Khi dữ liệu người dùng chứa các tế bào ATM thì chỉ có 48 byte payload trong cell ATM được mật mã. 48 byte (3 khối 128 bit), 3 khối này sẽ đươc XOR với 128 bit lối vào của thuật toán để tạo ra dữ liệu được mật mã ở OLT. Ở ONU dữ liệu được mật mã này thì XOR với chuỗi giả ngẫu nhiên 16 byte tương tự như ở OLT để tạo lại dữ liệu ban đầu. Với GEM chỉ có phần tải GEM được mật mã.
OLT khởi tạo việc trao đổi key bằng việc gửi bản tin đến ONU thông qua kênh PLOAM. Sau đó ONU sẽ chịu trách nhiệm tạo ra key và phát ngược trở về OLT.
3.11. Sửa lỗi FEC (Forward Error Corection)
Sửa lỗi FEC được sử dụng bởi lớp vận tải trong hệ thống, hoạt động bằng cách chèn thêm các bit kiểm tra vào luồng dữ liệu để giúp phía thu phát hiện và sửa được nhiều lỗi. Do đó, việc sử dụng FEC này làm giảm băng thông tải của tín hiệu nhưng làm tăng hiệu suất băng thơng bằng việc giảm việc truyền lại các gói dữ liệu do lỗi truyền dẫn.
Mã FEC là mã RS (Reed Solomon) hay còn gọi là mã RS (255, 239). Đây là mã khối có 239 byte dữ liệu và 16 byte kiểm tra lỗi tạo thành khối dữ liệu có 255 byte. Mã RS (255, 239) cho phép phát hiện và sửa nhiều lỗi, kết quả là làm tăng độ lợi lên 3-4
Đồ án tốt nghiệp 61 Sinh viên: Bùi Thị Phong
dB.
Hình 3-32: Downstream FEC
Hình 3-32: Downstream FEC, mơ tả việc chia khung down thành các khối 255 byte. Từ mã trong 255 byte đầu tiên bao gồm khối PCBd. Từ mã tiếp theo sẽ bắt đầu sau byte thứ 255 và sẽ được lặp lại sau mỗi 255 byte. Khi FEC được sử dụng thì băng thơng dành cho người dùng bị giảm đi. Bởi vì các khung down khơng được chia thành các khối 255 byte sẵn nên khối cuối cùng sẽ ít hơn 255 byte.
Ví dụ như tại tốc độ 2.488 Gbps chiều dài khung là 38,880 byte thì ta có 152 khối có 255 byte và khối cuối cùng có 120 byte bao gồm 104 byte dữ liệu và 16 byte kiểm tra lỗi do đó đệm thêm 135 byte dữ liệu 0 vào. Các byte 0 này thì khơng được truyền nhưng nó được chèn vào ở bộ thu khi nó thực hiện tính tốn kiểm tra lỗi ở khối này.
Ở hướng up, mơ tả ở hình 3-33 tương tự như khung down ngoại trừ từ mã đầu tiên khơng bao gồm overhead lớp vật lí. Từ mã đầu tiên bắt đầu với trường BIP không chứa trường mở đầu và trường ranh giới. Mỗi burst được phân thành khối tải 239 byte và được ánh xạ thành các khối từ mã 255 byte. Giống như khung down từ mã cuối cùng chứa ít hơn 239 byte thì sẽ đệm thêm vào các byte 0. Các byte 0 này thì khơng được truyền đi nhưng nó được chèn vào ở bộ thu khi nó thực hiện tính tốn kiểm lỗi ở khối này. Sau đó, các byte 0 này được xóa và truyền từ mã đi. Khi nhận, OLT sẽ lại chèn thêm các byte 0 này vào trước khi giải mã nó. Sau khi q trình giả mã xong, thì các byte 0 này lại được xóa đi, để nhận lại dữ liệu ban đầu.
Đồ án tốt nghiệp 62 Sinh viên: Bùi Thị Phong
Hình 3-33: Upstream FEC
3.12. Chuyển mạch bảo vệ trong phần mạng GPON
Kiến trúc bảo vệ mạng GPON rất cần thiết cho việc tăng cường độ tin cậy cho mạng truy nhập. Tuy nhiên, việc triển khai mạng bảo vệ được xem như một cơ chế tùy chọn vì việc này phụ thuộc vào điều kiện kinh tế của từng nhà khai thác mạng. Sau đây là một số cấu hình mạng bảo vệ kép có thể sử dụng trong GPON.
3.12.1. Chuyển mạch bảo vệ
Mạng GPON cần thiết phải có chế độ bảo vệ giữa giao diện ODN trong OLT và giao diện ODN trong ONU qua mạng phân phối quang ODN.
Có hai loại chuyển mạch bảo vệ trong mạng GPON là: chuyển mạch tự động và chuyển mạch bắt buộc.
Chuyển mạch tự động được kích thích khi phát hiện ra các lỗi như mất tín hiệu, mất khung, suy giảm tín hiệu…
Chuyển mạch bắt buộc được kích hoạt trong quá trình quản trị mạng như định tuyến lại tuyến quang, thay thế sợi quang…
Cả hai loại chuyển mạch này đều có thể thực hiện trong mạng GPON nếu được yêu cầu mặc dù đây là các chức năng tùy chọn. Cơ chế chuyển mạch bảo vệ được thực hiện bởi trường OAM, do đó trường thơng tin OAM phải được dự trữ trong khung OAM.
3.12.2. Các kiểu cấu hình của mạng GPON kép và yêu cầu của chuyển mạch bảo vệ vệ vệ
Đồ án tốt nghiệp 63 Sinh viên: Bùi Thị Phong
Hầu hết mạng APON/BPON, GPON và EPON đều theo cấu trúc hình cây cung cấp các kết nối điểm đến đa điểm. Splitter được triển khai để chia tín hiệu quang nhận được đến tất cả sợi quang được phân bố. Hình 3-34, 3-35, 3-36, 3-37 chỉ ra 4 loại kiến trúc bảo vệ với các cấp độ bảo vệ khác nhau. Về cơ bản thì chúng làm giống hệt đường link sợi quang gốc và các thiết bị chính.
Loại A, hệ thống quang kép
Hình 3-34: Hệ thống quang kép
Hình 3-34, đây là cấu hình chuyển mạch kép đối với sợi quang, có 2 sợi quang gốc giữa OLT và splitter, trong đó có một sợi dự phịng, ở cấu hình này chỉ có sợi quang gốc được bảo vệ. Hai sợi quang này có sự phối hợp với nhau do đó mà khi sợi quang chính bị đứt thì nó chuyển sang sợi dự phòng. Trong suốt quá trình chuyển mạch thì suy hao tín hiệu thậm chí là suy hao các cell truyền là tất yếu, do đó tất cả kết nối giữa các node dịch vụ và thiết bị đầu cuối sẽ được giữ lại trong lúc chuyển mạch sợi quang. OLT khơng có thiết bị dự phịng do đó nếu OLT bị lỗi thì mạng sẽ ngưng hoạt động. Tất cả ONT/ONU và sợi quang dự phịng đều trở nên vơ dụng khi OLT bị lỗi. Trong loại bảo vệ này người ta sử dụng splitter 1:N.
Loại B, hệ thống OLT kép
Đồ án tốt nghiệp 64 Sinh viên: Bùi Thị Phong
Hình 3-35, đây là cấu hình kép đối với OLT và sợi quang giữa OLT và bộ chia quang (mạch dự phịng nằm về phía OLT), bộ chia quang có hai cổng đầu ra/đầu vào ở phía OLT có 2 bộ thu phát quang tại OLT và 2 sợi quang gốc giữa OLT và ONU. Cấu hình này u cầu mạch dự phịng trong OLT và khơng có dự phịng trong ONU. Nếu OLT lỗi hay sợi quang giữa OLT và splitter bị đứt thì nó chuyển mạch sang bộ dự phịng thơng qua bộ điểu khiển đặt ở OLT. Suy hao tín hiệu và suy hao các cell là tất yếu trong quá trình chuyển mạch. Trong loại bảo vệ này người ta sử dụng splitter 2:N.
Loại C, hệ thống kép tồn bộ
Hình 3-36: Hệ thống kép tồn bộ
Hình 3-36, đây là cấu hình kép cả về OLT, ONU, sợi quang và cả bộ chia quang, khơng chỉ có 2 bộ thu phát ở OLT mà cịn có 2 bộ thu phát ở ONU và 2 bộ splitter. Đây là một kiến trúc bảo vệ đầy đủ của FTTH. Trong cấu hình này, lỗi bất kì điểm nào cũng có thể được khôi phục bằng việc chuyển mạch đến thiết bị dự phịng. Do đó chi phí cho cấu hình này là rất cao và nó khơng kinh tế khi mạch dự phịng chỉ được dùng khi mạng chính có lỗi.
Loại D, hệ thống kép một phần
Đây là cấu hình cho phép nhân đơi một phần về phía ONU (khơng phải tất cả các ONU đều được nhân đơi), Hình 3-37.
Đồ án tốt nghiệp 65 Sinh viên: Bùi Thị Phong
Hình 3-37: Hệ thống kép một phần
3.12.2.2. Các yêu cầu đối với chuyển mạch bảo vệ
Chức năng chuyển mạch bảo vệ nên là chức năng tùy chọn.
Cả chuyển mạch tự động và chuyển mạch bắt buộc đều có thể trong mạng GPON nếu được yêu cầu, cho dù chúng là những chức năng tùy chọn.
Cơ chế chuyển mạch nhìn chung được nhận ra bởi chức năng của trường OAM, do đó trường thơng tin OAM phải được lưu trữ trong khung OAM.
Tất cả những kết nối được hỗ trợ giữa node dịch vụ và thiết bị đầu cuối phải được giữ lại sau khi chuyển mạch.
3.13. Kết luận
Qua các nghiên cứu ở trên, chúng ta có thể rút ra một số đặc điểm cơ bản của công nghệ GPON như sau:
Cơng nghệ GPON đã được ITU chuẩn hố trong các tiêu chuẩn ITU G984.x, phát triển từ công nghê BPON và hỗ trợ tốc độ cao hơn, tăng cường độ bảo mật, lựa chọn lớp 2 giao thức ATM, GEM và Ethernet với hiệu suất băng thông cao.
GPON là công nghệ truy nhập quang của bộ ba dịch vụ (triple play) như video, thoại, và internet tốc độ cao, với các dịch vụ đòi hỏi băng thông rộng như: HD TV (truyền hình độ nét cao), IPTV (truyền hình tương tác), VoD (xem phim theo yêu cầu), Video Conferrence (hội nghị truyền hình), IP Camera…
Kỹ thuật truy nhập sử dụng trong GPON là TDMA.
Hỗ trợ nhiều loại tốc độ truy nhập đường lên từ 155 Mbit/s đến 2.5 Gbit/s, hỗ trợ hai tốc độ truy nhập đường xuống 1.25 Gbit/s và 2.5 Gbit/s.
Đồ án tốt nghiệp 66 Sinh viên: Bùi Thị Phong
Vấn đề tắc nghẽn lưu lượng và những vấn đề liên quan của mạng truy nhập quang tốc độ cao được giải quyết bằng các thủ tục định cỡ (ranging) và cấp phát băng thông động.
Các thủ tục điều khiển và báo hiệu trong GPON đơn giản nhưng vẫn đảm bảo giải quyết các vấn đề cơ bản về kỹ thuật của mạng truy nhập băng rộng tốc độ cao, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của dịch vụ, điều đó khiến cho GPON là công nghệ sử dụng băng thông hiệu quả nhất trong các loại cơng nghệ PON hiện có.
Tuy nhiên, GPON cũng có nhược điểm chính là: thiếu tính hội tụ IP, có một
kết nối duy nhất giữa OLT và bộ chia, nếu kết nối này mất thì tồn bộ ONT/ONU khơng được cung cấp dịch vụ.
Đồ án tốt nghiệp 67 Sinh viên: Bùi Thị Phong
CHƯƠNG 4
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPON CUNG CẤP DỊCH VỤ FTTH TẠI VNPT THỪA THIÊN HUẾ 4.1. Giới thiệu mạng MANE
4.1.1. Giới thiệu chung về mạng MANE
MANE là mạng sử dụng công nghệ Ethernet, kết nối các mạng cục bộ của các tổ chức và cá nhân với một mạng diện rộng WAN hay với Internet. Việc áp dụng công nghệ Ethernet vào mạng cung cấp dịch vụ mang lại nhiều lợi ích cho cả nhà cung cấp dịch vụ lẫn khách hàng. Bản thân công nghệ Ethernet đã trở nên quen thuộc trong những mạng LAN của doanh nghiệp trong nhiều năm quam, giá thành các bộ chuyển mạch Ethernet đã trở nên rất thấp, băng thông cho phép mở rộng với những bước nhảy tùy ý là những ưu thế tuyệt đối của Ethernet so với các công nghệ khác. Với những tiêu chuẩn đã và đang được thêm vào, Ethernet sẽ mang lại một giải pháp mạng có độ tin cậy, khả năng mở rộng và hiệu quả cao về chi phí đầu tư.
4.1.2. Đánh giá về cơng nghệ mạng Metro Ethernet
Tính dễ sử dụng
Dịch vụ Ethernet dựa trên giao diện Ethernet chuẩn, dùng rộng rãi trong các hệ thống mạng cục bộ. Hầu như tất cả các thiết bị và máy chủ trong LAN đều kết nối dùng Ethernet, vì vậy mở rộng việc sử dụng Ethernet để kết nối các mạng cung cấp dịch vụ với nhau sẽ đơn giản hóa q trình hoạt động và các chức năng quản trị, quản lí và cung cấp (OAM &P).
Hiệu quả về chi phí
Dịch vụ Ethernet làm giảm chi phí đầu tư và chi phí vận hành. Sự phổ biến của Ethernet trong hầu hết tất cả các sản phẩm mạng nên giao diện Ethernet có chi phí khơng đắt. Giá thành thiết bị thấp, chi phí quản trị và vận hành thấp hơn, ít tốn kém hơn những dịch vụ cạnh tranh khác. Nhiều nhà cung cấp dịch vụ Ethernet cho phép những thuê bao tăng thêm băng thông một cách khá mềm dẻo, cho phép thuê bao thêm băng thông khi cần thiết và họ chỉ trả cho những gì họ cần.
Tính linh hoạt
Dịch vụ Ethernet cho phép những thuê bao thiết lập mạng của họ theo những cách hoặc là phức tạp hơn hoặc là không thể thực hiện với các dịch vụ truyền thống
Đồ án tốt nghiệp 68 Sinh viên: Bùi Thị Phong
khác. Ví dụ: một cơng ty th một giao tiếp Ethernet đơn có thể kết nối nhiều mạng ở vị trí khác nhau để thành lập một Intranet VPN của họ, kết nối những đối tác kinh doanh thành Extranet VPN hoặc kết nối Internet tốc độ cao đến ISP. Với dịch vụ Ethenet, các thuê bao cũng có thể thêm vào hoặc thay đổi băng thơng trong vài phút thay vì trong vài ngày hoặc thậm chí vài tuần khi sử dụng những dịch vụ mạng truy nhập khác (Frame relay, ATM…). Ngồi ra, những thay đổi này khơng địi hỏi thuê bao phải mua thiết bị mới hay ISP cử cán bộ kỹ thuật đến kiểm tra, hỗ trợ tại chỗ.
Tính chuẩn hóa
MEF đang tiếp tục định nghĩa và chuẩn hóa các loại dịch vụ và các thuộc tính này, cho phép các nhà cung cấp dịch vụ có khả năng trao đổi giải pháp của họ một cách rõ ràng, các thuê bao có thể hiểu và so sánh các dịch vụ một cách tốt hơn.
4.1.3. Ứng dụng của mạng MANE
Hỗ trợ nhiều loại ứng dụng và dịch vụ thuộc thế hệ mạng kế tiếp. Dưới đây là một số ứng dụng tiêu biểu: kết nối giữa các LAN, truyền tải đa ứng dụng, mạng riêng ảo Metro, kết nối điểm - điểm tốc độ cao, mạng lưu trữ, LAN Video/Video Training, các ứng dụng sao lưu dự phòng, truyền số liệu Y tế, hình ảnh, Streaming Media, Server Backup, các ứng dụng lưu trữ (iSCSI).
4.1.4. Kiến trúc mạng MANE