NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP QUANG ETHERNET EPON

Với những vấn đề đó, việc đưa cáp quang vào sử dụng trong mạng truy nhập là một giải pháp hữu hiệu, và công nghệ PON Passive Opical Netword: Mạng truy nhập quang thụ động ra đời đã mở ra

BO MON KY THUAT VIEN THONG

DO AN TOT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIEN CUU CONG NGHE TRUY NHAP QUANG

ETHERNET-EPON

Giáo viên hướng dẫn: TS Trần Hoài Trung

Sinh viên thực hiện: Quách văn Hiếu

Lớp: KTVT A

Khóa: 50

người ngày càng cao hơn Những nhu cầu đó có thé 1a tìm kiếm, trao đổi thông tin, vui chơi, giải trí Để đáp ứng những nhu cầu đó, các nhà cung cấp dịch vụ

viễn thông không ngừng đổi mới công nghệ cũng như dịch vụ mới Vấn đề đặt

ra là làm thế nào để các nhà cung cấp có thé truyền tải dữ liệu một cách nhanh chóng, chính xác, an toàn và kinh tế Có nhiều giải pháp được đưa ra, trong đó việc khai thác nguồn tài nguyên băng rộng luôn được đặt lên hàng đầu Trước kia, cáp đồng đã được lựa chọn sử dụng chủ yếu cho hệ thống mạng truy nhập Tuy nhiên với những hạn chế như băng thông nhỏ, khả năng chống nhiễu kém, suy hao lớn, phạm vi truyền ngắn, cáp đồng đã tỏ ra không còn phù hợp với nhu cầu sử dụng mạng khi mà ngày nay càng nhiều dịch vụ truy cập băng rộng ra đời nhu tripleplay, IPTV, VoD, VoIP va dac biét la su phat trién nhanh chong cua Internet Van dé đặt ra là làm thế nào đề truyền tải được nhiều loại dữ liệu trong khi băng thông là có hạn Với những vấn đề đó, việc đưa cáp quang vào sử dụng trong mạng truy nhập là một giải pháp hữu hiệu, và công nghệ PON (Passive Opical Netword: Mạng truy nhập quang thụ động) ra đời đã mở ra một tiềm năng lớn cho việc triển khai các địch vụ băng rộng và thay thế dần các hệ thống mạng truy nhập cáp đồng băng thông hẹp, chất lượng thấp Trong các chuẩn PON thì hiện nay EPON (Ethernet - Pon: Mạng quang thụ động chuẩn Ethernet)

đã được lựa chọn sử dụng nhiều nhất để thay thế cho các mạng truy nhập của nhiều nước trên thế giới Với những đặc điểm kỹ thuật công nghệ mềm dẻo hỗ trợ nhiều lựa chọn cho tốc độ truy nhập, EPON đang ngày càng khẳng định là công nghệ của mạng truy nhập thế hệ mới

Trong đồ án này, em đi sâu vào nghiên cứu cấu trúc của công nghệ E- PON va kha nang triển khai tại Việt Nam Đồ án gồm 4 chương Chương I trình bày khái quát chung về mạng truy nhập quang, các công nghệ sử dụng mạng truy nhập và hướng phát triển của mạng truy nhập quang Chương 2 đi sâu vào

mạng, từ đó cho thấy thế mạnh công nghệ này trong mạng truy nhập quang thụ động và công nghệ EPON Chương 4 khả năng triển khai mạng E-PON vào hệ thống mạng truyền tải Việt Nam

Hà Nội, ngày 14 tháng 3 năm 2013

sinh viên

Quách Văn Hiếu

h9 000/00 4)}3)))ạ4 ÔỎ 4

TỎNG HỢP DANH MỤC HÌNH VẼ 22-2222 222+22E2E222E2322222322222122223122222 re 6

TÔNG HỢP DANH MỤC BẢNG BIÊU .-.22: 2252222222222 222EE2EESvtzEEvrrrrrrcree §

CHƯƠNG I: TÔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG -. 2-22 + 11

1.1 Giới thiệu €hung - << << s2 + S9 E9 HH HH HH HH 0H 0 0 n0 1e 11

1.1.1 Vị trí mạng truy nhập trong mạng viễn thông -2- 22 252222s+s#zszxezsezxezssrsesserseee LL 1.1.2 Mạng truy nhập cáp đồng

1.1.3 Mạng truy nhập cáp quang

1.2 Mạng truy nhập quang FTTx

1.2.1 Giới thiệu

1.2.2 Phân loại mạng FTTx theo vị trí đặt ONU oe

1.2.3 Phan loai mang FTTx theo AU in ose eccesseesssessesssessvessecssecssesscssvesstesscesesseessesseesseeavesssees 15

1.3 Các công nghệ cung cấp kết nối mạng quang FT TY -s°ss°ssse+ss£++x+e+++ 16 1.3 1 Mạng quang chủ động AON

2.5 Kết WAn ChUONG .seccsssscsssssssccsssecssscssnecsssccessecsuscsssccessccsnscssnscssuecsssccenscessccsssecenseessceesnecssneess 34

3.1.1 Kiến trúc mô hình mạng Ethernet

3.2.3 Giao thức điều khiển đa điểm MPCP _ 3.2.4 EPON với kiến trúc 802 -c+c2+++++tt2EEEEEE111 11 tr rrriiiiiiirrree

3.3 Trễ và các phương pháp phân phối băng thong trong EPON

3.3.1 Mô hình mô phỏng của mạng truy nhập EPON

3.3.2 Thuật toán InterleAved Polling

3.3.3 Kế hoạch phân bé băng thông

3.3.5 Sự cắp phat bang thOng cceccceecssesssseessseesssessssessseesssecssseesseesssesssseesseesssssesseesseeesseeenseeesveea 67

3.3.6 SLA aware P- DBA

3.3.7 SLA aware Adaptive DBA

3.4 Kết luận chương s «se +E+x*e©EE++9EEE.+EEE449E7144774409977119E772477144 2741927 74 CHUONG IV: KHẢ NĂNG TRIÊN KHAI TẠI VIỆT NAM - : : ¿5755 75 4.1 Tình hình triển khai mạng truy nhập quang Việt Nam «<sessevssec++ 75

4.2 Áp dụng triển khai thực tế tại Việt Nam

4.2.1 Nhu cầu sử dụng internet băng rộng tại Việt Nam

4.2.1 Nhu cầu sử dụng IPTV của mạng VNPT tại Việt Nam - - 5-55 ++s+x sex re 79 LƯU AM 00A0) 0/0 80

Hình 1.2 Phân loại mạng FTTx theo vị trí đặt ONIU ¿5 2< <+<+essxs+ 14

Hình 1.3 Kiến trúc mạng quang chủ động - ¿+ - + +++++£v£+xexzzezereeexexeee 18 Hình 1.4 Kiến trúc mạng quang thụ động 20

Hình 2.1 Mô hình kiến trúc mạng quang thụ động PON . +2 22 0005000100.) 23

Hình 3.11.Giao thức MPCP- hoạt động của bản tin Gafe - ©5++<+<c<<+ 51

Hình 3.12 Giao thức MPCP — hoat dong của bản tin Report - + 52 Hình 3.13 Trường link IP được nhúng trong mào đầu ¿+22 54

Hình 3.14.a Hướng xuống trong PtPE -©2222++222E222222723222227713222222712 xe 55

Hình 3.14.b Hướng lên trong PtPE ¿5:56 tt EEEEEeEEkEkrkrEkrrrrrrrrrrree 55 Hình 3.15 Cầu giữa các ONU: trong P{PE ¿-22:++22EEEt22EEEe22E122eEEExcrrrree 56 Hình 3.16.a Hướng truyền xuống trong SME chen 56

Hình 3.19 Các bước của thuật toán Interleaved Plolling ¿ «-<s«5x++++ 62 Hình 3.20 Các thành phần CUA LE GOK eee O-©Ö- L 66

Hình 4.1 Dự báo tăng trưởng Internet tại Việt Nam (nguồn CMC Telecom) 78

Bảng 4.1: Nhu cầu băng thông của một số loại hình dịch vụ -cccccss¿ 77

TONG HOP THUAT NGU VIET TAT

Asymmetric Digital Subscriber Đường dây thuê bao bắt

Chế độ truyền tải không

ATM Asynchronous Tranfer Mode

đông bộ

Broadband Passive Optical Mạng quang thụ động

BPON

Đa truy cập phân chia CDMA Code Division Multiple Access

theo mã Cấp phát băng thông DBA Dynamic Bandwidth Alocation

FTTC Fiber To The Curb Cap quang dén cum dan

FTTE Fiber To The Exchange Cáp quang đến tận tổng đài FTTH Fiber To The Home Cap quang dén tan nha

Cáp quang đến các FTTN Fiber To The Node

node FTTO Fiber To The Office Cáp quang đến văn phòng

Cáp quang đến tận FTTU Fiber To The User

người dùng Cáp quang đến khu vực FTTX Fiber To The X

X Gigabit Passive Optical Mang quang thụ động GPON

Institute ofElectrical and lectronics | Hiệp hội các kỹ sư điện và

IPTV Internet Protocol Television Truyền hình Internet

ID Indentify Destination Chỉ định địa chỉ đích

quang

Thiết bị đầu cuối đường

OLT Optical Line Terminal

dây quang ONT Optical Network Terminal Thiết bị đầu cuối mang

ONU Protocol Data Unit Don vị dữ liệu giao thức

PON Passive ptical Network Mạng quang thụ động

Time Division Multiplex Đa truy cập phân chia

TDMA

Giao diện người sử dụng

UNI User Network Interface

- mang

Ghép kénh phan chia WDM Wave Division Multiplexing

theo bước sóng WAN Wide Area Network Mạng diện rộng

CHƯƠNG I: TÓNG QUAN VÈ MẠNG TRUY NHẬP QUANG

1.1 Giới thiệu chung

1.1.1 Vị trí mạng truy nhập trong mạng viễn thông

Mạng viễn thông gồm hai phần cấu thành chính: phần mạng lõi và phần mạng truy nhập

Q3

MẠNG TRUY

| J DIEN CAC NGƯỜI SỬ

Hình 1.1 Vị trí mạng truy nhập trong mạng viễn thông

Mạng truy nhập nằm giữa người sử dụng dịch vụ viễn thông và điểm cung cấp địch vụ của mạng để truyền tải các địch vụ sẵn có từ điểm cung cấp dịch vụ đến người sử dụng

Mạng lõi bao gồm hệ thống tổng đài, điểm cung cấp dịch và các hệ thống chuyền tiếp, trung gian cùng hệ thống truyền dẫn liên đài, nhằm cung cấp các dịch vụ cho người dùng thông qua các điểm địch vụ.[5]

1.1.2 Mạng truy nhập cáp đồng

Hiện nay, các tổng đài quốc tế và tổng đài liên tỉnh đều đã được nâng

cấp, các tong dai nội hạt được số hóa 100%, trung kế nội tỉnh tới các tong dai

vệ tinh hầu như đã sử dụng 100% cáp quang Chỉ còn phần truyền tín hiệu tới

thuê bao vẫn dùng đôi cáp đồng truyền thống Mạng truy nhập cáp đồng hiện nay được sử dụng rộng dãi trong mạng trong mạng truy nhập thuê bao tại rất nhiều quốc gia Đây là phương thức truyền dẫn đầu tiên từ khi mạng điện thoại ra đời và cho đến nay nó không ngừng hoàn thiện và phát triển Cáp đồng đôi dây xoắn thường có kích thước 0,4 - 0,6 mm, được bọc cách điện và xoắn lại với nhau thành từng cụm vài trục đến vài trăm đôi Hệ thống mạng đồng có ưu điểm:

* Kế thừa được sự có sẵn của mạng truyền thống

* Đảm bảo tính linh hoạt, có thé chia nhỏ tới từng thuê bao phức tạp

* Cáp đồng thường có độ bên cơ lý cao

Bên cạnh những ưu điểm đó hệ thống này đang dần bộc lộ những hạn chế của nó trong khi nhu cầu về da dạng dịch vụ ngày càng lớn đó là:

* Phần mạng giao tiếp trực tiếp với khách hàng hiện nay là cáp đồng nội hạt, không đáp ứng được nhu cầu phát triển trong tương lại vì

dải tần của đôi dây cáp đồng chỉ đáp ứng được các dịch vụ thoại

truyền thống và số liệu tốc độ chậm

* Bán kính vùng phục vụ của tổng đài bị hạn chế do khả năng truyền tín hiệu của cáp đồng, ở các thành phố lớn, vì lý do an toàn dung

lượng tổng đài không thể quá lớn, điều này tạo ra một nhu cầu lớn

về số lượng các tổng đài do đó khai thác khó hiệu quả, còn ở những cấp dưới của mạng do dung lượng thuê bao không cao, dung lượng tổng đài hay nút chuyển mạch thường hạn chế khoảng vài trăm đến vài nghìn thuê bao, số điểm cần phục vụ lại nhiều, điều này cũng tạo

lên số lượng lớn các tổng đài độc lập, việc kết nối các tổng đài độc

lập này cũng làm tăng số cấp thuê bao của mạng

*_ Việc khai thác và quản lý kém hiệu quả đo có nhiều loại thiết bị của

nha cung cấp khác nhau trên mạng lưới, mỗi nhà cung cấp khác nhau trên mạng lưới lại có những đặc điểm riêng dẫn đến khó quản

lý, đỏi hỏi phải xây dựng các tông đài độc lập để đáp ứng những nhu

cầu phát triển.[6] [7]

1.1.3 Mạng truy nhập cáp quang

Mạng truy nhập cáp quang có động lực phát triển từ việc triển khai cáp quang vào mạng truy nhập thuê bao Mạng này có thể phân phối đến khách hàng bat kỳ loại hình liên lạc, thông tin giải trí nào dựa trên các dịch vụ thoại,

dữ liệu, video Mạng truy nhập có các ưu điểm sau:

*_ Cho phép đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng về dịch

vụ mới cả loại hình dịch vụ lẫn dải thông (VOD, CATV, các dịch vụ

multimedia, kết nối LAN, WAN )

* Mạng truy nhập cho phép sử dụng cơ sở hạ tầng mạng có hiệu quả cao hơn, việc phát triển các dịch vụ mới cũng trở lên dễ dàng hơn bằng các thêm các loại card mới và phát triển các phần mềm tương ứng

* Mạng truy nhập cho phép triển khai các địch vụ một cách nhanh chóng, tạo ra khả năng tích hợp các dịch vụ và giảm đáng kê các chi phí quản lý và bảo dưỡng so với mạng cáp đồng hiện tại do đó mang lại kinh tế cao

* Về mạng tối ưu cấu trúc mạng viễn thông, giảm số lượng nút chuyển mạch trong mạng, tăng bán kính phục vụ của tổng đài nội hạt Với mạng truy nhập, mạng nội hạt hiện tại sẽ có số lượng tổng

ít hơn nhưng dung lượng mỗi nút cao hơn so với mạng hiện tại

*_ Về quản lý mạng: mạng truy nhập có một hệ thống quản lý giúp mạng hoạt động ổn định linh hoạt với các khả năng chuẩn đoán,

khắc phục và sửa lỗi tốt

1.2 Mạng truy nhập quang FT Tx

1.2.1 Giới thiệu

Với sự bùng nổ về nhu cầu băng thông hiện nay, việc triển khai một hệ

thống mạng truy nhập quang đến từng hộ gia đình là một xu thế tất yếu Đó chính là mạng FTTH - Fiber to the home (cáp quang đến tận nhà)

FTTx (Fiber To The x) là một kiến trúc mạng trong đó sợi quang được kéo từ các thiết bị chuyển mạch của nhà cung cấp dịch vụ đến các thuê bao

Ở đây, “x” được hiểu là một ký hiệu đại điện cho các loại hình mạng khác nhau như FTTH, FTTC, FTTB, FTTN Do đó nó có thể thay thế cơ sở hạ tầng cáp đồng hiện tại như dây điện thoại, cáp đồng trục Đây là một kiến trúc mạng tương đối mới và đang phát triển nhanh chóng bằng cách cung cấp băng thông lớn hơn cho người dùng Hiện nay, công nghệ cáp quang có thể cung cấp đường truyền lên tới tốc độ 100 Mbps

1.2.2 Phân loại mạng FTTx theo vị trí đặt ONU

Một cách tổng quan ta có thể nhìn thất rõ sự phân loại hệ thống mạng FTTx thong qua hình 1.2 Như trong định nghĩa ta có các loại FTTH, FTTB,

FTTU, FTTE Điểm khác nhau của các loại hình này là vị trí đặt ONU đến thuê bao Nếu từ OLU đến ONU (thiết bị đầu cuối người đùng) hoàn toàn là

cáp quang thì người ta gợi FTTH/FTTB

* FTTH (Fiber To The Home): cáp quang chạy đến tận nhà thuê bao

Y FTTB (Fiber To The Buiding): giéng nhu FTTH nhưng ở đây kéo đến các tòa nha cao tang

Y FTTC (Fiber To The Curb): cáp quang đến một khu vực dân cư Lúc

đó từ ONU đến thuê bao có thể sử dụng cáp đồng Trong mô hình này, thiết bị đầu cuối phía người sử dụng được bố trí trong các ca bin trên đường phó, dây nối tới các thuê bao vẫn là cáp đồng FTTC cho phép san xẻ giá thành của một ONU cho một thuê bao do đó nó

có thé ha thấp được giá thành lắp đặt ban đầu

Ngoài ra còn có một số loại hình khác như là FTTE (Fiber To The Exchange), FTTN (Fiber To The Node)

1.2.3 Phân loại mạng FTTx theo cấu hình

Cấu hình Pointto Point: là kết nối điểm - điểm, có một kết nói thắng từ

nhà cung cấp dịch vụ đến khách hàng Trong hệ thống đường quang trực tiếp mỗi sợi quang sẽ kết nối tới chỉ một khác hàng Vì sợi quag là sừ dụng riêng

rẽ nên cấu hình mạng tương đối đơn giản đồng thời do băng thông không chia

sẻ, tốc độ đường truyền có thể lên rất cao Quá trình truyền dẫn trên cấu trúc cũng rất an toàn do toàn bộ quá trình truyền chỉ trên một đường đây vật lý, chỉ

có các đầu cuối là phát và thu đữ liệu, không bị lẫn với các khách hàng khác

Tuy nhiên cấu trúc này có một nhược điểm cơ bản mà khó có thể phát triển

cho quy mô rộng đó là giá thành đầu tư cho một khách hàng rất cao, hệ thống

sẽ trở lên rat céng kénh, khé khan trong viéc van hanh va bao dudng khi sé lượng khác hàng tang lên

Cấu hình Point to Multipoint: kết nối điểm — đa điểm, một kết nối từ

nhà cung cấp dịch vụ đến nhiều khách hàng thông qua bộ chia spitter Trong

hệ thống này mỗi đường quang đi từ nhà cung cấp dịch vụ được chia sẻ sử dụng chung cho một số khách hàng Sẽ có một đường quang đi đến một nhóm khách hàng ở gần nhau về mặt địa lý, tại đây đường quang dùng chung này sẽ được chia tách thành các đường quang riêng biệt đi đến từng khách hàng

Điều này làm giảm chỉ phí lắp đặt đường quang riêng biệt đi đến từng khách

hàng Điều này làm giảm chỉ phí lắp đặt đường cáp quang và tránh cho hệ

thống khi phát triển khỏi cồng kềnh

So sánh hai cấu hình:

Hai cấu hình mạng Point to Point và cấu hình mạng Point to Multipoints có nhưng ưu nhược điểm riêng và áp dụng cho người sử dụng khác nhau nhưng cấu hình Point to Multipoints có nhưng ưu điểm vượt trội để

áp dụng vào triển khai mạng thực tế Đó là giảm chỉ phí lắp đặt đường truyền đến thuê bao, giảm các thiết bị, tận dụng tối đa dung lượng đường truyền Cầu hinh Point to Multipoint 1a cau hinh rat phù hợp với hệ thống mạng truy nhập cáp quang

1.3 Các công nghệ cung cấp kết nối mạng quang FTTx

1.3 1 Mạng quang chủ động AON

Để phân phối tín hiệu, mạng quang chủ động sử dụng các thiết bị cần nguồn điện nuôi để phân tích dữ liệu như một chuyển mạch, router hoặc mulitiplexer Dữ liệu từ phía nhà cung cấp của khách hàng nào sẽ chỉ được chuyển đến khách hàng đó và dữ liệu từ phía khách hàng sẽ tránh được xung

đột khi truyền trên đường vật lý chung bằng việc sử dụng bộ đệm của các

thiết bị chủ động

Từ năm 2007, hầu hết các hệ thống mạng quang chủ động được gọi là Ethernet chủ động, Ethernet chủ động sử dụng các chuyển mạch Ethernet

quang để phân phối tín hiệu, do đó sẽ kết nói các căn hộ khách hàng với nhà

cung cấp thành một hệ thống mạng Ethernet khổng lồ giống như một mạng máy tính thông thường ngoại trừ mụch đích của chúng là kết nối các căn hộ

và các tòa nhà với các nhà cung cấp dịch vụ Mỗi tủ chuyên mạch có thể quản

lý tới 1.000 khác hàng, thông thường là 400 - 500 khách hàng Các thiết bị

chuyển mạch này thực hiện chuyển mạch và định tuyến dựa vào lớp 2 và lớp

3

Một nhược điểm lớn của mạng quang chủ động chính là ở thiết bị

chuyển mạch Với công nghệ hiện tại, thiết bị chuyển mạch bắt buộc phải

chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu điện để phân tích thông tin rồi tiếp tục chuyền ngược lại để truyền đi, điều này sẽ làm giảm tốc độ truyền dẫn tối đa

có thể trong hệ thống FTTx Ngoài ra do đây là những thiết bị chuyên mạch

tốc độ cao nên các thiết bị này có chi phí đầu tư lớn, không phù hợp với việc

triển khai đại trà trong mạng truy nhập

Hình 1.3 dưới đây mô tả kiến trúc mạng quang chủ động AON Với mô hình cáp quang chạy đến từng hộ gia đình, một thuê bao của mạng quang chủ động hình cây cách trung tâm điều khiển từ xa tới 20 km sẽ được cấp một đường dây quang riêng đủ để đáp ứng cho băng thông 2 chiều Cấu trúc mạng này tương tự như cấu trúc của mạng cáp đồng hiện tại và vẫn đễ đàng cho các nhà cung cấp dịch vụ đã có sẵn cơ sở hạ tầng Mạng quang chủ động được hỗ trợ các chuẩn Ethernet quang và cấu trúc đơn giản và quan trọng nhất nó rất linh hoạt cho sự tăng trưởng của hệ thống viễn thông trong tương lai Bởi vì đặc

điểm quan trọng của các hệ thống viễn thông là các thiết bị đầu cuối thay đổi rất nhanh chóng nhưng nhưng cơ sở hạ tầng mạng thì phải tồn tại từ 15 đến 20 năm Do đó lựa trọn giải pháp nào là điều rất quan trọng đối với các nhà cung cấp dịch vụ cũng như những kỹ sư thiết kế hệ thống mạng

Routed to 500 ONTs

Như vậy với khái niệm này, mạng PON sẽ không chứa bắt kỳ một phần

tử tích cực nào mà cần có sự chuyên đổi điện - quang Thay vào đó, PON sẽ

chỉ bao gồm: sợi quang, các bộ chia, bộ kết hợp, bộ ghép định hướng điều

này giúp cho PON có một số ưu điểm như: không cần nguồn điện cung cấp

nên không bị ảnh hưởng bởi lỗi nguồn, có độ tin cậy cao và không cần bảo dưỡng đo tín hiệu không bị suy hao nhiều như đối với các phần tử tích cực

Mạng PON ngoài việc giải quyết các vấn đề về băng thông, nó còn ưu điểm là chỉ phí lắp đặt thấp do nó tận dụng được những sợi quang trong mạng

có từ trước PON cũng dễ dàng và thuận tiện trong việc ghép thêm các ONU theo yêu cầu của các dịch vụ, trong khi việc thiết lập trong mạng tích cực khá phức tạp do việc cấp nguồn tại mỗi nút mạng và trong mỗi nút mạng đều cần

có các bộ phát lại

PON có thể hoạt động với chế độ không đối xứng Chắng hạn, một

mang PON có thể truyền dẫn theo luồng 622Mbits ở đường xuống và truy nhập theo luồng 155Mbits ở đường lên Một mạng đối xứng như vậy sẽ giúp cho cho phí của các ONU giảm đi rất nhiều, do chỉ phải sử dụng các bộ thu

hệ số chia của splitter, n có thé là 8, 16, 32, 64 hoặc 128) trên một khoảng cách tối đa là 20 km Đề thu được tín hiệu từ OLT, tại phía người sử dụng

cần có các ONU/ONT Các thiết bị này có nhiệm vụ là biến đổi tín hiệu

điện thành tín hiệu quang

Hinh 1.4 Kiến trúc mạng quang thụ động

Trong sơ đồ trên, các thành phần chính của một mạng PON là:

Y OLT (Optical Line Terminal): day là thiết bị kết cuối kênh quang đặt tại Center Office Nó là thành phần quan trọng nhất trong hệ thống FTTH, cung cấp các đao diện truy nhập PON cho thiết bị ONU phía người sử dụng và các giao diện khác cho tín hiệu phía uplink

Y ONU (Optical Network Unit): ONU là thiết bị lắp đặt tại phía khách

hàng Nó là điểm cuối của mạng quang FTTH ONU có nhiệm vụ chuyền tín hiệu quang từ giao diện PON thành các chuẩn tín hiệu cho các thiết bị mạng, tín hiệu truyền hình, tín hiệu thoại được sử dụng tại thuê bao

Y ONT (Optical Network Terminal): Day 1a thiét bi dau cudi phia

người sử dụng, là điểm cuối cùng của ODN

Y OND (Optical Network Distribution): Hé théng phân phối cáp quang tính từ sau OLT đến ONU/ONT Cụ thẻ, hệ thống phân phối

quang OND lại bao gồm các thành phần sau đây:

"Măng xông quang

= Day nhay quang

“_ Hộp phối quang ODE

= Splitter (b6 chia, ghépquang)

1.3.3 So sánh mạng PON va AON

Có rất nhiều yếu tố dé so sánh ưu điểm và nhược điểm của hai kỹ thuật

PON và AON Tuynhiên, có một ưu điểm nồi bật của PON so với AON đó là

sử dụng các thiết bị chia quang thu động Spitter, chia các tín hiệu đến từng thuê bao, tín hiệu đều là tín hiệu quang đến tận khách hàng sử dụng dịch vụ Đối với AON thì sử dụng thì các thiết bị chuyển mạch bắt buộc phải chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu điện để phân tích thông tin rồi tiếp tục chuyến ngược lại rồi chuyền đi điều này sẽ giảm tốc độ truyền dẫn đi, sẽ làm giảm tốc

độ truyền dẫn trong hệ thống FTTx, ngoài ra thiết bị này có chỉ phí lớn không thuận tiện cho việc triển khai đại trà cho mạng truy nhập vì vậy PON được sử dụng rộng rãi cho mạng truy nhâp

1.4 Kết luận

Chương I cho chúng ta cái nhìn tổng quan về mạng truy nhập, vị trí mạng truy nhập trong mạng viễn thông, tổng quan về mạng quang FTTx, giới thiệu công nghệ mạng quang truy nhập AON, PON Từ đó so sánh và nêu lên ưu nhược điểm của hai công nghệ, lựa chọn công nghệ phù hợp cho mạng truy nhập quang tại Việt Nam

CHUONG II: MANG TRUY NHAP QUANG THU DONG PON

2.1 Kiến trac mang PON

Mang quang thụ động PON sử dụng phần tử chia quang thụ động trong mạng phân bố nằm giữa thiết bị đường truyền quang (OLT) và thiết bị kết

cuối mạng quang (ONU).[1] [5]

Hình 2.1 Mô hình kiến trúc mạng quang thụ động PON

Các phần tử thụ động của PON đều nằm trong mạng phân bố quang (hay còn gọi là mạng quang ngoại vi) bao gồm các phần tử như sợi quang, các

bộ tách ghép quang thụ động, các đầu nói và các mối hàn quang Các phần tử tích cực như OLT và ONU đều nằm ở đầu cuối của mạng PON Tín hiệu trong PON có thể được phân ra và truyền đi theo nhiều sợi quang hoặc được kết hợp lại và truyền đi trên một sợi quang thông qua bộ ghép quang, phụ thuộc tín hiệu đó đi theo hướng lên hay xuống của PON

2.2 Mô hình mạng PON

Có một vài mô hình thích hợp cho mạng truy cập như mô hình cây, vòng hoặc bus Mạng quang thụ động PON có thể triển khai linh động trong

bất kỳ mô hình nào nhờ sử dụng một tapcoupler quang 1: 2 và bộ tách quang 1:N

© Sir dung ít cáp nối hơn mô hình dạng vòng

Uu diém:

e _ Thiết lập mạng đơn giản

e —_ Ít cáp nối hơn so với các cấu hình mạng khác

Nhược điểm:

e _ Liên kết mạng bi phá vỡ khi cáp đường trục bị lỗi

e - Xung đột dữ liệu xảy ra trên cáp đường trục khi có 2 liên kết thực hiện đồng thời, dẫn đến giới hạn khả năng truyền tải dữ liệu trong mạng

2.3 Các thành phần cơ bản của mạng quang thụ động PON

2.3.1 Sợi quang, cáp quang

Sợi quang là một thành phần quan trọng trong mạng, nó tạo sự kết nối giữa các thiết bị Hai thông số cơ bản của sợi quang là suy hao và tán sắc Tuy nhiên sợi quang ứng dụng trong mạng PON thì chỉ cần quan tâm đến suy hao

mà không cần quan tâm đến tán sắc bởi khoảng cách truyền tối đa chỉ là 20km

và tán sắc thì ảnh hưởng không đáng kể Do đó, người ta sử dụng sợi quang

có suy hao nhỏ, chủ yếu sử đụng loại sợi single mode

Các loại cáp quang sử dụng trong mạng PON:

* Cáp gốc (cáp phân bổ từ OLT đến splitter): thường là loose-tube — loại cáp này thì được khuyến nghị ứng dụng ở hầu hết mạng PON

* Cáp phối (cáp phân bồ từ splitter đến dây drop): có thể sử dụng cáp loose-tube hoặc ribbon

* Dây drop (kéo đến nhà thuê bao)

2.3.2 Bộ tách, ghép quang

Thiết bị chia, ghép sử dụng trong PON là các thiết bị tách, ghép quang

thụ động (Slitter), thực hiện chia, ghép tín hiệu quang từ nhà cung cấp dịch vụ đến khách hàng và ngược lại để tận dụng hiệu quả sợi quang Thành phần được nhắc chủ yếu trong mạng PON là bộ chia, dùng để chia công suất quang

từ một sợi ra nhiều sợi khác nhau Từ OLT đến ONU, ONT có thể sử dụng

nhiều loại bộ chia có tỉ lệ khác nhau như 1: 2, 1: 4, 1: 8, 1: 16, 1: 32, 1: 64,1:

128 Sử dụng bộ chia có tỉ lệ lớn khác như 1: 32 hay 1: 64 hay có thé sir dung

bộ chia nhiều lớp với lớp thứ nhất sử dụng bộ chia 1: 2 và lớp thứ hai sử dụng hai bộ chia I: 4 Tỉ lệ bộ chia càng cao thì suy hao bộ chia càng lớn, đối với

bộ chia I: 2 thì có suy hao bộ chia nhỏ nhất là 3đB

2.3.3 Các đầu cuối mạng PON

OLT (Optical Line Terminal — thiết bị đường truyền quang): là thiết bi đầu cuối phía nhà sản xuất, có nhiệm vụ kết nói tất cả các loại dịch vụ lại và truyền thông qua cáp quang, cáp quang từ OLT sẽ trải dài và kết nối tới mỗi ONT OLT bao gồm các chức năng chính:

* Chức năng kết nối chéo

* Chức năng giao diện công dich vụ

* Chức năng giao diện mạng phân phối quang OND

ONU, ONT: ONU và ONT về cơ bản là các thiết bị có chức năng như

nhau, đều làm nhiệm vụ biến đổi quang thành tín hiệu điện Tuy nhiên sự

khác nhau của hai loại thiết bị kết cuối này là: ONT được đặt ngay tại nhà thuê bao, cần phải được cấp nguồn và không hỗ trợ dịch vụ IPTV Còn ONU thì được đặt bên ngoài nhà thuê bao, không cần cấp nguồn, thường có số lượng cổng giao tiếp lớn và có hỗ trợ dịch vụ IPTV

2.4 Các công nghệ của PON

Các công nghê PON có thể chia theo các chuẩn mạng PON thành 2 nhóm: nhóm 1 bao gồm các chuân theo phương thức truy nhập TDMA như là

APON, BPON, EPON, GPON, GEPON; nhóm thứ 2 bao gồm chuẩn theo các

phương thức truy nhập khác như WDM-PON và CDMA-PON.{4]

2.4.1 APON/BPON

APON (ATM Passive Optical Network) la chuan mang PON dau tiên, dựa trên công nghệ ATM, được quy định trong chuẩn G.983 cua ITU-T BPON (Broadband PON): Là chuẩn phát triển dựa trên APON và được chuẩn hóa trong chuỗi khuyến nghị G.938 của ITU-T Các khuyến nghị này đưa ra các tiêu chuẩn về các khối chức năng ONT và OLT, khuôn dạng và tốc độ khung của luồng dữ liệu hướng lên và hướng xuống, giao thức truy nhập hướng lên TDMA, các giao tiếp vật lý, các giao tiếp quản lý và điều khiển

ONT Hệ thống BPON hỗ trợ tốc độ không đối xứng 155 Mbps hướng lên và

622 Mbps hướng xuống hoặc tốc độ đối xứng 622 Mbps Các hệ thống BPON

đã được sử dụng ở nhiều nơi, tập trung ở Bắc Mỹ, Nhật Bản và một phần Châu Âu

2.4.2 EPON/GEPON

EPON được chuẩn hóa bởi IEEE 802.3 Trong EPON dữ liệu hướng xuống được đóng khung theo khuôn dạng Ethernet Các khung EPON có cấu

trúc tương tự như các liên kết Gigabit Ethernet điểm tới điểm ngoại trừ từ

mào đầu và thông tin xác định điểm bắt đầu của khung được thay đổi để mang trường nhận dang kénh logic (LLID — Link logic ID) nhằm xác định duy nhất một ONU MAC Trong hướng lên, các ONU phát các khung Ethernet trong các khe thời gian đã được phân bổ ONU sử dụng giao thức điều khiển đa điểm PDU (MPCPDU - Multi Point Control Protocol Data Unit) để gửi các bản tin “Report” yêu cầu băng thông, trong khi đó OLT gửi bản tin “Gate” cấp phát băng thông cho các ONU Các bản tin “Gate” bao gồm thông tin về thời gian bắt đầu và khoảng thời gian cho phép truyền

dữ liệu đối với ONU OLT cũng định kỳ gửi các bản tin “Gate” tới các ONU hỏi xem chúng có yêu cầu băng thông hay không Các ONU cũng có thể gửi “Report” cùng với dữ liệu được phát trong hướng lên Ngoài ra, giao thức DBA cũng có thể được sử dụng trong EPON đề thực hiện cơ chế điều khiển phân bổ băng thông Do không có cấu trúc khung thống nhất đối với hướng xuống và hướng lên, do vậy trong cấu trúc của EPON, các khe thời gian và giao thức xác định cự ly là khác so với BPON và GPON OLT và các ONU duy trì các bộ đếm cục bộ riêng và tăng thêm I1 sau mỗi lóns Mỗi một MPCPDU mang theo một thời gian mẫu, mẫu này là giá trị của bộ đệm cục bộ của ONU tương ứng Tốc độ truyền dữ liệu EPON có thế đạt tới 1Gbits

GEPON là một chuẩn của IEEE-EFM cho việc sử dụng giao thức

Ethernet để truyền đữ liệu Nó là EPON nhưng tốc độ đạt ở mức Gigabit Một hệ thống GEPON với tỷ lệ chia là 32 có thể cung cấp một băng

thông đối xứng là trên 30 Mbps cho mỗi khách hàng Băng thông này là đủ

để cung cấp các dịch vụ yêu cầu băng thông lớn như các ứng dụng video cũng như các ứng dụng thoại và data Thậm chí với đồng thời 3 luồng video

nộ nét cao với dung lượng mỗi luồng là 6-7 Mbps (tổng cộng là 18 -21Mbps) thì vẫn còn đủ dung lượng cho VoIP và truy cập Internet Dung lượng dành riêng cho VoIP thông thường chỉ khoảng 64k trên một kênh thoại trong khi truy nhập Internet tốc độ cao thường giới hạn ở các mức 512kbps, IMbps, 2Mbps, 4Mbps Băng thông tổng cộng cho cả 3 dịch vụ chỉ khoảng 25Mbps,

do đó GEPON là một công nghệ mạng truy cập lý tưởng cho việc hỗ trợ đa dịch vụ hiện có cũng như các dịch vụ của tương lai

Hiện tại, chuẩn GEPON cũng đang được phát triển để có thể hỗ trợ băng thông tối đa lên tới 10GB và tỉ lệ chia sẻ trên một sợi quang là 1: 64 2.4.3 GPON

GPON được xây dựng dựa trên APON và BPON Mặc dù GPON

hỗ trợ truyền tải tin ATM, nhưng nó cũng đưa vào một cơ chế thích nghi tải tin mới mà được tối ưu hóa cho truyền tải các khung Ethernet được gọi

là phương thức đóng gói GPON (G-PON Encapsulation Method - GEM) GEM là phương thức dựa trên thủ tục đóng khung chung trong khuyến nghị

G.701 ngoại trừ việc GEM tối ưu hóa từ mào đầu để phục vụ cho ứng

dụng của PON, cho phép sắp xếp các dữ liệu Ethernet vào tải tin GEM và

hỗ trợ sap xép TDM

GPON sir dung cau tric khung GTC (GPON Transmission Conversion) cho cả hai hướng xuống và lên Khung hướng xuống bắt đầu với một từ mào

đầu PLOAM, tiếp sau đó là vùng tải tin GEM hoặc các tế bào ATM PLOAM gồm có thông tin cấu trúc khung và sắp đặt băng thông cho ONT gửi dữ liệu trong khung hướng lên tiếp theo Khung hướng lên bao gồm các

nhóm khung gửi từ các ONT Mỗi một nhóm được bắt đầu với từ mào đầu

lớp vật lý mà có chức năng tương tự trong BPON, nhưng cũng bao hàm tổng hợp các yêu cầu băng thông của các ONT Ngoài ra, các trước PLOAM

và các yêu cầu băng thông chi tiết hơn được gửi đi kèm với các nhóm hướng lên khi có yêu cầu từ OLT OLT gán các thời gian cho việc gửi dữ liệu hướng lên từ cho mỗi ONT

Được ITU-T đã chuẩn hóa trong một loạt các khuyến nghị G.984.1,

G.984.2, G.984.3 và G.984.4 Hiệu suất và tốc độ đường truyền: GPON hỗ trợ

tốc độ bít cao nhất từ trước tới nay với tốc độ hướng xuống, hướng lên tương ứng lên tới 2,5-2,5 Gbits GPON cung cấp độ rộng băng lớn chưa từng có từ trước tới nay và là công nghệ tối ưu cho các ứng dụng của mạng FTTx

Hiện nay cũng như trong tương lai GPON là công nghệ phù hợp cho việc truyền thông Ethernet/IP với việc hỗ trợ truyền tiếng nói và video qua PON bằng việc sử dụng giao thức SONET/SDH

2.4.4 WDM- PON

Công nghệ mạng quang thụ động sử dụng ghép kênh phân chia theo bước sóng Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network (WDM PON) là thế hệ kế tiếp của mạng truy nhập quang và cho băng thông

lớn nhất TDM PON (bao gồm BPON, GPON và GEPON) sử dụng các bộ

chia công suất quang thụ động, hướng xuống là quảng bá và ONU nhận dữ liệu của mình thông qua nhãn địa chỉ nhúng, hướng lên sử dụng ghép kênh trong miền thời gian WDM PON sử dụng các bộ ghép sóng WDM thụ động, hướng xuống mỗi ONU nhận dữ liệu trên một bước sóng, hướng lên các bước

sóng khác nhau được ghép thông qua bộ ghép sóng WDM tới ONU Do sử dụng một bước sóng cho mỗi ONU nên WDM PON có tính bảo mật và tính mềm dẻo tốt hơn Ưu điểm chính của WDM-PON là nó khả năng cung cấp các dịch vụ đữ liệu theo các cấu trúc khác nhau (DSI1/E1/DS3, 10/100/1000 Base Ethernet ) tùy theo yêu cầu về băng thông của khách hàng Tuy nhiên, nhược điểm chính của WDM-PON là chi phí khá lớn cho các linh kiện quang để sản xuất bộ lọc ở những bước sóng khác nhau WDM-PON cũng được triển khai kết hợp với các giao thức TDMA PON để cải thiện băng thông truyền tin, và nó sẽ là sự lựa chọn của tương lai, là bước phát triển kế tiếp cho các công nghệ mạng truy nhập quang PON

2.4.5 CDMA-PON

Công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã CDMA cũng có thể triển khai trong các ứng dụng PON Cũng giống như WDM-PON, CMDA-PON cho phép mỗi ONU sử dụng khuôn dạng và tốc độ đữ liệu khác nhau tương ứng với các nhu cầu của khách hàng CDMA PON cũng có thể kết hợp với WDM để tăng dung lượng băng thông CDMA PON truyền tải các tín hiệu khách hàng với nhiều phổ tần truyền dẫn trải trên cùng một kênh thông tin Các ký hiệu từ các tín hiệu khác nhau được mã hóa và nhận dạng thông qua bộ giải mã Phần lớn công nghệ ứng dụng trong giải mã Phần lớn công nghệ ứng dụng trong CDMA PON tuân theo phương thức trải phố chuỗi trực tiếp Trong phương thức này mỗi ký hiệu 0, I (tương ứng với

mỗi tín hiệu) được mã hóa thành chuỗi ký tự dài hơn và có tốc độ cao hơn

Mỗi ONU sử dụng trị số chuỗi khác nhau cho kí tự của nó Đề khôi

phục lại dữ liệu, OLT chia nhỏ tín hiệu quang thu được sau đó gửi tới các bộ

lọc nhiễu xạ để tách lấy tín hiệu của mỗi ONU Ưu điểm chính của CDMA

PON là cho phép truyền tải lưu lượng cao và có tính năng bảo mật nồi trội

so các chuẩn PON khác Tuy nhiên, một trở ngại lớn trong CDMA-PON là

các bộ khuếch đại quang đòi hỏi phải được thiết kế sao cho đảm bảo tương ứng với tỷ số tín hiệu/tạp âm (S/N) Với hệ thống CDMA-PON không có

bộ khuếch đại quang thì tùy thuộc vào tốn hao bổ sung trong các bộ chia,

bộ xoay vòng, các bộ lọc mà hệ số ty chia ONU/OLT chi 1a 1:2 hoặc 1:8 Trong khi đó với bộ khuyếch đại quang hệ số này có thể đạt 1:32 hoặc cao hơn Bên cạnh đó các bộ thu tín hiệu trong CDMA-PON là khá phức tạp và giá thành tương đối cao Chính vì những nhược điểm này nên hiện tại CDMA-PON chưa được phát triển rộng rãi

2.4.6 So sánh các chuẩn công nghệ của TDMA-PON

Bảng 2.1: So sánh các chuẩn công nghệ của TDMA-PON

Tốc độ dữ liệu hoặc 22.8 Mbit/s

hướng xuống cả hai hướng

Đặc tính B-PON G-PON E_-PON

| | FSANvaITU-T |FSANvàlTU-T IEEE8023

Tổ chức chuẩ © enue enuan | $G15 (G.983 eries) | SG15 (G.984 series) (§02.3ah)

hoa

155.52 Mbit/s hướng lên 155.52 1 Gbit/s ca hai

Lên tới 2.488 GbiUs hướng

Truc tiép (qua GEM

GEM OAM Ethernet OAM

So sanh EPON va GPON

Phần trên đã nêu một cách tổng quan và khái quát nhất về PON, các công nghệ sử dụng trong PON, mỗi công nghệ đều có những ưu điểm riêng để

áp dụng vào từng mạng cụ thể, nổi bật đó mà hai công nghệ EPON và GPON Nhưng với những đặc điểm sau mà công nghệ EPON đã được lựa chọn hàng đâu của các nhà mạng:

*_ EPON và GPON có thể được áp dụng trong các cách sử dụng khác

nhau, mỗi công nghệ đều có những lợi thế riêng của nó trong các mạng truy nhập thuê bao, EPON tập chung vào các ứng dụng truy cập Internet téc d6 cao, VoID, IPTV, trong khi FTTH GPON tap

chung vào hỗ trợ đầy đủ các dịch vụ mới và các dịch vụ truyền

thông hiện có như ATM và TDM

EPON như là một công nghệ của FTTH, là một giải pháp lý tưởng

cho băng thông rộng Các thiết bị đầu cuối đây quang (OLT), đơn vị

mạng quang (ONU) và mạng lưới phân phối quang (ODN), trong đó bao gồm một hệ thống PON, quyết định các chi phí triển khai GPON và EPON Một ODN bao gồm cáp quang, tủ quang, splitter Đối với một số người sử dụng, chỉ phí cho các sợi quang và loại tủ

EPON và GPON là tương tự nhau Các chipset của GPON rat đắt và

có ít nhà sản xuất cung cấp Các modum của GPON cũng đắt hơn so với EPON, khi triển khai GPON, chi phí ước tính của một OLT

GPON gap 1,5 dén 2 lần so với một OLT của EPON, và chỉ phí ước tính của một ONT GPON sẽ là 1,2 đến 1,5 lần so với một ONT EPON

Y Chau 4 1a thị trường lớn cho EPON, chiếm 80% thuê bao PON trên toàn thế giới, tại Nhật Bản vào cuối năm 2006 có hơn 7 triệu thuê

bao FTTx, và dự kiến sẽ tăng lên hơn 17 triệu vào cuối năm 2010

Đến cuối năm 2006, triền khai EPON chiếm khoảng 80% thị trường thế giới, 20% còn lại của thị trường FTTH dựa trên GPON, BPON

* EPON là giải pháp FTTH chiếm ưu thế ở Nhật Bản, Hàn Quốc và

các quốc gia khác của châu Á- Thái Bình Dương, đáp ứng cho các dịch vụ như truy cập internet tốc độ cao, VoID IPTV Ở các nước khác, đặc biệt tại Mỹ, GPON là sự lựa chọn số một, và GPON

có thể tồn tại với các hệ thống PON truyền thống Điều này giải

thích tại sao EPON xuất hiện chiếm một thị phần lớn trên thị trường

Châu Á, nơi mà BPON không được sử dụng rộng rãi

2.5 Kết luận chương

Nội dung trên đã trình bày cho ta biết tổng quan về mạng truy nhập quang thụ động PON Và cũng cho ta thấy cấu trúc cơ bản của nó Các chuẩn của PON, so sánh giữa EPON và GPON từ đó thấy được ưu nhược điểm của các công nghệ Chương tiếp theo sẽ trình bày một công nghệ được sử dụng trong mạng PON, nhằm khai thác khả năng tốt nhất của mạng truy nhập quang thụ động Đó là công nghệ Ethernet và được gọi là mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

CHUONG III: MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG

ETHERNET-PON

3.1 Tống quan về công nghệ Ethernet

Ethernet là mạng cục bộ do ba công ty Xerox, Intel và Digital equipment xây dựng và phát triển Ethernet là mạng thông dụng nhất đối với các mạng nhỏ hiện nay (chiếm hơn 90% thị phần mạng hiện nay) Ethernet LAN được xây dựng theo chuẩn 7 lớp trong cấu trúc mạng của mô hình tham chiếu ISO, mạng truyền số liệu Ethernet cho phép đưa vào mạng các loại máy tính khác nhau kế cả máy tính mini Ethernet có các đặc tính kỹ thuật chủ yếu sau đây:

* Có cấu trúc đạng tuyến phân đoạn, đường truyền dùng cáp đồng trục, tín hiệu truyền trên mạng được mã hoá theo kiểu đồng bộ (Manchester), tốc độ truyền di liệu là 10 Mbs

* Chiều dài tối đa của một đoạn cáp tuyến là 500m, các đoạn tuyến này có thể được kết nối lại bằng cách dùng các bộ chuyền tiếp và

khoảng cách lớn nhất cho phép giữa 2 nút là 2,8 km

Sử dụng tín hiệu băng tần cơ bản, truy xuất tuyến (bus access) hoặc tuyén token (token bus), giao thức là CSMA/CD, đữ liệu chuyển đi trong các gói Gói (packet) thông tin dùng trong mạng có độ đài từ 64 đến 1518 byte Với việc ra đời Gigabit Ethernet, ban đầu như là một công nghệ LAN thì giờ

đây đã trở thành một chuẩn MAN và WAN.[3]

Thành công chủ yếu của Ethernet là do các yếu tô sau:

* Đơn giản và dé dang bao tri

* Có khả năng phối hợp với các công nghệ khác

v Tin cay

Y Chi phi lap dat va nang cAp thấp

Tất cả các chuẩn phát triển sau này về cơ bản đều tương thích với chuẩn gốc Một frame của Ethernet xuất phát từ một NIC 10 Mbps cáp đồng trục loại cũ trong một máy PC, đặt lên liên kết Ethernet quang tốc độ 10 Gbps

và kết thúc tại một NIC 100 Mbps Các gói trên một mạng Ethernet không bị

thay đối

3.1.1 Kiến trúc mô hình mạng Ethernet

Mang LAN có nhiều mô hình kiến trúc khác nhau, nhưng bắt chấp sự rắc rồi và kích cỡ của nó, tất cả đều kết hợp từ ba kiến trúc kết nối cơ bản:

Kiến trúc đơn giản nhất là kết nối điểm - điểm (hình 3.1) Chỉ 2 đơn vị

mạng được kết nối với nhau và kết nối này có thể là DTE với DTE, DTE với DCE, DCE với DCE Dây cáp trong kết nối điểm điểm được gọi là network link Chiều dài cho phép lớn nhất của cáp phụ thuộc vào kiểu cáp và phương thức truyền được sử dụng

Hình 3.1 Mô hình kết nỗi điểm — điểm

Mạng Ethernet cơ sở được thực hiện với kiến trúc bus cáp đồng trục

(hình 3.2) Chiều dài của Segment (đoạn) được giới hạn ở 500m và có thê kết

nối 100 trạm vào một Segment Từng Segment có thể kết nối với các trạm lặp, miễn là nhiều đường không tồn tại giữa hai tram bat kỳ trên mạng và số lượng DTE không vượt quá giá trị qui định

Ethernet bus segment

Ethernet bus segment

Hình 3.2 Mô hình kết nối bus đồng trục

Mặc dầu những mạng mới không được kết nối trong cấu hình bus nhưng một vài mạng bus cũ vẫn tồn tại và vẫn được sử dụng hữu ích

Từ đầu thập niên 90, cấu hình mạng được lựa chọn là mô hình kết nối sao (hình 3.3) Đơn vị mạng trung tâm là bộ lặp đa cổng (còn gọi là Hub) hoặc là một chuyền mạch mạng Tất cả kết nối trong mạng sao là kết nối điểm điểm được thực hiện với cáp sợi quang

* DTE (Data Terminal Equipment): là thiết bị nguồn hay đích của

khung đữ liệu Các thiết bị DTE điển hình như PC, trạm làm việc,

file server hoặc print server như là một nhóm ở trạm đâu cuôi

Y DCE (Data Communication Equiment): là các thiết bị mạng trung gian có nhiệm vụ nhận và chuyển tiếp các khung dữ liệu thông qua mạng DCE có thể là các thiết bị Standalone như là bộ lặp, bộ chuyển mạch hay các thiết bị giao tiếp truyền thông như là Card giao tiếp

Các thiết bị mạng trung gian Standalone được xem như là một node trung gian hoặc DCE Card giao tiếp mạng được xem như là một NIC (Network Interface Card)

3.1.3 Quan hệ vật lý giữa IEEE802.3 và mô hình tham chiếu ISO

Với giao thức IEEE8§02, lớp liên kết đữ liệu trong OSI được chia thành hai lớp con IEEE802: lớp con MAC (Media Access Control) va lớp con MAC-Client Lớp vật lý IEEE802.3 tương đương với lớp vật lý OSI

Network wee MAC-client TEEE 802-specific

Data link Media- Access(MAC) IEEE 802.3 specific

Physical Physical(PHY) Media-specific

trong ngăn giao thức của trạm đầu cuối Lớp con LLC được định nghĩa trong chuẩn IEEE802.2

* Là thực thể cầu nối (Bridge Entity) nếu đầu cuối là DCE Thực tế cầu nối cung cấp giao tiếp LAN to LAN giữa các mạng LAN sử dụng cùng giao thức (ví dụ Ethernet to Ethernet) và cũng cung cấp giữa các giao thức khác nhau (ví dụ Ethernet với Token Ring) Thực thể cầu nối được định trong chuẩn IEEE802.1

Bởi vì đặc điểm kỹ thuật của LLC và thực thể cầu nối là chung cho tất

cả các giao thức LAN IEEES802, tính tương thích của mạng là cơ sở của các giao thức mạng đặc biệt Hình 3.5 minh hoạ các yêu cầu tương thích khác nhau được lợi dụng bởi lớp vật lý và lớp MAC trong truyền thông đữ liệu cơ

sỏ trên kết nối Ethernet

MAC Client} : MAC Client

rate MII-medium independen interfacce MDI-medium independen interfacce-the link connecter

Hình 3.5 Lóp vật lý và lop Mac tương thích với các yêu cầu cho truyền

thông dữ liệu cơ sở

Lớp MAC điều khiến sự truy nhập của một node đến phương tiện truyền thông của mạng và đặc biệt là đến các giao thức riêng biệt Tắt cả lớp

MAC phải có thiết lập cơ bản về các yêu cầu vật lý, bất chấp liệu có phải

chúng bao gồm một hay nhiều giao thức mở rộng được lựa chọn định nghĩa Chỉ những nhu cầu cho truyền thông cơ sở (truyền thông không có nhu cầu lựa chọn giao thức mở rộng) giữa hai node mạng thì cả hai lớp MAC phải hồ trợ cùng tốc độ truyền

Lớp vật lý 802.3 qui định rõ tốc độ truyền dữ liệu, mã hoá tín hiệu, và kiểu kết nối phương tiện giữa hai node Ví dụ, Gigabit Ethernet định nghĩa

hoạt động trên cáp xoắn đôi hoặc cáp sợi quang, nhưng tuỳ theo mỗi thủ tục

mã hoá tín hiệu hoặc từng kiểu cáp riêng biệt mà yêu cầu một sợi thi hành lớp vật lý khác nhau

3.1.4 Lớp con Mac Ethernet

Lớp con MAC có hai chức năng chính:

* Đóng gói đữ liệu kế cả đóng khung trước khi truyền, phân tích và dò

lỗi trong suốt và sau khi nhận khung

*_ Điều khiến truy nhập phương tiện bao gồm khởi tạo một sự truyền khung và phục hồi lại sự truyền bị hỏng

Dạng khung cơ bản của Ethernet:

Chuẩn 802.3 định nghĩa dạng khung dữ liệu cơ bản được yêu cầu cho tất cả sự thi hành của MAC, cộng thêm một vài khuôn dạng để chọn bố sung

mà được sử dụng để mở rộng giao thức Dạng khung đữ liệu cơ sở gồm có 7 trường: