CÔNG NGHỆ MẠNG AON VÀ PON

AON and PON MỤC LỤC CÔNG NGHỆ MẠNG AON VÀ PON 1.Giới thiệu chung 2 Mạng quang tích cực AON mạng quang thụ động PON 2.1 Mạng quang tích cực AON (Active Optical Network) 2.2 Mạng PON (Passive Optical Network) 2.3 Các chuẩn mạng PON 2.3.1 B-PON 2.3.2 EPON Gigabit PON 2.3.3 WDM-PON 11 2.3.4 CDMA-PON 12 2.3.5 GEPON 13 KẾT LUẬN 16 CHÍNH KIẾN VỀ CÔNG NGHỆ AON VÀ PON 17 4.1 NGUYỄN VĂN DŨNG : “ VỀ CÔNG NGHỆ GPON “ 17 4.2 NGUYỄN THỊ THU HÀ : “ VỀ CÔNG NGHỆ AON VÀ PON“ 17 Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19 Page AON and PON CÔNG NGHỆ MẠNG AON VÀ PON 1.Giới thiệu chung Ngày nay, phát triển bùng nổ mạng Internet toàn cầu gây ảnh hưởng lớn tới nhà cung cấp mạng toàn cầu vài chục năm gần Sự phổ biến mạng Internet với yêu cầu ngày tăng lên lĩnh vực multimedia, truyền hình trực tuyến, … qua mạng Internet yêu cầu mạng phải phân phối băng thông rộng cho nhiều người sử dụng với độ tin cậy cao Với số lượng người dùng ngày lớn nhiều yêu cầu dịch vụ chất lượng cao, tượng thiếu băng thông tương lai gần cho tất nhà cung cấp mạng Internet nhà cung cấp sử dụng thiết bị mạng hình thức tổ chức mạng theo kiểu truyền thống sử dụng cáp điện thông thường Công nghệ cáp quang trở thành giải pháp tránh khỏi cho vấn đề nan giải Cáp quang môi trường truyền dẫn cung cấp băng thông rộng, khả chống nhiễu điện từ cao chịu ảnh hưởng môi trường cho phép truyền dẫn liệu với suy hao thấp Bởi đặc tính quan trọng mà tất mạng xương sống Internet xây dựng cáp quang Tuy nhiên, việc kết nối trực tiếp từ người dùng tới mạng Internet cáp quang bắt đầu thực năm gần Lý giải thích cho vấn đề hệ thống dịch vụ multimedia chưa phát triển đồng thời yêu cầu dịch vụ băng rộng chưa trở nên phổ biến Một lý khác việc lắp đặt cáp quang có chi phí cao chưa thỏa mãn yêu cầu cần thiết Do đó, mạng cáp quang tới tận thuê bao FTTH (Fiber-to-the-Home) bước tiến vượt bậc công nghiệp multimedia nhờ khả cung cấp dịch vụ multimedia chất lượng cao truyền hình chất lượng cao HDTV(High-definition Television), download nhạc video Mạng quang tích cực AON mạng quang thụ động PON FTTH xem giải pháp hoàn hảo thay mạng cáp đồng nhằm cung cấp dịch vụ “triple play” (bao gồm thoại, hình ảnh, truy nhập liệu tốc độ cao) các ứng dụng đòi hỏi nhiều băng thông (như truy cập Internet băng rộng, chơi game trực tuyến phân tán đoạn video) Tuy nhiên nhược điểm FTTH Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19 Page AON and PON chi phí cho linh kiện cáp quang tương đối cao dẫn tới giá thành lắp đặt đường quang lớn Có nhiều giải pháp để khắc phục nhược điểm số triển khai FTTH mạng quang thụ động PON (Passive Optical Network) Hầu hết mạng quang nay, đường cáp quang từ nhà cung cấp chia sẻ cho số người sử dụng Khi đường cáp quang kéo tới phía người sử dụng, cần có chia quang để tách tín hiệu tới sợi quang riêng biệt tới người sử dụng khác Bởi vậy, xuất kiến trúc điển hình việc chia đường cáp quang mạng quang tích cực AON (Active Optical Network) mạng quang thụ động PON Ta tìm hiểu sơ lược kiến trúc 2.1 Mạng quang tích cực AON (Active Optical Network) Mạng quang tích cực sử dụng số thiết bị quang tích cực để phân chia tín hiệu : switch, router multiplexer Mỗi tín hiệu từ phía nhà cung cấp đưa trực tiếp tới khách hàng yêu cầu Do đó, để tránh xung đột tín hiệu đoạn phân chia từ nhà cung cấp tới người dùng, cần phải sử dụng thiết bị điện có tính chất “đệm” cho trình Từ năm 2007, loại mạng cáp quang phổ biến nảy sinh Ethernet tích cực (Active Ethernet) Đó bước cho phát triển chuẩn 802.3ah nằm hệ thống chuẩn 802.3 gọi Ethernet in First Mile (EFM) Mạng Ethernet tích cực sử dụng chuyển mạch Ethernet quang để phân phối tín hiệu cho người sử dụng; nhờ đó, phía nhà cung cấp khách hàng tham gia vào kiến trúc mạng chuyển mạch Ethernet tương tự mạng máy tính Ethernet sử dụng trường học Tuy nhiên, mạng có khác biệt Ethernet trường học mục đích chủ yếu liên kết máy tính máy in mạng chuyển mạch Ethernet tích cực để dùng cho kết nối từ phía nhà cung cấp tới khách hàng Mỗi khối chuyển mạch mạng Ethernet tích cực điều khiển lên tới 1000 khách hàng thông thường thực tế, chuyển mạch sử dụng cho từ 400 đến 500 khách hàng.Các thiết bị chuyển mạch thực chuyển mạch định tuyến dựa vào lớp lớp Chuẩn 802.3ah cho phép nhà cung cấp dịch vụ cung cấp đường truyền 100Mbps song công tới khách hàng tiến tới cung cấp đường truyền 1Gbps song công Hình kiến trúc đơn giản mạng AON Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19 Page AON and PON Hình 1.1 - Mạng Active Ethernet (trên ) mạng AON (dưới) Một nhược điểm lớn mạng quang tích cực thiết bị chuyển mạch Với công nghệ tại, thiết bị chuyển mạch bắt buộc phải chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu điện để phân tích thông tin tiếp tục chuyển ngược lại để truyền Điều làm giảm tốc độ truyền dẫn tối đa hệ thống FTTH Ngoài chuyển mạch có tốc độ cao nên thiết bị đắt, không phù hợp với việc triển khai đại trà cho mạng truy cập 2.2 Mạng PON (Passive Optical Network) Các mạng viễn thông ngày dựa thiết bị chủ động, thiết bị tổng đài nhà cung cấp dịch vụ lẫn thiết bị đầu cuối khách hàng trạm lặp, thiết bị chuyển tiếp số thiết bị khác đường truyền Các thiết bị chủ động thiết bị cần phải cung cấp nguồn cho số thành phần, thường xử lý, chíp nhớ… Với mạng PON, tất thành phần chủ động tổng đài CO người sử dụng không tồn mà thay vào thiết bị quang thụ động, điều khiển lưu lượng Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19 Page AON and PON mạng dựa việc phân tách lượng bước sóng quang học tới điểm đầu cuối đường truyền Việc thay thiết bị chủ động tiết kiệm chi phí cho nhà cung cấp dịch vụ họ không cần đến lượng thiết bị chủ động đường truyền Các ghép / tách thụ động làm công việc đơn cho qua ngăn chặn ánh sáng… Vì thế, không cần lượng hay động tác xử lý tín hiệu từ đó, gần kéo dài vô hạn khoảng thời gian trung bình lần lỗi truy cập MTBF (Mean Time Between Failure), giảm chi phí bảo trì tổng thể cho nhà cung cấp dịch vụ Mạng quang thụ động (PON) xây dựng nhằm giảm số lượng thiết bị thu, phát sợi quang mạng thông tin quang FTTH PON mạng điểm tới đa điểm, kiến trúc PON bao gồm thiết bị đầu cuối kênh quang đặt trạm trung tâm nhà khai thác dịch vụ kết cuối mạng cáp quang ONU/ONT ( Opt ica l Netwo r k Un it/ Opti cal N etwo r k Te r minal) đặt gần nhà thuê bao Giữa chúng hệ thống phân phối mạng quan ODN (Optical Distribution Network) bao gồm cáp quang, thiết bị tách ghép thụ động Kiến trúc PON mô tả Hình 1.2 Hình 1.2 –Mạng PON Trong hệ thống PON, kết nối mạng quang ONT có khả hỗ trợ kết nối dịch vụ điện thoại truyền thống qua giao diện POTS (Plain Old Telephone Service) giao tiếp truyền liệu tốc độ cao Ethernet DSL Đầu cuối đường dây quang OLT bao gồm khối giao tiếp PON, kết cấu chuyển mạch liệu phần tử điều khiển NE (Network Element) Thiết bị OLT (thiết bị kết cuối kênh quang) đặt phía nhà cung Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19 Page AON and PON cấp dịch vụ, thiết bị ONT (thiết bị kết cuối mạng quang) đặt phía nguời sử dụng Thiết bị OLT cung cấp nhiều kênh quang, kênh quang đuợc truyền tuyến cáp quang có chia Nhiệm vụ chia thu nhận tín hiệu quang đuợc nhận phát OLT Cáp sợi quang truyền từ OLT trải dài kết nỗi tới ONT Các bước sóng truyền 1490 nm (hoặc 1550 nm tùy theo lựa chọn) đuợc dùng cho băng thông chiều xuống từ OLT, bước sóng 1310 nm đuợc truyền theo huớng lên thiết bị ONT Hệ thống cung cấp địa chỉ, cung cấp băng thông cách tự động tự động việc mã hóa sử dung để truy trì phân tách lưu lựợng OLT ONT Tại hướng xuống, OLT phát quảng bá liệu tới tất ONU Tín hiệu hướng xuống bao gồm liệu cho ONT, từ đầu Khai thác Quản lý Bảo dưỡng OAM (Operation Administration and Maintenance) tín hiệu đồng cho ONT gửi liệu hướng lên Dựa vào thông tin khe thời gian (kênh), địa gói/tế bào, bước sóng, mã CDMA mà ONT tách liệu tương ứng với thuê bao khách hàng Trong hướng lên, ONU cần có giao thức điều khiển truy nhập môi trường MAC (Medium Access Control) để chia sẻ PON Giao thức MAC thường sử dụng PON đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA, ONT cấp khe thời gian (kênh) để gửi liệu tới OLT Ngoài hướng lên cần phải có khoảng thời gian bảo vệ nhóm gói liệu ONT, khoảng thời gian phải đảm bảo cho thu OLT liệu không bị trùm phủ lên Thông thường hệ thống TDMA-PON gán trước tỷ lệ phân chia cố định băng thông hướng lên cho ONT mà không quan tâm có liệu gửi Một giải pháp để phân bổ băng thông cho ONT sử dụng giao thức phân bổ băng thông động DBA (Dynamic Bandwidth Allocation) DBA giao thức cho phép ONT gửi yêu cầu băng thông tới OLT nhằm sử dụng hiệu băng thông hướng lên Các thông tin yêu cầu mức đầy hàng đợi đầu vào cho lớp dịch vụ khác OLT đánh giá yêu cầu từ ONT gán băng thông cho gửi liệu hướng lên lần theo Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19 Page AON and PON OLT tích hợp chức thỏa thuận mức dịch vụ SLA (Service Level Agreement) để kết hợp với DBA việc phân bổ băng thông Thông thường hệ thống PON truyền liệu hướng xuống hướng lên sợi quang Trên sợi nối định hướng cho phép sử dụng bước sóng cho hướng, nhiên hệ thống truyền tải tốc độ cao để đảm bảo chất lượng thông thường hướng sử dụng bước sóng riêng Trong mạng PON bước sóng sử dụng 1490nm 1550nm cho hướng xuống 1310nm cho tín hiệu đường lên Ưu điểm PON sử dụng tách/ghép quang thụ động, có giá thành rẻ đặt đâu, không phụ thuộc vào điều kiện môi trường, không cần phải cung cấp lượng cho thiết bị phòng máy trung tâm phía người dùng Ngoài ra, ưu điểm giúp nhà khai thác giảm chi phí bảo dưỡng, vận hành Nhờ mà kiến trúc PON cho phép giảm chi phí cáp sợi quang giảm chi phí cho thiết bị nhà cung cấp cho phép nhiều người dùng (thường 32) chia sẻ chung sợi quang 2.3 Các chuẩn mạng PON Các chuẩn mạng PON chia thành nhóm: nhóm bao gồm chuẩn theo phương thức truy nhập TDMA-PON B-PON (Broadband PON), E-PON (Ethernet PON), G-PON (Gigabit PON) (đặc tính chuẩn TDMA-PON so sánh Bảng 1.1); nhóm bao gồm chuẩn theo phương thức truy nhập khác WDM-PON (Wavelength Division Multiplexing PON) CDMA-PON (Code Division Multiple Access PON) 2.3.1 B-PON Mạng quang thụ động băng rộng B-PON chuẩn hóa chuỗi khuyến nghị G.938 ITU-T Các khuyến nghị đưa tiêu chuẩn khối chức ONT OLT, khuôn dạng tốc độ khung luồng liệu hướng lên hướng xuống, giao thức truy nhập hướng lên TDMA, giao tiếp vật lý, giao tiếp quản lý điều khiển ONT DBA Trong mạng B-PON, liệu đóng khung theo cấu trúc tế bào ATM Một Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19 Page AON and PON khung hướng xuống có tốc độ 155Mbit/s (56 tế bào ATM có khích thước 53byte), 622 Mbit/s (4*56 tế bào ATM) tế bào quản lý vận hành bảo dưỡng lớp vật lý OAM (PLOAM – Physical Layer OAM) chèn vào 28 tế bào kênh PLOAM có bít để nhận dạng tế bào PLOAM Ngoài tế bào PLOAM có khả lập trình chứa thông tin băng thông hướng lên tin OAM Căn vào thông tin mã số nhận dạng kênh ảo nhận dạng đường ảo (VPI/VCI) cấu trúc ATM, ONT nhận biết tách liệu đường xuống Cấu trúc khung hướng lên bao gồm 56 tế bào ATM (53 byte) Mỗi kênh (time slot) gồm có tế bào ATM/PLOAM 24 bít từ mào đầu Từ mào đầu mang thông tin khoảng thời gian bảo vệ (guard time), mào đầu cho phép đồng khôi phục tín hiệu OLT, thông tin nhận dạng điểm kết thúc từ mào đầu Chiều dài từ mào đầu thông tin chứa lập trình OLT Các ONT thực gửi tế bào PLOAM chúng nhận yêu cầu từ OLT B-PON sử dụng giao thức DBA phép OLT nhận biết lượng băng thông cần thiết cấp cho ONT OLT giảm tăng băng thông cho ONT dựa vào gửi tế báo ATM rỗi làm đầy tất hướng lên liệu ONT OLT dừng định kỳ việc truyền hướng lên có khả mời ONT tham gia vào hoạt động hệ thống Các ONT phát tin phúc hồi cửa sổ với thời gian trễ ngẫu nhiên để tránh xung đột mà có nhiều ONT muốn tham gia OLT xác định khoảng cách tới ONT việc gửi tới ONT tin đo cự ly xác định thời gian để thu tin phúc hồi Sau OLT gửi tới ONT giá trị trễ, giá trị sử dụng để xác định thời gian bảo vệ ứng với ONT 2.3.2 EPON Gigabit PON E-PON giao thức mạng truy nhập đầy đủ dịch vụ FSAN (Full Service Access Network) TDMA PON thứ phát triển dựa khai thác ưu điểm công nghệ Ethernet ứng dụng thông tin quang E-PON chuẩn hóa IEEE 802.3 Trong E-PON liệu hướng xuống đóng khung theo khuôn dạng Ethernet Các khung E- PON có cấu trúc tương tự liên kết Gigabit Ethernet điểm tới điểm ngoại Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19 Page AON and PON trừ từ mào đầu thông tin xác định điểm bắt đầu khung thay đổi để mang trường nhận dạng kênh logic LLID (Link logic ID) nhằm xác định ONU MAC Trong hướng lên, ONU phát khung Ethernet khe thời gian phân bổ ONU sử dụng giao thức điều khiển đa điểm MPCPDU (Multipoint Control Protocol Data Unit) để gửi tin “Report” yêu cầu băng thông, OLT gửi tin “Gate” cấp phát băng thông cho ONU Các tin “Gate” bao gồm thông tin thời gian bắt đầu khoảng thời gian cho phép truyền liệu ONU OLT định kỳ gửi tin “Gate” tới ONU hỏi xem chúng có yêu cầu băng thông hay không Các ONU gửi “Report” với liệu phát hướng lên Ngoài ra, giao thức DBA sử dụng E-PON để thực chế điều khiển phân bổ băng thông Do cấu trúc khung thống hướng xuống hướng lên, cấu trúc E-PON, khe thời gian giao thức xác định cự ly khác so với B-PON G-PON OLT ONU trì đếm cục riêng tăng thêm sau 16ns Mỗi MPCPDU mang theo thời gian mẫu, mẫu giá trị đệm cục ONU tương ứng Tốc độ truyền liệu E-PON đạt tới 1Gbit/s Một chuẩn khác họ với E-PON chuẩn Gbit/s Ethernet PON (IEEE 802.3av – Gbit/s PON) Chuẩn phát triển E-PON tốc độ 10Gbit/s ứng dụng chủ yếu mạng quảng bá video số Gbit/s PON cho phép phân phối nhiều dịch vụ đòi hỏi băng thông lớn, độ phân giải cao, đóng gói IP luồng liệu video hệ số chia OLT/ONT 1:64 cao Tại thời điểm tại, tốc độ chiều xuống GPON khoảng 2.5 Gbps, chiều lên 1.25 Gbps Nếu OLT phục vụ thuê bao thuê bao đuợc khai thác toàn băng thông trên, nhiên thông thường mạng triển khai số nuớc giới, nhà cung cấp thường thiết kế tốc độ cho thuê bao sử dụng PON vào khoảng 100 Mbps cho chiều xuống 40 Mbps cho chiều lên Với tốc độ truy nhập vậy, băng thông thỏa mãn cho hầu hết ứng dụng cao cấp HDTV (khoảng 10 Mbps, chiều lên chiều xuống, chiều lên cho peer-to-peer HDTV) Tuy nhiên, GPON có nhược điểm : thiếu tính hội tụ IP; có kết Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19 Page AON and PON nối OLT chia, kết nối toàn ONT không cung cấp dịch vụ G-PON giao thức FSAN TDMA PON thứ định nghĩa chuỗi khuyến nghị G.984 ITU-T G-PON xây dựng trải nghiệm B-PON E-PON Mặc dù G-PON hỗ trợ truyền tải tin ATM, đưa vào chế thích nghi tải tin mà tối ưu hóa cho truyền tải khung Ethernet gọi phương thức đóng gói GPON (GEM – GPON Encapsulation Method) GEM phương thức dựa thủ tục đóng khung chung khuyến nghị G.701 ngoại trừ việc GEM tối ưu hóa từ mào đầu để phục vụ cho ứng dụng PON, cho phép xếp liệu Ethernet vào tải tin GEM hỗ trợ xếp TDM G-PON sử dụng cấu trúc khung GTC cho hai hướng xuống hướng lên Khung hướng xuống bắt đầu với từ mào đầu PLOAM, tiếp sau vùng tải tin GEM và/hoặc tế bào ATM PLOAM gồm có thông tin cấu trúc khung đặt băng thông cho ONT gửi liệu khung hướng lên Khung hướng lên bao gồm nhóm khung gửi từ ONT Mỗi nhóm bắt đầu với từ mào đầu lớp vật lý mà có chức tương tự B-PON, bao hàm tổng hợp yêu cầu băng thông ONT Ngoài ra, trước PLOAM yêu cầu băng thông chi tiết gửi kèm với nhóm hướng lên có yêu cầu từ OLT OLT gán thời gian cho việc gửi liệu hướng lên từ cho ONT B- Đặc tính G-PON E-PON PON FSAN ITU-T Tổ chức chuẩn hóa SG15 (G.983 series) Tốc độ liệu (G.984 series) IEEE 802.3 (802.3ah) 155.52 Mbit/s hướng lên 155.52 622.08 Tỷ lệ chia FSANvà ITU-T SG15 Mbit/s hướng xuống 1:64 Lên tới 2.488 Gbit/s hướng 1:64 Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19 Gbit/s hướng 1:64 ** Page 10 AON and PON Mã đường truyền Scrambled NRZ Số lượng sợi quang Bước sóng Scrambled NRZ 8B/10B 1310nm hướng 1310nm hướng hoặc 1490nm xuống 1490nm xuống & 1490nm xuống & 1310nm lên (10 – 20) km Có hỗ trợ 1310nm lên (10 – 20) km Không hỗ trợ & Cự ly tối đa OLT- 20 km Chuyển mạch bảo Có hỗ trợ Không (sử dụng trực Khuôn dạng ATM GEM và/hoặc ATM tiếp khung Trực tiếp (qua GEM Hỗ trợ TDM Qua ATM ATM) CES CES Hỗ trợ thoại Qua ATM Qua TDM VoIP VoIP QoS Có (DBA) Có (DBA) Có (ưu tiên 802.1Q) trước Mã hóa bảo mật Không AES – 128 RS(255, 239) AES - 128, 192, 256 GTC ATM/GEM RS(255, 239) Không 802.3ah Ethernet OAM PLOAM ATM OAM OAM Sửa lỗi hướng tới 2.3.3 WDM-PON WDM-PON mạng quang thụ động sử dụng phương thức đa ghép kênh phân chia theo bước sóng thay theo thời gian phương thức TDMA OLT sử dụng bước sóng riêng rẽ để thông tin với ONT theo dạng điểm-điểm Mỗi ONU có lọc quang để lựa chọn bước sóng tương thích với nó, OLT có lọc cho ONU Nhiều phương thức khác tìm hiểu để tạo bước sóng ONU là: - Sử dụng khối quang lắp đặt chỗ lựa chọn bước sóng ONU - Dùng laser điều chỉnh - Cắt phổ tín hiệu - Các phương thức thụ động mà theo OLT cung cấp tín hiệu sóng mang tới ONU Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19 Page 11 AON and PON - Sử dụng tín hiệu hướng xuống để điều chỉnh bước sóng đầu laser ONU Cấu trúc WDM-PON mô tả Hình 1.3 Trong WDM-PON sử dụng cho nhiều ứng dụng khác FTTH, ứng dụng VDSL điểm truy nhập vô tuyến từ xa Các thu WDM-PON sử dụng kỹ thuật lọc quang mảng ống dẫn sóng AWG (Array Waveguide Grating) Một AWG đặt môi trường nhà trời Hình 1.3-Cấu trúc WDM-PON Ưu điểm WDM-PON khả cung cấp dịch vụ liệu theo cấu trúc khác (DS1/E1/DS3, 10/100/1000 Base Ethernet…) tùy theo yêu cầu băng thông khách hàng Tuy nhiên, nhược điểm WDM-PON chi phí lớn cho linh kiện quang để sản xuất lọc bước sóng khác WDM-PON triển khai kết hợp với giao thức TDMA PON để cải thiện băng thông truyền tin 2.3.4 CDMA-PON Công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã CDMA triển khai ứng dụng PON Cũng giống WDM-PON, CMDA-PON cho phép ONU sử dụng khuôn dạng tốc độ liệu khác tương ứng với nhu cầu khách hàng CDMA-PON kết hợp với WDM để tăng dung lượng băng thông Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19 Page 12 AON and PON CDMA-PON truyền tải tín hiệu khách hàng với nhiều phổ tần truyền dẫn trải kênh thông tin Các ký hiệu từ tín hiệu khác mã hóa nhận dạng thông qua giải mã Phần lớn công nghệ ứng dụng CDMA- PON tuân theo phương thức trải phổ chuỗi trực tiếp Trong phương thức ký hiệu 0, (tương ứng với tín hiệu) mã hóa thành chuỗi ký tự dài có tốc độ cao Mỗi ONU sử dụng trị số chuỗi khác cho kí tự Để khôi phục lại liệu, OLT chia nhỏ tín hiệu quang thu sau gửi tới lọc nhiễu xạ để tách lấy tín hiệu OUN Ưu điểm CDMA-PON cho phép truyền tải lưu lượng cao có tính bảo mật trội so chuẩn PON khác Tuy nhiên, trở ngại lớn CDMAPON khuếch đại quang đòi hỏi phải thiết kế cho đảm bảo tương ứng với tỷ số tín hiệu/tạp âm Với hệ thống CDMA-PON khuếch đại quang tùy thuộc vào tổn hao bổ sung chia, xoay vòng, lọc mà hệ số tỷ chia ONU/OLT 1:2 1:8 Trong với khuyếch đại quang hệ số đạt 1:32 cao Bên cạnh thu tín hiệu CDMA-PON phức tạp giá thành tương đối cao Chính nhược điểm nên CDMA-PON chưa phát triển rộng rãi 2.3.5 GEPON Trong tháng năm 2004, công nghệ Ethernet khuyến nghị dùng cho mạng truy cập có tên IEEE 802.3ah Nó coi hệ thống mạng truy nhập quang tốc độ cao Do hệ thống mạng PON tối ưu cho công nghệ Ethernet nên có tên thường gọi EPON Ngoài có thêm tiền tố G viết tắt “Gigabit” nên gọi GEPON Công nghệ GPON cung cấp nhiều loại hình dịch vụ khung đơn Hỗ trợ nhiều giao diện đầu cho loại hình dịch vụ với đầu cuối khác Có khả hỗ trợ tivi theo yêu cầu chất lượng cao Các dịch vụ bao gồm: - Internet tốc độ cao - Dịch vụ thoại PSTN, VoIP Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19 Page 13 AON and PON - Dịch vụ truyền hình quảng bá, IPTV - Dịch vụ kênh thuê riêng Một hệ thống GEPON với tỷ lệ chia 32 cung cấp băng thông đối xứng >30 Mbps cho khách hàng Băng thông đủ để cung cấp dịch vụ yêu cầu băng thông lớn ứng dụng video ứng dụng thoại data Thậm chí với đồng thời luồng video nộ nét cao với dung lượng luồng 6-7 Mbps (tổng cộng 18-21Mbps) đủ dung lượng cho VoIP truy cập Internet Dung lượng dành riêng cho VoIP thông thường khoảng 64k kênh thoại truy nhập in Internet tốc độ cao thường giới hạn mức 512kbps, 1Mbps, 2Mbps, 4Mbps Băng thông tổng cộng cho dịch vụ khoảng 25Mbps, GEPON công nghệ mạng truy cập lý tưởng cho việc hỗ trợ đa dịch vụ có dịch vụ tương lai Hiện tại, chuẩn GEPON phát triển để hỗ trợ băng thông tối đa lên tới 10GB tỉ lệ chia sẻ sợi quang 1:64 GEPON có đặc điểm sau đây: - PON topology - Tốc độ truyền tối đa 1,25Gbps đường quang tốc độ tới user thay đổi tùy theo tỷ lệ chia (>30Mbps/1 user có tỷ lệ chia 1:32) - Tín hiệu gửi nhận khung Ethernet Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19 Page 14 AON and PON Hình 1.4 Mô hình công nghệ GEPON Trong hệ thống PON, mục đích việc chia sẻ đường quang thiết bị phòng máy trung tâm lý kinh tế Thêm vào đó, việc gửi nhận tín hiệu khung Ethernet, làm cho hệ thống mạng trở nên đơn giản giá thành thấp Công suất dạng sóng tín hiệu quang điều chế lớp vật lý Có chuẩn 1000 BASE-PX10 dùng để truyền với khoảng cách tối đa 10km 1000 BASE-PX20 dùng để truyền với khoảng cách tối đa 20km Bước sóng truyền sợi quang quy định dựa khuyến nghị ITU-T G.983.3 1490nm 1310nm, ta cung cấp thêm dịch vụ truyền hình quảng bá bước sóng 1550nm Số lượng đầu chia tối đa không quy định IEEE 802.3ah phụ thuộc vào suy hao tín hiệu quang thực tế thông thường số lượng đầu chia 32 GEPON cung cấp octet (16 bit) cho thành phần định danh liên kết logic (LLID) 15 bit dành cho địa MAC (Media Access Control) Vì có 30.000 ONU sử dụng mạng PON Đặc điểm GEPON liệu truyền nhận khung Ethernet có kích thước thay đổi tới 1518 octets Với liệu downstream, OLT broadcast khung Ethernet đến tất ONU mạng PON Tuy nhiên phần LLID bao gồm thông tin địa nhờ có ONU đánh địa tiếp nhận Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19 Page 15 AON and PON khung liệu có địa MAC nó, ONU loại bỏ khung mà không đánh địa tương ứng với chúng Ngoài việc truyền liệu upstream dựa công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) để tránh xung đột liệu ONU OLT phân phối cửa sổ truyền dẫn gọi cổng ứng với ONU Khi ONU nhận khung cổng, truyền khung liệu với tốc độ Gbps suốt khe thời gian đăng ký cổng Giao thức điều khiển đa điểm (MPCP) quản lý cổng cấp cho ONU, cổng yêu cầu từ ONU dùng để phát đăng ký ONU với mạng PON Thêm vào đó, ONU nhận tín hiệu có địa ứng với địa nên thành phần định danh gửi kèm đầu khung Ethernet Hình 1.5 Cấu trúc OLT ONU KẾT LUẬN Công nghệ PON đời mở tiềm lớn cho triển khai dịch vụ băng rộng thay dần hệ thống mạng truy nhập cáp đồng băng thông hẹp chất lượng thấp Các mạng PON sử dụng hệ thống thông tin quang có băng thông rộng tỷ lệ lỗi bít thấp ( BER: Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19 Page 16 AON and PON 10-10÷ 10-12) Tuy nhiên, có nhược điểm giá thành xây dựng tương đối cao không triển khai địa hình phức tạp Có nhiều chuẩn PON khác nhau, thực tế tùy vào yêu cầu thực tế mà nhà khai thác cần lựa chọn giải pháp cho phù hợp CHÍNH KIẾN VỀ CÔNG NGHỆ AON VÀ PON 4.1 NGUYỄN VĂN DŨNG : “ VỀ CÔNG NGHỆ GPON “ Việc sử dụng công nghệ PON (passive optical network – mạng quang thụ động) mạng băng rộng cố định phát triển phổ biến vài năm gần đây, mức chi phí thấp so với sử dụng đường cáp quang riêng cho hộ gia đình Công nghệ sử dụng đường cáp quang để chia sẻ cho số hộ gia đình với khả ngang Các hệ thống có tốc độ tải khoảng 2,5Gbps, GPON (Gigabit Passive Optical Network) có tốc độ lên đến 10Gbps, tăng gấp lần Ngoài ra, theo Verizon Communications, GPON hỗ trợ tải lên mức tốc độ 10Gbps, cao lần so với mạng Tốc độ tăng nên hỗ trợ cho nhiều người hơn, băng thông cao 4.2 NGUYỄN THỊ THU HÀ : “ VỀ CÔNG NGHỆ AON VÀ PON“ Công nghệ Băng thông thuê bao Bảng so sánh công nghệ AON PON AON 100Mbps – 1Gbps Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19 PON 2,5Gbps/1,25Gbps không dùng splitter, triển khai theo mô Page 17 AON and PON hình điểm - điểm, nhiên thường chia thành 1:32 (78Mbps) hay 1:64 (39Mbps) Tăng băng thông tạm thời cho thuê bao (cần lưu dự phòng Đơn giản máy chủ chẳng hạn) Số thuê bao bị ảnh hưởng có Ít lỗi Phức tạp Nhiều Thời gian xác định lỗi Nhanh Chậm Khả bị nghe Rất thấp Cao Cao, tùy mô hình khách hang kết nối theo dual Độ tin cậy đường cáp đến Thấp, phương án kết homing (có đường truyền khác thuê bao nối PON nhau), vòng tròn (ring) hay kết nối Chi phí triển khai Thấp sợi quang từ OLT Cao thuê bao sợi chia sẻ cho nhiều thuê bao quang riêng qua chia thụ động (passive splitter) Chi phí vận hành Cao thiết bị Access Node cần cấp nguồn kích thước lớn, yêu cầu không gian Không gian cho cáp cần nhiều Thấp OLT kích thước nhỏ passive splitter không cần nguồn Phục vụ khoảng 8000 thuê bao cần không gian tủ rack Chi phí nâng cấp Thấp, đặc tính điểm đến điểm nên việc nâng cấp băng thông đơn giản, chẳng hạn cần thay thiết bị đầu cuối (CPE) Cao toàn thuê bao dây PON (từ OLT qua splitter đến người dùng) phải nâng cấp Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19 Page 18