Hỡnh 2.12: Tỡnh hỡnh triển khai xDSL tại Việt nam của VNPT
xDSL đĩ được ứng dụng đơn lẻ trong cỏc lĩnh vực ở Việt nam ngay từ những ngày đầu ra đời, nhưng mĩi đến năm 2002 VNPT bắt đầu thử nghiệm để triển khai trờn diện rộng với hai hệ thống sử dụng IP-DSLAM và ATM-DSLAM. Chi tiết về từng bước triển khai được thể hiện trờn hỡnh vẽ 2.12
BĐ Hà Nội BĐ Hải Phũng BĐ Tp. HCM BỡnhDương Đồng Nai Hải Dương Quảng Ninh Nghệ An Huế Lõm Đồng Đà Nẵng Khỏnh Hũa Bà Rịa - Vũng Tàu Kiờn Giang An Giang Cần Thơ Đắk Lắk Pha 1 Pha 2 Pha 3 Pha 1+ Pha 1+ xDSL 64/64 Hưng Yờn Tổng số thuờ bao đến thỏng 2năm 2006 là 96392 BĐ Hà Nội BĐ Hải Phũng BĐ Tp. HCM BỡnhDương Đồng Nai Hải Dương Quảng Ninh Nghệ An Huế Lõm Đồng Đà Nẵng Khỏnh Hũa Bà Rịa - Vũng Tàu Kiờn Giang An Giang Cần Thơ Đắk Lắk Pha 1 Pha 2 Pha 3 Pha 1+ Pha 1+ xDSL 64/64 Hưng Yờn Tổng số thuờ bao đến thỏng 2năm 2006 là 96392
Facebook: Khoi.utc@gmail.com 33
Chương 3: Cụng nghệ truy nhập quang 3.1 Cỏc mạng PON
Ta cú thể phõn mạng truy nhập quang thành hệ thống tớch cực và thụ động phụ thuộc vào cỏc đặc tớnh của thiết bị đũi hỏi giữa trạm trung tõm và nhà của thuờ bao.
Hầu hết cỏc mạng viễn thụng ngày nay đều dựa trờn cỏc thiết bị Active components – tạm gọi là cỏc thiết bị tớch cực, tại tổng đài của nhà cung cấp dịch vụ lẫn thiết bị đầu cuối của khỏch hàng cũng như cỏc trạm lặp, cỏc thiết bị chuyển tiếp và một số cỏc thiết bị khỏc trờn đường truyền. Tớch cực cú nghĩa là cỏc thiết bị này cần phải cung cấp nguồn cho một số thành phần, thường là bộ xử lý, cỏc chớp nhớ… Với Passive Optical Networks – mạng quang thụ động – tất cả cỏc thành phần tớch cực giữa tổng đài CO (Central Office) và người sử dụng sẽ khụng cũn tồn tại mà thay vào đú là cỏc thiết bị quang thụ động, để điều hướng cỏc lưu lượng trờn mạng dựa trờn việc phõn tỏch năng lượng của cỏc bước súng quang học tới cỏc điểm đầu cuối trờn đường truyền. Việc thay thế cỏc thiết bị tớch cực sẽ tiết kiệm chi phớ cho cỏc nhà cung cấp dịch vụ vỡ họ khụng cũn cần đến năng lượng và cỏc thiết bị chủ động trờn đường truyền nữa. Cỏc bộ ghộp / tỏch thụ động chỉ làm cỏc cụng việc đơn thuần như cho đi qua hoặc chặn ỏnh sỏng lại… Vỡ thế, khụng cần năng lượng hay cỏc động tỏc xử lý tớn hiệu nào và từ đú, gần như kộo dài vụ hạn thời gian trung bỡnh giữa hai lần lỗi MTBF (Mean Time Between Failures), giảm chi phớ bảo trỡ tổng thể cho cỏc nhà cung cấp dịch vụ. Một hệ thống mạng PON bao gồm cỏc thiết bị kết cuối kờnh quang (OLT – Optical line terminators) đặt tại CO và bộ cỏc đơn vị mạng quang (ONU – Optical network Unit) được đặt tại nhà người sử dụng. Giữa chỳng là hệ thống mạng quang (ODN – Optical distribution network) bao gồm cỏp quang, cỏc thiết bị ghộp / tỏch thụ động (Xem Hỡnh 3.1)
Cụng nghệ truy nhập quang cú thể được nhỡn nhận theo mức cỏp quang húa mạng truy nhập với khỏi niệm về kiện trỳc mạng FTTx theo kiểu cấu hỡnh sao, bao gồm họ cỏc kiến trỳc sau:
Cỏp quang tới tận Office FTTO.
Cỏp quang tới tận khu dõn cư FTTC.
Cỏp quang tới tận khu cụng sở FTTB.
Facebook: Khoi.utc@gmail.com 34 Hỡnh 3.1: Sơ đồ logic hệ thống mạng PON
Ngồi ra, như trờn hỡnh 3.2, căn cứ vào việc phõn tỏch thụng tin của người dựng ta cú thể cú cỏc mạng PON như:
WDMA PON, tuy nhiờn do giỏ cả của giải phỏp này đắt đỏ cho nờn chưa là một giải phỏp cho mạng truy nhập tại mức độ cụng nghệ hiện nay. Cú một vài giải phỏp cải tiến như là WRPON (giải phỏp này sử dụng một AWG thay vỡ một bộ hợp tỏch quang dựa trờn bước súng), mặc dự vậy giỏ cả cũng khụng phải là rẻ.
TDMA PON sử dụng gỏn cỏc khe thời gian cho cỏc thuờ bao khỏc nhau và sử dụng hai bước súng cho luồng lờn và luồng xuống. TDMA PON được biết đến ban đầu là APON và sau đú được thay thế bởi tờn là BPON năm 2001.
Năm 1997 FSAN đề xuất lờn ITU-T và sau đú một thời gian ITU-T đĩ cụng bố bộ chuẩn liờn quan đến BPON cụ thể là :
G983.1 : Năm 1998, trỡnh bày về lớp vật lý của hệ thống APON/BPON. G983.2: Năm 1999, đặc tớnh của giao diện điều khiển và quản lý ONT
G983.3: Phờ chuẩn năm 2001, đặc tớnh mở rộng cung cấp những dịch vụ thụng qua phõn bổ bước súng.
G983.4 : Thụng qua năm 2001, mụ tả những cơ chế cần thiết để hỗ trợ phõn bổ băng tần động trong cỏc ONT của cựng một mạng PON.
Facebook: Khoi.utc@gmail.com 35 G983.5: Thụng qua năm 2002, xỏc định những cơ chế chuyển mạch bảo vệ cho BPON
G983.6: Thụng qua năm 2002, định nghĩa những mở rộng cho giao diện điều khiển cần thiết cho quản lý những chức năng chuyển mạch tại ONT
G983.7: Thụng qua năm 2001, định nghĩa những mở rộng cho giao diện điều khiển cần thiết cho quản lý những chức năm DBA tại ONT.
G983.8: Thụng qua năm 2003, xỏc định những mở rộng cho giao diện điều khiển cần thiết cho quản lý những dịch vụ mở rộng tại ONT.
Sau đú để vượt qua ngưỡng tốc độ 622Mbps của BPON và tăng tớnh hiệu quả của BPON cho những lưu lượng số liệu, năm 2001 FSAN đĩ đưa ra GPON sử dụng GFP (Generic Framing Procedure), cho phộp hoạt động ở chế độ khung thay đổi và tế bào ATM. Năm 2003- 2004, dựa trờn những đề xuất của FSAN, ITU-T đĩ đưa ra hệ thống chuẩn về GPON (G984.1, G984.2 và G984.3), chi tiết về chuẩn này cú thể tham khảo ở đĩa chuẩn ITU-T năm 2004, với những đặc điểm cơ bản sau:
G984.1: mụ tả những đặc tớnh chung của hệ thống GPON như là kiến trỳc, tốc độ bit, bảo vệ và bảo mật
G984.2: Xỏc định những thụng số của GPON tại tốc độ lờn là (155Mbps, 622Mbps, 1,5Gbps, 2, 5GBps ), xuống là (1,5Gbps và 2,5Gbps)
G984.3 : Mụ tả những đặc tớnh về khung hội tụ truyền dẫn của GPON; bản tin, phương phỏp xỏc định khoảng, hoạt động, giỏm sỏt, những chức năng bảo dưỡng, và bảo mật.
Với một hướng phỏt triển khỏc, khi mà Ethernet phỏt triển rộng khắp, mạng quang thụ động dựa trờn Ethernet EPON hỡnh thành năm 2001, đúng gúi dữ liệu trong khung Ethernet theo chuẩn IEEE 802.3, sử dụng mĩ đường 8b/10b hoạt động với tốc độ 1G sử dụng MAC của 802.3. Sau nay những phiờn bản tiếp theo cho phộp EPON hoạt động ở những tốc độ cao hơn nữa.
Facebook: Khoi.utc@gmail.com 36 Hỡnh 3.2: Cấu hỡnh chung của một mạng PON
3.2 APON
3.2.1 Cấu hỡnh tham chiếu
Hỡnh 3.3: Cấu hỡnh tham chiếu APON
Hệ thống bao gồm OLT, ONU, cỏp quang sử dụng cấu hỡnh PON trong đú cú một bộ chia quang thụ động. Cỏc ONU chia sẻ chung dung lượng của một sợi quang, khi sử
Q3 ODN ONU ONU R/S IFPON S/R IFPON Node dịch vụ SNI UNI
Chức năng quản lý hệ thống mạng truy nhập
OLT
Facebook: Khoi.utc@gmail.com 37 dụng bộ chia, vấn đề ta cần đặc biệt quan tõm là sự bảo mật. Ở đường lờn, cần phải sử dụng giao thức một phương thức đa truy nhập.
Mạng phõn phối quang ODN cung cấp 1 hoặc nhiều hơn cỏc đường dẫn quang từ OLT đến một hoặc nhiều hơn cỏc ONU. Mỗi đường dẫn quang được định nghĩa giữa điểm tham chiếu S và R trong 1 cửa sổ bước súng nhất định. Hai hướng truyền dẫn trong ODN được định nghĩa như sau:
Đường xuống cho tớn hiệu từ OLT đến ONU
Đường lờn cho tớn hiệu từ ONU đến OLT
Giao diện tại hai điểm tham chiếu S, R (được gọi chung là IFPON) hỗ trợ tất cả cỏc thành phần giao thức cần thiết để cho phộp truyền dẫn giữa OLT và ONU.
ONU cú thể cú một chức năng thớch ứng AF cho truyền dẫn đường dõy thuờ bao số DSL qua cỏp đồng đến nhà thuờ bao. OAN được quản lý thụng qua giao diện quản trị Q3.
3.2.1.1 OLT
OLT cú chức năng quản lý tất cả cỏc hoạt động của APON. ONU và OLT cung cấp cỏc dịch vụ truyền dẫn một cỏch trong suốt giữa UNI và SNI thụng qua PON.
OLT được kết nối đến mạng chuyển mạch thụng qua cỏc giao diện chuẩn V5.x, VB5.x, NNT’s. OLT bao gồm 3 phần: chức năng cổng dịch vụ, giao diện ODN, phần ghộp cỏc VP.
Hỡnh 3.4: Cỏc khối chức năng trong OLT
Chức năng cổng dịch vụ SPF
Chức năng này đúng vai trũ giao tiếp với node dịch vụ. Chức năng cổng dịch vụ thực hiện chốn tế bào ATM vào tải trọng SDH đường lờn, và tỏch tế bào ATM từ tải trọng SDH đường xuống. Chức năng này phải được dự phũng, do đú chuyển mạch bảo vệ là cần thiết. Mạng lừi MUX Giao diện ODN Giao diện ODN Phần lừi Phần dịch vụ SPF SPF . . . . . . . . Cấp nguồn OAM . . .
Facebook: Khoi.utc@gmail.com 38
MUX.
MUX cung cấp kết nối VP giữa chức năng cổng dịch vụ SPF và giao diện ODN. Cỏc VP khỏc nhau được gỏn vào cỏc dịch vụ khỏc nhau tại IFPON. Cỏc thụng tin khỏc như bỏo hiệu, OAM được trao đổi nhờ cỏc VC trong VP.
Giao diện ODN
Đầu cuối đường dõy PON xử lý chuyển đổi quang điện. Giao diện ODN chốn cỏc tế bào ATM vào tải trọng PON đường xuống và tỏch cỏc tế bào ATM từ tải trọng đường lờn.
3.2.1.2 ONU
ONU gồm giao diện ODN, cổng người dựng, chức năng ghộp kờnh/phõn kờnh truyền dẫn, dịch vụ & khỏch hàng, và cấp nguồn.
Hỡnh 3.5: Cỏc khối chức năng trong ONU
Giao diện ODN
Giao diện ODN xử lý cỏc quỏ trỡnh chuyển đổi quang điện. Giao diện ODN trớch cỏc tế bào ATM từ tải trọng PON đường xuống và chốn cỏc tế bào ATM vào tải trọng đường lờn trờn cơ sở đồng bộ từ sự định thời khung đường xuống.
Ghộp kờnh
Chỉ cỏc tế bào ATM cú hiệu lực mới cú thể đi qua bộ phận ghộp kờnh do đú nhiều VP cú thể chia sẻ băng thụng đường lờn một cỏch hiệu quả.
Chức năng cổng người dựng UPF
Chức năng cổng người dựng tương thớch cỏc yờu cầu UNI riờng biệt. OAN cú thể hỗ trợ một số cỏc truy nhập và cỏc UNI khỏc nhau. Cỏc UNU này yờu cầu cỏc chức năng
Giao diện ODN MUX Phần lừi Cấp nguồn OAM ODN Phần dịch vụ UPF UPF . . . . . . . . Phần chung Khỏch hàng
Facebook: Khoi.utc@gmail.com 39 riờng biệt phụ thuộc vào cỏc đặc tả giao diện cú liờn quan. Tỏch cỏc tế bào ATM đường xuống và chốn cỏc tế bào ATM ở đường lờn.
Cấp nguồn
Việc cấp nguồn cho ONU cú thể được thực hiện độc lập
3.2.1.3 ODN
ODN cung cấp phương tiện truyền dẫn quang cho kết nối vật lý giữa OLT và ONU. Cỏc ODN riờng lẻ cú thể được kết hợp và mở rộng nhờ cỏc bộ khuếch đại quang.
Thành phần quang thụ động
ODN bao gồm cỏc thành phần quang thụ động:
Cỏp và sợi quang đơn mode
Connector quang
Thiết bị rẽ nhỏnh quang thụ động
Bộ suy hao quang thụ động
Mối hàn
Giao diện quang
Hỡnh 3.5 chỉ ra cấu hỡnh tham chiếu mức vật lý thụng thường của ODN
Nếu ODN cần thờm cỏc connector quang hoặc cỏc thiết bị quang thụ động thỡ chỳng sẽ được đặt giữa S và R, suy hao của chỳng sẽ được tớnh đến trong cỏc phộp tớnh suy hao.
ODN cung cấp đường quang giữa OLT và ONU, mỗi đường quang được định nghĩa là khoảng ở giữa cỏc điểm tham chiếu tại một cửa sổ bước súng nhất định.
Cỏc giao diện quang ở trong hỡnh 5 là:
Oru, Ord Giao diện quang tại điểm tham chiếu S/R giữa ONU và ODN cho đường lờn và đường xuống tương ứng.
Olu, Old Giao diện quang tại điểm tham chiếu R/S giữa OLT và ODN cho đường lờn và đường xuống tương ứng.
Facebook: Khoi.utc@gmail.com 40 Hỡnh 3.6: Cấu hỡnh vật lý của ODN
3.2.2 Cỏc đặc tả cho APON
APON là sự kết hợp giữa phương thức truyền tải khụng đồng bộ ATM với mạng truy nhập quang thụ động PON.
Mạng APON sử dụng cụng nghệ ATM là giao thức truyền tin. Cụng nghệ ATM cung cấp sự mềm dẻo theo khỏi niệm độ trong suốt dịch vụ và phõn bổ băng tần,ngồi ra cũn cú những tớnh năng rất hữu ớch cho hoạt động khai thỏc và bảo dưỡng cỏc kết nối từ đầu cuối đến đầu cuối nhờ đú giảm được chi phớ hoạt động của mạng. Cỏc ưu điểm của ATM được kết hợp với mụi trường truyền dẫn là sợi quang với tài nguyờn băng tần dường như là vụ hạn đĩ tạo ra một mạng truy nhập băng rộng được biết tới như là BPON (Broadband PON-mạng PON băng rộng).
Như mọi hệ thống khỏc, APON cũng được chia thành cỏc lớp, lớp con với cỏc nhiệm vụ cụ thể. Cỏc lớp này thuộc một trong hai mặt bằng. Một là mặt bằng dữ liệu cú nhiệm vụ phõn phối lưu lượng đến và đi từ cỏc thiết bị đầu cuối, trong trường hợp này là cỏc cổng tại OLT và ONU. Hai là mặt bằng điều khiển, hay mặt bằng OAM hay hệ thống hỗ trợ hoạt động (OSS), thực hiện cỏc chức năng vận hành, điều khiển, quản lý. Những chức năng này cú tớnh chất khụng liờn tục, vớ dụ như là cỏc chức năng OAM: khởi tạo, khụi phục lỗi, bỏo cỏo trạng thỏi, với trường hợp mạng quang cú cỏc chức năng riờng biệt như điều chỉnh cụng suất laser.
Trong bài viết, ta sẽ liệt kờ thụng tin điều khiển chứa trong cỏc trường tiờu đề, tiờu đề con, hay cỏc phần thụng tin mào đầu trước lưu lượng người dựng. Ta phải hiểu rằng, thụng tin tiờu đề thuộc về 1 lớp sẽ khụng được nhỡn thấy bởi cỏc lớp ở trờn tại cả phớa gửi và phớa nhận. Ta đĩ miờu tả cấu trỳc ngữ phỏp cỏc bản tin bằng cỏch liệt kờ từng bit, từng byte trong format bản tin. Thực tế, chỉ cần xem bản tin của một lớp núi gỡ, nghe gỡ ta cú thể hồn tồn biết chức năng của giao thức lớp đú.
OLT ODN ONU1 ONUn . . . R/S Oru , Ord R/S Oru , Ord Olu , Old R/S
Facebook: Khoi.utc@gmail.com 41 Hoạt động của APON cũng sẽ được đề cập đến qua bài viết thụng qua việc mụ tả quỏ trỡnh trao đổi bản tin giữa cỏc thực thể ngang hàng theo thời gian, việc trao đổi cỏc lệnh và cỏc đỏp ứng giữa cỏc lớp liền kề theo chiều dọc trong ngăn xếp giao thức.
3.2.3 Cấu trỳc phõn lớp APON
Mụ hỡnh phõn lớp mạng ATM gồm cú lớp mụi trường truyền dẫn và lớp đường, lớp mụi trường truyền dẫn phõn chia thành lớp mụi trường vật lý và lớp hội tụ truyền dẫn.
Trong mạng ATM-PON lớp đường tương ứng với lớp đường ảo của lớp ATM Lớp dưới cựng là lớp phương tiện vật lý thực hiện giao tiếp với phần quang của mạng (hay chớnh là mạng phõn phối quang ODN). Lớp này thực hiện cỏc chức năng: chuyển đổi điện-quang, nhận/truyền cỏc tớn hiệu đến/đi ở phương tiện vật lý tại một trong ba bước súng quang (1310, 1490, 1550nm), kết nối với sợi quang của ODN. Cấu trỳc của lớp tũn theo tập cỏc tham số quang điện đĩ được chuẩn húa.
Lớp đường Chuyển đổi tế bào ATM và cỏc khung dữ
liệu người dựng Lớp Mụi trường truyền dẫn Lớp hội tụ truyền dẫn
Lớp con Thớch ứng Lớp thớch ứng của B-ISDN
Lớp con truyền dẫn PON -Xắp xếp -Cấp phỏt khe tế bào -Cấp phỏt băng tần -Bảo mật và an tồn -Đồng chỉnh khung -Đồng bộ cụm(Burst) -Đồng bộ bit/byte Lớp vật lý -Tương thớch E/O -Ghộp bước súng -Kết nối sợi quang Hỡnh 3.7: Cấu trỳc phõn lớp mạng APON
Giữa lớp phương tiện vật lý và lớp đường (giao điện mà qua đú tế bào ATM được phõn phối tới lớp khỏch hàng) là lớp hội tụ truyền dẫn TC (tương ứng với lớp 2 trong mụ hỡnh OSI). Lớp TC được phõn chia thành lớp con truyền dẫn PON và lớp con thớch ứng nằm ở trờn, tương ứng với lớp con hội tụ truyền dẫn của mụ hỡnh B-ISDN. Lớp con thớch