BO MON KY THUAT VIEN THONG
DO AN TOT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGHIEN CUU CONG NGHE TRUY NHAP QUANG ETHERNET-EPON
Giáo viên hướng dẫn: TS Trần Hoài Trung Sinh viên thực hiện: Quách văn Hiếu Lớp: KTVT A
Khóa: 50
Trang 2người ngày càng cao hơn Những nhu cầu đó có thé 1a tìm kiếm, trao đổi thông tin, vui chơi, giải trí Để đáp ứng những nhu cầu đó, các nhà cung cấp dịch vụ
viễn thông không ngừng đổi mới công nghệ cũng như dịch vụ mới Vấn đề đặt
ra là làm thế nào để các nhà cung cấp có thé truyền tải dữ liệu một cách nhanh chóng, chính xác, an tồn và kinh tế Có nhiều giải pháp được đưa ra, trong đó việc khai thác nguồn tài nguyên băng rộng luôn được đặt lên hàng đầu Trước kia, cáp đồng đã được lựa chọn sử dụng chủ yếu cho hệ thống mạng truy nhập Tuy nhiên với những hạn chế như băng thông nhỏ, khả năng chống nhiễu kém, suy hao lớn, phạm vi truyền ngắn, cáp đồng đã tỏ ra khơng cịn phù hợp với nhu cầu sử dụng mạng khi mà ngày nay càng nhiều dịch vụ truy cập băng rộng ra đời nhu tripleplay, IPTV, VoD, VoIP va dac biét la su phat trién nhanh chong cua Internet Van dé đặt ra là làm thế nào đề truyền tải được nhiều loại dữ liệu trong khi băng thơng là có hạn Với những vấn đề đó, việc đưa cáp quang vào sử dụng trong mạng truy nhập là một giải pháp hữu hiệu, và công nghệ PON (Passive Opical Netword: Mạng truy nhập quang thụ động) ra đời đã mở ra một tiềm năng lớn cho việc triển khai các địch vụ băng rộng và thay thế dần các hệ thống mạng truy nhập cáp đồng băng thông hẹp, chất lượng thấp Trong các chuẩn PON thì hiện nay EPON (Ethernet - Pon: Mạng quang thụ động chuẩn Ethernet) đã được lựa chọn sử dụng nhiều nhất để thay thế cho các mạng truy nhập của nhiều nước trên thế giới Với những đặc điểm kỹ thuật công nghệ mềm dẻo hỗ trợ nhiều lựa chọn cho tốc độ truy nhập, EPON đang ngày càng khẳng định là công nghệ của mạng truy nhập thế hệ mới
Trang 3mạng, từ đó cho thấy thế mạnh công nghệ này trong mạng truy nhập quang thụ động và công nghệ EPON Chương 4 khả năng triển khai mạng E-PON vào hệ thống mạng truyền tải Việt Nam
Hà Nội, ngày 14 tháng 3 năm 2013 sinh viên
Trang 4h9 000/00 4)}3)))ạ4 ÔỎ 4
TỎNG HỢP DANH MỤC HÌNH VẼ 22-2222 222+22E2E222E2322222322222122223122222 re 6
TÔNG HỢP DANH MỤC BẢNG BIÊU .-.22: 2252222222222 222EE2EESvtzEEvrrrrrrcree §
CHƯƠNG I: TÔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG -. 2-22 + 11
1.1 Giới thiệu €hung - << << s2 + S9 E9 HH HH HH HH 0H 0 0 n0 1e 11
1.1.1 Vị trí mạng truy nhập trong mạng viễn thông -2- 22 252222s+s#zszxezsezxezssrsesserseee LL 1.1.2 Mạng truy nhập cáp đồng
1.1.3 Mạng truy nhập cáp quang 1.2 Mạng truy nhập quang FTTx
1.2.1 Giới thiệu
1.2.2 Phân loại mạng FTTx theo vị trí đặt ONU oe
1.2.3 Phan loai mang FTTx theo AU in ose eccesseesssessesssessvessecssecssesscssvesstesscesesseessesseesseeavesssees 15
1.3 Các công nghệ cung cấp kết nối mạng quang FT TY -s°ss°ssse+ss£++x+e+++ 16 1.3 1 Mạng quang chủ động AON
1.3.2 Mạng quang thụ động PON
Trong sơ đồ trên, các thành phần chính của một mạng PON là: .-‹- «+ ++x<+++ 20
I6 E6 u in ai c0
mh‹ca sẽ ẽ ẽ ẽ 21
CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG PON -+ 2
2.1 Kiến trúc mạng PON 22
2.2 Mô hình mạng IPOIN << << HH HH HH Hi Hi Hi 22
2.3 Cac thanh phan cơ ban cúa mạng quang thụ động PONN -5- «<< «se =s=sss 25 2.3.1 Sợi quang, cáp quang 25
2.3.2 Bộ tách, ghép quang 25
2.3.3 Các đầu cuối mạng PON 2-22 ©+2EE12221122211227112211121112271127111111 2711211 11.1 25
26 26 27 28 2.4 Các công nghệ của PON
2.4.1 APON/BPON 2.4.2 EPON/GEPON 2.4.3 GPON 2.4.4 WDM- PON 29 PP =9) So 4 ) ).).).).).).).).).).)) 30 2.4.6 So sánh các chuân công nghệ của TDMA-PON . -22-©222222+22222EEE+EEErztxrrerrrrcrrr 31
2.5 Kết WAn ChUONG .seccsssscsssssssccsssecssscssnecsssccessecsuscsssccessccsnscssnscssuecsssccenscessccsssecenseessceesnecssneess 34
Trang 5
3.1.1 Kiến trúc mơ hình mạng Ethernet
3.1.2 Các phần tử mạng Ethernet "
3.1.3 Quan hệ vật lý giữa IEEE802.3 và mơ hình tham chiêu ISO -.- ¿+ 2+ +++sc+++s++ 38 3.1.4 Lép con Mac Ethernet
3.1.5 Lớp vật lý Ethernet "
KG a 090 43 3.2 Mạng truy nhập quang thụ động ETHERNET-PONN .-.5-< << 5< ses=ses se sese 45 3.2.1 Mạng truy nhập quang thụ động EPON - 2+5 SE 3E vn ng tri 45 3.2.2 Nguyên lý hoạt động
3.2.3 Giao thức điều khiển đa điểm MPCP _ 3.2.4 EPON với kiến trúc 802 -c+c2+++++tt2EEEEEE111 11 tr rrriiiiiiirrree
3.3 Trễ và các phương pháp phân phối băng thong trong EPON 3.3.1 Mơ hình mơ phỏng của mạng truy nhập EPON
3.3.2 Thuật toán InterleAved Polling 3.3.3 Kế hoạch phân bé băng thông
3.3.4 Các thành phần của trễ gói vs
3.3.5 Sự cắp phat bang thOng cceccceecssesssseessseesssessssessseesssecssseesseesssesssseesseesssssesseesseeesseeenseeesveea 67
3.3.6 SLA aware P- DBA
3.3.7 SLA aware Adaptive DBA
3.4 Kết lun chng s ôse +E+x*eâEE++9EEE.+EEE449E7144774409977119E772477144 2741927 74 CHUONG IV: KHẢ NĂNG TRIÊN KHAI TẠI VIỆT NAM - : : ¿5755 75 4.1 Tình hình triển khai mạng truy nhập quang Việt Nam «<sessevssec++ 75
4.2 Áp dụng triển khai thực tế tại Việt Nam
4.2.1 Nhu cầu sử dụng internet băng rộng tại Việt Nam
4.2.1 Nhu cầu sử dụng IPTV của mạng VNPT tại Việt Nam .- - 5-55 ++s+x sex re 79 LƯU AM 00A0) 0/0 80
cố ẽốẽốẽốẽẽ ẽẽ hố 83
KẾT LUẬN CHUNG
I9 09) 09 :+1)1)14 85
TAI LIEU THAM KHAO
Trang 6
Hình 1.2 Phân loại mạng FTTx theo vị trí đặt ONIU ¿5 2< <+<+essxs+ 14
Hình 1.3 Kiến trúc mạng quang chủ động - ¿+ - + +++++£v£+xexzzezereeexexeee 18 Hình 1.4 Kiến trúc mạng quang thụ động 20
Hình 2.1 Mơ hình kiến trúc mạng quang thụ động PON . +2 22 0005000100.) 23
Hình 2.3 Mơ hình dạng bus 23
Hình 2.4 Mơ hình dạng vòng ¿+ - + St St kề TT HH rêc 24
Hình 3.1 Mơ hình kết nói điểm — điểm -©22¿2+22E+++++£22222zzttrxxeccee 36 Hình 3.2 Mơ hình kết nối bus đồng trục 37
Hình 3.3 Mơ hình kết nối sao . -:¿¿©22V2VVEV222+++2222221231112222222221111122 re 37 Hình 3.4 Quan hệ vật lý của Ethernet với mơ hình tham chiếu OSI 38 Hình 3.5 Lớp vật lý và lớp Mac tương thích với các yêu cầu cho truyên 39 Hình 3.6 Dạng khung dữ liệu cơ bản Ethernet ¿5-5 cccc+ccecrecereree 4I Hình 3.7 Mơ hình tham chiếu lớp vật lý Ethernet -¿«- +5c+xscscsvrvesxexeee 44 Hình 3.8 Lưu lượng hướng xuống trong EPƠN HH, 47 Hình 3.9 Lưu lượng hướng lên trong EPƠN ¿- 5< S++t££+xexetskxererex 47
I0) 1090/00805108.60ì0, 0 1 50
Hình 3.11.Giao thức MPCP- hoạt động của bản tin Gafe - ©5++<+<c<<+ 51
Hình 3.12 Giao thức MPCP — hoat dong của bản tin Report .- + 52 Hình 3.13 Trường link IP được nhúng trong mào đầu ¿+22 54
Hình 3.14.a Hướng xuống trong PtPE . -©2222++222E222222723222227713222222712 xe 55
Hình 3.14.b Hướng lên trong PtPE ¿5:56 tt EEEEEeEEkEkrkrEkrrrrrrrrrrree 55 Hình 3.15 Cầu giữa các ONU: trong P{PE ¿-22:++22EEEt22EEEe22E122eEEExcrrrree 56 Hình 3.16.a Hướng truyền xuống trong SME chen 56
Trang 7Hình 3.19 Các bước của thuật tốn Interleaved Plolling ¿ «-<s«5x++++ 62 Hình 3.20 Các thành phần CUA LE GOK eee O-©Ư- L 66
Hình 4.1 Dự báo tăng trưởng Internet tại Việt Nam (nguồn CMC Telecom) 78
Trang 8
Bảng 4.1: Nhu cầu băng thông của một số loại hình dịch vụ cccccss¿ 77
TONG HOP THUAT NGU VIET TAT
TU VIET TAT TIENG ANH TIENG VIET
Asymmetric Digital Subscriber Đường dây thuê bao bắt
ADSL ;
Line đối xứng
Chế độ truyền tải không
ATM Asynchronous Tranfer Mode
đông bộ
Broadband Passive Optical Mạng quang thụ động
BPON
Network băng rộng
CATV Cable Television Truyền hình cáp
Đa truy cập phân chia CDMA Code Division Multiple Access
theo mã
Cấp phát băng thông DBA Dynamic Bandwidth Alocation
động
Mang quang thụ động
EPON Ethernet PON -
chuân Ethernet
Mạng truy cập dịch vụ
FSAN Full Service Access Network ` đây đủ
FTTB Fiber To The Building Cap quang dén toa nha FTTC Fiber To The Curb Cap quang dén cum dan
Trang 9
FTTE Fiber To The Exchange Cáp quang đến tận tổng đài FTTH Fiber To The Home Cap quang dén tan nha
Cáp quang đến các FTTN Fiber To The Node
node
FTTO Fiber To The Office Cáp quang đến văn phòng Cáp quang đến tận FTTU Fiber To The User
người dùng
Cáp quang đến khu vực FTTX Fiber To The X
X
Gigabit Passive Optical Mang quang thụ động GPON
Network Gigabit
Institute ofElectrical and lectronics | Hiệp hội các kỹ sư điện và
IEEE
Engineers điện tử thê giới
IPTV Internet Protocol Television Truyền hình Internet ID Indentify Destination Chỉ định địa chỉ đích
IP Internet Protocol Giao thức Internet
Integrated Services Mạng dịch vụ số tích
ISDN
DigitaNetwork hợp
International Telecommunication Lién minh vién thong ITU
Union quéc té
Hệ thống ngăn ngừa xâm IPS Intrusion Prevention System : snemnets
nhập
LAN Local Area Network Mạng cục bộ
Trang 10
MAC Media Access Control Diéu khién truy nhap Mạng phân phối mạng ODN Optical Distribution Network
quang
Thiết bị đầu cuối đường
OLT Optical Line Terminal
dây quang
ONT Optical Network Terminal Thiết bị đầu cuối mang
ONU Protocol Data Unit Don vị dữ liệu giao thức
PON Passive ptical Network Mạng quang thụ động Time Division Multiplex Đa truy cập phân chia
TDMA
Access theo thời gian
Giao diện người sử dụng
UNI User Network Interface
- mang
VOD Video On Demand Video theo yéu cau
Ghép kénh phan chia WDM Wave Division Multiplexing
theo bước sóng WAN Wide Area Network Mạng diện rộng
Trang 11CHƯƠNG I: TÓNG QUAN VÈ MẠNG TRUY NHẬP QUANG
1.1 Giới thiệu chung
1.1.1 Vị trí mạng truy nhập trong mạng viễn thông
Mạng viễn thông gồm hai phần cấu thành chính: phần mạng lõi và phần mạng truy nhập
Q3
MẠNG TRUY
SNI-NUT GIAO UNI-GIAO DIEN
| J DIEN CAC NGƯỜI SỬ
= DICH VU DUNG MANG
Hình 1.1 Vị trí mạng truy nhập trong mạng viễn thông
Mạng truy nhập nằm giữa người sử dụng dịch vụ viễn thông và điểm cung cấp địch vụ của mạng để truyền tải các địch vụ sẵn có từ điểm cung cấp dịch vụ đến người sử dụng
Mạng lõi bao gồm hệ thống tổng đài, điểm cung cấp dịch và các hệ thống chuyền tiếp, trung gian cùng hệ thống truyền dẫn liên đài, nhằm cung cấp các dịch vụ cho người dùng thông qua các điểm địch vụ.[5]
1.1.2 Mạng truy nhập cáp đồng
Hiện nay, các tổng đài quốc tế và tổng đài liên tỉnh đều đã được nâng
cấp, các tong dai nội hạt được số hóa 100%, trung kế nội tỉnh tới các tong dai
Trang 12thuê bao vẫn dùng đôi cáp đồng truyền thống Mạng truy nhập cáp đồng hiện nay được sử dụng rộng dãi trong mạng trong mạng truy nhập thuê bao tại rất nhiều quốc gia Đây là phương thức truyền dẫn đầu tiên từ khi mạng điện thoại ra đời và cho đến nay nó khơng ngừng hồn thiện và phát triển Cáp đồng đôi dây xoắn thường có kích thước 0,4 - 0,6 mm, được bọc cách điện và xoắn lại với nhau thành từng cụm vài trục đến vài trăm đôi Hệ thống mạng đồng có ưu điểm:
* Kế thừa được sự có sẵn của mạng truyền thống
* Đảm bảo tính linh hoạt, có thé chia nhỏ tới từng thuê bao phức tạp
* Cáp đồng thường có độ bên cơ lý cao
Bên cạnh những ưu điểm đó hệ thống này đang dần bộc lộ những hạn chế của nó trong khi nhu cầu về da dạng dịch vụ ngày càng lớn đó là:
* Phần mạng giao tiếp trực tiếp với khách hàng hiện nay là cáp đồng nội hạt, không đáp ứng được nhu cầu phát triển trong tương lại vì
dải tần của đôi dây cáp đồng chỉ đáp ứng được các dịch vụ thoại
truyền thống và số liệu tốc độ chậm
* Bán kính vùng phục vụ của tổng đài bị hạn chế do khả năng truyền tín hiệu của cáp đồng, ở các thành phố lớn, vì lý do an tồn dung
lượng tổng đài không thể quá lớn, điều này tạo ra một nhu cầu lớn
về số lượng các tổng đài do đó khai thác khó hiệu quả, cịn ở những cấp dưới của mạng do dung lượng thuê bao không cao, dung lượng tổng đài hay nút chuyển mạch thường hạn chế khoảng vài trăm đến vài nghìn thuê bao, số điểm cần phục vụ lại nhiều, điều này cũng tạo
lên số lượng lớn các tổng đài độc lập, việc kết nối các tổng đài độc
lập này cũng làm tăng số cấp thuê bao của mạng
Trang 13nha cung cấp khác nhau trên mạng lưới, mỗi nhà cung cấp khác nhau trên mạng lưới lại có những đặc điểm riêng dẫn đến khó quản lý, đỏi hỏi phải xây dựng các tông đài độc lập để đáp ứng những nhu
cầu phát triển.[6] [7]
1.1.3 Mạng truy nhập cáp quang
Mạng truy nhập cáp quang có động lực phát triển từ việc triển khai cáp quang vào mạng truy nhập thuê bao Mạng này có thể phân phối đến khách hàng bat kỳ loại hình liên lạc, thơng tin giải trí nào dựa trên các dịch vụ thoại, dữ liệu, video Mạng truy nhập có các ưu điểm sau:
*_ Cho phép đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng về dịch vụ mới cả loại hình dịch vụ lẫn dải thông (VOD, CATV, các dịch vụ
multimedia, kết nối LAN, WAN )
* Mạng truy nhập cho phép sử dụng cơ sở hạ tầng mạng có hiệu quả cao hơn, việc phát triển các dịch vụ mới cũng trở lên dễ dàng hơn bằng các thêm các loại card mới và phát triển các phần mềm tương ứng
* Mạng truy nhập cho phép triển khai các địch vụ một cách nhanh chóng, tạo ra khả năng tích hợp các dịch vụ và giảm đáng kê các chi phí quản lý và bảo dưỡng so với mạng cáp đồng hiện tại do đó mang lại kinh tế cao
* Về mạng tối ưu cấu trúc mạng viễn thông, giảm số lượng nút chuyển mạch trong mạng, tăng bán kính phục vụ của tổng đài nội hạt Với mạng truy nhập, mạng nội hạt hiện tại sẽ có số lượng tổng ít hơn nhưng dung lượng mỗi nút cao hơn so với mạng hiện tại *_ Về quản lý mạng: mạng truy nhập có một hệ thống quản lý giúp
Trang 14khắc phục và sửa lỗi tốt 1.2 Mạng truy nhập quang FT Tx 1.2.1 Giới thiệu
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 đình là một xu thế tất yếu Đó chính là mạng FTTH - Fiber to the home (cáp quang đến tận nhà)
FTTx (Fiber To The x) là một kiến trúc mạng trong đó sợi quang được kéo từ các thiết bị chuyển mạch của nhà cung cấp dịch vụ đến các thuê bao Ở đây, “x” được hiểu là một ký hiệu đại điện cho các loại hình mạng khác nhau như FTTH, FTTC, FTTB, FTTN Do đó nó có thể thay thế cơ sở hạ tầng cáp đồng hiện tại như dây điện thoại, cáp đồng trục Đây là một kiến trúc mạng tương đối mới và đang phát triển nhanh chóng bằng cách cung cấp băng thông lớn hơn cho người dùng Hiện nay, cơng nghệ cáp quang có thể cung cấp đường truyền lên tới tốc độ 100 Mbps
1.2.2 Phân loại mạng FTTx theo vị trí đặt ONU
TTTCab TTTC FITWB m Of EG ——— ATM | Central NETWORk NETWORK ) Office ONU NU : ï <§Mbits
m—— -ADSL.VDSL
¡ UL =
NETWORK ` TA ana n — :
— + <26Mbits
—
C OTHER ` Optical Fibel
ee ONU
———— Vv
- PpoTs/ , VDSHCGWMM)
\_ISDN ƒ <52 Mbit/s
Optical Fibel Capper
Hinh 1.2 Phan loai mang FTTx theo vi tri dat ONU
Trang 15
Một cách tổng quan ta có thể nhìn thất rõ sự phân loại hệ thống mạng FTTx thong qua hình 1.2 Như trong định nghĩa ta có các loại FTTH, FTTB,
FTTU, FTTE Điểm khác nhau của các loại hình này là vị trí đặt ONU đến thuê bao Nếu từ OLU đến ONU (thiết bị đầu cuối người đùng) hoàn toàn là
cáp quang thì người ta gợi FTTH/FTTB
* FTTH (Fiber To The Home): cáp quang chạy đến tận nhà thuê bao Y FTTB (Fiber To The Buiding): giéng nhu FTTH nhưng ở đây kéo
đến các tòa nha cao tang
Y FTTC (Fiber To The Curb): cáp quang đến một khu vực dân cư Lúc đó từ ONU đến thuê bao có thể sử dụng cáp đồng Trong mô hình này, thiết bị đầu cuối phía người sử dụng được bố trí trong các ca bin trên đường phó, dây nối tới các thuê bao vẫn là cáp đồng FTTC cho phép san xẻ giá thành của một ONU cho một thuê bao do đó nó có thé ha thấp được giá thành lắp đặt ban đầu
Ngồi ra cịn có một số loại hình khác như là FTTE (Fiber To The Exchange), FTTN (Fiber To The Node)
1.2.3 Phân loại mạng FTTx theo cấu hình
Cấu hình Pointto Point: là kết nối điểm - điểm, có một kết nói thắng từ
nhà cung cấp dịch vụ đến khách hàng Trong hệ thống đường quang trực tiếp mỗi sợi quang sẽ kết nối tới chỉ một khác hàng Vì sợi quag là sừ dụng riêng
rẽ nên cấu hình mạng tương đối đơn giản đồng thời do băng thông không chia
sẻ, tốc độ đường truyền có thể lên rất cao Quá trình truyền dẫn trên cấu trúc cũng rất an toàn do toàn bộ quá trình truyền chỉ trên một đường đây vật lý, chỉ có các đầu cuối là phát và thu đữ liệu, không bị lẫn với các khách hàng khác
Tuy nhiên cấu trúc này có một nhược điểm cơ bản mà khó có thể phát triển
Trang 16sẽ trở lên rat céng kénh, khé khan trong viéc van hanh va bao dudng khi sé lượng khác hàng tang lên
Cấu hình Point to Multipoint: kết nối điểm — đa điểm, một kết nối từ
nhà cung cấp dịch vụ đến nhiều khách hàng thông qua bộ chia spitter Trong hệ thống này mỗi đường quang đi từ nhà cung cấp dịch vụ được chia sẻ sử dụng 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
Điều này làm giảm chỉ phí lắp đặt đường quang riêng biệt đi đến từng khách
hàng Điều này làm giảm chỉ phí lắp đặt đường cáp quang và tránh cho hệ
thống khi phát triển khỏi cồng kềnh
So sánh hai cấu hình:
Hai cấu hình mạng Point to Point và cấu hình mạng Point to Multipoints có nhưng ưu nhược điểm riêng và áp dụng cho người sử dụng khác nhau nhưng cấu hình Point to Multipoints có nhưng ưu điểm vượt trội để áp dụng vào triển khai mạng thực tế Đó là giảm chỉ phí lắp đặt đường truyền đến thuê bao, giảm các thiết bị, tận dụng tối đa dung lượng đường truyền Cầu hinh Point to Multipoint 1a cau hinh rat phù hợp với hệ thống mạng truy nhập cáp quang
1.3 Các công nghệ cung cấp kết nối mạng quang FTTx
1.3 1 Mạng quang chủ động AON
Trang 17đột khi truyền trên đường vật lý chung bằng việc sử dụng bộ đệm của các
thiết bị chủ động
Từ năm 2007, hầu hết các hệ thống mạng quang chủ động được gọi là Ethernet chủ động, Ethernet chủ động sử dụng các chuyển mạch Ethernet
quang để phân phối tín hiệu, do đó sẽ kết nói các căn hộ khách hàng với nhà
cung cấp thành một hệ thống mạng Ethernet khổng lồ giống như một mạng máy tính thơng thường ngoại trừ mụch đích của chúng là kết nối các căn hộ và các tòa nhà với các nhà cung cấp dịch vụ Mỗi tủ chuyên mạch có thể quản lý tới 1.000 khác hàng, thông thường là 400 - 500 khách hàng Các thiết bị
chuyển mạch này thực hiện chuyển mạch và định tuyến dựa vào lớp 2 và lớp
3
Một nhược điểm lớn của mạng quang chủ động chính là ở thiết bị
chuyển mạch Với công nghệ hiện tại, thiết bị chuyển mạch bắt buộc phải
chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu điện để phân tích thơng tin rồi tiếp tục chuyền ngược lại để truyền đi, điều này sẽ làm giảm tốc độ truyền dẫn tối đa có thể trong hệ thống FTTx Ngoài ra do đây là những thiết bị chuyên mạch
tốc độ cao nên các thiết bị này có chi phí đầu tư lớn, khơng phù hợp với việc
triển khai đại trà trong mạng truy nhập
Trang 18điểm quan trọng của các hệ thống viễn thông là các thiết bị đầu cuối thay đổi rất nhanh chóng nhưng nhưng cơ sở hạ tầng mạng thì phải tồn tại từ 15 đến 20 năm Do đó lựa trọn giải pháp nào là điều rất quan trọng đối với các nhà cung cấp dịch vụ cũng như những kỹ sư thiết kế hệ thống mạng
Routed to 500 ONTs Up To 70 km Up To 20 km Hình 1.3 Kiến trúc mạng quang chú động 1.3.2 Mạng quang thụ động PON
Mạng quang thụ động có thể định nghĩa một cách ngắn gọn như sau: mạng quang thụ động (PON) là một mạng quang không có các phần tử điện hay các thiết bị quang điện tử
Như vậy với khái niệm này, mạng PON sẽ không chứa bắt kỳ một phần
tử tích cực nào mà cần có sự chuyên đổi điện - quang Thay vào đó, PON sẽ
chỉ bao gồm: sợi quang, các bộ chia, bộ kết hợp, bộ ghép định hướng điều
này giúp cho PON có một số 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 bảo dưỡng đo tín hiệu khơng bị suy hao nhiều như đối với các phần tử tích cực
Mạng PON ngồi việc giải quyết các vấn đề về băng thơng, nó cịn ưu điểm là chỉ phí lắp đặt thấp do nó tận dụng được những sợi quang trong mạng
Trang 19
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 việc thiết lập 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
PON có thể hoạt động với chế độ không đối xứng Chắng hạn, một
mang PON có thể truyền dẫn theo luồng 622Mbits ở đường xuống và truy nhập theo luồng 155Mbits ở đường lên Một mạng đối xứng như vậy sẽ giúp cho cho phí của các ONU giảm đi rất nhiều, do chỉ phải sử dụng các bộ thu
phát giá thành thấp hơn
Cấu trúc mạng PON cơ bản gồm các thành phần là OLT, splitter quang, ONU/ONT OLT là thiết bị đầu cuối đường truyền quang, có nhiệm vụ kết nối tất cả các loại dịch vụ lại và truyền tín hiệu thơng qua sợi cáp quang Tín hiệu từ OLT sẽ đến các splitter quang Splitter quang được sử dụng để phân chia băng thông từ một sợi duy nhất đến người sử dụng (n là hệ số chia của splitter, n có thé là 8, 16, 32, 64 hoặc 128) trên một khoảng cách tối đa là 20 km Đề thu được tín hiệu từ OLT, tại phía người sử dụng
cần có các ONU/ONT Các thiết bị này có nhiệm vụ là biến đổi tín hiệu
Trang 20Split to 32
Split to 32
ONTs
Up To 20 km
Hinh 1.4 Kiến trúc mạng quang thụ động
Trong sơ đồ trên, các thành phần chính của một mạng PON là:
Y OLT (Optical Line Terminal): day là thiết bị kết cuối kênh quang đặt tại Center Office Nó là thành phần quan trọng nhất trong hệ thống FTTH, cung cấp các đao diện truy nhập PON cho thiết bị ONU phía người sử dụng và các giao diện khác cho tín hiệu phía uplink
Y ONU (Optical Network Unit): ONU là thiết bị lắp đặt tại phía khách
hàng Nó là điểm cuối của mạng quang FTTH ONU có nhiệm vụ chuyền tín hiệu quang từ giao diện PON thành các chuẩn tín hiệu cho các thiết bị mạng, tín hiệu truyền hình, tín hiệu thoại được sử dụng tại thuê bao
Y ONT (Optical Network Terminal): Day 1a thiét bi dau cudi phia
người sử dụng, là điểm cuối cùng của ODN
Y OND (Optical Network Distribution): Hé théng phân phối cáp quang tính từ sau OLT đến ONU/ONT Cụ thẻ, hệ thống phân phối
Trang 21
quang OND lại bao gồm các thành phần sau đây: "Măng xông quang
= Day nhay quang “_ Hộp phối quang ODE
= Splitter (b6 chia, ghépquang) 1.3.3 So sánh mạng PON va AON
Có rất nhiều yếu tố dé so sánh ưu điểm và nhược điểm của hai kỹ thuật
PON và AON Tuynhiên, có một ưu điểm nồi bật của PON so với AON đó là
sử dụng các thiết bị chia quang thu động Spitter, chia các tín hiệu đến từng thuê bao, tín hiệu đều là tín hiệu quang đến tận khách hàng sử dụng dịch vụ Đối với AON thì sử dụng thì các thiết bị chuyển mạch bắt buộc phải chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu điện để phân tích thơng tin rồi tiếp tục chuyến ngược lại rồi chuyền đi điều này sẽ giảm tốc độ truyền dẫn đi, sẽ làm giảm tốc độ truyền dẫn trong hệ thống FTTx, ngoài ra thiết bị này có chỉ phí lớn không thuận tiện cho việc triển khai đại trà cho mạng truy nhập vì vậy PON được sử dụng rộng rãi cho mạng truy nhâp
1.4 Kết luận
Trang 22CHUONG II: MANG TRUY NHAP QUANG THU DONG PON
2.1 Kiến trac mang PON
Mang quang thụ động PON sử dụng phần tử chia quang thụ động trong mạng phân bố nằm giữa thiết bị đường truyền quang (OLT) và thiết bị kết
cuối mạng quang (ONU).[1] [5]
Thoại dữ Thoại và liệu và d -“ Hệ thống ` Thoại i video va € LÌÌ” aœiệu
Hình 2.1 Mơ hình kiến trúc mạng quang thụ động PON
Các phần tử thụ động của PON đều nằm trong mạng phân bố quang (hay còn gọi là mạng quang ngoại vi) bao gồm các phần tử như sợi quang, các bộ tách ghép quang thụ động, các đầu nói và các mối hàn quang Các phần tử tích cực như OLT và ONU đều nằm ở đầu cuối của mạng PON Tín hiệu trong PON có thể được phân ra và truyền đi theo nhiều sợi quang hoặc được kết hợp lại và truyền đi trên một sợi quang thông qua bộ ghép quang, phụ thuộc tín hiệu đó đi theo hướng lên hay xuống của PON
2.2 Mô hình mạng PON
Trang 23bất kỳ mơ hình nào nhờ sử dụng một tapcoupler quang 1: 2 và bộ tách quang 1:N Mơ hình cây: | ONU © _ ONU © _ONU © Hình 2.2 Mơ hình cây
Mỗi thiết bị liên kết điểm nói với một bộ điều khiến trung tâm
Ưu điểm:
e Cấu hình mạng đơn giản và ít tốn kém hơn so với cấu hình mạng lưới, mỗi thiết bị chỉ cần có một cổng vào, ra dữ liệu Nhược điểm:
© Sir dung ít cáp nối hơn mơ hình dạng vịng Mơ hình dạng bus:
: me
Hình 2.3 Mơ hình dạng bus
Trang 24Uu diém:
e _ Thiết lập mạng đơn giản
e —_ Ít cáp nối hơn so với các cấu hình mạng khác Nhược điểm:
e _ Liên kết mạng bi phá vỡ khi cáp đường trục bị lỗi
e - Xung đột dữ liệu xảy ra trên cáp đường trục khi có 2 liên kết thực hiện đồng thời, dẫn đến giới hạn khả năng truyền tải dữ liệu trong mạng
Mơ hình dạng vịng:
_ONU _ONU ©
Hình 2.4 Mơ hình dạng vịng
Trong mơ hình này thực hiện liên kết điểm nói điểm với hai nút kế cận trong mạng, dữ liệu trong mạng sẽ chạy dọc theo vòng liên kết cho tới khi tới dich
Uu diém:
° Thiết lập cấu hình mạng đơn giản Nhược điểm:
Trang 252.3 Các thành phần cơ bản của mạng quang thụ động PON
2.3.1 Sợi quang, cáp quang
Sợi quang là một thành phần quan trọng trong mạng, nó tạo sự kết nối giữa các thiết bị Hai thông số cơ bản của sợi quang là suy hao và tán sắc Tuy nhiên sợi quang ứng dụng trong mạng PON thì chỉ cần quan tâm đến suy hao mà không cần quan tâm đến tán sắc bởi khoảng cách truyền tối đa chỉ là 20km và tán sắc thì ảnh hưởng không đáng kể Do đó, người ta sử dụng sợi quang có suy hao nhỏ, chủ yếu sử đụng loại sợi single mode
Các loại cáp quang sử dụng trong mạng PON:
* Cáp gốc (cáp phân bổ từ OLT đến splitter): thường là loose-tube — loại cáp này thì được khuyến nghị ứng dụng ở hầu hết mạng PON * Cáp phối (cáp phân bồ từ splitter đến dây drop): có thể sử dụng cáp
loose-tube hoặc ribbon
* Dây drop (kéo đến nhà thuê bao)
2.3.2 Bộ tách, ghép quang
Thiết bị chia, ghép sử dụng trong PON là các thiết bị tách, ghép quang
thụ động (Slitter), thực hiện chia, ghép tín hiệu quang từ nhà cung cấp dịch vụ đến khách hàng và ngược lại để tận dụng hiệu quả sợi quang Thành phần được nhắc chủ yếu trong mạng PON là bộ chia, dùng để chia công suất quang
từ một sợi ra nhiều sợi khác nhau Từ OLT đến ONU, ONT có thể sử dụng
nhiều loại bộ chia có tỉ lệ khác nhau như 1: 2, 1: 4, 1: 8, 1: 16, 1: 32, 1: 64,1: 128 Sử dụng bộ chia có tỉ lệ lớn khác như 1: 32 hay 1: 64 hay có thé sir dung bộ chia nhiều lớp với lớp thứ nhất sử dụng bộ chia 1: 2 và lớp thứ hai sử dụng hai bộ chia I: 4 Tỉ lệ bộ chia càng cao thì suy hao bộ chia càng lớn, đối với bộ chia I: 2 thì có suy hao bộ chia nhỏ nhất là 3đB
Trang 26OLT (Optical Line Terminal — thiết bị đường truyền quang): là thiết bi đầu cuối phía nhà sản xuất, có nhiệm vụ kết nói tất cả các loại dịch vụ lại và truyền thông qua cáp quang, cáp quang từ OLT sẽ trải dài và kết nối tới mỗi ONT OLT bao gồm các chức năng chính:
* Chức năng kết nối chéo
* Chức năng giao diện công dich vụ
* Chức năng giao diện mạng phân phối quang OND
ONU, ONT: ONU và ONT về cơ bản là các thiết bị có chức năng như
nhau, đều làm nhiệm vụ biến đổi quang thành tín hiệu điện Tuy nhiên sự
khác nhau của hai loại thiết bị kết cuối này là: ONT được đặt ngay tại nhà thuê bao, cần phải được cấp nguồn và không hỗ trợ dịch vụ IPTV Cịn ONU thì được đặt bên ngoài nhà thuê bao, không cần cấp nguồn, thường có số lượng cổng giao tiếp lớn và có hỗ trợ dịch vụ IPTV
2.4 Các công nghệ của PON
Các cơng nghê PON có thể chia theo các chuẩn mạng PON thành 2 nhóm: nhóm 1 bao gồm các chuân theo phương thức truy nhập TDMA như là
APON, BPON, EPON, GPON, GEPON; nhóm thứ 2 bao gồm chuẩn theo các
phương thức truy nhập khác như WDM-PON và CDMA-PON.{4] 2.4.1 APON/BPON
Trang 27ONT 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 đã được sử dụng ở nhiều nơi, tập trung ở Bắc Mỹ, Nhật Bản và một phần Châu Âu
2.4.2 EPON/GEPON
EPON được chuẩn hóa bởi IEEE 802.3 Trong EPON dữ liệu hướng xuống được đóng khung theo khn dạng Ethernet Các khung EPON có cấu
trúc tương tự như các liên kết Gigabit Ethernet điểm tới điểm ngoại trừ từ
mào đầu và thông tin xác định điểm bắt đầu của khung được thay đổi để mang trường nhận dang kénh logic (LLID — Link logic ID) nhằm xác định duy nhất một ONU MAC Trong hướng lên, các ONU phát các khung Ethernet trong các khe thời gian đã được phân bổ ONU sử dụng giao thức điều khiển đa điểm PDU (MPCPDU - Multi Point Control Protocol Data Unit) để gửi các bản tin “Report” yêu cầu băng thông, trong khi đó OLT gửi bản tin “Gate” cấp phát băng thông cho các ONU Các bản tin “Gate” bao gồm thông tin về thời gian bắt đầu và khoảng thời gian cho phép truyền dữ liệu đối với ONU OLT cũng định kỳ gửi các bản tin “Gate” tới các ONU hỏi xem chúng có yêu cầu băng thông hay không Các ONU cũng có thể gửi “Report” cùng với dữ liệu được phát trong hướng lên Ngoài ra, giao thức DBA cũng có thể được sử dụng trong EPON đề thực hiện cơ chế điều khiển phân bổ băng thơng Do khơng có cấu trúc khung thống nhất đối với hướng xuống và hướng lên, do vậy trong cấu trúc của EPON, các khe thời gian và giao thức xác định cự ly là khác so với BPON và GPON OLT và các ONU duy trì các bộ đếm cục bộ riêng và tăng thêm I1 sau mỗi lóns Mỗi một MPCPDU mang theo một thời gian mẫu, mẫu này là giá trị của bộ đệm cục bộ của ONU tương ứng Tốc độ truyền dữ liệu EPON có thế đạt tới
Trang 28GEPON là một chuẩn của IEEE-EFM cho việc sử dụng giao thức
Ethernet để truyền đữ liệu Nó là EPON nhưng tốc độ đạt ở mức Gigabit Một hệ thống GEPON với tỷ lệ chia là 32 có thể cung cấp một băng
thông đối xứng là trên 30 Mbps cho mỗi khách hàng Băng thông này là đủ để cung cấp các dịch vụ yêu cầu băng thông lớn như các ứng dụng video cũng như các ứng dụng thoại và data Thậm chí với đồng thời 3 luồng video nộ nét cao với dung lượng mỗi luồng là 6-7 Mbps (tổng cộng là 18 -21Mbps) thì vẫn cịn đủ dung lượng cho VoIP và truy cập Internet Dung lượng dành riêng cho VoIP thông thường chỉ khoảng 64k trên một kênh thoại trong khi truy nhập Internet tốc độ cao thường giới hạn ở các mức 512kbps, IMbps, 2Mbps, 4Mbps Băng thông tổng cộng cho cả 3 dịch vụ chỉ khoảng 25Mbps, do đó GEPON là một công nghệ mạng truy cập lý tưởng cho việc hỗ trợ đa dịch vụ hiện có cũng như các dịch vụ của tương lai
Hiện tại, chuẩn GEPON cũng đang được phát triển để có thể hỗ trợ băng thông tối đa lên tới 10GB và tỉ lệ chia sẻ trên một sợi quang là 1: 64 2.4.3 GPON
GPON được xây dựng dựa trên APON và BPON Mặc dù GPON hỗ trợ truyền tải tin ATM, nhưng nó cũng đưa vào một cơ chế thích nghi tải tin mới mà được tối ưu hóa cho truyền tải các khung Ethernet được gọi là phương thức đóng gói GPON (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 phục vụ cho ứng
dụng của PON, cho phép sắp xếp các dữ liệu Ethernet vào tải tin GEM và hỗ trợ sap xép TDM
Trang 29đầu PLOAM, tiếp sau đó là vùng tải tin GEM hoặc các tế bào ATM PLOAM gồm có thơng tin cấu trúc khung và sắp đặt băng thông cho ONT 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 BPON, nhưng cũng bao hàm tổng hợp các yêu cầu băng thông của các ONT Ngoài ra, các trước PLOAM và 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
Được ITU-T đã chuẩn hóa trong một loạt các khuyến nghị G.984.1,
G.984.2, G.984.3 và G.984.4 Hiệu suất và tốc độ đường truyền: GPON hỗ trợ
tốc độ bít cao nhất từ trước tới nay với tốc độ hướng xuống, hướng lên tương ứng lên tới 2,5-2,5 Gbits GPON cung cấp độ rộng băng lớn chưa từng có từ trước tới nay và là công nghệ tối ưu cho các ứng dụng của mạng FTTx
Hiện nay cũng như trong tương lai GPON là công nghệ phù hợp cho việc truyền thông Ethernet/IP với việc hỗ trợ truyền tiếng nói và video qua PON bằng việc sử dụng giao thức SONET/SDH
2.4.4 WDM- PON
Công nghệ mạng quang thụ động sử dụng ghép kênh phân chia theo bước sóng Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network (WDM PON) là thế hệ kế tiếp của mạng truy nhập quang và cho băng thông
lớn nhất TDM PON (bao gồm BPON, GPON và GEPON) sử dụng các bộ
Trang 30sóng khác nhau được ghép thông qua bộ ghép sóng WDM tới ONU Do sử dụng một bước sóng cho mỗi ONU nên WDM PON có tính bảo mật và tính mềm dẻo tốt hơn Ưu điểm chính của WDM-PON là nó khả năng cung cấp các dịch vụ đữ liệu theo các cấu trúc khác nhau (DSI1/E1/DS3, 10/100/1000 Base Ethernet ) tùy theo yêu cầu về băng thông của khách hàng Tuy nhiên, nhược điểm chính của WDM-PON là chi phí khá lớn cho các linh kiện quang để sản xuất bộ lọc ở những bước sóng khác nhau WDM-PON cũng được triển khai kết hợp với các giao thức TDMA PON để cải thiện băng thông truyền tin, và nó sẽ là sự lựa chọn của tương lai, là bước phát triển kế tiếp cho các công nghệ mạng truy nhập quang PON
2.4.5 CDMA-PON
Công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã CDMA cũng có thể triển khai trong các ứng dụng PON Cũng giống như WDM-PON, CMDA-PON cho phép mỗi ONU sử dụng khuôn dạng và tốc độ đữ liệu khác nhau tương ứng với các nhu cầu của khách hàng CDMA PON cũng có thể kết hợp với WDM để tăng dung lượng băng thông CDMA PON truyền tải các tín hiệu khách hàng với nhiều phổ tần truyền dẫn trải trên cùng một kênh thông tin Các ký hiệu từ các tín hiệu khác nhau được mã hóa và nhận dạng thơng qua bộ giải mã Phần lớn công nghệ ứng dụng trong giải mã Phần lớn công nghệ ứng dụng trong CDMA PON tuân theo phương thức trải phố chuỗi trực tiếp Trong phương thức này mỗi ký hiệu 0, I (tương ứng với
mỗi tín hiệu) được mã hóa thành chuỗi ký tự dài hơn và có tốc độ cao hơn
Mỗi ONU sử dụng trị số chuỗi khác nhau cho kí tự của nó Đề khơi
phục lại dữ liệu, OLT chia nhỏ tín hiệu quang thu được sau đó gửi tới các bộ
lọc nhiễu xạ để tách lấy tín hiệu của mỗi ONU Ưu điểm chính của CDMA
Trang 31so các chuẩn PON khác Tuy nhiên, một trở ngại lớn trong CDMA-PON là
các bộ khuếch đại quang đòi hỏi phải được thiết kế sao cho đảm bảo tương ứng với tỷ số tín hiệu/tạp âm (S/N) Với hệ thống CDMA-PON khơng có
bộ khuếch đại quang thì tùy thuộc vào tốn hao bổ sung trong các bộ chia, bộ xoay vòng, các bộ lọc mà hệ số ty chia ONU/OLT chi 1a 1:2 hoặc 1:8 Trong khi đó với bộ khuyếch đại quang hệ số này có thể đạt 1:32 hoặc cao hơn Bên cạnh đó các bộ thu tín hiệu trong CDMA-PON là khá phức tạp và giá thành tương đối cao Chính vì những nhược điểm này nên hiện tại CDMA-PON chưa được phát triển rộng rãi
2.4.6 So sánh các chuẩn công nghệ của TDMA-PON
Bảng 2.1: So sánh các chuẩn công nghệ của TDMA-PON
Tốc độ dữ liệu hoặc 22.8 Mbit/s
hướng xuống cả hai hướng
Đặc tính B-PON G-PON E_-PON | | FSANvaITU-T |FSANvàlTU-T IEEE8023 Tổ chức chuẩ © enue enuan | $G15 (G.983 eries) | SG15 (G.984 series) (§02.3ah)
hoa
155.52 Mbit/s
hướng lên 155.52 1 Gbit/s ca hai Lên tới 2.488 GbiUs hướng
Tỷ lệ chia 1:64 1:64 1:64** Mã đường Scrambled Scrambled
truyền NRZ NRZ 8B/ 10B
Số lượng sợi
Trang 32quang 1 hoac 2 1310nm cả 2 hướng 1 hoặc 2 1310nm cả 2 hướng _1490nm hoặc 1490nm
ống & 1310 hoặc I490nm xng xng &
Bước só xng nm
moe song & 1310nm lên 1310nm lên
lên Cự ly tối đa OLT 20 km (10 — 20) km (10 — 20) km Chuyén mach _ - - Không ho trợ bảo vệ Có hỗ trợ Có hỗ trợ Không (sử dụng trực tiếp Khuôn dạng dữ ,
` ATM GEM và/hoặc ATM _ các khung
wu Ethernet)
Truc tiép (qua GEM
- hoặc ATM) hoặc
Ho tre 6 tro TDM Qua ATM CES CES
- - Qua TDM hoặc
Hồ trợ thoại Qua ATM VoIP
VoIP
Qos C6 (DBA) C6 (DBA) Co (uu tién) Sửa lỗi hướng
tới FEC Không RS (255, 239) RS(255, 239)
Trang 33
(Forward Error Correction) GTC va ATM/ 802.3ah OAM PLOAM va ATM
GEM OAM Ethernet OAM
So sanh EPON va GPON
Phần trên đã nêu một cách tổng quan và khái quát nhất về PON, các công nghệ sử dụng trong PON, mỗi cơng nghệ đều có những ưu điểm riêng để áp dụng vào từng mạng cụ thể, nổi bật đó mà hai công nghệ EPON và GPON Nhưng với những đặc điểm sau mà công nghệ EPON đã được lựa chọn hàng đâu của các nhà mạng:
*_ EPON và GPON có thể được áp dụng trong các cách sử dụng khác
nhau, mỗi công nghệ đều có những lợi thế riêng của nó trong các mạng truy nhập thuê bao, EPON tập chung vào các ứng dụng truy cập Internet téc d6 cao, VoID, IPTV, trong khi FTTH GPON tap
chung vào hỗ trợ đầy đủ các dịch vụ mới và các dịch vụ truyền
thơng hiện có như ATM và TDM
EPON như là một công nghệ của FTTH, là một giải pháp lý tưởng
cho băng thông rộng Các thiết bị đầu cuối đây quang (OLT), đơn vị
mạng quang (ONU) và mạng lưới phân phối quang (ODN), trong đó bao gồm một hệ thống PON, quyết định các chi phí triển khai GPON và EPON Một ODN bao gồm cáp quang, tủ quang, splitter Đối với một số người sử dụng, chỉ phí cho các sợi quang và loại tủ
EPON và GPON là tương tự nhau Các chipset của GPON rat đắt và
Trang 34GPON gap 1,5 dén 2 lần so với một OLT của EPON, và chỉ phí ước tính của một ONT GPON sẽ là 1,2 đến 1,5 lần so với một ONT EPON
Y Chau 4 1a thị trường lớn cho EPON, chiếm 80% thuê bao PON trên toàn thế giới, tại Nhật Bản vào cuối năm 2006 có hơn 7 triệu thuê
bao FTTx, và dự kiến sẽ tăng lên hơn 17 triệu vào cuối năm 2010
Đến cuối năm 2006, triền khai EPON chiếm khoảng 80% thị trường thế giới, 20% còn lại của thị trường FTTH dựa trên GPON, BPON
* EPON là giải pháp FTTH chiếm ưu thế ở Nhật Bản, Hàn Quốc và
các quốc gia khác của châu Á- Thái Bình Dương, đáp ứng cho các dịch vụ như truy cập internet tốc độ cao, VoID IPTV Ở các nước khác, đặc biệt tại Mỹ, GPON là sự lựa chọn số một, và GPON có thể tồn tại với các hệ thống PON truyền thống Điều này giải
thích tại sao EPON xuất hiện chiếm một thị phần lớn trên thị trường
Châu Á, nơi mà BPON không được sử dụng rộng rãi
2.5 Kết luận chương
Trang 35CHUONG III: MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET-PON
3.1 Tống quan về công nghệ Ethernet
Ethernet là mạng cục bộ do ba công ty Xerox, Intel và Digital equipment xây dựng và phát triển Ethernet là mạng thông dụng nhất đối với các mạng nhỏ hiện nay (chiếm hơn 90% thị phần mạng hiện nay) Ethernet LAN được xây dựng theo chuẩn 7 lớp trong cấu trúc mạng của mơ hình tham chiếu ISO, mạng truyền số liệu Ethernet cho phép đưa vào mạng các loại máy tính khác nhau kế cả máy tính mini Ethernet có các đặc tính kỹ thuật chủ yếu sau đây:
* Có cấu trúc đạng tuyến phân đoạn, đường truyền dùng cáp đồng trục, tín hiệu truyền trên mạng được mã hoá theo kiểu đồng bộ (Manchester), tốc độ truyền di liệu là 10 Mbs
* Chiều dài tối đa của một đoạn cáp tuyến là 500m, các đoạn tuyến này có thể được kết nối lại bằng cách dùng các bộ chuyền tiếp và
khoảng cách lớn nhất cho phép giữa 2 nút là 2,8 km
Sử dụng tín hiệu băng tần cơ bản, truy xuất tuyến (bus access) hoặc tuyén token (token bus), giao thức là CSMA/CD, đữ liệu chuyển đi trong các gói Gói (packet) thơng tin dùng trong mạng có độ đài từ 64 đến 1518 byte Với việc ra đời Gigabit Ethernet, ban đầu như là một công nghệ LAN thì giờ
đây đã trở thành một chuẩn MAN và WAN.[3]
Thành công chủ yếu của Ethernet là do các yếu tô sau:
* Đơn giản và dé dang bao tri
* Có khả năng phối hợp với các công nghệ khác
v Tin cay
Trang 36Tất cả các chuẩn phát triển sau này về cơ bản đều tương thích với chuẩn gốc Một frame của Ethernet xuất phát từ một NIC 10 Mbps cáp đồng trục loại cũ trong một máy PC, đặt lên liên kết Ethernet quang tốc độ 10 Gbps và kết thúc tại một NIC 100 Mbps Các gói trên một mạng Ethernet không bị
thay đối
3.1.1 Kiến trúc mơ hình mạng Ethernet
Mang LAN có nhiều mơ hình kiến trúc khác nhau, nhưng bắt chấp sự rắc rồi và kích cỡ của nó, tất cả đều kết hợp từ ba kiến trúc kết nối cơ bản:
Kiến trúc đơn giản nhất là kết nối điểm - điểm (hình 3.1) Chỉ 2 đơn vị
mạng được kết nối với nhau và kết nối này có thể là DTE với DTE, DTE với DCE, DCE với DCE Dây cáp trong kết nối điểm điểm được gọi là network link Chiều dài cho phép lớn nhất của cáp phụ thuộc vào kiểu cáp và phương thức truyền được sử dụng
Hình 3.1 Mơ hình kết nỗi điểm — điểm
Mạng Ethernet cơ sở được thực hiện với kiến trúc bus cáp đồng trục
(hình 3.2) Chiều dài của Segment (đoạn) được giới hạn ở 500m và có thê kết
nối 100 trạm vào một Segment Từng Segment có thể kết nối với các trạm lặp, miễn là nhiều đường không tồn tại giữa hai tram bat kỳ trên mạng và số lượng DTE không vượt quá giá trị qui định
Trang 37
Ethernet bus segment
Ethernet bus segment
Hình 3.2 Mơ hình kết nối bus đồng trục
Mặc dầu những mạng mới không được kết nối trong cấu hình bus nhưng một vài mạng bus cũ vẫn tồn tại và vẫn được sử dụng hữu ích
Từ đầu thập niên 90, cấu hình mạng được lựa chọn là mơ hình kết nối sao (hình 3.3) Đơn vị mạng trung tâm là bộ lặp đa cổng (còn gọi là Hub) hoặc là một chuyền mạch mạng Tất cả kết nối trong mạng sao là kết nối điểm điểm được thực hiện với cáp sợi quang
Hình 3.3 Mơ hình kết nối sao
3.1.2 Các phần tử mạng Ethernet
Mạng LAN Ethernet bao gồm các node mạng và phương tiện liên kết Các node mạng nằm trong hai lớp chính:
* DTE (Data Terminal Equipment): là thiết bị nguồn hay đích của
khung đữ liệu Các thiết bị DTE điển hình như PC, trạm làm việc,
file server hoặc print server như là một nhóm ở trạm đâu cuôi
Trang 38
Y DCE (Data Communication Equiment): là các thiết bị mạng trung gian có nhiệm vụ nhận và chuyển tiếp các khung dữ liệu thông qua mạng DCE có thể là các thiết bị Standalone như là bộ lặp, bộ chuyển mạch hay các thiết bị giao tiếp truyền thông như là Card giao tiếp
Các thiết bị mạng trung gian Standalone được xem như là một node trung gian hoặc DCE Card giao tiếp mạng được xem như là một NIC (Network Interface Card)
3.1.3 Quan hệ vật lý giữa IEEE802.3 và mô hình tham chiếu ISO
Với giao thức IEEE8§02, lớp liên kết đữ liệu trong OSI được chia thành hai lớp con IEEE802: lớp con MAC (Media Access Control) va lớp con MAC-Client Lớp vật lý IEEE802.3 tương đương với lớp vật lý OSI
OSI fe
relerence mddel IEEE 802.3
Reference model Appcation Prosentatinon : Upper-layer ; - + Session H Protocols H 1 Ù Transport ' '
Network wee MAC-client TEEE 802-specific
Data link Media- Access(MAC) IEEE 802.3 specific
Physical Physical(PHY) Media-specific
Hình 3.4 Quan hệ vật lý cúa Ethernet với mơ hình tham chiếu OSI Lớp con MAC-Client có thể là một trong các lớp con sau:
Trang 39trong ngăn giao thức của trạm đầu cuối Lớp con LLC được định nghĩa trong chuẩn IEEE802.2
* Là thực thể cầu nối (Bridge Entity) nếu đầu cuối là DCE Thực tế cầu nối cung cấp giao tiếp LAN to LAN giữa các mạng LAN sử dụng cùng giao thức (ví dụ Ethernet to Ethernet) và cũng cung cấp giữa các giao thức khác nhau (ví dụ Ethernet với Token Ring) Thực thể cầu nối được định trong chuẩn IEEE802.1
Bởi vì đặc điểm kỹ thuật của LLC và thực thể cầu nối là chung cho tất cả các giao thức LAN IEEES802, tính tương thích của mạng là cơ sở của các giao thức mạng đặc biệt Hình 3.5 minh hoạ các yêu cầu tương thích khác nhau được lợi dụng bởi lớp vật lý và lớp MAC trong truyền thông đữ liệu cơ sỏ trên kết nối Ethernet
MAC Client} : MAC Client
802.3 MÁC Link Link media Signal encoding, and
Transmission rate
T ission
rate MII-medium independen interfacce
MDI-medium independen interfacce-the link connecter
Hình 3.5 Lóp vật lý và lop Mac tương thích với các yêu cầu cho truyền thông dữ liệu cơ sở
Lớp MAC điều khiến sự truy nhập của một node đến phương tiện truyền thông của mạng và đặc biệt là đến các giao thức riêng biệt Tắt cả lớp
Trang 40chúng bao gồm một hay nhiều giao thức mở rộng được lựa chọn định nghĩa Chỉ những nhu cầu cho truyền thông cơ sở (truyền thông khơng có nhu cầu lựa chọn giao thức mở rộng) giữa hai node mạng thì cả hai lớp MAC phải hồ trợ cùng tốc độ truyền
Lớp vật lý 802.3 qui định rõ tốc độ truyền dữ liệu, mã hố tín hiệu, và kiểu kết nối phương tiện giữa hai node Ví dụ, Gigabit Ethernet định nghĩa
hoạt động trên cáp xoắn đôi hoặc cáp sợi quang, nhưng tuỳ theo mỗi thủ tục mã hố tín hiệu hoặc từng kiểu cáp riêng biệt mà yêu cầu một sợi thi hành lớp vật lý khác nhau
3.1.4 Lớp con Mac Ethernet
Lớp con MAC có hai chức năng chính:
* Đóng gói đữ liệu kế cả đóng khung trước khi truyền, phân tích và dị
lỗi trong suốt và sau khi nhận khung
*_ Điều khiến truy nhập phương tiện bao gồm khởi tạo một sự truyền khung và phục hồi lại sự truyền bị hỏng
Dạng khung cơ bản của Ethernet: