Phân tích mạng Ethernet thế hệ sau và ứng dụng trong mạng truy cập quang thụ động
MỤC LỤC
Giới thiệu chương
Mục đích của việc này là nhằm đáp ứng các nhu cầu ngày càng gia tăng của người dùng viễn thông trong nước và quốc tế với các loại hình dịch vụ ngày càng phong phú, đặc biệt giải quyết được vấn đề “nút cổ chai” giữa mạng truy nhập và mạng đường trục hiện nay. Chương này sẽ trình bày về hiện trạng mạng truyền dẫn của Việt Nam, xu hướng phát triển viễn thông trên thế giới và tổng quan về mạng truy nhập quang thụ động.
Hiện trạng mạng truyền thông của Việt Nam
Với những ưu điểm vượt trội của thông tin quang thì việc ứng dụng thông tin quang trong mạng truy cập là điều cần thiết và tất yếu của xu hướng hiện nay. Mục đích của việc này là nhằm đáp ứng các nhu cầu ngày càng gia tăng của người dùng viễn thông trong nước và quốc tế với các loại hình dịch vụ ngày càng phong phú, đặc biệt giải quyết được vấn đề “nút cổ chai” giữa mạng truy nhập và mạng đường trục hiện nay. Bên cạnh đó, chiến lược phát triển viễn thông phụ thuộc rất nhiều vào hiện trạng mạng viễn thông và định hướng phát triển viễn thông ở mỗi nước. Ở Việt Nam thì đây cũng không phải là một ngoại lệ. Chương này sẽ trình bày về hiện trạng mạng truyền dẫn của Việt Nam, xu hướng phát triển viễn thông trên thế giới và tổng quan về mạng truy nhập quang thụ động. Digital Hierachy) 140Mb/s (có cấu hình 2+1), ngoài ra còn có tuyến cáp quang dọc đường Trường Sơn. Cuối năm 2004, mạng NGN (Next Generation Network) đã được đưa vào khai thác dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, cho phép triển khai đa dạng và nhanh chóng các dịch vụ, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa sự cố định và di động với Internet băng rộng.
Sự phát triển của lưu lượng
Cả hai công nghệ này đều là những kiến trúc truyền thông được xây dựng hàng đầu hiện nay nhưng không tối ưu hoá cho lưu lượng dữ liệu. Hầu hết các nhà hoạt động mạng đều nhận thức rừ rằng sự cần thiết của một giải phỏp tập trung dữ liệu, cỏc dịch vụ truyền thống như thoại, video sẽ hội tụ vào định dạng số với đầy đủ các dịch vụ sẽ ra đời.
Xu hướng phát triển hiện nay
Giải pháp này mang ưu diểm của cả hai công nghệ PON với băng rộng và Ethernet được thiết kế phù hợp tải mang lưu lượng IP (Internet Protocol). Đây là một công nghệ truy nhập được kỳ vọng trong những năm tới và cũng được xem như là một trong những công nghệ động lực để tiến đến mạng toàn quang.
Mạng truy nhập thế hệ sau
Để giảm chiều dài sợi quang, chúng ta có thể sử dụng các chuyển mạch từ xa, làm giảm chiều dài sợi quang chỉ còn L km (khoảng cách giữa chuyển mạch và người dùng không đáng kể) nhưng sẽ làm tăng số lượng bộ thu phát lên 2N+2 (hình 1.2b). Hiện tại, một trong những chi phí cao nhất của các nhà cung cấp tổng đài nội hạt là cung cấp và bảo quản năng lượng điện trong vòng nội hạt.
So sánh giữa các giải pháp truy nhập và thị trường mạng quang thụ động toàn cầu
Từ hai bảng trên, triển vọng của EPON được minh chứng qua dự báo thị trường sản phẩm mạng PON và phẩm chất kỹ thuật so với các giải pháp truy nhập khác. Tốc độ phát triển trung bình 39,3% trong giai đoạn 2003-2008 cho thấy một tương lai đầy hứa hẹn với thị trường PON trong bối cảnh suy thoái của thị trường viễn thông trong thời gian qua.
Các phần tử của mạng Ethernet
DCE (Data Communication Equipment): 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.
Kiến trúc mô hình mạng Ethernet
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. Đơn vị mạng trung tâm là bộ lặp đa cổng (còn gọi là Hub) hoặc là một chuyển mạch mạng.
Quan hệ vật lý giữa IEEE802.3 và mô hình tham chiếu OSI HHiiiiiiiiiiiiiii
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). Ví dụ, Gigabit Ethernet định nghĩa hoạt động trên cáp xoắn đôi hoặc cáp sợi quang, nhưng tuỳ theo mỗi thủ tục mã hoá tín hiệu hoặc từng kiểu cáp riêng biệt mà yêu cầu một sợi thi hành lớp vật lý khác nhau.
Lớp con MAC Ethernet
Bit thứ hai kể từ bên trái chỉ định có phải DA là điều hành toàn bộ (globally administered) được chỉ định mứt 0 hoặc điều hành nội bộ (chỉ định mứt 1), 46 bit còn lại là một nhóm các trạm hoặc tất cả các trạm trên mạng. Giao thức CSMA/CD được bắt đầu phát triển như là một phương thức để hai hoặc nhiều trạm có thể chia sẽ chung một phương tiện trong một môi trường không chuyển mạch khi giao thức không yêu cầu xử lý tập trung, truy nhập Token hoặc ấn định khe thời gian để cho biết khi nào một trạm sẽ được phép truyền.
Lớp vật lý Ethernet
Truyền song công về mặt chức năng là đơn giản hơn truyền đơn công bởi vì nó không tranh chấp phương tiện truyền thông, không xung đột, không phải truyền lại và không caan fbit mở rộng trong các khung ngắn. Kết quả là không những chỉ có nhiều thời gian cho việc truyền tải dữ liệu mà còn gấp đôi hiệu quả băng thông vì mỗi đường có thể hổ trợ tốc độ cao nhất và truyền đồng thời theo hai hướng.
Quan hệ giữa lớp vật lý Ethernet và mô hình tham chiếu ISO
Phụ thuộc vào kiểu mã hoá tín hiệu được sử dụng và cấu hình đường truyền như thế nào mà PCS và PMA có thể hoặc không thể hổ trợ hoạt động song công.
Lợi ích của mạng truy cập quang thụ động Ethernet _ PON
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 lý truyền,lợi ích của nó và EPON với kiến trúc IEEE 802, giao thức điều khiển đa điểm MPCP(Multi Point Control Protocol).
Mạng truy cập quang thụ động EPON
Hoạt động của lớp Emulation dựa vào tagging của Ethernet với tag duy nhất cho mỗi ONU( hình 4.6). Những tag này được gọi là LinkID và được đặt vào trong mào đầu trước mỗi khung. Hình 4.7 a): Hướng xuống trong PtPE Chèn LinkID kết. Để đảm bảo hoạt động Share Medium cho hướng lên, lớp con SME trong OLT phải nhản ánh tất cả các khung trở lại hướng xuống để tất cả các ONU nhận chính khung dữ liệu của nó thì lớp con SME ở ONU chỉ thừa nhận khung nếu LinkID của khung đó khác với LinkID của nó.
Mô hình của 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. Chúng ta đề cập ở đây là nếu Rn ≥NRu thì vấn đề phân bổ băng thông là không tồn tại khi khả năng cung cấp băng thông của hệ thống cao hơn tổng lưu lượng tải tất cả các ONU.
Thuật toán Interleaved Polling
Sau đó những gói này được chuyển đến từng hàng đợi riêng dựa trên ấn định ưu tiên của nó và những hàng đợi này được phục vụ theo thứ tự ưu tiên của nó. Hình 5.3: Các bước của thuật toán Interleaved Polling d). 3) Ngay trước khi OLT nhận trả lời từ ONU1, nó biết khi nào bit cuối cùng của ONU1 sẽ đến. Điều này được OLT tính toán như sau:. a) Bit đầu tiên sẽ đến ngay sau RTT time. RTT trong tính toán của chúng ta bao gồm RTT thực tế, thời gian xử lý Grant, thời gian phát Request và mào đầu của OLT để định dạng sự xếp hàng của bit và byte trong dữ liệu nhận được, chính xác là khoảng thời gian giữa lúc gởi Grant đến ONU và nhận dữ liệu từ cùng ONU. b) Khi mà OLT biết bao nhiêu byte mà nó cho phép ONU1 gởi thì nó biết khi nào bit cuối cùng từ ONU1 sẽ đến. Sau đó nhận biết được RTT của ONU2, OLT sẽ sắp xếp 1 Grant đến ONU2 mà bit đầu tiên từ ONU2 sẽ đến với khoảng bảo vệ nhỏ sau khi bit cuối cùng từ ONU1 đến (5.3b).
Kế hoạch phân bổ băng thông (cửa sổ truyền cực đại)
Dĩ nhiên, băng thông của các ONU sẽ bị giới hạn tại băng thông tối thiểu của nó nếu như tất cả các ONU trong hệ thống sử dụng tất cả băng thông cho phép của nó. Nếu ít nhất một ONU không có dữ liệu, nó sẽ được cấp cửa sổ truyền nhỏ hơn dẫn đến chu kỳ thời gian bảo vệ nhỏ hơn băng thông cho phép của các ONU còn lại sẽ tăng lên theo tỉ lệ Wimax của nó.
Các thành phần của trể gói
Với các thông số lựa chọn này, mỗi ONU sẽ có băng thông tối thiểu là 60Mbps và băng thông cực đại là 600Mbps. Câu hỏi đặt ra là làm cách nào để OLT có thể xác định kích thước cửa sổ nếu kích thước cửa sổ yêu cầu ít hơn kích thước cực đại được định nghĩa trước (Wi ≤ Wmax).
Cấp phát băng thông cố định
SBA chỉ phù hợp trong trường hợp mà ở đó số lượng lưu thông có thể dự đoán một cách chính xác và những thay đổi trong dung tích đi theo mẫu nào đó được biết đối với OLT. Sự lưu thông thể hiện trong các hệ thống mạng máy tính hiện đại cho thấy sự bồng nổ tự phát với sự thay đổi dung tích trung bình và trong các điều kiện như vậy tính năng của SBA có thể dẫn đến sự gia tăng trễ và thông lượng sẽ thấp hơn.
SLA aware p-DBA
Trong các ràng buộc đưa ra trong các SLA được thực hiện cho tất cả các lớp có thuộc tính trung bình và cao.
Băng thông yêu cầu trong các giới hạng của SLA. Không có sự thay đổi nào được thực hiện và
Thuật toán được thực hiện dựa trên việc tính tổng lượng dữ liệu hiện có trong tất cả các hàng đợi của các ONU, dữ liệu có trong từng ONU để từ đó đưa ra tỷ lệ băng thông cấp phát cho từng ONU tương ứng, tính dữ liệu có trong từng hàng đợi của từng ONU, tính tỷ lệ lượng băng thông mà OLT có thể cấp phát cho từng hàng đợi của từng ONU. Các dịch vụ có độ ưu tiên cao hơn mức ưu tiên của dịch vụ đang xét thì được cấp phát băng thông đúng với tỷ lệ dung lượng mà nó chiếm dụng, các hàng đợi có mức ưu tiên ngang hàng với mức dịch vụ đang xét thì được cấp theo tỷ lệ lượng băng thông còn lại chia cho đồng đều cho tất cả dung lượng chiếm dụng của các dịch vụ còn lại.
