2.1.4.2 .Topo hỡnh cõy
2.1.4.4Topo dạng vũng
Topo dạng vũng đƣợc sử dụng chớnh trong cỏc mạng thành phố lớn bởi khả năng mềm dẻo trong việc tối ƣu húa cỏc đƣờng truyền. Trong topo dạng vũng, tồn tại 2 đƣờng kết nối từ OLT tới mỗi ONU nờn nú cú khả năng rất linh hoạt trong việc thiết lập và bảo trỡ mạng cỏp quang kể cả trong trƣờng hợp cỏp quang bị đứt. Tuy nhiờn, nú cũng yờu cầu sử dụng 2 sợi quang tại OLT và những thiết bị phức tạp khỏc cú khả năng chuyển mạch và truyền nhận tớn hiệu theo 2 hƣớng trong vũng tại mỗi ONU. Do đú, topo dạng vũng cũng cú những nhƣợc điểm tƣơng tự nhƣ topo dạng bus về dự trữ cụng suất trờn đƣờng truyền. Khi tớn hiệu quang đƣợc truyền qua mỗi ONU, tớn hiệu bị suy hao đỏng kể; điều này đó gõy ra giới hạn cho khả năng truyền nhận và số lƣợng
ONU trong topo dạng vũng. Dung lƣợng của mạng đƣợc chia sẻ một cỏch mềm dẻo
cho cỏc ONU trong mạng nờn việc sử dụng 2 cỏp quang trong mạng vũng cũng khụng
cải thiện đƣợc dung lƣợng của mạng và tất nhiờn, số lƣợng ONU trong mạng topo dạng vũng cũng khụng hề lớn hơn trong mạng cú topo dạng bus và hỡnh cõy.
Hỡnh 3.6-Topo dạng vũng
2.1.4.5 Topo hỡnh cõy kết hợp topo dạng vũng hoặc đường tải phụ
Topo dạng này đƣợc sử dụng nhƣ 1 loại topo chuẩn cho mạng hỡnh cõy nhƣng trong đú sử dụng 2 cỏp quang cho OLT nhằm mục đớch tăng sự mềm dẻo trong việc khai thỏc mạng. Trong trƣờng hợp 1 cỏp quang bị đứt thỡ cỏp cũn lại vẫn cú khả năng hoạt động trong mạng. Tuy nhiờn, trong quỏ trỡnh thiết lập mạng này, 2 đƣờng cỏp quang đƣợc sử dụng cho 2 đƣờng tải khỏc nhau nhằm mục đớch trỏnh khả năng xảy ra 2 đƣờng cỏp quang bị đứt tại cựng một thời điểm. Cỏc bộ ghộp quang hỡnh sao cũng đƣợc sử dụng trong mạng để cung cấp khả năng chuyển mạch một cỏch chủ động
trong việc lựa chọn đƣờng tải tới OLT cho mỗi ONU tham gia vào mạng hoặc khả
năng cung cấp dũng dữ liệu tăng lờn gấp đụi khi sử dụng chuyển mạch tại mỗi ONU. Nhƣ vậy, dung lƣợng cực đại trờn mỗi đƣờng tải trong mạng quang sẽ đƣợc giảm một
nửa và do đú, khụng cũn giới hạn số ONU đƣợc sử dụng trong mạng mà vẫn đảm bảo
tốc độ truyền nhận ở mỗi cổng tại mỗi ONU tham gia vào mạng.
Hỡnh 3.7–Topo hỡnh cõy với đƣờng tải phụ
Trong thực tế, việc kết hợp cả 3 topo cơ bản cho phộp nhà cung cấp cú thể cung cấp một mạng cú khả năng tập trung với mật độ cao nhƣng vẫn đảm bảo chất lƣợng dịch vụ trong cỏc mạng 2 chiều. Sự kết hợp giữa topo dạng vũng cổ điển và topo hỡnh cõy mang lại khả năng phõn phối mềm dẻo và tối ƣu trong việc thiết kế mạng quang trờn từng đoạn nhƣ trong hỡnh vẽ 3.15. Một phƣơng phỏp tiếp cận khỏc là sự kết hợp của 2
topo dạng vũng trờn mỗi đoạn mạng cung cấp khả năng linh hoạt trong việc phõn phối mạng (hỡnh 3.16). Tuy nhiờn, phƣơng phỏp này sử dụng những giao thức quản trị mạng phức tạp và nhiều cỏp quang trong quỏ trỡnh thiết lập mạng. Hiện nay, cú rất nhiều nghiờn cứu trong việc thiết lập và xõy dựng mạng này.
Hỡnh 3.8–Topo hỡnh cõy kết hợp topo dạng vũng
Hỡnh 3.9–Topo dạng vũng kết hợp
2.1.5. PON MAC layer
Ngoài kiến trỳc MAC thụng thƣờng trong Ethernet, mạng PON sử dụng một số giao thức khỏc trong việc điều khiển lƣu lƣợng mạng và trỏnh xung đột.
2.1.5.1 Giao thức điều khiển đa điểm MPCP(Multi-Point Control Protocol)
Để hổ trợ việc định vị khe thời gian bởi OLT, giao thức MPCP đang đƣợc nhúm IEEE 802.3ah phỏt triển. MPCP khụng xõy dựng một cơ chế phõn bổ băng tần cụ thể,
mà thay vào đú, nú là một cơ chế hổ trợ thiết lập cỏc thuật toỏn phõn bổ băng tần khỏc nhau trong EPON. Giao thức này dựa vào hai bản tin Ethernet: Gate và Report. Bản tin Gate đƣợc gởi từ OLT đến ONU để ấn định một khe thời gian truyền. Bản tin Report đƣợc ONU sử dụng để truyền đạt cỏc thụng tin về trạng thỏi hiện tại của nú (nhƣ mức chiếm dữ của bộ đệm) đến OLT, giỳp OLT cú thể phõn bổ khe thời gian một cỏch hợp lý. Cả hai bản tin Gate và Report đều là cỏc khung điều khiển MAC (loại 88- 08) và đƣợc xử lý bởi lớp con điều khiển MAC.
Cú hai mụ hỡnh hoạt động của MPCP: tự khởi tạo và hoạt động bỡnh thƣờng. Trong mụ hỡnh tự khởi tạo đƣợc dựng để dũ cỏc kết nối ONU mới, nhận biết trễ Round-trip và địa chỉ MAC của ONU đú. Trong mụ hỡnh bỡnh thƣờng đƣợc dựng để phõn bổ cơ hội truyền dẫn cho tất cả cỏc ONU đƣợc khởi tạo.
Từ nhiều ONU cú thể yờu cầu khởi tạo cựng một lỳc, mụ hỡnh khởi tạo tự động là một thủ tục dựa vào sự cạnh tranh. Ở lớp cao hơn nú làm việc nhƣ sau:
1. OLT chỉ định một khe khởi tạo, một khoảng thời gian mà khụng cú ONU
khởi tạo trƣớc nào đƣợc phộp truyền. Chiều dài của khe khởi tạo này phải tối thiểu là: <transmission size> + <maximum round-trip time> - <minimum round-trip time>; với <transmission size> là chiều dài của cửa sổ truyền mà một ONU khụng khởi tạo cú thể dựng.
2. OLT gởi một bản tin khởi tạo Gate bỏo hiệu thời gian bắt đầu của khe khởi tạo và chiều dài của nú. Trong khi chuyển tiếp bản tin này từ lớp cao hơn đến lớp MAC, MPCP sẽ gỏn nhón thời gian đƣợc lấy theo đồng hồ của nú.
3. Chỉ cỏc ONU chƣa khởi tạo mới đỏp ứng bản tin khởi tạo Gate. Trong lỳc nhận bản tin khởi tạo Gate, một ONU sẽ thiết lập thời gian đồng hồ của nú theo nhón thời gian đến trong bản tin khởi tạo Gate.
4. Khi đồng hồ trong ONU đến thời gian bắt đầu của khe thời gian khởi tạo (cũng đƣợc phõn phối trong bản tin Gate), ONU sẽ truyền bản tin của chớnh nú (khởi tạo Report). Bản tin Report sẽ chứa địa chỉ nguồn của ONU và nhón thời gian tƣợng trƣng cho thời gian bờn trong của ONU khi bản tin Report đƣợc gởi. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
5. Khi OLT nhận bản tin Report từ một ONU chƣa khởi tạo, nú nhận biết địa chỉ MAC của nú và thời gian Round-trip. Nhƣ đƣợc minh họa ở hỡnh 1.17, thời gian Round-trip của một ONU là thời gian sai biệt giữa thời gian bản tin Report đƣợc nhận
ở OLT và nhón thời gian chứa trong bản tin Report.
Hỡnh 3.10-Thời gian Round-trip
Từ nhiều ONU chƣa khởi tạo, cú thể đỏp ứng cựng bản tin khởi tạo Gate, bản tin Report cú thể xung đột. Trong trƣờng hợp đú, bản tin Report của ONU bị xung đột sẽ khụng thiết lập bất kỳ khe nào cho hoạt động bỡnh thƣờng của nú. Nếu nhƣ ONU khụng nhận đƣợc khe thời gian trong khoảng thời gian nào đú, nú sẽ kết luận rằng sự xung đột đó xóy ra và nú sẽ thử khởi tạo lại sau khi bỏ qua một số bản tin khởi tạo Gate ngẫu nhiờn. Số bản tin bỏ đƣợc chọn ngẫu nhiờn từ một khoảng thời gian gấp đụi sau mỗi lần xung đột.
Dƣới đõy chỳng ta mụ tả hoạt động bỡnh thƣờng của MPCP:
1. Từ lớp cao hơn (MAC control client), MPCP trong OLT đƣa ra yờu cầu để truyền bản tin Gate đến một ONU cụ thể với cỏc thụng tin nhƣ sau: thời điểm ONU bắt đầu truyền dẫn và thời gian của quỏ trỡnh truyền dẫn (hỡnh 1.18).
Hỡnh 3.11-Giao thức MPCP-hoạt động của bản tin Gate
2 Trong lớp MPCP (của cả OLT và ONU) duy trỡ một đồng hồ. Trong khi truyền bản tin Gate từ lớp cao hơn đến lớp MAC, MPCP sẽ gỏn vào bản tin này nhón thời gian đƣợc lấy theo đồng hồ của nú.
3. Trong khi tiếp nhận bản tin Gate cú địa chỉ MAC phự hợp (địa chỉ của cỏc bản tin Gate đều là duy nhất), ONU sẽ ghi lờn cỏc thanh ghi trong nú thời gian bắt đầu truyền và khoảng thời gian truyền. ONU sẽ cập nhật đồng hồ của nú theo thời gian lƣu trờn nhón của bản tin Gate nhận đƣợc. Nếu sự sai biệt đó vƣợt quỏ ngƣỡng đó đƣợc định trƣớc thỡ ONU sẽ cho rằng, nú đó mất sự đồng bộ và sẽ tự chuyển vào mode chƣa khởi tạo. Ở mode này, ONU khụng đƣợc phộp truyền. Nú sẽ chờ đến bản tin Gate khởi tạo tiếp theo để khởi tạo lại.
4. Nếu thời gian của bản tin Gate đƣợc nhận gần giống với thời gian đƣợc lƣu trờn nhón của bản tin Gate, ONU sẽ cập nhật đồng hồ của nú theo nhón thời gian. Khi đồng hồ trong ONU chỉ đến thời điểm bắt đầu của khe thời gian truyền dẫn, ONU sẽ bắt đầu phiờn truyền dẫn. Quỏ trỡnh truyền dẫn này cú thể chứa nhiều khung Ethernet. ONU sẽ đảm bảo rằng khụng cú khung nào bị truyền giỏn đoạn. Nếu phần cũn lại của khe thời gian khụng đủ cho khung tiếp theo thỡ khung này sẽ đƣợc để lại cho khe thời
gian truyền dẫn tiếp theo và để trống một phần khụng sử dụng trong khe thời gian hiện tại.
Bản tin Report sẽ đƣợc ONU gởi đi trong cửa sổ truyền dẫn gỏn cho nú cựng với cỏc khung dữ liệu. Cỏc bản tin Report cú thể đƣợc gởi một cỏch tự động hay theo yờu cầu của OLT. Cỏc bản tin Report đƣợc tạo ra ở lớp trờn lớp điều khiển MAC (MAC Control Client) và đƣợc gỏn nhón thời gian tại lớp điều khiển MAC (Hỡnh 1.19). Thụng thƣờng Report sẽ chứa độ dài yờu cầu cho khe thời gian tiếp theo dựa trờn độ dài hàng đợi của ONU. Khi yờu cầu một khe thời gian, ONU cũng cú tớnh đến cả cỏc phần mào đầu bản tin, đú là cỏc khung mào đầu 64 bit và khung mào đầu IFG 96 bit đƣợc ghộp vào trong khung dữ liệu.
Hỡnh 3.12-Giao thức MPCP-hoạt động của bản tin Report
Khi bản tin Report đó đƣợc gỏn nhón thời gian đến OLT, nú sẽ đi qua lớp MAC (lớp này chịu trỏch nhiệm phõn bổ băng tần). Ngoài ra, OLT cũng sẽ tớnh lại chu trỡnh đi và
về với mỗi nguồn ONU nhƣ trong hỡnh 3.19. Sẽ cú một số chờnh lệch nhỏ của RTT
mới và RTT đƣợc tớnh từ trƣớc bắt nguồn từ sự thay đổi trong chiết suất của sợi quang do nhiệt độ thay đổi. Nếu sự chờnh lệch này là lớn thỡ OLT sẽ đƣợc cảnh bỏo ONU đó
mất đồng bộ và OLT sẽ khụng cấp phiờn truyền dẫn cho ONU cho đến khi nú đƣợc
khởi tạo lại.
Hiện nay giao thức MPCP vẫn đang tiếp tục đƣợc xõy dựng và phỏt triển bởi nhúm 802.3ah của IEEE. Đõy là nhúm cú nhiệm vụ phỏt triển và đƣa ra cỏc giải phỏp
Chốn LinkID kết
hợp với cổng MAC
Ethernet cho cỏc thuờ bao của mạng truy nhập.
2.1.5.2 PON với kiến trỳc IEEE 802
Kiến trỳc IEEE 802 định nghĩa hai phƣơng thức: Share Medium và song cụng. Trong phuơng thức chia sẽ trung gian (Share Medium), tất cả cỏc trạm đƣợc kết nối đến miền truy nhập đơn, ở đú phần lớn một trạm cú thể phỏt tại một lỳc và tất cả cỏc trạm cú thể nhận bất cứ lỳc nào. Trong phƣơng thức song cụng, đú là sự kết nối điểm- điểm kết nối hai trạm và cả hai trạm cú thể phỏt và nhận đồng thời. Dựa vào định nghĩa đú, cỏc cầu khụng bao giờ chuyển tiếp khung quay trở lại cổng vào của nú. Núi khỏc, nú cho rằng tất cả cỏc trạm đƣợc kết nối đến cựng một cổng của cầu và cú thể truyền thụng với nhau mà khụng cần thụng qua cầu. Phƣơng thức này đó tạo ra khả năng cỏc ngƣời dựng đƣợc kết nối đến cỏc ONU khỏc nhau trong cựng mạng PON và cú thể truyền thụng với nhau mà dữ liệu khụng cần xử lý ở lớp 3 hoặc lớp cao hơn.
Point to Point Emulation
Trong mụ hỡnh này, OLT phải cú N cổng MAC, một cổng cho một ONU( hỡnh 1.20). Khi một khung đƣợc gửi xuống (từ OLT đến ONU), lớp con PtPE trong OLT sẽ chốn LinkID kết hợp với cổng MAC cụ thể vào khung dữ liệu. Cỏc khung sẽ đƣợc chia
sẽ cho từng ONU nhƣng chỉ một lớp MAC của nú. Ở lớp MAC của cỏc ONU cũn lại
sẽ khụng nhận đƣợc khung này. Trong khả năng này, nú sẽ xuất hiện nếu chỉ khi khung đƣợc gửi theo kết nối PtP chỉ cho một ONU.
Tỏch khung theo cổng trong LinkID Chốn LinkID được ấn định cho ONU
Hỡnh 3.13-Hƣớng xuống trong PtPE (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ở hƣớng lờn, ONU sẽ chốn LinkID đƣợc ấn định của nú vào mào đầu của mỗi khung đƣợc chuyển. Lớp con PtPE trong OLT sẽ tỏch khung để nhận biết cổng MAC chớnh xỏc dựa vào LinkID duy nhất cho mỗi ONU.(hỡnh 1.21).
Hỡnh 3.14-Hƣớng lờn trong PtPE
Cấu hỡnh PtPE thớch hợp với cầu khi mỗi ONU đƣợc kết nối đến một cổng độc lập của cầu. Cầu đƣợc đặt trong OLT sẽ chuyển tiếp lƣu lƣợng vào trong ONU giữa cỏc cổng của nú.
Hỡnh .15-Cầu giữa cỏc ONU trong PtPE
Share Medium Emulation
Trong SME, bất kỳ một Node nào (OLT hay ONU) sẽ chuyển khung dữ liệu và sẽ
đƣợc nhận ở tất cả cỏc Node (OLT và ONU). Trong hƣớng xuống, OLT sẽ chốn một LinkID quảng bỏ mà mọi ONU đều chấp nhận (hỡnh 1.23). Để đảm bảo hoạt động Share Medium cho hƣớng lờn, lớp con SME trong OLT phải nhản ỏnh tất cả cỏc khung trở lại hƣớng xuống để tất cả cỏc ONU nhận chớnh khung dữ liệu của nú thỡ lớp con
SME ở ONU chỉ thừa nhận khung nếu LinkID của khung đú khỏc với LinkID của nú.
Chốn LinkID quảng bỏ
Chấp nhận tất cả cỏc khung và phản hồi lại
hướng xuống
Khi truyền khung, chốn LinkID
Khi nhận khung, từ chối
LinkID của chớnh nú
Hỡnh 3.16-Hƣớng truyền xuống trong SME
Hỡnh 3.17-Hƣớng truyền lờn trong SME
SME chỉ yờu cầu một cổng MAC trong OLT. Chức năng vật lý của lớp này (lớp con SME) là cung cấp truyền thụng ONU đến ONU, khụng cần cầu liờn kết.
Bằng sự kết hợp với chuẩn 802 cũ, mạng PON mở ra một hƣớng đi mới cho thế hệ
mạng quang thụ động. Mạng PON sẽ sử dụng kết hợp 2 mụ hỡnh mạng điểm-điểm và
gian thực với chất lƣợng cao.
CHƢƠNG 3:
ỨNG DỤNG PON
ĐỂ QUY HOẠCH, NÂNG CẤP, TỐI ƢU HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN CHO MẠNG 3G
Với việc ngày càng phổ biến của băng rộng di động, giỏ cƣớc dữ liệu đang ngày càng giảm. Hơn nữa, ỏp lực giảm giỏ đến từ cỏc thuờ bao đó quen với cỏc mức giỏ của băng rộng cố định sẽ làm làm cho xu hƣớng hỡnh thành một mặt bằng cƣớc giữa cỏc mạng di động ngày càng trở nờn rừ nột. Chỉ cần một nhà cung cấp dịch vụ bắt đầu một dịch vụ nào đú thỡ cỏc nhà cung cấp khỏc buộc phải “chạy theo” nếu muốn duy trỡ thế cạnh tranh. Theo phõn tớch của NSN, mức cƣớc bỡnh quõn trờn một Mb sẽ giảm tối thiểu là 10%/năm.
Giỏ cƣớc dữ liệu giảm cho thấy cỏc nhà cung cấp dịch vụ đang phải đối mặt với một thỏch thức đỏng kể để đạt đƣợc tốc độ tỏi đầu tƣ nhanh cho hạ tầng và cỏc dịch vụ mới. Một giải phỏp để vƣợt qua thỏch thức này là tối ƣu húa mạng backhaul di động.
Sơ đồ mạng truyền dẫn Backhaul
Backhaul dựng để chỉ sự kết nối , truyền tải thụng tin từ một trạm phỏt súng, một mạng từ xa về mạng trục (hoặc mạng trung tõm). Thực chất, đõy là đƣờng truyền kết nối giữa nhà cung cấp dịch vụ với cỏc trạm phõn phối tới ngƣời dựng cuối, và giữa cỏc trạm phõn phối đú với nhau. Trong mạng thụng tin di động, backhaul chỉ kết nối giữa trạm phỏt súng (BTS) và trung tõm quản lý trạm phỏt súng (BSC hay RNC). Trong mạng ATM, backhaul chỉ kết nối giữa cỏc DSLAM và điểm tập trung (aggregation) ATM. Backhaul cũn dựng để chỉ kết nối giữa mạng của một cụng ty lớn với mạng Ethernet trục. Trong mạng thụng tin vệ tinh, backhaul chỉ việc truyền tải thụng tin đến cỏc trạm kết nối mặt đất để từ đú truyền lờn vệ tinh. Những cụng nghệ cung
3.2 Nhu cầu tối ưu húa mạng Backhaul
Cỏc mạng hiện nay đang nõng cấp để đỏp ứng nhu cầu bựng nổ về băng rộng di động. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});