

GPM G-PON Physical Media

(Dependent) Lớp phụ thuộc vật lý GPONGPON Gigabit-capable Passive Optical

Network Mạng quang thụ động gigabit GTC GPON Transmission Convergence Lớp hội tụ truyền dẫn GPON HEC Header Error Control Kiểm tra lỗi tiêu đề

LCD Loss of Cell Delineation Mô tả mất gói

LCDA Loss of Channel Delineation for

ATM Mô tả mất kênh cho ATM LCDG Loss of Channel Delineation for

GEM Mô tả mất kênh cho GEM LCF Laser Control Field Trường điều khiển laserLIM Line Interface Module Module giao diện đường dây

LT Line Terminal Đầu cuối đường dây

MDU Multi-dwelling Unit Đơn vị gói tin nhiều địa chỉMLM Multi-Longitudinal Mode Chế độ đa chiều dọc

MPN Mode Partition Noise Nhiễu chia mode

NRZ Non Return to Zero Mã đường dây NRZ

NSR-DBA Non Status Reporting DBA Cấp phát băng tần không báo

cáo trạng thái

NT Network Termination Kết cuối mạng

O/E Optical/Electrical Quang/điện

OAM Operation, Administration and

Maintenance Vdưỡngận hành, quản lý và bảo

Channel Kênh điều khiển vONU à quản lý OMCI

ONT ONU Management and Control Interface

Optical Network Termination

Giao diện điều khiển và

quản lý ONUThiết bị kết cuối mạng quang

ONU Optical Network Unit Thiết bị kết cuối mạng

quang ONU-ID ONU Identifier Nhận dạng thiết bị kết cuối

mạng quangOpS Operations System Hệ điều hành

ORL Optical Return Loss Suy hao phản xạ quangPCBd Physical Control Block

downstream Khối điều khiển vật lý đường xuốngPCR Peak Cell Rate Tốc độ gói đỉnh

PDU Protocol Data Unit Đơn vị bản tin giao thứcPEE Physical Equipment Error Lỗi thiết bị vật lý

PIN Photodiode without internal

avalanche Diode quang không thác n ộiPlend Payload Length downstream Chiều dài tải tin đường

xuốngPLI Payload Length Indicator Chỉ thị chiều dài tải tinPLOAM Physical Layer OAM OAM lớp vật lý

PLOAMd PLOAM downstream OAM lớp vật lý đường

xuốngPLOu Physical Layer Overhead

upstream Tiêu đề lớp vật lý đường lên PLSu Power Levelling Sequence

upstream Chuỗi mức công suất đường lên PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động

-9-

Port-ID Port Identifier Nhận dạng cổng

POTS Plain Old Telephone Service Dịch vụ điện thoại tr ền uy

thốngPRBS Pseudo Random Bit Sequence Chuỗi bi giả ngẫu nhiên PRI Primary Rate Interface Giao diện tốc độ chínhPSTN Public Switched Telephone

Network Mạng diện thoại chuyển mạch công cộngRMS Root Mean Square Căn quân phương

SDH Synchronous Digital Hierarchy Mạng số đồng bộ

SLM Single-Longitudinal Mode Chế độ đơn chiều dọc

SNI Service Node Interface Giao diện nốt dịch vụ

SOA Semiconductor Optical Amplifier Bộ khuếch đại quang bán

d ẫnSR-DBA Status Reporting DBA Cấp phát băng tần động báo

cáo trạng thái

TC Transmission Convergence Hội tụ truyền dẫn

T-CONT Transmission Container Container truyền dẫn

U plane User plane Mặt phẳng người dùng UNI User Network Interface Giao diện mạng người d- ùng

VC Virtual Channel Kênh ảo

VCI Virtual Channel Identifier Nhận dạng kênh ảo

VPI Virtual Path Identifier Nhận dạng đường ảo

WDM Wavelength Division

Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng

-10-

DANH M ỤC CÁC H ÌNH V Ẽ, BẢNG SỐ LIỆU

Hình 1-1: Mô hình mạng PON -18-

Hình 1-2: Các kiểu k ến trúc ủai c PON -19-

Hình 2-1: Lớp con truyền dẫn hội tụ -26-

Hình 2-2 : Khái niệm điều khiển đa truy nhập GPON -27-

Hình 2-3: Kiến trúc mạng GPON -29-

Hình 2-4: Mô hình tham chiếu cho mạng GPON -31-

Hình 2-5: Cấu hình vật lý chung của mạng phân bố quang ODN -31-

Hình 2-6: Sơ đồ khối chức năng OLT -33-

Hình 2-7: Sơ đồ các khối chức năng ONU -34-

Hình 2-8: Các bộ ghép 8x8 được tạo ra từ các bộ ghép 2x2 -35-

Hình 2-9: Cấu trúc cơ bản mạng cáp quang thuê bao -35-

Hình 2-10 : Khung hướng xuống GTC -38-

Hình 2-11 : Mô tả chi tiết khung hướng xuống GTC -39-

Hình 2-12 : Cơ chế trạng thái đồng bộ ONU -40-

Hình 2-13 : Khung hướng lên GTC -41-

Hình 2-14 : Mô tả chi tiết khung hướng lên GTC -42-

Hình 2-15 : Các cell ATM ở hướng lên -43-

Hình 2-16: Các khung GEM ở hướng lên -43-

Hình 2-17: Báo cáo DBA ở hướng lên -43-

Hình 2-18: TDMA GPON -44-

Hình 2-19: GPON ranging pha 1 -46-

Hình 2-20: GPON ranging pha 2 -46-

Hình 2-21: Báo cáo và phân bố băng thông trong GPON -47-

Hình 2-22: Thủ tục cấp phát băng thông trong GPON -48-

Hình 3-1: Cấu trúc mạng MAN-E của Viễn thông TP.Hồ Chí Minh -53-

Hình 3-2: Mô hình các dịch vụ truy nhập cáp quang -55-

Hình 3-3: Mô hình cung cấp dịch vụ FTTH - triple-play -55-

Hình 3-4: Mô hình cung cấp dịch vụ FTTB - double play -56-

Hình 3-5: Mô hình cung cấp dịch vụ FTTB - triple-play -56-

Hình 3-6: Cấu trúc tổng thể mạng GPON tại Viễn Thông TP.Hồ Chí Minh -60-

Hình 3-7: Cấu trúc chuẩn ODN của VTTPHCM -61-

Hình 3-8: Cấu trúc ODN 2 cấp splitter -61-

Hình 3-9: Cấu trúc ODN 1 cấp splitter -61-

Hình 3-10: Cấu trúc GPON khu vực trạm Cộng Hoà -62-

Hình 3-11: Mã hoá quản lý mạng GPON 2 cấp splitter -63-

-11-

Hình 3-12: Mã hoá quản lý mạng GPON 1 cấp splitter -63-

Bảng 1: So sánh các tiêu chuẩn PON -20-

Bảng 2: Ví dụ giao ện nốt dịch vụ SNI v di à các dịch vụ -32-

Bảng 3: Ví dụ giao diện người dùng-mạng UNI và các dịch vụ -32-

Bảng 4: Các đặc tính kỹ thuật cơ bản lớp vật lý -51-

-12-

L ỜI NÓI ĐẦU

Mạng truy nhập quang thụ động (PON) bao gồm các đường quang đi từ nhà cung cấp dịch vụ được dùng chung cho một số khách hàng Sẽ có một đường quang đi đến một nhóm khách hàng ở gần nhau về mặt địa lý Tại đây đường quang dùng chung này sẽ được chia tách thành các đường quang riêng biệt đi đến

từng khách hàng Với mạng PON, tín hiệu được truyền bằng tia laser và được gửi tới đích không cần các cấu kiện điện tử tích cực trong mạng ngoại vị Nhà cung cấp mạng do đó có thể tiết kiệm được chi phí đáng kể bằng việc dùng chung các sợi quang trong mạng nội hạt, dùng chung thiết bị trong tổng đài Tháng 6/2007 vừa qua ITU phối hợp với Telcordia tổ chức thử nghiệm các thiết bị mạng quang

thụ động tốc độ gigabit GPON được xây dựng dựa trên khuyến nghị ITU-T G.984 Công nghệ mạng quang thụ động PON được sử dụng trong môi trường

mạch vòng nội hạt để kết nối cho các khu dân cư và khu văn phòng vào mạng toàn quang một cách hiệu quả Cuộc thử nghiệm đã trình diễn khả năng phối hợp hoạt động của thiết bị GPON, đây chính là tính năng nổi trội giúp giảm chi phí thiết bị Các nhà sản xuất thiết bị Alphion, Cambridge Industries Group, Hitachi, Huawei, iamba Networks, LS Cable, PMC-Sierra, Tellabs, Terawave Communications, TXP Corporation, XAVi Technologies, ZTE Corporation cũng

đã thực hiện trình diễn khả năng phối hợp hoạt động dịch vụ 3 trong 1 triple-play

Bộ khuyến nghị G.984 của ITU đưa ra tiêu chuẩn cho mạng PON tốc độ gigabit (GPON) là phiên bản mới nhất đối với công nghệ mạng PON Mạng GPON có dung lượng ở mức gigabit cho phép cung cấp các ứng dụng video, truy nhập internet tốc độ cao, multimedia, và các dịch vụ băng thông rộng Cùng với dung lượng mạng gia tăng, tiêu chuẩn mới này đưa ra khả năng xử lý IP và Ethernet

hiệu quả hơn Luận văn giới thiệu về mạng truy nhập quang có khả năng hỗ trợ băng tần theo yêu cấu cho các dịch vụ dành cho gia đình và doanh nghiệp với tốc

độ đường xuống 1.2 Gbit/s và 2.4 Gbit/s và tốc độ đường lên 155 Mbit/s, 622 Mbit/s, 1.2 Gbit/s và 2.4 Gbit/s dựa trên tiêu chuẩn ITU G.984 Luận văn giới thiệu cả mạng GPON (Gigabit-capable Passive Optical Network) đối xứng và không đối xứng bao gồm các đặc tính cơ bản cần thiết dựa trên yêu cầu dịch vụ

của nhà điều hành mạng Mục đích tiêu chuẩn G.984.1 là cải thiện hệ thống PON theo tiêu chuẩn G.983.1 thông qua các yêu cầu về cung cấp dịch vụ, các chính sách bảo mật, tốc độ bit danh định Để đảm bảo tính liên tục so với các hệ thống trước, tiêu chuẩn G.984.1 sẽ duy trì một số yêu cầu trong tiêu chuẩn G.983.1

Luận văn đưa ra các đặc tính cơ bản về hệ thống GPON để thực hiện lớp vật lý

và lớp hội tụ truyền dẫn Các đặc tính này bao gồm một số ví dụ về dịch vụ, giao

diện mạng người dùng UNI (User Network Interfaces) và giao diện nốt dịch vụ SNI (Service Node Interfaces) và từ đó đưa ra cấu hình triển khai chính trên

mạng viễn thông

Hiện nay Viễn thông Thành Ph Hố ồ Chí Minh là một trong những nhà cung cấp dịch vụ viễn thông – Công nghệ thông tin hàng đầu với hạ tầng mạng lưới rộng khắp ừ các quận trung tâm đến các huyện ngoại tht ành vùng sâu vùng

xa của Thành ph và cung cố ấp nhiều loại dịch vụ viễn thông – công ghệ thông

-13-

tin Mạng truy nhập băng rộng hiện tại của V ễn thôngi Thành Ph Hố ồ Chí Minh

chủ yếu dựa trên hạ tầng mạng truy nhập cáp đồng sử dụng công nghệ xDSL Sự phát tri nhanh cển ủa các khu công nghiệp, khu công nghệ cao, trung tâm thương

mại, chung cư cao cấp, cùng với sự phát triển ngày càng lớn mạnh của các tổ chức kinh tế như: ngân hàng, kho bạc, các tập đoàn kinh t , ã tế đ ạo ra nhu cầu rất lớn trong việc sử dụng các dịch vụ tích hợp thoại, hình ảnh và dữ liệu Bên

cạnh đó, các dịch vụ ứng dụng trên Internet ngày càng phong phú và phát triển

với tốc độ nhanh chóng như các dịch vụ mua bán trực tuyến, các dịch vụ đào tạo

từ xa, game online,… Sự phát triển của các loại hình dịch vụ mới, đòi hỏi hạ tầng

mạng truy nhập phải đáp ứng các yêu cầu về băng thông rộng, tốc độ truy nhập cao Công nghệ truy nhập cáp đồng đ ển hi ình như xDSL đ được triển khai rộng ã rãi, tuy nhiên những hạn chế về cự ly và tốc độ đã không áp đ ứng được yêu cầu

dịch vụ ới m

Để đáp ứng nhu cầu của khách hàng Viễn thông Thành Ph Hố ồ Chí Minh

đã cung cấp dịch vụ FTTH qua mạng truy nhập cáp quang (OAN: Optical Access Network) là mạng truy nhập chủ yếu sử dụng cáp quang làm phương tiện truyền

dẫn tuy nhiên đã nảy sinh một số nhược điểm như: ấn đề biến đổi điện V – quang, yêu cầu lắp đặt đặc biệt đòi hỏi phải có kỹ năng tốt trong công tác lắp đặt và bảo dưỡng; vấn đề chiếm dụng các lỗ pi của hệ thống ngầm, kéo cáp xa, vấn đề chi phí…

Mạng quang bị động (PON: Passive OpticalNetwork) là kiểu mạng Điểm – Đa điểm Mỗi khách hàng được kết nối ới mạng quang thông qua một bộ chia tquang thụ động, v ậy không có các thiết bị điện chủ động trong mạng phân chia ì v

và băng thông được chia sẻ từ nhánh (feeder) đến người dùng (drop) Tín hiệu download được broadcast tới các hộ gia đình, tín hiệu này được mã hóa để tránh việc xem trộm Tín hiệu upload được kết hợp bằng việc sử dụng giao thức đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) OLT sẽ điều khiển các ONU sử dụng các khe thời gian cho việc truyền dữ liệu đường uplink Ưu điểm của PON là nó sử

dụng các thiết bị splitter không cần cấp nguồn, có giá thành r à có thể đặt ở bất ẻ v

kì đâu, không phụ thuộc và các điều kiện môi trường, không cần phải cung cấp năng lượng cho các thiết bị giữa phòng máy trung tâm và phía người dùng Ngoài

ra, ưu điểm này còn giúp các nhà khai thác giảm được chi phí bảo dưỡng, vận hành và giảm chi phí cáp sợi quang, giảm chi phí cho thiết bị tại CO do nó cho phép nhiều người dùng (thường là 32) chia sẻ chung một sợi quang Với những

ưu điểm trên vi ch nghiên cệc ọn ứu triển khai các giải pháp truy nhập quang là

vấn đề cấp thiết hiện nay nhằm xây dựng hạ tầng mạng truy nhập đáp ứng cung

cấp các dịch vụ băng rộng chất lượng cao Qua đó cũng đặt ra những vấn đề cần giải quyết cấp bách đối với mạng truy nhập của V ễn thôngi Thành Ph H Chí ố ồMinh

Công nghệ truy nhập quang thụ động GPON ã đ được ITU chuẩn hóa, hiện nay là một trong những công nghệ được ưu tiên lựa chọn cho triển khai mạng truy nhập tại nhiều nước trên thế giới GPON là công nghệ hướng tới cung cấp

dịch vụ mạng đầy đủ, tích hợp thoại, hình ảnh và số liệu với băng thông lớn tốc

-14-

độ cao Do vậy GPON sẽ là công nghệ truy nhập lựa chọn triển khai hiện tại và tương lai

Luận văn “Công nghệ mạng quang thụ động GPON và triển khai GPON

t Viại ễn thông Thành Ph Hố ồ Chí Minh” nhằm mục đ ích tìm hiểu những đặc

đ ểm kỹ thuật cơ bản của công nghệi GPON, qua ó đ đề xuất cấu hình mạng GPON của Viễn thông Thành Ph Hố ồ Chí Minh Luận văn thực hiện gồm 04 chương:

Chương 1: Trình bày tổng quan về mạng PON và giới thiệu về các hệ

thống PON hiện đang được triển khai

Chương 2: Trình bày tổng quan về công nghệ GPON, trong đó nghiên cứu các vấn đề về cấu trúc khung, định cỡ và phân định băng tần động là các vấn đề

-15-

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG (PON) 1.1 M ở đầu

Mạng viễn thông thường được cấu thành bởi ba mạng chính: mạng đường

trục, mạng phía khách hàng và mạng truy nhập Trong những năm gần đây, mạng đường trục có những bước phát triển nhảy vọt do đó sự xuất hiện các công nghệ mới, như công nghệ ghép kênh theo bước sống (WDM) Cũng trong khoảng thời gian này, mạng nội hạt (LAN) cũng đ được cải tiến vã à nâng cấp từ tốc độ 10Mb/s lên 100Mb/s và đến 1Gb/s thậm chí, các sản phẩm Ethernet 10Gb/s cũng

đã bắt đầu xuất hiện trên thị trường Điều nay đã dẫn đến một sự chênh lệch rất lớn về băng thông giữa một bên là mạng LAN tốc độ cao và mạng đường trục và

một bên là mạng truy nhập tốc độ thấp, mà chúng ta vẫn thường gọi là “nút cổ chai” trong mạng viễn thông

Việc bùng nổ lưu lượng internet trong thời gian vừa qua càng làm trầm

trọng thêm các vấn đề của mạng truy nhập tốc độ thấp các báo cáo thống kê cho

thấy lưu lượng dữ liệu đ ăng 100% mỗi năm kể từ năm 1990 Thậm chí, sự kết ã thợp giữa các yếu tố kinh tế và công ngh ã tệ đ ạo ra những thời điểm mà tốc độ phát triển đạt tới 1000% trong một năm Xu hướng vẫn sẽ còn tiếp tục trong tương lai, tức là càng ngày s àng có nhiẽ c ều người sử dụng trực tuyến và những người sử dụng đã trực tuyến rồi thì thời gian trực tuyến sẽ càng nhiều hơn, do vậy nhu cầu về băng thông lại càng tăng lên Các nghiên cứu thị trường cho thấy, sau khi nâng cấp lên công nghệ băng rộng, thời gian t ực tuyến của người sử r

dụng đ ăng lên 35% so với trước khi nâng cấp Theo hầu hết các báo cáo phân ã ttích, lưu lượng của dữ liệu hiện nay đã vượt trội hơn rất nhiều so với lưu lượng thoại Càng ngày s àng có nhiẽ c ều dịch vụ và các ứng dụng mới được triển khai khi băng thông dành cho người sử dụng tăng lên Đứng trước tình hình đó, một

số công nghệ mới đ được đưa ra nhằm đáp ứng đã òi hỏi về băng tần

Hiện tại các nhà cung cấp dịch vụ đã triển khai cung cấp dịch vụ internet

bằng công nghệ đường dây thuê bao số DSL DSL sử dụng đôi dây cáp đồng (có

thể tận dụng đôi cáp đồng có sẵn điện thoại sử dụng cho cã hai dịch vụ) và yêu

cầu phải có Modem DSL đặt tại nhà thuê bao và DSLAM đặt tại tổng đài Tốc độ

dữ liệu của DSL nằm trong khoảng từ 128Kb/s đến 1,5Mb/s Mặc dù tốc độ của

nó tăng lên đáng kể so với modem tương tự, nhưng nó có thể được coi là băng

rộng không cung cấp được các dịch vụ video, dữ liệu cho các thuê bao ở xa (khoảng cách từ tổng đài đến thuê bao chi trong phạm vi 5,5km), ta có thể tăng khoảng cách này bằng giải pháp triển khai thêm nhiều DSLAM đến gần thuê bao, nhưng đây là giải pháp tạm thời và không hiệu quả do chi phí cao

Một giải pháp khác đưa ra là sử dụng cáp đồng trục, các công ty truyền hình cáp cung cấp dịch vụ internet bằng cách triển khai các dịch vụ tích hợp dữ

liệu trên mạng cáp đồng trục, mà ban đầu được thiết kế để truyền dẫn tín hiệu video tương tự Tuy nhiên mô hình kiến trúc này có nhiều nhược điểm là thông lượng hiệu dụng của các nút quang không quá 36Mb/s, vì vậy tốc độ thường rất

thấp vào giờ cao điểm

-16-

Như vậy chúng ta thấy rằng cả công nghệ DSL và cáp đồng trục đều không đáp ứng được những yêu cầu về băng thông cho mạng truy nhập Hầu hết các nhà công nghệ mạng hiện nay đều đang tiến tới một công nghệ mới, tập trung

chủ yếu vào truyền dữ liệu, đặc biệt là dữ liệu IP Trong bối cảnh đó, công nghệ PON s à mẽ l ột giải pháp tối ưu cho mạng truy nhập băng rộng người ta trong đợi mạng PON sẽ giải được các vấn đề tắc nghẽn băng thông của mạng truy nhập trong kiến trúc mạng viễn thông, g ữa một bi ên là các nhà cung cấp dịch vụ CO, các điểm kết cuôi, các điểm truy nhập và một bên là các công ty đang cung cấp

dịch vụ, hay một khu vực tập trung nhiều thuê bao

Mạng quang thụ động (PON) là một mạng quang không có các phần tử điện hay các thiết ị quang điện, như vậy mạng PON sẽ không chứa bất kỳ một b

phần tử tích cực nào cần phải có sự chuyển đổi điện quang Thay vào đó, PON –

sẽ chi bao gồm: sợi quang, các bộ chia, bộ kết hợp, bộ ghép định hướng, thấu kính, bộ lọc,…Điều này giúp cho PON có m sột ố ưu điểm như: không cần nguồn điện cung cấp nên không bị ảnh hưởng bởi lỗi nguồn, có độ tin cậy cao và không cần phải bảo dưỡng do tín hiệu không suy hao nhiều như đối với các phần tử tích

c ực

Mạng PON ngoài việc giải quyết các vấn đề về băng thông, nó còn có ưu điểm là chi phí lắp đặt thấp do nó tận dụng được những sợi quang trong mạng đã

có từ trước đồng thời ít chiếm lỗ pi trong hạ tần ngầm PON dễ dàng và thuận

tiện trong việc ghép thêm các ONU theo yêu cầu của các dịch vụ, trong khi đó

việc lắp thêm các nút mạng tích cực khá phức tạp do việc cấp nguồn tại mỗi nút

mạng và trong mỗi nút mạng đều cần có các bộ phát lại

PON có thể hoạt động với chế độ không đối xứng, ví dụ: một mạng PON

có thể truyền dẫn theo luồng OC-12 (622Mb/s) ở đường xuống và truy nhập theo

luồng OC-3 (155Mb/s) ở đường lên Một mạng không đối xứng như vậy sẽ giúp cho chi phí của các ONU giảm đi rất nhiều, do chỉ phải sử dụng bộ thu phát giá thành thấp hơn

PON còn có khả năng chống lỗi cao Do các nút của mạng PON nằm ở bên ngoài m ng nên tạ ổ hao năng lượng trên các nút này không gây ảnh hưởng gì đến các nút khác Khả năng một nút mất năng lượng mà không làm ngắt mạng là

rất quan trọng đối với mạng truy nhập, do các nhà cung cấp không thể đảm bảo được năng lượng dự phòng cho tất cả các đầu cuối ở xa

V i nhớ ững lý do trên công nghệ PON có thể được coi là một giải pháp hàng đầu cho mạng truy nhập PON cũng cho phép tương thích với các giao diện SONET/SDH và có thể được sử dụng như một vòng thu quang thay thế cho các tuyến truyền dẫn ngắn trong mạng đô thị hay mạch vòng SONET/SDH đường

tr ục

1.1.1 Khái niệm và ưu điểm FTTH

Trước đây các ệ thống mạng truy nhập được sử ụng chủ yếu l h d à cáp đồng, ứng dụng cho các dịch vụ có lưu lượng thấp Việc sử dụng cáp đồng có

những lợi ích như chi phí t ấp, khả năng lắp đặt vh à triển khai đơn giản Tuy nhiên, cáp đồng có nhiều hạn chế như băng thông nhỏ, khả năng chống nhiễu

-17-

kém, suy hao lớn, phạm vi truyền nhỏ Công nghệ truyền dẫn bằng cáp quang đã khắc phục hoàn toàn các nhược điểm này Truyền dẫn bằng cáp quang không bị nhiều do tín hiệu được truyền bằng ánh sáng, suy hao nhỏ, phậm vị truyền dẫn

gấp hàng chục lần so với cáp đồng và đặc biệt là băng thông của cáp quang có

th ên tể l ới hàng trăm GHz đáp ứng được hoàn toàn nhu cầu truyền dẫn Những năm gần đây do sự phát triển của công nghệ làm cho việc sản xuất cáp quang dễ dàng và giá thành của cáp quang cũng như các thiết bị đấu nối cáp hạ, do vậy cáp quang được sử dụng rộng rãi Thực tế tại Việt nam cũng như trên thế giới là các

mạng lõi hầu hết là mạng quang nhưng mạng truy nhập vẫn chủ yếu sử dụng cáp đồng Mạng cáp quang truy nhập vẫn còn nhỏ lẻ và mới chỉ được triển khai chủ

yếu ở các nước có nền công nghệ thông tin phát triển như Mỹ, Hàn Quốc, Nhật

Bản Tuy nhiên với sự bùng nổ về nhu cầu băng thông hiện nay, việc triển khai

một hệ thống mạng truy nhập quang đến từng hộ gia định là một xu thế tất yếu

Đó chính là mạng FTTH – Fiber to the home

1.1.2 Ki ến trúc v à thành ph ần của mạng PON

Mạng FTTH bao gồm các đường quang đi từ nhà cung cấp dịch vụ được dùng chung cho một số khách hàng Sẽ có một đường quang đi đến một nhóm khách hàng ở gần nhau về mặt địa lý Tại đây đường quang dùng chung này sẽ được chia tách thành các đường quang riêng biệt đi đến từng khách hàng Mạng truy nhập quang thụ động PON là kiểu mạng điểm đa điểm Mỗi khách h- àng được kết nối tới mạng quang thông qua một bộ chia quang thụ động, vì vậy không có các thiết bị điện chủ động trong mạng phân chia và băng thông được chia sẻ từ nhánh đến người dùng Tín hiệu đường xuống được phát quảng bá tới các thuê bao, tín hiệu này được mã hóa để tránh việc xem trộm Tín hiệu đường lên được kết hợp bằng việc sử dụng giao thức đa truy nhập phân chia theo thời gian OLT sẽ điều khiển các ONU sử dụng các khe thời gian cho việc truyền dữ

liệu đường lên Trong mạng PON, OLT là thành phần chức năng chính của hệ

thống đặt ở tổng đài ONU là thiết bị đặt ở phía người dùng ONU kết nối tới OLT bằng các sợi quang và không có các thành phần chủ động ở giữa Bộ chia tín hiệu (splitter) là thành phần rất quan trọng cua hệ thống, theo tiêu chuẩn ITU G.983.1 một bộ chia sủ dụng tối đa cho 32 khách hàng Pon thường được triển khai trên sợi quang đơn mode, với cấu hình cây là phổ biến PON cũng có thể được triển khai theo cấu hình vòng ring cho các khu thương mại hoặc theo cấu trúc bus Mô hình mạng quang thụ động với các phần tử của nó được biểu diễn như hình 1-1

-18-

Hình 1-1: Mô hình m ạng PON

Về mặc logic, PON được sử dụng như mạng truy nhập kết nối điểm đa – điểm, với một OC phục vụ cho nhiều thuê bao Có một ố cấu hs ình kết nối điểm – đa điểm phù hợp cho mạng truy nhập như cấu hình cây, cây và nhánh, vòng ring, hoặc bus như trong hình 2

Bằng cách sử dụng các bộ ghép 1:2 và bộ chia quang 1:N, PON có thể triển khai theo bất cứ cấu hình nào trong các cầu hình trên Ngoài ra, PON còn có

thể thu gọn lại thành các vòng rinh kép hay hình cây hay một nhánh của cây Tất

cả các tuyến truyền dẫn trong PON đều được thực hiện giữa OLT và ONU OLT

nằm ở CO và kết nối mạng truy nhập quang với mạng đo thị (MAN) hay mạng

di rện ộng (WAN), được biết đến như là mạng đường trục ONU nằm tại vị trí đầu

cuối sử dụng (FTTH hay FTTB hoặc FTTC)

-19-

Hình 1-2: Các ki ểu k ến trúc ủa i c PON

Trong các cấu hình trên, cấu hình cây 1:N nh ình 1-2 (a) hay cư h ấu hình phân nhánh (b) được sử dụng phổ ến nhất Đây l bi à những cấu hình rất mềm dẻo, phù hợp với nhu cầu phát triển thuê bao cũng như những đòi hỏi ngày càng tăng

về băng thông

1.1.3 Các chuẩn mạng PON

Có ba loại tiêu chuẩn chính cho mạng PON như sau:

 ITU-T G.983

o APON (ATM Passive Optical Network): là chuẩn mạng PON đầu tiên,

dựa trên công nghệ ATM

o BPON (Broadband PON): là chuẩn dựa trên APON Nó hỗ trợ thêm công nghệ WDM, băng thông giành cho đường lên được cấp phát động Nó cũng cung cấp một giao diện quản lý chuẩn OMCI giữa OLT và ONU cho phép nhiều nhà cung cấp dịch vụ cùng hoạt động

Tổ chức tiêu chu ẩn ITU-T IEEE ITU-T

Tiêu chuẩn hoàn thi ện Rồi, 1995 Rồi, 2004 R ồi

Triển khai quy mô lớn 100,000 thuê

bao 1,000,000 bao thuê Mới nghi ệm thử Khu vực triển khai

chính Bắc Mỹ Châu Á Mnghi ới ệm thử

B ảng 1 : So sánh các tiêu chu ẩn PON 1.1.4 Các h ệ thống PON đang được triển khai

Các thánh viên FSAN đã phát triển một tiêu chí cho mạng truy nhập PON

sử dụng công nghệ ATM và giao thức lớp 2 của nó Hệ thống này được gọi là APON (ATM PON) Cái tên APON sau đó được thay thế bằng BPON với ý diễn đạt PON băng rộng hệ t ống BPON có khả năng cung cấp nhiều dịch vụ băng h

rộng như Ethernet, Video, đường riêng ảo (VPL), kênh thuê riêng, v.v… Năm

1997 nhóm FSAN đưa các đề xuất chỉ tiêu BPON lên ITU-T để thông qua chính

thức Từ đó, các tiêu chuẩn ITU G.983.x cho mạng BPON lần lượt được thông qua

Hệ thống BPON hỗ trợ tốc độ không đối xứng 155 Mbps hướng lên và

622 Mbps hướng xuống hoặc tốc độ đối xứng 622 Mbps Các hệ thống BPON đ ã được sử dụng nhiều ở nhiều nơi, tập trung ở Bắc Mỹ, Nhật Bản và một phần Châu Âu

1.1.4.2 GPON

Do đặc tính cấu trúc của BPON khó có thể nâng cấp lên tốc độ cao hơn

622 Mbps và mạng PON trên cở sở nền ATM không tối ưu đối với lưu lượng IP, nhóm FSAN phát triển một hệ thống mạng PON mới từ năm 2001 với tốc độ 1Gbps hỗ trợ cả lưu lượng ATM và IP D trên các khuyựa ến nghị của FSAN, từ

tục Chính vì thế mà hiệu suất băng thông của GPON đạt tới hơn 90%

Các ưu đ ểm của GPON : Cung cấp dịch vụ bộ ba: hỗ trợ các dịch vụ âmithanh, dữ liệu và video truyền theo định dạng gốc của nó Rất nhiều các d vịch ụ Ethernet như QoS, VLAN, IGMP (Internet Group Management Protocol) và RSTP (Rapid SpanningTree Protocol) cũng được hỗ trợ Hiệu suất và tốc độ đường truyền cao nhất: GPON hỗ trợ tốc độ bít cao nhất từ trước tới nay ới tốc v

độ hướng xuống/ hướng lên tương ứng 2,488/1,244 Gbit/s GPON cung cấp độ

rộng băng lớn chưa từng có từ trước tới nay và là công nghệ tối ưu cho các ứng

Ethernet PON (EPON) là mạng trên cở sở PON mang lưu lượng dữ liệu gói trong các khung Ethernet được chuẩn hóa theo IEEE 802.3 Sử dụng mã đường truyền 8b/10B và hoạt động với tốc độ 1Gbps

nhận dữ liệu trên một bước sóng, hướng lên các bước sóng khác nhau được ghép thông qua bộ ghép sóng WDM tới ONU Do sử dụng một bước sóng cho mỗi ONU nên WDMPON có tính bảo mật và tính mềm dẻo tốt hơn Công nghệ WDMPON s à sẽ l ự lựa chọn của tương lai và là bước phát triển kế tiếp cho các công nghệ mạng truy nhập quang PON

1.2 Nhận xét

Vào giữa những năm 90 của thế kỷ này, công nghệ APON (ATM - PON)

đ được áp dụng để truyền tải dữ liệu vã à tiếng nói Chậm hơn một chút là BPON,

nó sử dụng cấu trúc chuyển đổi ATM ở các đường biên mạng Tuy nhiên hiện

-22-

nay mạng APON/BPON không được quan tâm phát triển do chỉ hỗ trợ dịch vụ ATM và tốc độ truy nhập thấp hơn nhiều so với các công nghệ hiện hữu khác như GPON hay EPON

Các nghiên cứu hiện nay đang tập trung vào GPON và EPON/GEPON vì

đây là các công nghệ mới hứa hẹn sẽ được triển khai rộng rãi trong mạng truy

nhập băng rộng do các đặc đ ểm vượt trội ủa chúng so với các công nghệ khác i c

Trong khi GEPON chỉ cung cấp tốc độ truyền là 1,25 Gbit/s thì GPON lại cho phép đạt tới tốc độ 2.448 Gbit/s Và thậm chí, khi càng ngày các nhà cung

cấp dịch vụ càng cố tiết kiệm chi phí bằng việc tận dụng tối đa băng thông thì có

vẻ như GEPON đang dần trở thành một sự lựa chọn không được đánh giá cao

Với hiệu suất từ 50% 70%, băng thông của GEPON bị giới hạn trong khoảng – 600Mbps đến 900Mbps, trong khi đó GPON với việc tận dụng băng thông tối đa

nó có thể cho phép các nhà cung cấp dịch vụ phân phối với băng thông lên đến

2300 Mbps

Trong một nghiên cứu đ ển hi ình, hệ thống mạng GPON của Flexlight có

thể đạt tới hiệu suất mạng 93%, đ ều đi ó có ngh à chĩa l ỉ có 7% độ rộng băng tần được sử dụng cho việc quy định các thủ tục của giao thức truyền thông Hiệu suất lớn, độ rộng băng tần lớn, GPON hứa hẹn mang lại nhiều lợi nhuận cho các nhà cung cấp dịch vụ Trong khi đó APON, BPON, hay EPON lại tốn khá nhiều băng thông cho việc quy định các thủ tục truyền thông Chính vì th mà hiế ệu suất băng thông giảm đi đáng kể Cụ thể là APON và BPON còn 70% và EPON còn 50%

đ được chuẩn hoá theo ITU ã – T G.984, GPON cho phép cung cấp đường truyền với các định dạng gốc như IP và TDM, đây thực sự là một giải pháp công nghệ PON đạt hiệu quả kinh tế có thể sử dụng cho cả các dịch vụ gia đình cũng như là cho các doanh nghiệp Với những đặc tính hỗ trợ cao ất và độ rộng băng tinh êu dùng được nâng từ 10 MHz lên 100 MHz cho truyền dữ liệu Internet, đáp ứng được các yêu cầu cho nhiều dòng IPTV (Internet Protocol Television), và có thể

hỗ trợ truyền thông cả SDTV (Standard Definition Television) và HDTV (High Definition TeleVision), GPON đã thực sự được đánh giá là kinh tế hơn EPON

Mặt khác trong khi tiêu chuẩn IEEE 803.2ah chỉ hỗ trợ 2 lớp ODN: lớp A

và lớp B thì ITU-GT.984.2 GPON GPM hỗ trợ cả lớp C, lớp cấp cao hơn Lớp C cho phép mạng PON mở rộng cự ly tới 20 Km, cung cấp cho số lượng lớn người dùng cuối, đạt tới 64 thậm chí 128 ONU/ONT

Bên cạnh đó trong khi EPON chỉ hỗ trợ duy nhất một tốc độ truyền dẫn đối xứng 1,25/1,25 Gbps ITU- T G.984.2 GPON GPM linh hoạt và biến đổi được hơn nhiều hơn, cho phép các tốc độ hướng xuống 1,25 và 2,5 Gbps, hướng lên cho phép 155 Mbps, 622 Mbps hay 1,25 và 2,5 Gbps Cả hai công nghệ đều

nhắm tới thị trường truy nhập, bao gồm các ứng dụng Fiber-To-The-Home và Fiber-To-The Building/Curb v ñới ặc trưng là tốc độ truy nhập không đối xứng giữa hướng lên và hướng xuống Thậm chí với sự phát triển của các ứng dụng dữ

liệu th ũng không có nhu cầu đến 1,25 Gbps trong hướng lì c ên Trong khi GPON cho phép các nhà cung cấp dịch vụ để thiết lập những tốc độ kết nối theo nhu cầu

thực tế, EPON không thực hiện được điều này Mặc dù đây không là một vấn đề

-23-

lớn về chi phí đối với kết nối tốc độ cao, tuy nhiên để hỗ trợ 1.25 Gbps hướng lên, đòi hỏi phải cung cấp laser DFP ở đầu cuối và điôt thác quang APD đắt tại trung tâm mạng quang CO

Từ những so sánh trên có thể thấy rằng GPON thích hợp hơn so với EPON trong việc lắp đặt các hệ thống mạng để cung cấp các khả năng dự phòng

c thiần ết hỗ trợ cho O&M, khả năng tương thích cũng như là bảo mật Đây là

những điều kiện cần thiết để điều hành một mạng kích cỡ lớn

1.3 K ết luận

PON là mạng truy nhập có nhiều ưu điểm để triển khai các dịch vụ băng rộng (thoại, dữ liệu, video) giữa các khối kết cuối đường dây ở xa (ONUs) v ết à kcuối mạng (OLT) Không như mạng quang tích cực AON, chẳng hạn như mạng SONET/SDH, cần các bộ chuyển đổi quang đ ện tại mỗi nút, mạng quang thụ iđộng PON sử dụng các bộ ghép và chia quang thụ động để phân bổ lưu lượng quang Một mạng PON có thể tập trung lưu lượng từ 64 ONU đến một OLT được đặt tổng đài nội hạt (CO) theo kiến trúc hình cây, bus, hoặc vòng ring chống lỗi

Giống như mạng SONET/SDH, PON là công nghệ truyền tải của lớp một

Từ trước đến nay, hầu hết các vòng ring quang trong mạng viễn thông đều sử

dụng các thiết bị truyền dẫn SONET/SDH Các vòng ring này đều sử dụng các bộ phát lại tại mỗi nút, với khoảng cách giữa các nút đ được tối ưu hoá cho mạng ã đường trục hay mạng đô thị, tuy nhiên, ây không ph à s lđ ải l ự ựa chọn tốt nhất cho mạng truy nhập nội hạt Mạng PON ngoài việc giải quyết các vấn đề về băng thông, nó còn có ưu đ ểm li à chi phí lắp đặt thấp do nó tận dụng được những sợi quang trong mạng đã có từ trước PON cũng dễ dàng và thuận tiện trong việc ghép thêm các ONU theo yêu cầu của các dịch vụ, trong khi đó việc thiết lập thêm các nút trong mạng tích cực khá phức tạp do việc cấp nguồn tại mỗi nút

mạng, và trong mỗi nút mạng đều cần có các bộ phát lại

Không giống như trong mạng tích cực SONET/SDH, PON có thể hoạt động vớ chế độ không đối xứng Chẳng hạn, một mạng PON có thể truyền dẫn theo luồng OC-12 (622 Mbits/s) ở đường xuống và truy nhập theo luồng OC-3 (155 Mbits/s) ở đường lên Một mạng không đối xứng như vậy sẽ giúp cho chi phí của các ONU giảm đi ất nhiều, do chỉ phải sử dụng các bộ thu phát giá th r ành

thấp hơn Còn đối với mạng SONET/SDH là đối xứng, do đó trong vòng ring OC-12, tất cả các card nối với các ADM đều phải có giao diện OC-12

Ngoài ra, ở một góc độ nào đó PON còn có khả năng chống lỗi cao hơn SONET/SDH Do các nút của mạng PON nằm ở bên ngoài mạng, nên tổn hao năng lượng trên các nút này không gây ảnh hưởng gì đến các nút khác Điều này

là không thể đối với mạng SONET/SDH, do quá trình phát lại ở mỗi nút mạng

Khả năng một nút mất năng lượng mà không làm ngắt mạng l ất quan trọng đối à r

với mạng truy nhập, do các nhà cung cấp không thể đảm bảo được năng lượng dự phòng cho tất cả các đầu cuối ở xa

Với những lý do như trên, công nghệ PON được coi là một giải pháp đầy

hứa hẹn để giải qu ết vấn đề tắc nghẽn băng thông trong mạng truy nhập, cho yphép triển khai các dịch vụ băng rộng và có tính tương tác Trong thời gian ngắn

-24-

trước mắt, ứng dụng của công nghệ PON có thể là nhà cung cấp cho các công ty điện thoại, mạng cáp TV, và cho các nhà cung cấp dịch vụ mạng vô tuyến Với việc đưa ra một giải pháp với giá thành hạ, băng tần cao, có khả năng chống lỗi, công nghệ PON sẽ là giải pháp tốt nhất cho mạng thế hệ sau, cũng như cho mạng truy nhập băng rộng

tốc độ cao hơn, tăng cường bảo mật và chọn lớp 2 giao thức (ATM, GEM, Ethernet tuy nhiên trên thực tế ATM chưa từng được sử dụng) Điều đó cho phép GPON phân phối thêm các dịch vụ tới nhiều thuê bao hơn với chi phí thấp hơn

cũng như cho phép khả năng tương thích lớn hơn giữa các nhà cung cấp thiết bị

Hệ thống GPON thông thường gồm một thiết bị kết cuối đường dây OLT (Optical Line Termination) và thiết bị kết cuối mạng ONU (Optical Network Unit) hay ONT (Optical Network Termination) được nối với nhau qua mạng phân phối quang ODN (Optical Distribution Network) Quan hệ giữa OLT và ONU là quan hệ một-nhiều, một OLT sẽ kết nối với nhiều ONU Bộ khuyến nghị G.984 của ITU đưa ra tiêu chuẩn cho mạng PON tốc độ gigabit (GPON) là phiên bản mới nhất đối với công nghệ mạng PON Mạng GPON có dung lượng ở mức gigabit cho phép cung cấp các ứng dụng video, truy nhập internet tốc độ cao, multimedia, và các dịch vụ băng thông rộng Cùng với dung lượng mạng gia tăng, tiêu chuẩn mới này đưa ra khả năng xử lý IP và Ethernet hiệu quả hơn Mục đích tiêu chuẩn G.984.1 là cải th ện hệ thống PON theo tii êu chuẩn G.983.1 thông qua các yêu cầu về cung cấp dịch vụ, các chính sách bảo mật, tốc độ bit danh định Để đảm bảo tính liên tục so với các hệ thống trước, tiêu chuẩn G.984.1 sẽ duy trì một số yêu cầu trong tiêu chuẩn G.983.1

2.2 Hệ thống GPON

G-PON là giao thức FSAN TDMA PON thứ 2 được định nghĩa trong chuỗi khuyến nghị G.984 của ITU-T G-PON được xây dựng trên trải nghiệm

của B-PON và E-PON

PON viết tắt của từ Gigabit Passive Optical Network GPON là sự phát triển của APON/BPON nó hoạt động ở tốc độ lên tới hàng Gbps và đ được ã chuẩn hóa thành ITU-T G.984 GPON không phụ thuộc vào ATM, GPON sử

dụng lớp con truyền dẫn hội tụ (GTC- GPON Transmission Convergence), khung GTC có thể đóng gói các cell ATM Không giống như APON/BPON, khung GTC có thể đóng gói trực tiếp các gói dữ liệu thông qua phương pháp đóng gói GPON (GEM- GPON Encapsulation Method) Phần tải khung GTC chứa cả ATM và GEM

Mặc dù G-PON hỗ trợ truyền tải tin ATM, nhưng nó cũng đưa vào một cơ

chế thích nghi tải tin ới mà được tối ưu hóa cho truyền tải các khung Ethernet m

-26-

được gọi là phương thức đóng gói G-PON (G-PON Encapsulation Method - GEM) GEM là phương thức dựa trên thủ tục đóng khung chung trong khuyến nghị G.701, ngoại trừ việc GEM tối ưu hóa từ mào đầu để p ục vụ cho ứng dụng h

của PON, cho phép sắp xếp các dữ liệu Ethernet vào tải tin GEM và hỗ trợ sắp

xếp TDM

G-PON sử dụng cấu trúc khung GTC (G-PON Transmission Conversion) cho cả hai hướng xuống và hướng lên Khung hướng xuống bắt đầu với một từ mào đầu PLOAM, tiếp sau đó là vùng tải tin GEM hoặc các tế bào ATM

PLOAM gồm có thông tin cấu trúc khung và sắp đặt băng thông cho ONT/ONU gửi dữ liệu trong khung hướng lên tiếp theo

Khung hướng lên bao gồm các nhóm khung gửi từ các ONT Mỗi một nhóm được bắt đầu với từ mào đầu lớp vật lý mà có chức năng tương tự trong B-PON, nhưng cũng bao hàm tổng hợp các yêu cầu băng thông của các ONT Các yêu cầu băng thông chi tiết hơn được gửi đi kèm với các nhóm hướng lên khi có yêu cầu từ OLT

OLT gán các thời gian cho việc gửi dữ liệu hướng lên từ cho mỗi ONT/ONU

Tối ưu hóa cho truyền tải các khung Ethernet bằng phương thức GEM (GPON encapsulation method)

Sử dụng cấu trúc khung GTC (GPON tranmission coversion) cho cả hai hướng lên và xuống

Hình 2-1: L ớp con truyền dẫn hội tụ

2.3 Chức năng của GTC trong l ớp truyền dẫn hội tụ GPON

-27-

Chức năng chính của lớp truyền dẫn hội tụ GPON (GTC- GPON Transmission Convergence) là để cung cấp ghép kênh vận chuyển giữa OLT và ONU Các chức năng khác bao ồm: g

Thích nghi với giao thức tín hiệu lớp con, các chức năng hoạt động, quản

lí và bảo dưỡng lớp vật lí PLOAM, giao diện phân phối băng tần động, sắp xếp

và đăng kí ONU, sửa lỗi (mặc định), mật mã luồng dữ liệu hướng xuống (mặc định) và kênh thông tin cho giao diện quản lý và điều khiển ONT/ONU

Hệ thống GTC cung cấp điều khiển đa truy nhập cho lưu lượng hướng lên Trong khái niệm cơ bản, các khung hướng xuống chỉ thị vùng được phép truyền lưu lượng lên trong khung hướng lên đồng bộ với khung hướng xuống

Hình 2-2 : Khái niệm điều khiển đa truy nhập GPON

Khái niệm điều khiển đa truy nhập GPON được mô tả ở Hình 2-2 OLT gửi các con trỏ trong khối điều khiển vật lí PCBd, các con trỏ này chỉ thị thời gian bắt đầu và kết thúc mà mỗi container truyền dẫn (T-CONT) có thể dùng để truyền dữ liệu hướng lên Bằng cách này, chỉ có một ONU truy nhập mạng tại bất

kì thời điểm nào không có sự tranh chấp trong hoạt động bình thường Các con trỏ được đưa vào các khối byte, cho phép OLT điều khiển môi trường mạng với

tốc độ 64 kbps Tuy nhiên, chuẩn cho phép nhà khai thác dịch vụ thêm các tốc độ

lớn hơn

2.4 Tình hình chu ẩn hoá GPON

Tiếp tục trên khả năng của kiến trúc sợi quang tới hộ gia đình FTTH (fiber

to the home) ã đ được thực hiện trong những năm 1990 bởi nhóm công tác mạng

-28-

truy nhập dịch vụ đầy đủ FSAN (Full Service Access Network), được hình thành

bởi các nhà cung cấp dịch vụ và hệ thống lớn Hiệp hội viễn thông quốc tế ITU (International Telecommunications Union) làm các công việc tiếp theo tính từ lúc chuẩn hóa trên hai thế hệ của tiêu chuẩn mạng quang ụ động APON/BPON v th à GPON Chuẩn cũ hơn ITU-T G.983 trên nền chế độ truyền tải không đồng bộ ATM (Asynchronous transfer mode) và vì vậy được xem như APON (ATM PON) Sự phát triển cao hơn của chuẩn APON gốc cũng như với sự dần mất ưa chuộng của ATM như một giao thức chung dẫn đến phiên bản đầy đủ, cuối cùng

của ITU-T G.983 được xem như chuẩn PON băng rộng hay BPON (Broadband PON) Một mạng APON/BPON đ ển hi ình cung cấp tốc độ 622 Mbit/s luồng

xuống và 155 Mbit/s luồng lên, mặc dù chuẩn cho phép tốc độ cao hơn

GPON được ITU-T chuẩn hóa theo chuẩn G.984 bắt đầu từ năm 2003, mở

rộng từ chuẩn BPON G.983

ITU-T G.984.1 ( 03/2003) “G-PON: General characteristics”: cung cấp các giao diện mạng người dùng (UNI), giao di nút dện ịch vụ (SNI) và một số

dịch vụ Chuẩn này kế thừa hệ thống G.982 (APON) và G.983.x (BPON) bằng

việc xem xét lại dịch vụ hỗ trợ, chính sách bảo mật, tốc độ bit danh định

ITU-T G.984.2 (03/2003) “G-PON: PMD layer specification”: chỉ ra các yêu cầu ch ớp vật lý vo l à các chi tiết kỹ thuật cho lớp PMD Nó bao gồm các hệ

thống có tốc độ hướng xuống 1244.160 Mbit/s, 2488.320 Mbit/s và hướng lên 155.520 Mbit/s, 622.080 Mbit/s, 1244.160 Mbit/s, 2488.320 Mbit/s Mô tả cả hệ

thống GPON đối xứng và bất đối xứng

ITU-T G.984.2 Adm 1 (02/2006): thêm phụ lục cho ITU-T G.984.2, các xác minh về khả năng chấp nhận giá thành sản xuất công nghiệp đối với hệ thống G-PON 2.488/1.244 Gbit/s

ITU-T G.984.3 (02/2004) “G-PON: TC layer specification”: mô tả lớp hội

tụ truyền ẫn (Transmission convergence d – TC) cho các mạng G-PON bao gồm định dạng khung, phương thức đ ều khiển truy nhập môi trường, phương thức iranging, chức năng OAM và bảo mật

ITU-T G.984.3 Adm1 (07/2005): cải tiến chỉ tiêu kỹ thuật lớp TC, sửa đổi

ITU-T G.984.4 Adm1 (06/2005): sửa đổi bổ sung ITU-T G.984.4

ITU-T G.984.4 Adm2 (03/2006) : sửa đổi bổ sung ITU-T G.984.4

-29-

ITU-T G.984.4 Adm3 (03/2006): làm rõ nghĩa cho phần G-OMCI, mô tả các mức cảnh báo, giới hạn tốc độ các cổng Ethernet, OMCI cho OMCI, vận chuyển lưu lượng pseudowire

2.5 Kiến trúc mạng truy nhập quang (GPON)

2.5.1 Ki ến trúc mạng

Hình 2 – Ki trúc mến ạng cho thấy kiến trúc mạng GPON với quy mô từ

mạng quang đến hộ gia đình FTTH (Fiber to the Home) đến mạng quang đến toàn nhà FTTB (Fiber to the Building) đến mạng quang đến tủ cáp FTTCab (Fiber to the Cabinet) Mạng truy nhập quang OAN được sử dụng chung cho mọi kiến trúc mạng trong hình 1 tạo điều kiện xây dựng một mạng truy nhập quang trên toàn cầu Phần quang của mạng có thể bao gồm các phần tử thụ động hoặc bị động và kiến trúc mạng này có thể là điểm điểm hoặc điểm đa điểm.- -

Hình 2-3: Ki ến trú c m ạng GPON

Trong hình:

 UNI là giao diện giữa mạng với người dùng

 SNI là giao diện giữa OLT với mạng lõi

Thi ết bị:

- OLT (Optical Line Terminal): thiết bị kết cuối cáp quang tích cực lắp đặt

tại phía nhà cung cấp dịch vụ thường được đặt tại các đài trạm

- ONT (Optical Network Terminal): thiết bị kết cuối mạng cáp quang tích cực, kết nối OLT thông qua mạng phân phối quang (ODN) dùng cho trường hợp cung cấp kết nối quang tới nhà thuê bao (FTTH)

- ONU (Optical Network Unit): thiết bị kết cuối mạng cáp quang tích cực, kết nối với OLT thông qua mạng phân phối quang (ODN) thường dùng cho trường hợp kết nối tới buiding hoặc tới các vỉa hè, cabin (FTTB, FTTC, FTTCab)

-30-

- Bộ chia/ghép quang thụ động (Splitter): Dùng để chia/ghép thụ động tín

hiệu quang từ nhà cung cấp dịch vụ đến khách hàng và ngược lại giúp tận dụng

hiệu quả sợi quang vật lý Splitter thường được đặt tại các đ ểm phân phối quang i(DP) và các iđ ểm truy nhập quang (AP) Bộ chia/ghép quang sẽ có 2 loại, một

loại đặt tại các nhà trạm viễn thông sử dụng các tủ kiểu indoor, loại thứ 2 sẽ là

loại thiết bị được bọc kín có thể mở ra được khi cần thiết v đặt tại các đ ểm à imăng xông

- FDC - Fiber Distribution Cabinet: Tủ phối quang

- FDB - Fiber Distribution Box: Hộp phân phối quang loại nhỏ

Sự khác nhau chính giữa các dịch vụ FTTB, FTTCab và FTTH là dịch vụ cung cấp khác nhau

2.5.1.1 FTTB

Dịch vụ mạng quang đến tòa nhà bao gồm hai trường hợp: dành cho khu vực chung cư MDU (multi-dwelling units) và dành cho khu vực doanh nghiệp

Mỗi trường hợp này lại bao gồm các tiêu chí dịch vụ như sau:

- FTTB cho MDU: Bao gồm các dạng dịch vụ như sau: - Dịch vụ băng

rộng không đối xứng (dịch vụ broadcast số, video theo yêu cầu, download file )

- Dịch vụ băng rộng đối xứng (broadcast nội dung, email, trao đổi file, đào tạo từ

xa, khám bệnh từ xa, chơi game trực tuyến ) - Dịch vụ điện thoại truyền thống

và ISDN: mạng truy nhập phải hỗ trợ một cách linh hoạt để cung cấp các dịch vụ điện thoại băng hẹp

- FTTB cho doanh nghi : Bao gệp ồm các dạng dịch vụ như sau: - D vịch ụ băng rộng đối xứng (broadcast nội dung, phần mềm nhóm, email , trao đổi file )

- Dịch vụ điện thoại truyền thống và ISDN: mạng truy nhập phải hỗ trợ một cách linh hoạt để cung cấp các dịch vụ điện thoại băng hẹp Đường thu; ê kênh riêng:

mạng truy nhập phải hỗ trợ một cách linh hoạt để cung cấp dịch vụ thuê kênh riêng với các mức tốc độ khác nhau

2.5.1.2 FTTC và FTTCab

Bao gồm các dạng dịch vụ như sau: - Dịch vụ băng rộng không đối xứng (dịch vụ broadcast số, video theo yêu cầu, download file ) - Dịch vụ băng rộng đối xứng (broadcast nội dung, email, trao đổi file, đào tạo từ xa, khám bệnh từ

xa, chơi game trực tuyến ) - Dịch vụ điện thoại truyền thống và ISDN: mạng truy nhập phải hỗ trợ một cách linh hoạt để cung cấp các dịch vụ điện thoại băng

hẹp - Các dịch vụ mạng trục xDSL

2.5.1.3 FTTH

Bao gồm các dạng dịch vụ như sau: - Dịch vụ băng rộng không đối xứng (dịch vụ broadcast số, video theo yêu cầu, download file ) - Dịch vụ băng rộng đối xứng (broadcast nội dung, email, trao đổi file, đào tạo từ xa, khám bệnh từ

xa, chơi game trực tuyến ) - Dịch vụ điện thoại truyền thống và ISDN: mạng truy nhập phải hỗ trợ một cách linh hoạt để cung cấp các dịch vụ điện thoại băng

h ẹp

2.5.2 Cấu h ình m ạng tham chiếu

-31-

Mô hình mạng GPON FTTx được chỉ ra trong hình 4

Hình 2-4: Mô hình tham chi ếu cho mạng GPON

:

Trong hình

WDM Module ghép kênh quang theo bước sóng

NE Thiết bị mạng sử dụng bước sóng khác so với OLT và ONU

AF Chức năng tương thích (có thể bao gồm trong thiết bị ONU)

SNI Giao diện nốt dịch v ụ

UNI Giao diện mạng người dùng

S Điểm trên sợi quang ngay sau OLT hoặc điểm kết nối quang ONU

R Điểm trên sợi quang ngay trước ONU hoặc điểm kết nối quang OLT

A/B Nếu chức năng AF đã bao gồm trong ONU th điểm nì ày không cần thiết

Nếu WDM không được sử dụng các điểm này không cần thiết

Giao diện quang tại điểm tham chiếu R/S giữa ONU và ODN đối với đường lên gọi là Oru, đối với đường xuống gọi là Ord Giao diện quang tại điểm tham chiếu S/R giữa OLT và ODN đối với đường lên gọi là Olu, đối với đường

xuống gọi là Old Các giao diện được thể hiện trong hình sau

Hình 2-5: C ấu h ình v ật lý chung của mạng phân bố quang ODN

-32-

2.5.2.1 Giao di ện nốt dịch vụ SNI

Giao diện nốt dịch vụ SNI là giao diện giữa mạng truy nhập và một nốt

dịch vụ Nếu phía mạng truy nhập-giao diện nốt dịch vụ và nốt dịch vụ-giao diện nốt dịch vụ không ở cùng một địa điểm thì kết nối từ xa giữa mạng truy nhập và

nốt dịch vụ có thể được sử ụng bởi đường truyền tải trong suốt Trong thiết bị dOLT sẽ bao gồm giao diện Các ví dụ về giao diện nốt dịch vụ được chỉ ra trong

bảng 2

SNI Giao diện vật lý Dịch vụ

1000BASE- X (IEEE802.3) - Ethernet

ITU-T Rec G.965 V5.2 POTS, ISDN (BRI), ISDN (PRI)

ITU-T Rec G.703 PDH DS3, ATM, E1, E3

ITU-T Rec G.957 STM-1,4,16 E1 ATM

ANSI T1.105.06,

ANSI T1.117 OC3, OC12 T1, DS3, ATM

Lưu ý: Một số dịch vụ đi kèm trong GPON nhưng không có giao diện nốt dịch

v êng ụ ri

Cột “dịch vụ” cho ấy các dịch vụ m th à giao diện vật lý có thể hỗ trợ được

B ảng 2 : Ví d ụ giao diện nốt dịch vụ SNI v à các d ịch vụ

2.5.2.2 Giao di ện mạng người d ùng UNI

Thiết bị ONU/ONT bao gồm giao diện UNI và thiết bị OLT bao gồm giao

diện SNI như đã chỉ ra trong hình 2 Giao diện UNI tùy thuộc vào dịch vụ do nhà khai thác mạng cung cấp Ví dụ về giao diện UNI được chỉ ra trong bảng sau

UNI Giao diện vật lý Dịch vụ

10BASE-T (IEEE802.3) - Ethernet

100BASE-TX (IEEE802.3) - Ethernet

1000BASE- T (IEEE802.3) - Ethernet

ITU-T Rec I.431 - ISDN (PRI), T1, ATM ITU-T Rec G.703 PDH DS3, ATM, E1, E3 ITU-T Rec I.432.5 Giao diện kim loại 25 Mb/s ATM

ANSI T1.102, ANSI T1.107 PDH T1, DS3

-33-

B ảng 3 : Ví d ụ giao diện người dùng-m ạng UNI v à các d ịch vụ

2.5.2.3 Các d ịch vụ

GPON được xây dựng để cung cấp tất cả các dịch vụ hiện có và cả các

dịch vụ mới cho các thuê bao gia đình và doanh nghiệp sử dụng do khả năng truyền băng rộng của mạng Các dịch vụ cụ thể do các nhà khai thác mạng cung

cấp sẽ tùy thuộc vào các điều kiện quy chế riêng của từng thị trường đối với nhà khai thác mạng

2.5.2.4 Thiết bị đầu cuối đường dây OLT

Thiết bị đầu cuối đường dây OLT (optical line terminal) được kết nối tới mạng chuyển mạch qua các giao d ện chuẩn Về phía mạng phân phối, OLT bao i

gồm các giao diện truy nhập quang theo tiêu chuẩn GPON về tốc độ bit, quỹ đường truyền, jitter, OLT gồm ba phần chính sau đây:

– Chức năng giao diện cổng dịch vụ (service port Interface Function);– Chức năng đấu nối chéo (cross-connect function);

– Giao diện mạng phân phối quang (ODN interface)

Các khối chức năng chính của OLT được mô tả trong Hình 5 Sơ đồ khối

chức năng OLT

Hình 2-6: Sơ đồ khối chức năng OLT

a Kh õi PON ối l (PON core shell)

Khối này gồm hai phần, chức năng giao diện ODN được mô tả trong mục sau và chức năng nội tụ truyền dẫn (PON TC - Transmission Convergence) bao gồm khung tín hiệu, điều khiển truy nhập phương tiện, OAM, DBA và quản lý ONU Chức năng PON TC bao gồm khung tín hiệu, điều khiển truy nhập phương

tiện, OAM, DBA và quản lý ONU Mỗi PON TC lựa chọn một phương thức truyền dẫn như ATM, GEM hoặc cả hai

b Khối đấu nối chéo (cross-connect shell)

Khối đấu nối chéo cung cấp đường truyền giữa khối PON và khối dịch vụ Công nghệ để kết nối phụ thuộc vào các dịch vụ, kiến trúc bên trong OLT và các

yếu tố khác OLT cung cấp chức năng đấu nối chéo tùy thuộc vào phương thức truyền dẫn đ ựa chọn (GEM, ATM hay cả hai).ã l

-34-

c Khối dịch vụ (service shell)

Khối thành thực hiện chuyển đổi giữa các giao diện dịch vụ và giao diện khung TC của phần mạng PON

2.5.2.5 Thiết bị đầu cuối mạng ONU/ONT

Hầu hết các khối chức năng của ONU tương tự như các khối chức năng của OLT Do ONU hoạt động với một giao diện PON (hoặc tối đa 2 giao diện khi

hoạt động ở chế độ bảo vệ), chức năng đấu nối chéo (cross-connect function) có

thể được bỏ qua Tuy nhiên, thay cho chức năng này thì có thêm chức năng ghép

và tách kênh dịch vụ (MUX và DMUX) để xử lý lưu lượng Cấu hình tiêu biểu

của ONU được thể hiện trong Hình 6 Sơ đồ các khối chức năng ONU Mỗi PON

TC sẽ lựa chọn một chế độ truyền dẫn ATM, GEM hoặc cả hai

Hình 2-7: Sơ đồ các khối chức năng ONU 2.5.2.6 M ạng phân phối ODN

Mạng phân phối quang kết nối giữa OLT với một hoặc nhiều ONU sử

dụng thiết bị tách/ghép quang và mạng cáp quang thuê bao

* Bộ tách/ghép quang

GPON sử dụng thiết bị thụ động để chia tín hiệu từ 1 sợi để truyền đi trên nhiều sợi và ngược lại, kết hợp các tín hiệu quang từ nhiều sợi thành tín hiệu trên

một sợi Thiết bị này được gọi là bộ tách/ghép quang Dạng đơn giản nhất của nó

là một bộ ghép quang bao gồm hai sợi quang được hàng dính vào nhau Tín hiệu nhân được ở bất cứ đầu vào nào cũng bị chia thành hai phần ở đầu ra Tỷ lệ phân chia của bộ tách/ghép có thể được điều khiển bởi độ dài của mối hàn và vì vậy được coi là tham số không đổi

Các bộ tách ghép NxN được chế tạo bằng cách ghép tầng nhiều bộ 2x2

với nhau như hình 8 hoặc sử dụng công nghệ ống dẫn sóng phẳng