báo cáo thực tập Mạng quang thụ động EPON

Báo cáo thực tập tốt nghiệp MỤC LỤC PHIẾU NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ THỰC TẬP TỐT NGHIỆP PHIẾU NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên thực tập : Trương Văn Tuân Đơn vị thực tập : Viện Khoa Học Bưu Điện Thời gian thực tập : Từ ngày 23/6/2014 đến ngày 18/07/2014 NHẬN XÉT CỦA CƠ SỞ THỰC TẬP Chấp hành nội quy quy định quan: ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Ý thức học tập: ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Quan hệ, giao tiếp đơn vị: ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Xác nhận quan thực tập Hà nội, ngày , tháng…., năm 2014 (Ký, ghi rõ họ tên đóng dấu) Người đánh giá (Ký ghi rõ họ tên) Trương Văn Tuân Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp VIỆN KHOA HỌC BƯU ĐIỆN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập Tự Hanh phúc ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC TẬP TỐT NGHIỆP (Thời gian thực tập: Từ ngày 23/06/2014 đến ngày 18/07/2014 ) Họ tên sinh viên: Trương Văn Tuân Lớp: D10VT5 NỘI DUNG ĐÁNH GIÁ: Chấp hành kỷ luật: ……………………… Ý thức học tập: ………………………… Quan hệ, giao tiếp: …………………… Điểm: ………… CÁC Ý KIẾN KHÁC : ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Ngày… , tháng……, năm 2014 Giáo viên hướng dẫn thực tập (Ký ghi rõ họ tên) DANH MỤC CÁC KÝ TỰ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT Trương Văn Tuân Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Chữ viết tắt PON OLT ONT Thuật ngữ tiếng anh Thuật ngữ tiếng việt Passive Optical Network Optical Line Terminal Optical Network Optical Network Terminal Mạng quang thụ động Thiết bị đầu cuối kênh Thiết bị đầu cuối mạng ONU Optical Network Unit Đơn vị mạng quang Đơn vị mạng quang GPON Gigabit Passive Optical Network Mạng quang thụ động tốc độ Gigabit APON ATM Passive Optical Network BPON PON ATM Ethernet Passive Optical Network Network Mạng quang thụ động băng thông rộng Mạng quang thụ động dùng Ethernet FTTH FTTB WavelengthDivision Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước song Cáp quang nối tận nhà Fiber to the Home Cáp quang tới tòa nhà FTTC CO Fiber To The Building Cáp quang tới khu dân cư Fiber To The Curt Văn phòng trung tâm EPON Broadband Passive Optical WDM Centre Office Trương Văn Tuân Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Nội dung Trang Hình 1.1 Hình 1.1: Mô hình mạng quang thụ động Hình 1.2: Cấu hình loại Coupler…………………………………….9 Hình 1.3: Coupler 8x8 tạo từ nhiều Coupler……………………………9 Hình 1.4 C ác mô hình mạng PON………………………………………………11 Hình 1.5: Mạng PON sử dụng sợi quang……………………… …………13 Hình 2.1: Mô hình kết nối điểm-điểm………………………………………… 15 Hình 2.2: Mô hình kết nối Bus đồng trục…………………………………… 15 Hình 2.3: Mô hình kết nối sao………………………………………………… 16 Hình 2.4: Khuôn dạng truyền liệu song công……………………………… 18 Hình 2.5: Mô hình tham chiếu lớp vật lý Ethernet………………………………20 Hình 3.1: Lưu lượng hướng xuống EPON………………………… ……22 Hình 3.2: Lưu lượng hướng lên EPON…………………… .22 Hình 3.3: Thời gian Round-trip…………………………………………………24 Hình 3.4: Giao thức MPCP-hoạt động tin Gate……………………… 25 Hình 3.5: Giao thức MPCP-hoạt động tin Report………………………26 Hình 3.6: Trường Link ID nhúng mào đầu………………………….27 Hình 3.7 a): Hướng xuống PtPE………………………………….……….27 Hình 3.7 b): Hướng lên PtPE………………………………………………28 Hình 3.8: Cầu ONU PtPE…………………………………… 28 Hình 3.9 a): Hướng truyền xuống SME………………………………… 29 Hình 3.9 b): Hướng truyền lên SME………………………………… 29 Hình 4.1: Mô hình mạng truy cập EPON…………………………………… 30 Hình 4.2 : Sự phát lưu lượng ONU…………………………………… 31 Hình 4.3: Các bước thuật toán Interleaved Polling…………………………32;33 Hình 4.4 : Các thành phần trể gói…………………………………… …….36 Trương Văn Tuân Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp LỜI MỞ ĐẦU Trong năm qua, hạ tầng mạng Viễn thông phát triển nhanh công nghệ chất lượng cung cấp dịch vụ Viễn thông trải qua trình phát triển lâu dài với nhiều bước ngoặt phát triển công nghệ phát triển mạng lưới Việt Nam nước giới, có nhiều nhà khai thác Viễn thông khác với đa dạng công nghệ cấu hình mạng cung cấp dịch vụ Ngày nay, với phát triển chóng mặt khoa học kỹ thuật gặt hái nhiều thành công rực rỡ nhu cầu giải trí, học tập nắm bắt thông tin người ngày tăng lên Do để đáp ứng hầu hết nhu cầu đòi hỏi nhà khai thác Viễn thông Việt Nam cần phải nâng cao chất lượng công nghệ Trong đó, công nghệ EPON coi giải pháp hàng đầu cho mạng truy nhập với tốc độ cao Do thực tế suy nghĩ trên, em chọn đề tài “Mạng quang thụ động EPON” làm đề tài cho báo cáo thực tập Trong trình làm đề tài ,mặc dù em cố gắng nhiều trình độ có hạn nên tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận phê bình, hướng dẫn giúp đỡ thầy cô bạn bè Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Nguyễn Đức Thủy tận tình hướng dẫn em trình nghiên cứu hoàn thành đề tài Hà Nội, tháng 07 năm 2014 Sinh viên Trương Văn Tuân Trương Văn Tuân Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Chương 1: Giới thiệu mạng truy nhập quang thụ đông PON 1.1 Giới thiệu chương Với ưu điểm vượt trội, mạng quang thụ động PON( Passive Optical Network) lựa chọn thích hợp cho mạng truy nhập Trong chương nói PON nào, hoạt động sao, cấu trúc phương thức sử dụng để truyền liệu WDM TDM PON Từ đưa ưu nhược phương thức 1.2 Tổng quang công nghệ PON Mạng quang thụ động PON (hình 1.1) sử dụng phần tử chia quang thụ động phần mạng phân bố nằm thiết bị đường truyền quang (OLT) thiết bị kết cuối mạng quang (ONU) Hoạt động mạng PON điều khiển giao thức truy nhập theo địa MAC (lớp 2) Hình 1.1: Mô hình mạng quang thụ động phần tử thụ động PON nằm mạng phân bố quang (hay gọi mạng quang ngoại vi) bao gồm phần tử sợi quang, Có hai dạng chuyển mạch khe thời gian chuyển mạch thời gian (T) tách/ghép quang thụ động, đầu nối mối hàn quang Các phần tử tích cực OLT ONU nằm đầu cuối mạng PON Tín hiệu PON phân truyền theo Trương Văn Tuân Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp nhiều sợi quang kết hợp lại truyền sợi quang thông qua ghép quang, phụ thuộc tín hiệu theo hướng lên hay uống PON 1.3 Bộ tách / ghép quang Một mạng quang thụ động sử dụng thiết bị thụ động để tách tín hiệu quang từ sợi quang sang vài sợi quang ngược lại Thiết bị Coupler quang Để đơn giản, Coupler quang gồm hai sợi nối với Tỷ số tách tách điều khiển chiều dài tầng nối số Hình 1.2: Cấu hình loại Coupler Hình 1.2 a có chức tách tia cào thành tia đầu ra, Coupler Y Hình 1.2 b Coupler ghép tín hiệu quang hai đầu vào thành tín hiệuại đầu Hình 1.2c vừa ghép vừa tách quang gọi Coupler X Coupler phân hướng 2x2 Coupler có nhiều hai cổng vào nhiều hai cổng gọi Coupler hình Coupler NxN tạo từ nhiều Couper 2x2 Hình 1.3: Coupler 8x8 tạo từ nhiều Coupler khe khe 16 trình đàm thoại bắt đầu có bên gác máy, trình báo hiệu kết thúc gọi bắt đầu kênh thoại trình báo hiệu dành cho gọi thực giải phóng bên lại gác máy Trên mô tả Coupler đặc trưng thông số sau: Trương Văn Tuân Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp • Splitting loss (tổn hao tách): Mức lượng đầu Coupler so với lượng đầu vào (db) Đối với Coupler 2x2 lý tưởng, giá trị 3dB Hình 1.3 minh hoạ hai mô hình 8x8 Coupler dựa 2x2 Coupler Trong mô hình ngăn (hình a), 1/6 lượng đầu vào chia đầu Hình (b) đưa mô hình hiệu gọi mạng liên kết mạng đa ngăn Trong mô hình đầu nhận 1/8 lượng đầu vào • Insertion loss(tổn hao chèn): Năng lượng tổn hao chưa hoàn hảo trình xử lý Giá trị nằm khoảng 0,1dB đến 1dB • Directivity (định hướng): Lượng lượng đầu vào bị rò rỉ từ cổng đầu vào đến cổng đầu vào khác Coupler thiết bị định hướng cao với thông số định hướng khoảng 40-50dB Thông thường, Coupler chế tạo có cổng vào Combiner (bộ kết hợp) Đôi Coupler 2x2 chế tạo có tính không đối xứng cao ( với tỷ số tách 5/95 10/90) Các Coupler loại sử dụng để tách phần lượng tín hiệu, ví dụ với mục đích định lượng Các thiết bị gọi “tap coupler” 1.4 Các đầu cuối mạng PON • Optical Line Terminal (OLT thiết bị đường truyền quang ): OLT cung cấp giao tiếp hệ thống mạng truy cập quang thụ động EPON mạng quang đường trục nhà cung cấp dịch vụ thoại, liệu video OLT kết nối đến mạng lõi nhà cung cấp dịch vụ thông qua hệ thống quản lý EMS(Element Management System) • Optical Network Unit (ONU: thiết bị kết cuối mạng quang): ONU cung cấp giao tiếp mạng thoại, video liệu người dùng với mạng PON Chức ONU nhận liệu dạng quang chuyển sang dạng phù hợp với người dùng Ethernet, POST,T1 • Element Management System (EMS :hệ thống quản lý ): EMS quản lý phần tử khác mạng PON cung cấp giao diện đến mạng lõi nhà cung cấp dịch vụ EMS có chức quản lý cấu hình, đặc tính bảo mật 1.5 Mô hình PON Có vài mô hình thích hợp cho mạng truy cập mô hình cây, vòng - bus Mạng quang thụ động PON triển khai linh động mô hình nhờ sử dụng tapcoupler quang 1:2 tách quang 1:N Trương Văn Tuân Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hình 1.4 C ác mô hình mạng PON Ngoài mô hình trên, PON triển khai cấu hình Redundant Trương Văn Tuân Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp vòng đôi đôi phần mạng PON gọi trung kế Tất truyền dẫn mạng PON thực OLT ONU PLT tổng đài (Central Office), kết nối truy nhập quang đến mạng đường trục (có thể mạng IP, ATM hay SONET) ONU đầu cuối người sử dụng (trong giải pháp FTTH_Fiber To The Home, FTTB_Fiber To The Building) Curb giải pháp FTTC_Fiber To The Cur có khả cung cấp dịch vụ thoại, liệu video băng rộng Tuỳ theo điểm cuối tuyến cáp quang xuất phát từ tổng đài mà mạng truy nhập thuê bao quang có tên gọi khác sợi quang đến tận nhà FTTH, sợi quang đến khu dân cư FTTC 1.6 WDM TDM PON Ở hướng xuống (từ OLT đến ONU), mạng PON mạng điểm-đa điểm OLT chiếm toàn băng thông hướng xuống Trong hướng lên, mạng PON mạng đa điểm-điểm: nhiều ONU truyền tất liệu đến OLT Đặc tính hướng tách ghép thụ động việc truyền thông ONU không nhận biết ONU khác Tuy nhiên luồng liệu từ ONU khác truyền lúc bị xung đột Vì hướng lên, PON sử dụng vài chế riêng biệt kênh để tránh xung đột liệu chia công tài nguyên dung lượng trung kế Một phương pháp chia kênh hướng lên ONU sử dụng ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM, với phương pháp ONU hoạt động bước sóng khác Giải pháp WDM yêu cầu thu điều khiển mảng thu OLT để nhận kênh khác Thậm chí nhiều vấn đề khó khăn cho nhà khai thác mạng kiểm kê bước sóng ONU: thay có loại ONU, có nhiều loại ONU dựa bước sóng Laser Mỗi ONU sử dụng laser hẹp độ rộng phổ điều khiển đắt tiền Mặc khác, bước sóng bị sai lệch gây nhiễu cho ONU khác mạng PON Việc sử dụng Laser điều khiển khắc phục vấn đề đắt cho công nghệ Với khó khăn WDM giải pháp tốt cho môi trường Một số giải pháp khác dựa WDM đề xuất giá cao Do vậy, TDM PON đời Trong TDM PON, việc truyền đồng thời từ vài ONU gây xung đột đến kết hợp Để ngăn chặn xung đột liệu, ONU phải truyền cửa sổ (khe thời gian) truyền Một thuận lợi lớn TDM PON tất ONU hoạt động bước sóng, OLT cần thu đơn Bộ thu phát ONU hoạt động tốc độ đường truyền, chí băng thông dùng ONU thấp Tuy nhiên, đặc tính cho phép TDM PON đạt hiệu thay đổi băng thông dùng cho ONU cách thay đổi kích cở khe thời gian ấn định chí sử dụng ghép kênh thống kê để tận dụng hết băng thông dùng mạng PON Trong mạng truy cập thuê bao, hầu hết luồng lưu lượng lên xuống Peer to Peer (user to user) Vì Trương Văn Tuân 10 Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Ở hướng lên, ONU chèn LinkID ấn định vào mào đầu khung chuyển Lớp PtPE OLT tách khung để nhận biết cổng MAC xác dựa vào LinkID cho ONU.(hình 3.7b) Hình 3.7 b): Hướng lên PtPE Cấu hình PtPE thích hợp với cầu ONU kết nối đến cổng độc lập cầu Cầu đặt OLT chuyển tiếp lưu lượng vào ONU cổng Hình 3.8: Cầu ONU PtPE 3.3.3.2 Share Medium Emulation Trong SME, Node (OLT hay ONU) chuyển khung liệu nhận tất Node (OLT ONU) Trong hướng xuống, OLT Trương Văn Tuân 26 Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp chèn LinkID quảng bá mà ONU chấp nhận (hình 4.9a) Để đảm bảo hoạt động Share Medium cho hướng lên, lớp SME OLT phải nhản ánh tất khung trở lại hướng xuống để tất ONU nhận khung liệu lớp SME ONU thừa nhận khung LinkID khung khác với LinkID Hình 3.9 a): Hướng truyền xuống SME Hình 3.9 b): Hướng truyền lên SME SME yêu cầu cổng MAC OLT Chức vật lý lớp (lớp SME) cung cấp truyền thông ONU đến ONU, không cần cầu liên kết Trương Văn Tuân 27 Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Chương 4: KHẢO SÁT TRỄ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN PHỐI BĂNG THÔNG TRONG EPON 4.1 Giới thiệu chương Đối với dịch vụ viễn thông vấn đề chất lượng dịch vụ giữ vai trò quan trọng Nó định đến thành công hay thất bại dịch vụ Ở với mạng truy nhập quang thụ động Ethernet EPON chất lượng mà cụ thể trễ truyền tải, khả cấp phát băng thông truyền tải cho ONU lượng byte chúng thay đổi Trễ chủ yếu phụ thuộc vào phân bổ băng thông cho ONU mạng Trong chương trình bày liệu phát lên ONU nào, thuật toán phân bổ băng thông Interleaved-Polling mô hình tính toán trễ đưa phương pháp phân phối băng thông cho ONU hàng đợi chúng: Cấp phát băng thông cố định, cấp phát băng thông cân đối, cấp phát băng thông theo quyền ưu tiên dịch vụ, phương pháp SLA aware pDBA 4.2 Mô hình EPON Trong phần xét mạng truy cập gồm OLT N ONU kết nối sử dụng mạng thụ động (hình 4.1) Mỗi ONU ấn định trể truyền xuống (từ OLT đến ONU) trể truyền lên từ ONU đến OLT Trong với mô hình cây, trể hướng lên trể hướng xuống mô hình vòng hai trể khác Một cách mô hình, ta giả thiết độ trể độc lập chọn tùy ý khoảng [50 s 100 s] Những giá trị tương đương với khoảng cách OLTvà ONU khoảng từ 10 20 km Trương Văn Tuân 28 Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hình 4.1: Mô hình mạng truy cập EPON Từ phía truy cập, lưu lượng đến ONU từ người dùng đơn từ cổng (Gateway) mạng LAN chẳng hạn lưu lượng tập hợp từ số người dùng Khung Ethernet đệm vào ONU ONU phép truyền Tốc độ truyền mạng PON kết nối truy cập người dùng không thiết phải giống Trong mô hình chúng ta, gọi Rn(Mbps) tốc độ liệu mạng (hướng lên từ ONU đến OLT) Chúng ta đề cập Rn ≥N Ru vấn đề phân bổ băng thông không tồn khả cung cấp băng thông hệ thống cao tổng lưu lượng tải tất ONU Trong mô hình này, xét hệ thống với N = 16 Ru Rn 100Mbps 1000Mbps Một tập hợp N khe thời gian với khoảng bảo vệ kết hợp gọi chu kỳ Nói cách khác, chu kỳ khoảng thời gian hai khe thời gian liên tiếp ấn định đến ONU Chúng ta ký hiệu chu kỳ T Nếu T lớn làm tăng độ trễ cho tất gói kể gói có quyền ưu tiên cao Nếu T nhỏ thời gian bảo vệ làm phí băng thông Để đạt phân tích xác thực tế chất lượng, điều quan trọng mô tả hành vi hệ thống với lưu lượng thích hợp xen vào hệ thống Để phát lưu lượng, sử dụng phương thức sau: kết lưu lượng tập hợp nhiều luồng, luồng gồm khoảng thời gian ON/OF phân bố luân phiên Hình 4.2 minh họa phương thức mà lưu lượng phát ONU Trong thời kỳ ON, nguồn phát gói back to back (với khoảng trống khung 96 bit 64 bit mào đầu giữa) Mỗi nguồn ấn định giá trị ưu tiên đặc biệt cho tất gói Các gói phát n nguồn ghép vào đường đơn mà gói từ nguồn khác không gối lên Sau gói chuyển đến hàng đợi riêng dựa ấn định ưu tiên hàng đợi phục vụ theo thứ tự ưu tiên Hình 4.2 : Sự phát lưu lượng ONU Trương Văn Tuân 29 Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Thuật toán Interleaved Polling Trong phần xem xét tổng quan thuật toán đề xuất Để đơn giản, xét hệ thống với ONU 1) Hình dung rằng, lúc thời gian đến, OLT biết xác có byte chờ đợi đệm ONU RTT ONU OLT lưu liệu vào bảng dò minh họa hình 4.3 Tại lúc đến, OLT gởi tin điều khiển đến ONU1 cho phép gửi 6000byte Chúng ta gọi tin Grant Khi đó, hướng xuống OLT gởi liệu đến tất ONU, Grant chứa ID đích của ONU kích thước cửa sổ chấp nhận 2) Vào lúc nhận Grant OLT, ONU1 bắt đầu gởi liệu theo kích thước cấp Trong ví dụ này, ta có 6000 byte Cùng lúc ONU ghi liệu nhận từ người dùng Ở cuối cửa sổ truyền nó, ONU1 phát tin điều khiển Bản tin báo cho OLT biết số lượng byte đệm ONU1 vào lúc Trong trường hợp 550 byte Trương Văn Tuân 30 Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hình 4.3: Các bước thuật toán Interleaved Polling 3) Ngay trước OLT nhận trả lời từ ONU1, biết bit cuối ONU1 đến Điều OLT tính toán sau: a) Bit đến sau RTT time RTT tính toán bao gồm RTT thực tế, thời gian xử lý Grant, thời gian phát Request mào đầu OLT để định dạng xếp hàng bit byte liệu nhận được, xác khoảng thời gian lúc gởi Grant đến ONU nhận liệu từ ONU b) Khi mà OLT biết byte mà cho phép ONU1 gởi biết bit cuối từ ONU1 đến Sau nhận biết RTT ONU2, OLT xếp Grant đến ONU2 mà bit từ ONU2 đến với khoảng bảo vệ nhỏ sau bit cuối từ ONU1 đến (4.3b) Khoảng bảo vệ cung cấp bảo vệ cho thay đổi RTT thời gian xử lý tin điều khiển ONU khác Ngoài ra, thu OLT cần Trương Văn Tuân 31 Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp thời gian để sửa lại tín hiệu đến ONU có mức lượng khác có khoảng cách đến OLT khác 4) Sau lúc, liệu từ ONU1 đến Ở cuối đường truyền ONU1 có Request chứa thông tin khối lượng byte đệm ONU1 trước truyền Request OLT sử dụng thông tin để cập nhật vào bảng dò (Polling table) (hình 4.3c) Bằng cách ghi lại thời gian mà Grant gởi liệu nhận về, OLT liên tục cập nhật RTT cho ONU tương ứng 5) Tượng tự bước 4), OLT tính toán thời gian mà bit cuối từ ONU2 đến Do đó, biết gởi Grant đến ONU3 liệu nối vào phần cuối liệu ONU2 Sau lúc, liệu từ ONU2 đến OLT cập nhật lần vào bảng nó, thời gian lưu vào cho ONU2 (hình 4.3d) Nếu ONU liệu đệm, gởi byte trở lại OLT Do đó, chu kỳ ONU cấp byte, chẳng hạn gởi yêu cầu liệu Chú ý rằng, kênh thu OLT sử dụng hầu hết 100% Các ONU trống không cấp cửa sổ truyền Điều dẫn tới chu kỳ thời gian rút ngắn, nên tần số dò ONU tích cực thường xuyên Như vậy, theo mô tả không cần đống cho ONU Mỗi ONU thực thủ tục thông qua tin Grant nhận từ OLT Toàn xếp thuật toán định vị băng thông OLT Các ONU không cần dàn xếp nhận biết thông số không cần chuyển sang thiết lập đồng hồ Nếu OLT cho phép ONU gởi toàn nội dung đệm lần truyền dung lượng liệu cao ONU chiếm toàn băng thông Để tránh điều này, OLT giới hạn cửa sổ truyền tối đa Vì vậy, ONU thiết lập Grant để gởi nhiều byte mà yêu cầu chu kỳ trước không nhiều giới hạn cực đại Có nhiều sơ đồ khác để xác định giới hạn, cố định dựa Service Level Agreement(SLA) cho ONU động dựa tải mạng trung bình Phần xem xét vấn đề 4.4 Kế hoạch phân bổ băng thông (cửa sổ truyền cực đại) Thực chất giao thức MPCP ấn định khe thời gian có kích thước thay đổi đến ONU dựa kế hoạch phân bổ băng thông Để ngăn cản ONU chiếm hết kênh lên với lượng liễu cao có giới hạn kích thước cửa sổ truyền tối đa cho ONU ký hiệu Wimax xác định chu kỳ cấp cực đại điều kiện tải nặng cho ONU Tmax 4.1 Với Wimax : Kích thước cửa sổ cực đại cho UNO thứ i (byte) G : Khoảng thời gian bảo vệ Trương Văn Tuân 32 Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp N : Số ONU R : Tốc độ đường truyền [bps] Khoảng thời gian bảo vệ cung cấp bảo vệ cho thay đổi RoundTriptime ( thời gian lên xuống) ONU khác Ngoài ra, đầu thu OLT cần thời gian để điều chỉnh cho thích hợp thực tế tín hiệu từ ONU khác có mức lượng khác Nếu Tmax lớn làm tăng trể cho tất khung Ethernet kể gói IP ưu tiên cao ( thời gian thực ) Nếu Tmax nhỏ khoảng thời gian bảo vệ làm hao phí băng thông Ngoài chu kỳ cực đại Wimax định băng thông tối thiểu dùng ONUi Gọi băng thông tối thiểu ONUi[bps] Chẳng hạn ONU cam đoan băng thông tối thiểu Wimax byte hầu hết thời gian Tmax Dĩ nhiên, băng thông ONU bị giới hạn băng thông tối thiểu tất ONU hệ thống sử dụng tất băng thông cho phép Nếu ONU liệu, cấp cửa sổ truyền nhỏ dẫn đến chu kỳ thời gian bảo vệ nhỏ băng thông cho phép ONU lại tăng lên theo tỉ lệ Wimax Trong trường hợp đặc biệt có ONU có liệu, băng thông cho phép ONU là: Trong mô phỏng, cho tất ONU có thông cam đoan: Wimax= Wmaxvới i, suy ra: Chúng ta cho Tmax= 2ms G = s lựa chọn hợp lý Khi Wmax = 15000 byte Với thông số lựa chọn này, ONU có băng thông tối thiểu 60Mbps băng thông cực đại 600Mbps 4.5 Các thành phần trể gói Hình 4.4 mô tả thành phần trể gói: Trương Văn Tuân 33 Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hình 4.4 : Các thành phần trể gói Trể gói d : Trong : dpoll: thời gian gói đến Report ONU gởi Trung bình dpoll= 1/2T dcycle: thời gian từ yêu cầu cửa sổ truyền ONU cấp khe thời gian khung liệu truyền Trễ trải qua nhiều chu kỳ phụ thuộc vào số lượng khung có hàng đợi lúc khung đến q : kích thước hàng đợi W : kích thước cửa sổ cấp : khoảng thời gian từ bắt đầu cấp khe thời gian khung truyền Câu hỏi đặt làm cách để OLT xác định kích thước cửa sổ kích thước cửa sổ yêu cầu kích thước cực đại định nghĩa trước (Wi ≤ Wmax) Ở phân phối cửa sổ theo tải có hàng đợi không vượt Wmax Cấp phát băng thông cố định Trương Văn Tuân 34 Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Trong SBA, giải vấn đề cấp phát băng thông không bị tác động thông tin nhận từ ONU phần băng thông hàng đợi thứ i ONU thứ j cam đoan SLA Thì kích thước cửa sổ công thức (4.8) tính theo độ dài chu kỳ thứ n 4.8 Trong SBA, nhiều thuật toán khác, trễ gói trung bình phụ thuộc trực tiếp vào việc cấp phát băng thông cho lớp riêng lưu thông Nếu tất dung tích mong muốn truyền thông truyền cửa sổ truyền đạt cấp, chịu mát nhỏ Ngược lại, trễ tăng cửa sổ truyền tải cung cấp nhỏ, điều chỉnh tạo băng thông cấp SBA phù hợp trường hợp mà số lượng lưu thông dự đoán cách xác thay đổi dung tích theo mẫu biết OLT Sự lưu thông thể hệ thống mạng máy tính đại cho thấy bồng nổ tự phát với thay đổi dung tích trung bình điều kiện tính SBA dẫn đến gia tăng trễ thông lượng thấp Cấp phát băng thông cân đối Thuật toán P-DBA dựa chế tận dụng hoàn toàn cập nhật trạng thái kết nối ONU để tính toán kích thước cửa sổ truyền tải Thuật toán làm việc nguyên tắc băng thông phân chia hàng đợi cân xứng với báo cáo chiếm dụng đệm Qi(j) lượng byte báo cáo hàng đợi i ONU thứ j Phần băng thông cấp phát tới hàng đợi tính theo (4.9) Giả sử độ dài chu kỳ biết , chiều dài cửa sổ truyền tải cho hàng đợi thứ j ONU thứ i cho công thức (4.10) Hơn phương thức đảm bảo tất băng thông sử dụng hiệu Thuận lợi P-DBA tính đáp ứng nhanh cân đối Vì cấp phát dựa vào báo cáo cuối cùng, nên khả tắt nghẽn giải nhanh chóng gói backloggedđược truyền tải Sự định vị cân đối không thiên loại lưu thông đối xử Đây điều tuyệt vời mà tất người dùng đồng ý với SLA họ Mặc khác, lưu thông từ Trương Văn Tuân 35 Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp nguồn Non-compliant tác động đến phân phối QoS đến nguồn khác Trong trường hợp này, P-DBA không phù hợp cho ứng dụng DiffServ Sự cấp phát băng thông theo quyền ưu tiên Trong SP-DBA, hổ cho lớp lưu thông đòi hỏi QoS nhiều thực việc đưa hàng theo tính ưu tiên nghiêm ngặc Quá tình cấp phát băng thông gồm ba bước: Dựa báo cáo nhận để tính toán tổng lượng băng thông đòi hỏi loại dịch vụ khác Băng thông cấp phát cho lớp dịch vụ dựa thuộc tính ưu tiên chúng Các lớp có tính ưu tiên đầu xem xét Một hợp lý lớp có mức ưu tiên thấp cấp phát băng thông yêu cầu Băng thông cấp phát tới lớp dịch vụ cho phân chia cho tất hàng đợi chế P-DBA Điều đảm bảo băng thông cấp phát đòi hỏi tất hàng đợi đối xử Hai mục tiêu phải đối đầu trước trình thực SP- DBA EPON với sựu định vị băng thông tập trung : • Hỗ trợ tốt cho mô hình DiffServ • Cho thấy với phương thức tập trung tính hoạt động đạt EPON nơi mà phân phối hàng Inter Intra ONU thực Nó dự đoán trước xếp theo nguyên tắc ưu tiên có khả cung cấp đòi hỏi QoS cho lớp lưu thông có mức ưu tiên cao Khía cạnh khác, điều dẫn đến thực thi lớp lưu thông có mức ưu tiên trung bình thấp, tải nặng cấp phát băng thông cho lớp bị hạn chế trầm trọng SLA aware p-DBA Trong mục đưa thuật toán SLA-DBA Tính hoạt động thuật toán chủ yếu dựa vào phương thứcP-DBA để quản lý cấp phát tối ưu nguồn tài nguyên sẳn có khả đáp ứng tốt thay đổi điều kiện mạng Trong thuật toán SLA-DBA đạt QoS khác cho loại lưu thông khác mục đích cốt lõi Từ quan điểm hoạt tính phương thức gồm ba bước Trong phần đầu thuật toán cấp phát băng thông tương ứng với chiều dài hàng đợi báo cáo Đây hoạt tính P-DBA .Như giới thiệu mục 4.7 phương thức dẫn đến bảo vệ thông số lưu thông Để đáp ứng lượng băng thông cho hàng đợi, phần hai thuật toán ép buộc đồng ý SLA tính đến Trương Văn Tuân 36 Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp số lượng byte báo cáo hàng đợi jcủa ONU i Là số byte cấp phá hàng đợi bước Kcủa thuật toán Số lượng byte mà gởi chu kỳ bảo đảm đặc biệt ược cho phải chịu ràng buộc sau: Với giá trị max chu kỳ đảm bảo dung lượng đường truyền tính bit/s Trong phần một, lượng băng thông cấp phát cho hàng đợi riêng tính: Cũng phần băng thông vượt tính toán tổng băng thông tất hàng đợi có đặc tính ưu tiên thấp Trong phấn cuối lượng băng thông vượt phân chia hàng đợi có tính ưu tiên cao băng thông cấp phát phần đầu nhỏ giá trị cực tiểu mong muốn giá trị minvà maxcủa byte đảm bảo hàng đợi Trong ràng buộc đưa SLA thực cho tất lớp có thuộc tính trung bình cao Ba trạng thái riêng biệt xét sau: lượng băng thông cấp phát vượt lượng giao ước SLA Băng thông cấp phát cho hàng đợi riêng biệt giảm xuống Băng thông yêu cầu giới hạng SLA Không có thay đổi thực trường hợp nơi có đủ băng thông vượt mức băng thông cấp phát Hơn lượng băng thông cấp phát không thay đổi Băng thông mà không cấp phát phần hai dùng cho cho tất hàng đợi phần iii Lượng băng thông cấp phát cho hàng đợi tính sau: Trương Văn Tuân 37 Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Sau băng thông cấp phát cho hàng đợi cửa sổ truyền gán Kích thước cửa sổ tính (4.15) với chu kỳ tính từ công thức (4.14) 4.14 4.15 4.10 SLA aware Adaptive DBA Thực phân tích thuật toán cấu trúc SBA P-DBA để đến phương thức khác vấn đề Như thấy thuật toán SBA lượng băng thông cố định cấp phát đến lớp lưu thông Ngược lại, P-DBA phản ứng nhanh điều kiện thay đổi băng thông cấp phát dựa báo cáo nhận từ ONU Trong cố gắn nhằm kết hợp hai phương thức SBA P-DBA thành thuật toán A-DBA thiết lập Để đạt tính thực thi tốt giả sử lượng băng thông đánh dấu tuỳ thuộc vào chiều dài báo cáo hàng đợi Để cạnh tranh với mức hổ trợ QoS đưa SBA, lượng băng thông cho phép cực đại mà gán cho hàng đợi đưa Giá trị băng thông cho phép vấn đề thảo thuận ngoại tuyến khách hàng nhà cung cấp mạng thiết lập SLA Các thông số SLA chọn cách cho miễn nguồn đặc biệt truyền gói tốc độ thấp giá trị cực đại, chúng đảm bảo truyền mà trễ cộng thêm vào Nếu tài nguyên vượt giá trị cực đại cho phép gói gởi tốc độ cực đại cho phép phần liệu lại nằm đệm tài nguyên giảm xuống tốc độ mức giá trị cực đại nguồn tài nguyên khác liệu gửi Giống mục trước, thứ j ONU thứ i chu kỳ kỳ thứ n chiều dài hàng đợi tính Byte hàng đợi số lượng byte đánh dấu chu giá trị cực đại byte mà gửi hàng đợi riêng biệt chu kỳ Thời gian chu kỳ đảm bảo Trương Văn Tuân 38 tuỳ thuộc vào tổng lượng băng Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp thông cấp phát đến hàng đợi đưa (4.16) Thời không lớn tính công thức (4.17): Dựa giá trị tính từ việc xếp hàng, OLT tính toán cửa sổ truyền theo công thức (4.19), với giống mục trước, chiều dài chu kỳ tính công thức (4.18) 4.18 4.19 Chương trình bày thành phần trễ mạng truy nhập quang thụ động, đưa thuật toán “Interleaved Polling”,đưa thuật toán phân phối băng thông theo: cấp phát cố định, theo thay đổi ngõ vào, theo ưu tiên dịch vụ Và để hiểu rõ kết chương trình bày vấn đề KẾT LUẬN mạng EPON với ưu điểm vượt trội việc ứng dụng EPON mạng truy cập điều cần thiết tất yếu xu hướng Mục đích việc nhằm đáp ứng nhu cầu ngày gia tăng người dung viễn thông nước quốc tế với loại hình dịch vụ ngày phong phú, đặc biệt giải Trương Văn Tuân 39 Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp vấn đề “nút cổ chai” mạng truy nhập mạng đường trục Bên cạnh đó, chiến lược phát triển viễn thông phụ thuộc nhiều vào trạng mạng viễn thông định hướng phát triển viễn thông nước Ở Việt Nam ngoại lệ Tài liệu tham khảo KS Phạm Tiến Đạt, KS Nguyễn Quang Nghĩa, KS Võ Đức Hùng, “Ethernet PON- Giải pháp cho mạng truy nhập hệ sau" Tạp chí Bưu Chính Viễn Thông Công nghệ thông tin, Kỳ 1-tháng 6/2004, trang 14-17 J.R Stern, J.W Ballance, D.W Faulkner, S Hornung, and D.B Payne, "Passive Optical Local Networks for Telephony Applications and Beyond,” Electronics Letters, vol 23, no 24, pp 1255-1257, Nov 1987 G.Kramer, B.Mukherịee, and G.Pesavento, "IPACT: A Dynamic Bandwidth Distribution Scheme in an Ethernet PON(EPON),” IEEE Communications Magazine, vol 40, no 2, pp 66-73, 2002 Su-il Choi, "Cyclic Polling-Based Dynamic Bandwidth Allocation for Differentiated Classes of Service in Ethernet Passive Optical Networks,” Photonic Network Communications, vol 7, no 1, pp 87-96, 2004 Trương Văn Tuân 40 Lớp D10VT5 [...]... lý Ethernet Chương 3: Mạng truy nhập quang thụ đông ETHERNET EPON 3 1 Giới thiệu chương Việc vượt trội về khả năng truyền dữ liệu của mạng quang thụ động PON là không phủ nhận, nhưng để khai thác tối đa khả năng của nó thì còn tuỳ thuộc vào công nghệ được lựa chọn trong truyền tải Chương này trình bày sự kết hợp cộng nghệ Ethernet trong mạng truy nhập quang thụ động gọi tắt EPON, và đưa ra nguyên... truyền,lợi ích của nó và EPON với kiến trúc IEEE 802, giao thức điều khiển đa điểm MPCP(Multi Point Control Protocol) 3.2 Lợi ích của mạng truy cập quang thụ động Ethernet _ PON EPON là sự kết hợp giữa mạng truy cập quang thụ động PON và kỷ thuật Ethernet nên nó mang ưu điểm của cả hai công việc này Việc triển khai EPON mang lại lợi ích rất to lớn bao gồm: • Băng thông cao hơn: EPON sẽ cung cấp băng thông... 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 mô hình kết nối sao (hình 3.3) Đơn vị mạng rung tâm là bộ lặp đa cổng (còn gọi là Hub) hoặc là một chuyển mạch mạng Tất cả kết nối trong mạng sao là kết nối điểm điểm được thực hiện với cáp sợi quang Trương Văn Tuân 13 Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hình 2.3: Mô... Multiplexing) và SONET 3.3 Mạng truy cập quang thụ động EPON EPON là mạng dựa trên mạng PON mà nó mang lưu lượng dữ liệu được đóng gói vào khung Ethernet Nó sử dụng chuẩn mã đường truyền 8b/10b (8 bit người dùng được mã hoá như 10 bit đường truyền ) và hoạt động ở tốc độ chuẩn của Ethernet 3.3.1 Nguyên lý hoạt động Chuẩn IEEE 802.3 định nghĩa hai cấu hình cơ bản cho một mạng Ethernet Một cấu hình trong... Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp • Hình 3.1 Hình 3.1: Lưu lượng hướng xuống trong EPON • Ở hướng lên, vì đặc tính định hướng của bộ kết hợp quang thụ động, khung dữ liệu từ bất kỳ ONU nào chỉ đến OLT và không đến các ONU khác Trong trường hợp đó, ở hướng lên: đặc tính của EPON giống như kiến trúc điểm- điểm Tuy nhiên, không giống như mạng điểm - điểm thật sự, các khung dữ liệu trong EPON từ các... cầu liên kết Trương Văn Tuân 27 Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Chương 4: KHẢO SÁT TRỄ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN PHỐI BĂNG THÔNG TRONG EPON 4.1 Giới thiệu chương Đối với các dịch vụ viễn thông thì vấn đề chất lượng dịch vụ giữ vai trò quan trọng Nó quyết định đến sự thành công hay thất bại của dịch vụ đó Ở đây với mạng truy nhập quang thụ động Ethernet EPON thì chất lượng mà cụ thể ở đây là trễ... băng thông cao nhất cho người dùng trong bất kỳ hệ thống truy cập quang thụ động nào Tốc độ lưu lượng hướng xuống là 1Gbps và lưu lượng lên từ 64 ONU có thể vượt quá 800 Mbps Với khả năng cung cấp băng thông rất lớn như vậy, EPON có một số lợi ích sau:  Số lượng thuê bao trên một mạng PON lớn Trương Văn Tuân 18 Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp  Băng thông trên mỗi thuê bao nhiều  Khả năng cung... 10 20 km Trương Văn Tuân 28 Lớp D10VT5 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hình 4.1: Mô hình mạng truy cập EPON Từ phía truy cập, lưu lượng có thể đến ONU từ một người dùng đơn hoặc từ một cổng (Gateway) của mạng LAN chẳng hạn như lưu lượng có thể được tập hợp từ một số người dùng Khung Ethernet sẽ được đệm vào ONU cho đến khi ONU được phép truyền đi Tốc độ truyền của mạng PON và kết nối truy cập của người... những đặc tính sau: • Dễ hiểu, dễ thực hiện, dễ quản lý và bảo dưỡng • Cho phép triển khai mạng với chi phí thấp • Cung cấp nhiều mô hình linh hoạt cho việc cài đặt mạng • Bảo đảm kết nối thành công và hoạt động theo tiêu chuẩn của sản phẩm, bất chấp nhà chế tạo 2.4 Kiến trúc mô hình mạng Ethernet Mạng LAN Ethernet bao gồm các node mạng và phương tiện liên kết Các node mạng nằm trong hai lớp chính: •... tập hợp, quá trình phát khung phụ thuộc vào lớp MAC hoạt động ở chế độ đơn công hay song công Chuẩn IEEE 802.3 hiện tịa yêu cầu tất cả các lớp MAC Etherhet hỗ trợ hoạt động ở chế độ đơn công, trong chế độ này lớp MAC có thể truyền và nhận khung nhưng không thể thực hiện cả hai Ở chế độ hoạt động song công cho phép lớp MAC có thể đồng thời truyền và nhận khung Trương Văn Tuân 15 Lớp D10VT5 Báo cáo thực