0
Tải bản đầy đủ (.pdf) (81 trang)

Phân loại:

Một phần của tài liệu GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM TRONG EPON (Trang 27 -27 )

7. Đánh giá chun g: Xuất sắc Giỏi Khá Trung bình Yế u, Điểm /10.

3.2. Phân loại:

3.2.1. M ạ n g qu a n g t h ụ đ ộ n g b ă n g r ộ n g (BPON – Br o a db a nd PON ) :

BPON sử dụng TDM cho kỹ thuật đa truy nhập và đóng khung dữ liệu dƣới dạng khung ATM nên nó cịn đƣợc gọi là ATM PON hay APON.

3.2.1.1. Cấu tr ú c phâ n lớp c ủ a BPON :

Hình III.1 nêu lên cấu trúc phân lớp của APON. Lớp bên dƣới cùng, giao tiếp với mạng nhánh (ODN) đƣợc gọi là lớp mơi trƣờng vật lý ( physical medium layer – PML) lớp này chuyền đổi tín hiệu điện – quang - điện, định hƣớng tín hiệu tới và kết nối tới mạng ODN. Lớp này bao gồm các phần cứng. Những phần cứng này phải thỏa mãn tham số:

• Tốc độ bit : Up. 155.52 Mb/s.

Down 155.52 hay 622.08 Mb/s.

• Bƣớc sĩng: Up 1260nm tới 1360nm. Down 1480 tới 1500nm.

Ở giữa là lớp hội tụ truyền dẫn ( transmission convergence layer- TCL). Lớp hội tụ truyền dẫn này đƣợc chia nhỏ thành các lớp con truyền dẫn PON.

Hình III. 1: Cấu trúc phân lớp của BPON[5]

CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON

Lớp con truyền dẫn PON của lớp hội tụ truyền dẫn. Lớp này làm việc trên cell. Trong hƣớng về, nĩ bắt đầu từ tín hiệu điện đƣợc truyền từ mơi trƣờng vật lý tới, đồng bộ ở cấp độ bit và byte, cell và ấn định ranh giới khung, phân tích và xử lý header và truyền cell tới lớp cao hơn. Hƣớng ra, quy trình sẽ tiến hành ngƣợc lại.

Lớp con thích ứng trong lớp hội tụ truyền dẫn. Đây là lớp thực hiện đóng khung cell ATM.

3.2.1.2. Cấu tr ú c khu n g BPON :

Tốc độ hoạt động của mạng BPON phụ thuộc vào sự đối xứng hay bất đối xứng của mạng. Mạng BPON đối xứng hoạt động ở tốc độ STM-1 (155.52 Mb/s) và STM-4. Đối với APON bất đối xứng, luồng xuống truyền từ OLT trong CO tới thuê bao khoảng 155.52 Mb/s tới 622.08 Mb/s. Luồng lên truyền từ thuê bao tới CO là 155.52 Mb/s.

Luồng lên và luồng xuống đƣợc truyền trên hai kênh khác nhau với bƣớc sĩng khác nhau trên cùng một sợi quang hoặc hai sợi quang khác nhau. Luồng BPON chiều xuống truyền trên một sợi quang giữa 1480nm và 1580nm, và trên một đơi sợi quang giữa 1260nm và 1360nm. Chiều lên luơn luơn thực hiện giữa 1260nm và

1360nm.

Tín hiệu APON đƣợc truyền trong các khe thời gian. Mỗt khe thời gian chứa một cell ATM hay một cell OAM vật lý ( physical layer OAM – PLOAM ). Cell PLOAM đƣợc sử dụng để mang thơng tin quản lý nhƣ giao thức truyền bản tin để sắp xếp, chèn thêm mã và cập nhật.

Mỗi khe thời gian chiều xuống cĩ chiều dài 53 byte. Một cell PLOAM đƣợc chèn vào mỗi 27 cell ATM. Ở tốc độ 155.52 Mb/s, APON gồm 56 khe thời gian (với 54 cell ATM và 2 cell PLOAM) trong một khung luồng xuống. Mỗt khung luồng lên 155.52 Mb/s cĩ 53 khe thời gian gồm 53 byte và 3 byte mào đầu. Bên cạnh đó, mỗi khe thời gian cĩ thể đƣợc chia thành nhiều khe thời gian nhỏ tại các OLT nếu cần thiết. Chi tiết của các khe thời gian nhỏ này đƣợc chỉ rõ trong hình sau:

CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON

Hình III . 2: Cấu trúc khung APON chiều xuống tại tốc độ 155.52 Mb/s[5]

Cấu trúc khung tại tốc độ 622.08 Mb/s và 1244.16 Mb/s cũng tƣơng tự bằng cách nhân số lƣợng khe thời gian lên tƣơng ứng 4 và 8.

Khi truyền một cell ATM, PLOAM, hay truyền các khe thời gian trong hƣớng xuống đều đƣợc OLT kiểm sốt thơng qua các cell PLOAM. Theo khuyến cáo (G.983) yêu cầu cĩ ít nhất một cell PLOAM cho một ONU trong khoảng thời gian 100ns.

Trong dịng luồng xuống cell PLOAM này cĩ tác dụng cho phép các ONU gởi một hay nhiều cell trong các T-container. Cịn trong hƣớng lên, nĩ cĩ tác dụng dự đốn thơng tin đƣợc ONU gởi tới OLT đẻ báo cáo tình trạng của nĩ. Chức năng của cell PLOAM đƣợc phân tích nhƣ sau:

• Trong 5 byte đầu thì cĩ 4 byte cố định và 1 byte HEC để cung cấp chế độ nhận diện cho PLOAM.

• Vùng IDENT để chỉ ra đây có phải là PLOAM đầu tiên trong khung luồng xuống hay khơng.

• Hai byte của khung Sync dung để cung cấp một tín hiệu đồng hồ 1kHz tham chiếu từ OLT tới ONU.

• Phần cịn lại là mã kiểm tra lỗi CRC. Một vùng cĩ thể cho phép ONU gởi khung kế tiếp của nĩ hay khơng. ONU cũng có thể sử dụng phần này để đo khoảng cách.

• MSG_PON_ID báo cho các node đặt biệt trong PON biết các bản tin theo sau là dành cho nĩ, và MSG_ID cho biết loại bản tin.

CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON

• 10 byte CRC, đƣợc OLT sử dụng để thơng báo tới ONU cự ly thích hợp của nĩ. OLT cĩ thể sử dụng nó để thơng báo ONU điều chỉnh mức cơng suất phát.

• Byte chèn parity (BIP) cho phép ONU quản lý tốc độ lỗi bit.

Cịn trong cấu trúc khung PLOAM hƣớng lên thì 3 byte mào đầu chứa thời gian bảo vệ, bắt đầu, và giới hạn bắt đầu cell.

Hình III . 3: Cấu trúc khung APON luồng lên[5]

3.2.1.3. Kết n ố i tr o n g m ạ n g BPON :

Kết nối giữa ONU và OLT đƣợc thiết lập thơng qua các mạch ảo ATM (VC) trong hệ thống APON. Dịch vụ ATM là dịch vụ hƣớng kết nối. Mỗi VC đƣợc thiết lập trong một giá trị nhận diện đƣờng ảo (VPI) và một giá trị nhận diện kênh ảo

CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON

(VCI) mà chúng đƣợc cấu tạo trong luồng dữ liệu cell của nĩ. Chỉ số VPI và VCI đƣợc cung cấp các giá trị khác nhau của tín hiệu ATM ở các cấp độ khác nhau. Nhiều mạch ảo cĩ thể tồn tại trong một đƣờng ảo (VP). Và liên kết ATM đƣợc nhận diện bởi cặp chỉ số VPI và VCI. Hình sau mơ tả một chuyển mạch lý tƣởng của ATM.

Hình III . 4: Chuyển mạch BPON[2]

3.2.2. Mạ n g q u a ng thụ đ ộ n g G iga b it ( G PON - G i ga b it Passive O

p tical

Netw o r k ) :

GPON đƣợc phát triển dựa trên APON / BPON. Vì ATM khơng cung cấp đủ các giao thức cũng nhƣ tốc độ để mang những dụch vụ ứng dụng tốc độ cao. Trong khi đó, Ethernet và IP lại rất thành cơng trong vấn đề này. Để đáp ứng tốt hơn trong sự chuyển đổi trong kĩ thuật viễn thơng GPON đƣợc ra đời với dung lƣợng Gigabit.

CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON

Với cùng cấu trúc với mạng APON và hổ trợ đƣợc tốc độ bit cao, GPON phải sử dụng máy phát với cơng suất cao hơn để đạt đƣợc quỹ cơng suất yêu cầu. Điều này nĩi lên rằng máy thu GPON cần phải xử lý mức cơng suất cao và vì thế nĩ cần phải cĩ dải động lớn hơn. Để giảm nhẹ những yêu cầu khi vận hành máy của OLT GPON luồng lên quy định mức cơng suất và cơ chế cân bằng cơng suất động cung cấp trong mạng.

Trong cơ chế cân bằng cơng suất, OLT cố gắng cân bằng cơng suất mà nĩ nhận đƣợc từ ONU bằng cách chỉ thị ONU tăng hoặc giảm cơng suất phát của nĩ. Vì thế, một ONU ở gần OLT thấy suy hao trên đƣờng truyền thấp sẽ phát ra cơng suất nhỏ hơn một ONU ở xa có suy hao cao hơn.

3.2.2.1. Cấu tr ú c p h â n lớ p của G PO N :

Hình sau cho thấy cấu trúc phân lớp của GPON. Cấu trúc của nĩ gồm 2 lớp chính: lớp phụ thuộc mơi trƣờng vật lý và lớp hội tụ truyền dẫn. Trong lớp hội tụ truyền dẫn lại đƣợc chia thành các lớp con với các chức năng khác nhau.

CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON

Hình III . 5: Cấu trúc phân lớp của GPON[4] Lớ

p p h ụ thuộ c mơi tr ư ờ ng v ật lý:

Giống nhƣ trong ATM PON, lớp này cũng bao gồm các phần cứng. Nĩ cĩ các đặc điểm sau:

• Tốc độ bit: Down: 1.24416 Gb/s hay 2.48832 Gb/s

Up: 0.15552 Gb/s , 0.62208 Gb/s , 1.24416 Gb/s hay 2.48832 Gb/s.

• Bƣớc sĩng : Down : 1480nm tới 1500nm. Up:1260nm tới 1360 nm.

• Loại tín hiệu : chỉ dùng cho tín hiệu số.

Lớ

p h ộ i tụ tru y ề n dẫn G P ON:

 Lớp hội tụ truyền dẫn GPON (GPON transmission convergence layer – GTC), chức năng chính của lớp này là cung cấp khả năng ghép kênh truyền dẫn giữa OLT và ONU.

 Chức năng của GTC đƣợc nhận ra qua các container truyền dẫn hay T- CONT. Mỗi T-CONT đƣợc OLT gán một địa chỉ ID để đại diện cho một mối liên kết giữa OLT và ONU. Một ONU cĩ thể đƣợc gán một hoặc nhiều T- CONT nhƣ trong hình sau.

CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON

Hình III . 6: T-CONT giữa OLT và ONU[5]

Cĩ 2 phƣơng thức vận hành khác nhau là ATM và GEM ( GPON encapsulation mode). GEM tƣơng tự nhƣ đóng khung chung. Một T-CONT cũng cĩ thể là ATM hay GEM. Một mạch ảo T-CONT dựa trên ATM đƣợc xác định bởi VPI và VCI, trong khi mạch ảo T-CONT dựa trên GEM chứa các kết nối đƣợc xác định bằng số cổng 12 bit.

Hình III . 7: T-CONT ATM và T-CONT GEM[4]

OLT và ONU cĩ thể hổ trợ ATM-based và GEM-based hoặc kết hợp cả hai. Một mạng GPON sử dụng T-CONT ATM-based tuy nhiên khơng thích hợp với mạng APON. Vì thế, trong thực tế hầu hết các mạng GPON chỉ sử dụng T-CONT GEM-based.

Lớp GTC hổ trợ xung đồng hồ 8kHz từ OLT tới ONU và tín hiệu tham chiếu 1kHz từ OLT tới ONU bằng cách sử dụng kênh kiểm tra.

3.2.2.2. Cấu tr ú c khung của G

PO N :

Đầu tiên, chúng ta xét trong trƣờng hợp hƣớng xuống. Dịng bit luồng xuống đƣợc chỉ ra trong hình III.8 và luồng lên chỉ ra trong hình

CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON

Hình III. 8: Cấu trúc khung GPON trong dịng luồng xuống[4]

CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON

Hình III . 9: Cấu trúc khung GPON luồng lên[4]

Mỗi khung 125µs bao gồm khối điều khiển dịng luồng xuống ở mức độ vật lý cho 4 byte thơng tin, và một payload bao gồm:

• Số lƣợng cell ATM.

• Mục GEM: nêu lên tình trạng máy thu và máy phát có đồng bộ với nhau hay khơng.

CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON

Hình III.9b nêu lên cấu trúc của một PCBd bao gồm:

Đồng bộ ở mức độ vật lý, một vùng 32 bit dùng để cho ONU phát hiện ra đâu là bắt đầu khung.

Vùng Ident gồm 32 bit (hình III.9c). Mục đích của nĩ là cho phép chọn một số khung GPON gom lại thành một nhĩm lớn cho các ứng dụng gĩi dài qua các khung 125 µs liên tục. Chức năng này cho phép tín hiệu tham khảo ở tốc độ bit thấp tới các chức năng cao hơn mà có thể sử dụng trong tƣơng lai. Bít đầu tiên torng vùng này chỉ ra cĩ sử dụng FEC (forward error correction) trong dịng luồng xuống hay khơng. Bit thứ 2 dùng để dự trữ, 30 bit cịn lại đếm số frame trong khung lớn. Và nếu có hơn 230 khung thì 30 bit này bắt đầu lại bắt đầu bằng 0.

Lớp OAM vật lý trong luồng xuống mang bản tin luồng xuống hổ trợ chức năng kiểm sốt. Định dạnh của PLOAM đƣợc nêu trong hình III.9d. Nhƣ ta thấy, nĩ bao gồm một byte nhận diện ONU, một byte chứa bản tin ID và một byte kiểm tra dƣ thừa theo chu kỳ của tồn bộ khung, Bản tin này bao gồm:

• Độ trễ mà OLT muốn ONU sử dụng nhƣ một kết quả của phép tính tốn đo cự ly.

• Yêu cầu số serial ONU.

• Chỉ định ID yạm thời cho ONU.

• Yêu cầu ONU thiết lập thơng số.

• Disablse ONU.

• Bảo cho ONU mã hĩa dịng dữ liệu.

• Cung cấp cho ONU mật khẩu của nĩ.

• Yêu cầu ONU phát sinh một mã mới, và gởi nĩ tới OLT.

• Lệnh cho ONU thay đổi mức cơng suất truyền.

Bit xen chẵn lẻ là một byte bao gồm các bit chẵn lẻ của tất cả các byte truyền, cho phép ONU kiểm sốt tốc độ lỗi bit.

Chiều dài tối đa của payload, nĩ khơng chỉ đƣợc bảo vệ bằng mã kiểm tra lỗi CRC mà cịn truyền hai lần. Nó đƣợc thể hiện trong hình III.9e.

Sơ đồ băng thơng luồng lên là nơi mà OLT phát tới tất cả ONU và đƣa cho nó lệnh về cách thức truyền trong luồng lên. Nĩ bao gồm : N lần 8 byte định vị truy nhập, N là tổng số ONU trên mạng.

CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON

3.2.3. Mạ n g q u a ng thụ đ ộ n g Et h er n et ( EPON - E t h e r n et Passive O

p tical

Netw o r k ) :

EPON là cấu trúc truy nhập thuê bao nội hạt phát sinh tập hợp cấu trúc hạ tầng cáp quang giá thấp điểm - đa điểm với Ethernet. EPON đƣợc thiết kế để mang khung Erthernet ở tốc độ Ethernet tiêu chuẩn. Một mạng EPON sử dụng một sợi quang trung kế đơn mở rộng từ tổng đài trung tâm tới bộ chia quang thụ động, sau đó trải rộng tới nhiều sợi rớt quang kết nối với những node thuê bao. Khác với thiết bị đầu cuối, khơng cĩ thiết bị nào trong mạng yêu cầu nguồn điện, vì vậy nó đƣợc gọi là thụ động. Nhà cung cấp nội hạt quan tâm tới mạng quang thụ động PON do những ƣu điểm sau: cơ sở hạ tầng cáp quang nhỏ và thiết bị khơng cấp nguồn trong thiết bị ngoại vi. Ngày nay, với Erthernet phát sinh sự lựa chọn giao thức mang lƣu lƣợng IP trong mạng metro và mạng truy nhập. Chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn về EPON ở chƣơng sau (chƣơng IV).

3.2.4. Mạ n g q u a n g t hụ đ ộ n g G i ga b it Et h er n et ( GEPON – G ig a b it E

t h e r n et

Passive O p tic a l Netw o r k ) :

H

ì nh III . 10: Mơ hình mạng GEPON[13]

GEPON la Gigabit EPON . Hê thơng GEPON đƣơc thiêt kê cho viên thơng sƣ dung. Thiêt bi GEPON hoan toan th eo chuân IEEE 802.3ah. Loạt sản phẩm này đăc trƣng cho sƣ tich hơp cao , ứng dụng linh hoạt , quản lý dễ dàng cũng nhƣ cung câp chƣc năng QoS (Quality of Service). Tơc đơ mang quang co thê lên tơi 1.25 Gbit/s va mơi hê thơng OLT E PON co thê phân bơ thanh 32 ONU tƣ xa đê thiêt lâp

CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON

mạng quang thụ động bằng bộ tách quang tối đa 32 đƣơng vơi ƣu điêm dung lƣơng lơn cua viêc truyên dƣ liêu , bảo mật cao , linh hoat mang mơ rơng , ứng dụng chủ yêu cho mang FTTH (Fiber To The Home ) có thể truy nhập tới điện thoại IP , dƣ liêu băng rơng va IPTV .

Đặc đi ểm :

- Tiêu chuân giao thƣc : Hồn tồn theo chuẩn IEEE 802.3ah, IEEE 802.3, IEEE 802.3u, IEEE802.3x, IEEE 802.3z, IEEE 802.1d,IEEE 802.1p ,IEEE 802.1q ,IEEE 802.1x,RFC1155 ,RFC1157,RFC1112,RFC1113 .

- Dung lƣơng chuyên mach : 16G

- Chiêu dai tơc đơ điêu chinh băng thơng : 1 Kbps hơ trơ 4K VLAN (Virtual Local Area Network) dƣa trên tiêu chuân 802.1q cung co thê hơ trơ lên tơi 8K đia chi MAC.

GEPON la sƣ kêt hơp hoan hao cua ki thuât Ethernet va ki thuât mang quang thụ động. Nó loại trừ cách sử dụng những thiết bị quang tích cực giữa OLT và ONU , điêu nay căt giam chi phi va giup bao dƣơng mang lƣơi d ễ dàng hơn. GEPON sƣ dung kĩ thuật WDM và nó có băng thơng 1 Gbps va khoang cach lam viêc lên tơi 20 km.

CHƯƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET - EPON

CHƢƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET (EPON -

ETHERNET PASSIVE OPTICAL NETWORK)

4.1 Nhu c ầ u c ủ a m ạ n g EPON:

4.1.1 So s á nh m ạ n g EPON và m ạ ng G P ON:

Có lẽ sự khác biệt lớn nhất giữa hai giao thức là sự khác nhau ở cấu trúc . GPON cung cấp 3 mạng lớp 2: ATM cho thoại , Ethernet cho dữ liệu và đóng gói riêng cho thoại . Mặt khác , EPON dung mạng lớp 2 đơn sử dụng IP đê mang dữ liệu, thoại và video.

Một phần của tài liệu GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM TRONG EPON (Trang 27 -27 )

×