tìm hiểu mạng truy nhập quang GPON

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG CƠ SỞ TẠI TP HỜ CHÍ MINH khoa viễn thơng chun đề thơng tin quang đề tài: tìm hiểu mạng truy nhập quang GPON NỘI DUNG BÁO CÁO Tổng quan mạng quang thụ động PON Tìm hiểu mạng truy nhập quang GPON TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON  Giới thiệu mạng quang thụ động PON: Việc bùng nổ lưu lượng internet thời gian qua làm trầm trọng thêm vấn đề mạng truy nhập tốc độ thấp Đứng trước tình hình đó, số cơng nghệ đưa nhằm đáp ứng đòi hỏi băng thơng DSL hay cáp modem Tuy nhiên, DSL cáp modem không đáp ứng yêu cầu băng thông cho mạng truy nhập Trong bối cảnh đó, cơng nghệ truy nhập quang thụ động PON (Passive Optical Network) cho giải pháp tối ưu cho mạng truy nhập băng rộng TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON  Kiến trúc PON:  Mơ hình mạng thụ động quang: TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON  Các phần tử tích cực:  Các bảng mạch CO(chính OLT):CO cung cấp dao diện hệ thống PON mạng lõi nhà cung cấp dịch vụ.Các bảng mạch cung cấp kết nối với hệ thống quản lý mạng thông qua phần tử quản lý hệ thống EMS  Kết cuối mạng ONU: ONU cung cấp giao diện thuê bao sử dụng dịch vụ số liệu, video, thoại với PON Chức chủ yếu ONU tiếp nhận lưu lượng dạng gói tin quang chuyển đổi chúng thành dạng tín hiệu phù hợp với thuê bao, ONU có chức chuyển mạch lớp lớp cho phép định tuyến lưu lượng ONU  ESM: EMS quản lý phần tử mạng PON cung cấp giao diện kết nối với hệ thống quản lý mạng cung cấp dịch vụ.Các chức quản lý bao gồm kiểm sốt lỗi, thiết lập cấu hình, tính cước bảo mật TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON  Các phần tử thụ động: Sợi quang Bộ tách/ghép quang Mối hàn Đầu nối quang TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON  Các kiểu kiến trúc PON: TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON  Kĩ thuật truy nhập cúa PON:  TMA PON  WDM PON  Các chuẩn PON:  APON (ATM Passive Optical Network)  BPON (Broadband PON)  GPON (Gigabit PON)  EPON (Ethernet PON hay GEPON – gigabit Ethernet PON) TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON  Kết luận: Công nghệ PON giải pháp đầy hứa hẹn để giải vấn đề tắc nghẽn băng thông mạng Là mạng truy nhập có nhiều ưu điểm để triển khai dịch vụ băng rộng (thoại, liệu, video) kết cuối đường dây xa (ONU) kết cuối mạng (OLT) Một mạng PON hỗ trỡ nhiều kiểu kiến trúc mạng: hình cây, bus ring, linh hoạt việc tổ chức mạng TÌM HIỂU MẠNG TRUY NHẬP QUANG GPON  Giới thiệu chung mạng GPON: GPON(Gigabit passive Optical Network) định nghĩa theo chuẩn ITU-T G.984 GPON mở rộng từ chuẩn BPON G.983 cách tăng cường băng thông, nâng hiệu suất băng thơng nhờ sử dụng gói lớn, có độ dài thay đổi tiêu chuẩn hóa quản lý GPON hỗ trợ nhiều mức tốc độ khác nhau, hỗ trợ tới 2,488 Mbit/s băng thông luồng xuống 1,244 Mbit/s băng thông luồng lên GPON hỗ trợ tốc độ cao, tăng cường bảo mật hỗ trợ dịch vụ với chi phí thấp cho phép khả tương thích lớn nhà cung cấp thiết bị 10 TÌM HIỂU MẠNG TRUY NHẬP QUANG GPON  Ngăn xếp giao thức: 25 TÌM HIỂU MẠNG TRUY NHẬP QUANG GPON  Cấu trúc khung:  Cấu trúc khung đường xuống: Mỗi khung GTC xuống dài 125µs, chứa khối điều khiển vật lý luồng xuống PCBd phần tải liệu 26 TÌM HIỂU MẠNG TRUY NHẬP QUANG GPON  Cấu trúc khung đường xuống: Khung đường lên có độ dài 125µs, gồm khung ảo hướng lên Các khung ảo hướng lên tạo burst từ ONU khác 27 TÌM HIỂU MẠNG TRUY NHẬP QUANG GPON  Phương thức đóng gói liệu: GPON định nghĩa hai phương thức đóng gói liệu ATM GEM Phương thức đóng gói GEM sử dụng đóng gói qua mạng GPON, cung cấp khả đóng gói tương tự ATM.Hỗ trợ nhiều dịch vụ khác nhau, khách hàng ATM xếp suốt vào khung GEM sử dụng thủ tục đóng gói GEM Lưu lượng liệu bao gồm khung Ethernet, gói tin IP, IPTV, VoiIP, loại khác giúp cho truyền dẫn khung GEM hiệu đơn giản 28 TÌM HIỂU MẠNG TRUY NHẬP QUANG GPON  Thủ tục định cỡ pha GPON: Có hai cách xác định ONU cho trình định cỡ Một phương pháp xác định ONU đăng ký phương pháp khác định tất ONU chưa đăng ký Trong phương pháp thứ nhất, ONU với số ID riêng xác định hệ thống vận hành Trong phương pháp thứ hai, OLT số ID riêng ONU, có vài ONU truyền tín hiệu cho trình đo trễ diễn liên tục Một phương pháp giảm xung đột trình định cỡ truyền tín hiệu cho q trình đo trễ với khoảng cách thời gian chờ ngẫu nhiên 29 TÌM HIỂU MẠNG TRUY NHẬP QUANG GPON  Thủ tục định cỡ pha thứ nhất:Thủ tục định cỡ GPON chia làm pha Ở pha thứ (hình 1-22)đăng ký số sêri cho ONU chưa đăng ký cấp phát ONU-ID cho ONU thực Số sêri ID xác định ONU phải nhất, đồng thời ONU-ID sử dụng để điều khiển, theo dõi kiểm tra ONU 30 TÌM HIỂU MẠNG TRUY NHẬP QUANG GPON o Các bước pha thứ nhất: OLT xác định tất ONU hoạt động dừng trình truyền dần (các ONU ngừng truyền dẫn –(1) ONU halt) OLT xác định ONU khơng có ONU-ID để u cầu truyền số sêri (bản tin yêu cầu số sêri –(2) serial_number request) Sau nhận yêu cầu truyền số sêri, ONU khơng có ONU-ID truyền số sêri (q trình truyền số sêri –(3) SN transmission) sau chờ khoảng thời gian ngẫu nhiên (tối đa 50ms) OLT định ONU-ID tới ONU chưa đăng ký mà OLT nhận số sêri (bản tin định ONU-ID –(4) asign ONU-ID) 31 TÌM HIỂU MẠNG TRUY NHẬP QUANG GPON  Trong pha RTD đo cho ONU đăng ký Thêm vào pha áp dụng Cho ONU bị tín hiệu q trình thơng tin 32 TÌM HIỂU MẠNG TRUY NHẬP QUANG GPON o Các bước pha thứ hai: OLT xác định tất ONU thơng tin dừng q trình truyền dẫn luồng lên (các ONU ngừng truyền dẫn –(5) ONU halt ) Sử dụng số sêri, OLT xác định ONU định ONU truyền tín hiệu cho q trình đo trễ (bản tin u cầu ranging –(6) ranging request) ONU có số sêri trùng với số sểi OLT xác định truyền tín hiệu cho q trình đo trễ (q trình truyền ranging –(7) ranging transmission), bao gồm ONU-ID định pha OLT đo RTD phụ thuộc vào thời gian mà tín hiệu sử dụng cho phép đo trễ thu Hơn nữa, sau xác nhận kết hợp số sêri ONU-ID đúng, OLT thông báo trễ cân (Equalization Delay = Tept - RTD) tới ONU (bản tin thời gian ranging –(8) Ranging-time mesage) Trong Tept số giá trị RTD lớn xác định mạng PON Ví dụ với khoảng cách 20km Pted=200ms ONU lưu giá trị trễ cân tạo trễ định thời cho chuỗi liệu truyền dẫn luồng lên với giá trị 33 TÌM HIỂU MẠNG TRUY NHẬP QUANG GPON  Thủ tục cấp phát băng thông: G: gán băng thơng R: u cầu 34 TÌM HIỂU MẠNG TRUY NHẬP QUANG GPON  Các bước tiến hành sau: ONU lưu lưu lượng upstream nhận từ người dùng vào đệm Tiếp theo, kích cỡ liệu lưu đệm thông báo cho OLT yêu cầu thời điểm OLT quy định OLT xác định thời gian bắt đầu truyền khoảng thời gian khả dụng (= cửa sổ truyền dẫn) tới ONU, xác định đặc tính dịch vụ kích cỡ thông báo ONU đợi tới thời gian cấp phát sau truyền kích cỡ liệu đặc trưng cho OLT Trong tiến trình thứ 3, đặc tính dịch vụ đề cập liên quan tới băng tần nhỏ đảm bảo, băng tần tối đa, thời gian trễ tối đa DBA liên quan trưc tiếp với đặc tính dịch vụ Các dịch vụ khác đòi hỏi thiết kế khác hồn tồn 35 TÌM HIỂU MẠNG TRUY NHẬP QUANG GPON  Bảo mật mã hóa:  Do mạng GPON mạng điểm – đa điểm nên liệu hướng xuống nhận tất ONU Cơng nghệ GPON sử dụng bảo mật hướng xuống với chuẩn mật mã tiên tiến AES (Advenced Encrytion Standard) Chỉ phần tải lưu lượng khung mã hóa Với hướng lên xem liên kết điểm – điểm không sử dụng mã hóa bảo mật  Cơng nghệ GPON sử dụng phương pháp sửa lỗi tiến FEC FEC mang lại kết tăng quỹ tích đường truyền 3÷4 dB (độ lợi mã hóa) cho phép tăng tốc độ bit khoảng cách OLT ONU hỗ trợ tỉ số chia lớn mạng FEC tùy chọn sử dùng hướng lên hướng xuống 36 TÌM HIỂU MẠNG TRUY NHẬP QUANG GPON  ứng dụng GPON:  GPON ứng dụng mạng truy cập FTTx để cung cấp dịch vụ IPTV, VoD, RF Video (chồng lấn), Internet tốc độ cao VoIP, Voice TDM với tốc độ liệu / thuê bao đạt 1000 Mbit/s, hỗ trợ QoS đủ  Giải trí – CATV, HDTV, PPV, PDVR, IPTV – Hệ thống đường lên Video hoàn thiện cho modem DOCSIS dịch vụ Video tương tác, truyền hình vệ tinh, tất dịch vụ cap quang GPON  Thông tin liên lạc – Các đường thoại, thông tin liên lạc, truy cập Internet, Intranet tốc độ cao, truy cập Internet không dây địa điểm công cộng Đường băng thông lớn (BPLL) làm backhaul cho mạng không dây  Bảo mật – Camera, báo cháy, báo đột nhập Báo động an ninh, trung tâm điều khiển 24/7 với khả giám sát, backup liệu 37 TÌM HIỂU MẠNG TRUY NHẬP QUANG GPON  Khả cung cấp dich vụ: GPON triển khai để đáp ứng tỉ lệ dung lượng dịch vụ/chi phí so sánh với mạng cáp đồng/DSL mạng SDH/SONET giải pháp quang Ethernet điểm – điểm có chi phí cao  Các dịch vụ cho hộ gia đình: GPON phát triển để mang đến các, truyền hình theo yêu cầu, game trực tuyến, Internet tốc độ cao VoIP  Với doanh nghiệp vừa nhỏ: GPON lựa chọn hồn hảo cho doanh nghiệp vừa nhỏ có yêu cầu thoại, truy nhập Internet, VPN dịch vụ T1/E1 với chi phí hợp lý  Với Chính phủ, giáo dục y tế: thị trường quan phủ yêu cầu dịch vụ liệu thoại có chất lượng cao băng thơng lớn với chi phí thấp 38 The End Thanks for your listening! 39 ... 10 TÌM HIỂU MẠNG TRUY NHẬP QUANG GPON  Kiến trúc GPON: 11 TÌM HIỂU MẠNG TRUY NHẬP QUANG GPON  Các khối chức GPON: OLT, ONU, ODN  Kết cuối đường quang OLT: 12 TÌM HIỂU MẠNG TRUY NHẬP QUANG GPON. .. bước phát triển tỉ lệ 1:128 sử dụng 20 TÌM HIỂU MẠNG TRUY NHẬP QUANG GPON  GPON dùng kĩ thuật truy nhập TDMA: 21 TÌM HIỂU MẠNG TRUY NHẬP QUANG GPON • GPON sử dụng kỹ thuật TDMA có ưu điểm lớn... LAN… 16 TÌM HIỂU MẠNG TRUY NHẬP QUANG GPON  Mạng phân phối quang ODN: Mạng phân phối quang kết nối OLT với nhiều ONU sử dụng thiết bị tách/ghép quang mạng cáp quang thuê bao  Mạng cáp quang thuê