Trong mạng truyền thống, nhà cung cấp dịch vụ có nhiệm vụ là cung cấp và quản lí cáp truyền dẫn và các thiết bị đầu cuối mạng. Việc thực thi, hoạt động và quản lí của mạng yêu cầu khả năng cấu hình và kiểm tra các thiết bị mạng một cách nhanh chóng và dễ dàng để các kết nối và dịch vụ luôn được sẵn sàng. Việc phát hiện ra các trạng thái hoạt động bất thường trong mạng sẽ khắc phục được các sự cố đang tiềm ẩn và có thể dẫn đến sự cố lớn hơn như là hư mạng. Trong mạng PON thì khác với mạng truyền thống ở chỗ tại đầu cuối ở phía khách hàng thì nó là thiết bị nằm trong nhà khách hàng và nó thuộc quyền sở hữu của khách hàng, vì thế mà khách hàng phải tự bảo dưỡng thiết bị của mình và nhà cung cấp dịch vụ chỉ có trách nhiệm với thiết bị ở trạm trung tâm và cáp ở bên ngoài không thuộc quyền sở hữu của khách hàng. Trong phần
này, chúng ta sẽ nói về chức năng hoạt động, quản lí và bảo dưỡng trong mạng quang thụ động PON.
2.1 Quản lí mạng
Hình 3.1 chỉ ra các thành phần hệ thống quản lí mạng điển hình và các mối quan hệ của chúng. Nơi điều khiển quản lí mạng là một trạm làm việc với phần mềm quản lí mạng chuyên biệt. Tại trạm làm việc người làm việc ở đó có thể quan sát được các trạng thái của mạng, có thể kiểm tra tất cả thiết bị đang hoạt động, các thiết bị này được cấu hình đúng hay chưa và phần mềm ứng dụng có được cập nhật hay không. Người quản lí mạng có thể nhìn thấy mạng đang hoạt động. Thêm vào đó trạm làm việc có thể điều khiển nguồn tài nguyên mạng.
Thiết bị được quản lí trong mạng PON là OLT, ONU, nguồn dự phòng và bộ nguồn. Mỗi thiết bị được giám sát và điều khiển bởi hệ thống quản lí chung (EMS - Element Management System). Điểm quan trọng ở đây mặc dù ở phía khách hàng tự bảo dưỡng thiết bị ONU nhưng để hoạt động trong mạng PON thì thiết bị này cũng phải được hỗ trợ tư vấn trạng thái và điều khiển các chức năng từ hệ thống EMS.
Các module phần mềm quản lí được gọi là agent nằm trong bộ vi xử lí bên trong nó thu thập và biên dịch thông tin liên tục về các trạng thái và việc thực thi các thiết bị. Các agent này sẽ lưu các thông tin dựa trên thông tin quản lí (MIB - Management Information Base) tại trạm trung tâm và sau đó nó cung cấp thông tin để quản lí các thực thể bên trong hệ thống quản lí mạng (NMS - Network Management System) đặt ở trạm làm việc. MIB thì dựa trên thông tin đã được số hóa, nó xác định dữ liệu và số nhận dạng thích hợp như là các vùng trong cơ sở dữ liệu. Thông tin này được lưu trong bảng, bộ đếm. MIB không vạch rõ cách thu thập và sử dụng dữ liệu nhưng nó chỉ định rõ những gì mà agent có thể thu thập và cách tổ chức dữ liệu để hệ thống khác có thể sử dụng chúng. Khi agent thông báo các vấn đề mà nó đang giám sát ví dụ như có sự giảm công suất ngõ ra ở OLT hay ONU, trạng thái nguồn dự phòng bất thường hay tốc độ lỗi bị vượt quá giới hạn, nó sẽ gửi các cảnh báo đến thực thể quản lí.
Nguồn: Gerd Keiser, FTTX Concepts and Applications,2006
Hình 3.1 :Các thành phần hệ thống quản lí mạng và mối quan hệ của chúng
Vào lúc nhận được cảnh báo, các thực thể quản lí có thể khởi tạo một hay nhiều hoạt động như là thông báo hoạt động, ghi sự kiện, thoát khỏi hệ thống hay tự động thử cách li hay sửa lỗi. Hệ thống EMS cũng có thể truy vấn và thăm dò trong hệ thống để kiểm tra các trạng thái. Việc thăm dò này có thể tự động hoặc được khởi tạo bởi người quản lí.
2.2 Các chức năng quản lía. Quản lí thực thi a. Quản lí thực thi
Hệ thống viễn thông sử dụng thủ tục quản lí thực thi để giám sát và điều khiển các thông số chính để đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS đến các đầu cuối mạng. Trong mạng FTTH, các thông số này bao gồm chức năng loop-back điều khiển từ xa, giám sát lỗi, thống kê lỗi ở ONU và chuyển mạch nguồn trong trường hợp có sự cố ở ONU. Ví dụ các thông số được giám sát tại lớp vật lí là tốc độ lỗi bit và các mức công suất quang ở OLT và ONU. Thủ tục quản lí thực thi gán giá trị ngưỡng cho các thông số và thông báo cho hệ thống quản lí hay phát ra cảnh báo khi nó tiến đến ngưỡng.
b. Quản lí cấu hình
Mục tiêu của quản lí cấu hình là giám sát thông cài đặt và cấu hình thiết bị mạng. Mục đích của điều này là để kiểm tra và quản lí hiệu suất hoạt động mạng cấu thành từ phần mềm và phần cứng khác nhau. Quản lí cấu hình cho phép hệ thống cung cấp tài nguyên và dịch vụ mạng, giám sát và điều khiển các trạng thái và thu thập thông tin trạng thái. Việc cung cấp này bao gồm cài đặt các mức công suất quang tự động (ví dụ như trong GPON ngõ ra của ONU có thể được cài đặt một trong ba mức khác nhau), gán băng thông hay cài đặt các tính năng riêng được yêu cầu bởi khách hàng, phân phối phần mềm, nâng cấp agent và cấu hình thiết bị để cô lập lỗi. Quản lí cấu hình lưu tất cả thông tin này trong cơ sở dữ liệu có thể truy cập dễ dàng để khi có sự cố nó được tìm thấy dễ dàng để giải quyết vấn đề.
c. Quản lí kế toán
Chức năng quản lí kế toán là để đo các thông số khởi tạo mạng để riêng một cá nhân hay một nhóm khách hàng trong mạng có thể điều chỉnh và đăng nhập vào các dịch vụ phù hợp. Do đó, quản lí kế toán đo đạt, thu thập và thống kê tài nguyên và việc sử dụng mạng. Thêm vào đó, quản lí kế toán có thể khảo sát các mẫu sử dụng hiện thời để phân phối mạng. Từ việc thống kê, nhà cung cấp dịch có thể phát hóa đơn và đánh thuế cho việc sử dụng dịch vụ.
d. Quản lí lỗi
Lỗi trong mạng như là đứt cáp trong truyền dẫn sợi quang, sự cố ở OLT hay ONU có thể xảy ra trong mạng FTTH. Lỗi trong mạng có thể do bởi thời gian chết của hệ thống hay do sự giảm sút của mạng, quản lí lỗi là một trong những chức năng quan trọng và được bổ sung đầy đủ nhất. Khách hàng thì mong đợi cách giải quyết nhanh chóng và đáng tin cậy khi mạng có lỗi. Hình 3.2 mô tả quản lí lỗi bao gồm quy trình sau:
Giám sát cảnh báo được dùng để báo cáo các cảnh báo và các nguyên nhân có thể xảy ra cho hệ thống quản lí mạng. Quản lí lỗi có thể tóm lược các cảnh báo và cho phép nhà quản lí truy tìm quan sát thông tin cảnh báo từ log cảnh báo.
Kĩ thuật cô lập lỗi quyết định nguồn gốc, vị trí và các nguyên nhân có thể gây nên lỗi có thể là do tự động hoặc có sự can thiệp của nhà điều hành mạng. Nó bao gồm chức năng cảnh báo liên quan đến từ các phần khác nhau trong mạng và chạy thử.
Thẻ sự cố được cấp bởi hệ thống quản lí mạng. Các thẻ này cho biết đó là lỗi gì và cách giải quyết nó. Khi lỗi được cấp thành thẻ thì chúng sẽ có thể nhờ sự can thiệp của nhà điều trong cơ sở dữ liệu.
Kiểm tra thử được thực hiện mỗi lần khi có sự cố. Trong thủ tục sửa lỗi thì việc kiểm tra thử là công việc chủ yếu trong mạng. Nó bao gồm kiểm tra thực thi, kiểm tra tiến trình xử lí và ghi lại kết quả.
e. Quản lí bảo mật
Trong mạng PON, dữ liệu ở hướng xuống từ OLT quảng bá đến tất cả ONU, mỗi bản tin được truyền trong cùng một OLT đều giống nhau. BPON, GPON và EPON đều có các phương pháp riêng để đảm bảo rằng user chỉ truy cập được dữ liệu của mình. Một kĩ thuật chuẩn được gọi là mật mã, nó sẽ chuyển dữ liệu thành dạng khó hiểu tại đầu gửi để bảo vệ chúng việc truy cập trái phép, việc sửa đổi, việc sử dụng miễn phí hay sự phá hoại khi dữ liệu truyền qua mạng.
Nguồn: Gerd Keiser, FTTX Concepts and Applications,2006.
Hình 3.2: Các tiến trình quản lý lỗi
Chuẩn BPON ITU-T G.983 mô tả kĩ thuật cơ chế bảo mật gọi là trộn, nó chỉ mật mã dữ liệu ở hướng xuống. Cơ chế này sử dụng số không thay thế cho mỗi 4 bit trên và dưới của mỗi byte và mật mã sử dụng từ khóa riêng. Mỗi từ khóa được trộn được cài đặt và cập nhật ít nhất một lần ở mỗi giây từ mỗi ONU riêng và ở hướng lên thì mỗi ONU sẽ gửi từ khóa này cho OLT để OLT sử dụng làm từ khóa để mật mã. OLT cũng có thể yêu cầu mật khẩu từ mỗi ONU để ngăn chặng việc phá hoại ở các ONU khác. (người sử dụng khác). Ở hướng lên thì không mật mã bởi việc nghe lén ở hướng này là rất khó do mỗi ONU không thể nhìn thấy nhau tức không thể liên lạc trực tiếp với nhau mà đều phải thông qua OLT. Chuẩn GPON mô tả việc sử dụng cơ chế mật mã điểm- điểm P2P. Đây là chuẩn mật mã cao cấp, được dùng để bảo vệ thông tin dữ liệu cho khung GPON. Thuật toán mật mã cao cấp này mật mã và giải mã khối dữ liệu 128 bit từ khuôn dạng dữ liệu gốc.