Bảo vệ và phục hồi mạng NG PON

Hiện tại ở Việt Nam, công nghệ GPON đã và đang được triển khai một cách rộng rãi bởi các nhà cung cấp như FPT, CMC,Viettel … Đặc điểm nổi trội nhất của công nghệ GPON là tốc dộ đường dow

LỜI CẢM ƠN

Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗtrợ và giúp đỡ, dù trực tiếp hay gián tiếp của mọi người xung quanh Trong suốt thờigian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, em đã nhận được rất nhiều

sự quan tâm, giúp đỡ của các thầy cô, gia đình và bạn bè

Đầu tiên, em xin được gửi lời cám ơn đến Ban Giám hiệu Học viện Công nghệBưu chính Viễn thông đã tạo điều kiện cho em có môi trường rèn luyện tốt để em cóthể học tập và tiếp thu được những kiến thức quý báu trong thời gian vừa qua

Em xin cảm ơn tất cả các thầy cô giáo, đặc biệt là các thầy cô trong khoa Viễnthông I đã tận tình chỉ dạy những kiến thức quý báu để em có thể hoàn thành được đồ

án cũng như những hành trang cần thiết để em có thể bước trên con đường sự ngiệpsau này

Em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến cô Trần Thị Thủy Bình, người đã

trực tiếp hướng dẫn em thực hiện đồ án này Cô đã luôn nhiệt tình, tâm huyết hướngdẫn em trong suốt quãng thời gian dài qua, từ trước khi bắt đầu thực hiện đến khi hoànthiện đồ án

Mặc dù đã cố gắng hết sức, song đồ án không tránh khỏi những thiếu sót Emrất mong nhận được sự thông cảm và chỉ bảo tận tình của quý thầy cô và các bạn để

em có thể hoàn thành tốt hơn đồ án tốt nghiệp này

Cuối cùng em xin kính chúc quỳ Thầy, Cô, gia đình và bạn bè dồi dào sứckhỏe, thành công trong sự nghiệp

Hà Nội, ngày 12 tháng 12 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Đặng Ngọc Huy

MỤC LỤC

CT Channel Termination Kênh đầu cuối

ITU-T International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector Hiệp hội viễn thông quốc tế-Tổ chức chẩn hóa các kỹ thuật viễn

thông

MTBF Mean Time Between Failures Thời gian giữa các lần xảy ra

lỗi trung bìnhMTTR Mean Time To Repair Thời gian sửa chữa trung bìnhODN Optical Distribution Network Mạng phân phối quang

OLT Optical Line Terminators Thiết bị kết cuối kênh quangONT Optical Network terminals Thiết bị kết cuối mạng quang

OPEX Operational expenditures Chi phí hoạt động

PON Passive Optical Network Mạng truy nhập quang thụ động

TDM Time Division Multiplexing Đa ghép kênh phân chia theo

thời gianTDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gianTWDM Time-Wavelength Division Multiplexing Đa ghép kênh phân chia theo thời gian và bước sóng

WDM Wavelength Division Multiplexing Đa ghép kênh phân chia theo

bước sóng

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghệ truyền tải quang đang dần trở nên gần gũi đối với cuộc sống và trởthành chìa khóa trong sự phát triển của công nghiệp viễn thông Với sự phát triển của

mô hình mạng quang FTTH, việc tiếp cận với các đường kết nối quang tốc độ cao đãtrở nên phổ biến và dễ dàng hơn bao giờ hết Hiện tại ở Việt Nam, công nghệ GPON

đã và đang được triển khai một cách rộng rãi bởi các nhà cung cấp như FPT, CMC,Viettel … Đặc điểm nổi trội nhất của công nghệ GPON là tốc dộ đường downlink vàuplink vượt trội so với các công nghệ quang trước đây là AON tới 10 lần (tốc độDown và up của GPON là 2.5 /1.25 Gbps so với 100 Mbps cả hai chiều của AON).Trong tương lai không xa thì các dịch vụ như Game online, học trực tuyến, TV 3D thế

hệ mới sẽ đòi hỏi một lượng băng thông lớn hơn Và để đảm bảo yêu cầu này thì cácthế hệ mạng PON tiếp theo sẽ phải đáp ứng nhu cầu rất lớn về băng thông

Tổ chức FSAN (Full Service Access Network) và ITU-T là những tổ chứcchuyên nghiên cứu và đặt ra các tiêu chuẩn về mạng quang PON FSAN và ITU-T đãtiếp tục nghiên cứu về các mạng NG-PON và định nghĩa giai đoạn tiếp theo của mạngNG-PON sẽ phải có chi phí thấp, công suất lớn, độ bao phủ rộng, dịch vụ đầy đủ, và

có khả năng tương tác với mạng PON hiện hành PON thế hệ mới được chia làm haigiai đoạn: NG-PON 1 và NG-PON 2 NG-PON1 là giai đoạn trung gian và sẽ tươngthích với mạng GPON hiện hành NG-PON2 là giải pháp mạng PON lâu dài và sẽ táchhẳn ra khỏi công nghệ mạng GPON hiện đang được triển khai Mạng NG-PON sẽ cóbăng thông lớn hơn (với mạng NG-PON1 băng thông đường lên và đường xuống sẽ là10Gbps/2.5 hoặc 5Gbps; với mạng NG-PON 2 băng thông này có thể được tăng lên tới40Gbps), quãng đường truyền dẫn lớn, đáp ứng nhiều người sử dụng hơn Với hệthống đòi hỏi chất lượng đường truyền cao như vậy thì một yêu cầu tất yếu đối với hệthống đó là việc phải có cơ chế bảo vệ và phục hồi cho đường truyền quang tốc độ cao

Vì vậy mục tiêu của đồ án này là làm rõ các cơ chế bảo vệ và phục hồi cho mạngquang thế hệ mới NG-PON cũng như đưa ra một số mô hình và kịch bản bảo vệ vàphục hồi cho mạng

Chương 2: Vấn đề bảo vệ và phục hồi trong mạng NG-PON.

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi cho mạng NG-PON

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG NG-PON

1.1. Nhu cầu về phát triển mạng quang thế hệ mới NG-PON

Mạng PON có những ưu điểm như đơn giản trong thiết kế, chi phí thấp trong vậnhành và bảo dưỡng Tuy nhiên hệ thống PON cũng gặp phải những thách thức trong quá trình triển khai dịch vụ Để đáp ứng được nhu cầu thông tin ngày càng tăng và sự phát triển không ngừng của các ứng dụng và dịch vụ thì PON phải đáp ứng được nhu cầu về băng thông là rất lớn Vì vậy việc nghiên cứu và phát triển hệ thống PON là cầnthiết

Các hạn chế của hệ thống PON hiện tại:

- Băng thông bị hạn chế Tiêu chuẩn EPON hiện tại, tốc độ dữ liệu đường xuống và lên

là 1.25Gbps và chia sẻ tới 32 ONU GPON của ITU có đường xuống 2.5Gbps và tỉ lệ chia lên tới 64ONU Năng suất trung bình mỗi ONU khoảng 40-80Mbps

- Triển khai dịch vụ không linh hoạt Trong hệ thống TDM-PON hiện tại, mỗi OLT chỉ

có thể hỗ trợ 32 ONU trong phạm vi 10-20km Nói cách khác, nó cần một lượng lớn

CO và các thiết bị để hỗ trợ một số lượng lớn thuê bao Mật độ cao về cơ sở hạ tần dãnđến khó khăng trong công tác bảo trì Mô hình này không linh hoạt và không kinh tế

để mở rộng quy mô cho việc phát triển

- Sử dụng năng lượng không hiệu quả Trong mạng truy nhập quang hiện nay, một bộ

chia thụ động được sử dụng và năng lượng được phân bổ đồng đều giữa các người sử dụng Dẫn tới sự dư thừa năng lượng khá lớn vì sẽ tồn tại các thuê bao không sử dụng nhưng vẫn nhận được một lượng năng lượng như những người đang sử dụng Để một

CO cung cấp năng lượng liên tục, một cơ chế phân phối năng lượng linh hoạt sẽ cho phép mạng có thể hỗ trợ nhiều người sử dụng hơn

- Dễ bị tấn công Khi số lượng các dịch vụ và khách hàng được hỗ trợ trăng nhanh hơn

cơ sở hạ tầng truy cập cáp quang Các mạng truy nhập quang hiện nay, do tính chất thụđộng, thiếu cơ chế để chống lại các cuộc tấn công mạng

Vì các yếu tố trên mà vấn đề phát triển mạng truy nhập quang phù hợp với nhu cầu hiện tại và tương lai là hết sức bức thiết.

1.2. Các kịch bản phát triển NG-PON

Sự phát triển của mạng quang thế hệ mới NG-PON sẽ dựa trên hai kịch bản đó

là kịch bản theo hướng dịch vụ và kịch bản theo hướng dịch vụ độc lập:

1.2.1. Kịch bản theo định hướng dịch vụ.

Ở kịch bản này các nhà cung cấp sẽ nâng cấp cấu trúc mạng quang hiện hành vèbăng thông dịch vụ Một số thuê bao đang sử dụng mạng GPON sẽ muốn nâng cấplên tốc độ truyền dẫn lên cao hơn và nhà cung cấp sẽ chuyển thuê bao ấy lên mạngNG-PON, trong khi các thuê bao khác không có nhu cầu tăng tốc độ và hài long vớidịch vụ của nhà cung cấp thì sẽ vẫn sử dụng công nghệ GPON Tuy nhiên, càng về sauthì các nhà cung cấp sẽ nâng cấp từ công nghệ GPON lên NG-PON khi số lượng thuêbao sử dụng công nghệ GPON giảm Cả hai công nghệ này sau đó sẽ cùng tồn tạitrong một thời gian dài sau đó

Để kịch bản này xảy ra cần 3 điều kiện:

o GPON và NG-PON phải tồn tại trên cùng một mạng phân phối quang (ODN) nơi màcác thiết bị quang không quá phong phú cho công nghệ mới

o Việc gián đoạn dịch vụ các thuê bao không chuyển lên NG-PON phải được giảmthiểu

o NG-PON phải hỗ trợ / hoặc cạnh tranh với tất cả các dịch vụ và chính sách của GPON

để dịch vụ có thể được nâng cấp một cách toàn diện

1.2.2. Kịch bản theo hướng dịch vụ độc lập

Kịch bản này sẽ cải tạo mạng truy nhập thành kiến trúc FTTx Và khi côngnghệ NG-PON1 đã trở nên hoàn thiện hơn thì các nhà cung cấp sẽ đầu tư và triển khaimạng NG-PON ở những nơi mà GPON chưa được triển khai trước đây hoặc thay thếcông nghệ GPON để tăng băng thông và tăng tỉ lệ chia để đáp ứng nhu cầu Nhà cungcấp sẽ đạt được lợi ích kinh tế lớn hơn trong khi băng thông mà mỗi người sử dụngyêu cầu không tăng và vẫn giữ nguyên như ở GPON Trong kịch bản này thì việc đồng

thời tồn tại cả hai công nghệ là GPON và NG-PON là không cần thiết vì việc thay thếhoặc triển khai sẽ được diễn ra nhanh chóng.

1.3. Biểu đồ sự phát triển của mạng NG-PON

Sự phát triển của mạng PON thế hệ mới sẽ bao gồm hai giai đoạn: NG-PON1

và NG-PON2 Ở thế hệ mạng đầu tiên sau GPON, NG-PON1 sẽ được phát triển đểcùng được triển khai với mạng GPON Nói cách khác mạng NG-PON1 sẽ phải bảo lưucác cơ sở vật chất của mạng GPON và sau đó phát triển các thiết bị mới nhưng vẫnđảm bảo rằng mạng NG-PON1 và GPON cùng có thể tồn tại được Giai đoạn tiến lênNG-PON1 cần phải được tiến hành một cách liên tục

Hình 1.1: Biểu đồ sự phát triển của mạng NG-PON

1.4. Các công nghệ cho mạng NG-PON1

NG-PON1 sẽ bao gồm các công nghệ XG-PON (X là số la mã biểu thị cho số 10)trong đó bao gồm XG-PON1 và XG-PON2 XG-PON1 được gọi là kiến trúc bất đốixứng với đường xuống có tốc độ là 10Gbit/s và 2.5Gbits đường lên Trong khi đó XG-PON2 có tốc độ của cả đường lên và đường xuống là 10Gbit/s XG-PON sẽ sử dụngtruy nhập theo bước sóng WDM, sử dụng một đường quang duy nhất với nhiều kênhbước sóng khác nhau để truyền dẫn cho nhiều đường kết nối XG-PON XG-PON cóđường truyền dẫn có tốc độ lên tới 10Gb/s ở đường xuống Tốc độ cho đường xuốngcủa tổ chức ITU-T đưa ra là 9.95328 Gbps khác với tốc độ mà IEEE đưa ra là 10GE-PON Tốc độ đường xuống sẽ là 2.5 hoặc 10Gb/s phụ thuộc vào chi phí và tính khả thi

của các thiết bị cần thiết XG-PON hỗ trợ tốc độ 2.5Gb/s và 10Gb/s cho đường lên tuynhiên tốc độ 10Gbps không được tập trung để phát triển vì giá thành cao cũng như ítcác ứng dụng có thể áp dụng được Như vậy tốc độ của XG-PON1 sẽ là 2.5Gbps chođường lên và 10Gbps cho đường xuống XG-PON hỗ trợ tốc độ 10Gb/s cho cả đườnglên và đường xuống được gọi là XG-PON2.

Hình 1.2: Kịch bản nâng cấp mạng GPON lên XG-PON1

Hình 1.2 thể hiện kịch bản nâng cấp mạng GPON lên XG-PON1 OLT và cácONUs thuộc công nghệ GPON được triển khai trước, sau đó các con OLT và ONUthuộc công nghệ XG-PON1 sẽ được triển khai sau đó Các thiết bị khác thuộc mạngphân phối quang ODN như dây quang, nguồn quang, bộ chia được triển khai ở mạngGPON sẽ được giữ nguyên và không phải thay thế để tránh việc các khách hàng chưamuốn nâng cấp sẽ vẫn có thể sử dụng dịch vụ như bình thường Các bộ lọc WDM sẽđược cài đặt để ghép và tách các tín hiệu GPON và XGPON1 vào hoặc ra khỏi mộtmạng ODN: việc triển khai WDM1 sẽ diễn ra cùng lúc với mạng GPON là cần thiết đểtránh các dịch vụ bị lỗi thời khi triển khai XGPON1

1.4.1 Khả năng cung cấp dịch vụ

Mạng truyền thông truyền thống đang dần được chuyển sang các dịch vụ góicủa mạng NGN (định hướng sang mạng IP/Ethernet) Mạng NGN có thể cung cấp rất

nhiều loại dịch vụ khác nhau trên nền tảng các thiết bị công cộng Mạng NGN cũngcung cấp các dịch vụ kế thừa để phát triển các dịch vụ gói: TDM (Time DivisionMultiplexing) và Plain Old Telephony Service (POTS).

Mạng NG-PON phải hỗ trợ được nhiều loại dịch vụ khác nhau cho các thuê baokhác nhau, các khách hàng doanh nghiệp, mạng di động với chất lượng dịch vụ và tốc

dộ cao Hỗ trợ các dịch vụ kế thừa như POTS/ISDN và T1/E1 Quá trình emulation sẽđẩy lưu lượng qua mạng PON ví dụ như lưu lượng giữa ONU và OLT và có thể là một

số nút sau đó lại chuyển về định dạng kế thừa để chuyển giao cho mạng kế thừa Quátrình simulation là gửi một gói tin đầu cuối bắt đầu từ thiết bị đầu cuối CPE hoặc ONUtới điểm truy cập mạng NG-PON và mạng gói NGN

Đối với các ứng dụng doanh nghiệp, NG-PON sẽ phải cung cấp dịch vụ truycập tới dịch vụ Ethernet theo kiểu điểm – điểm, đa điểm – đa điểm, E-Line, E-LAN, E-Tree NG-PON cũng sẽ hỗ trợ các dịch vụ di động như đồng bộ tần số/pha/thời gian

Vị trí đặt bộ chia

Vị trí đặt bộ chia quang rất quan trọng trong việc giảm chi phí tổng thể Nếumật độ khách hàng dày đặc, việc đặt bộ chia gần với khách hàng sẽ làm cho chi phítổng thể giảm vì đường dây quang sẽ có tỉ lệ dây truy nhập cao hơn Mặt khác, nếumật độ khách hàng thưa thì việc đặt bộ chia có tỉ lệ chia cao và gần với một kháchhàng sẽ gây ra lãng phí lớn vì các khách hàng khác sẽ phải kéo dây dài hơn tới khuvực bộ chia Mô hình bộ chia 2 mức là mô hình có một mức gần với khách hàng vàmột mức bộ chia khác gần về phía nhà cung cấp Mô hình này sẽ tạo ra hiệu quả vềkinh tế nếu như mật độ khách hàng là trung bình Hơn nữa, các mô hình bộ chia 3 – 4mức sẽ được triển khai ở các phần truy nhập mạng cao hơn hoặc thấp hơn NG-PON

sẽ hỗ trợ cả bộ chia đa mức và đơn mức

Khả năng phục hồi

Khả năng phục hồi của các mạng PON thê hệ trước không được các nhà cungcấp coi trọng và vì các cơ chế chưa được định nghĩa đầy đủ trong các tiêu chuẩn, việctriển khai trên các hệ thống gần như không có Các dịch vụ của mạng NG-PON sẽngày càng phát triển đặc biệt là các dịch vụ giá trị cao như IPTV, các ứng dụng doanhnghiệp đòi hỏi khả năng cung cấp các dịch vụ số phải được nâng cao vì vậy khả năngphục hồi và bảo vệ cho mạng doanh nghiệp ngày càng trở nên quan trọng hơn

Cần phải có kiến trúc phục hồi phù hợp với các đặc điểm cho thị trường và vịtrí địa lý cho từng khách hàng cá nhân Các đề án về khả năng phục hồi cần phải đượcđưa ra trong kịch bản của NG-PON Mỗi loại hình dịch vụ và các yêu cầu đặc trưng sẽ

có các yêu cầu đáp ứng tốc độ phục hồi khác nhau Thường thì tốc độ phục hồi sẽtrong khoảng vài chục miligiây cho các dịch vụ quan trọng như các đường leased line,

và tới khoảng vài phút cho các ứng dụng của khách hàng cá nhân

1.4.3 Lớp vật lý

Tốc độ bit

Để có thể tiến tới việc tăng băng thông và hỗ trợ việc gia tăng dịch vụ (bao gồmcác dịch vụ đã được đề cập trong bảng 1) thì yêu cầu cơ bản cho mạng NG-PON1 làcho phép các khác hàng cá nhân có thể được chia sẻ băng thông qua đường dây chungvới tốc dộ tối đa xấp xỉ 10Gb/s ở đường xuống và 2.5 hoặc 10 Gb/s ở đường lên (phụthuộc vào công nghệ là XG-PON1 hay 2) sử dụng một cặp tần số NG-PON1 sẽ hỗ trợxếp chồng nhiều mạng XG-PON trên cùng một mạng phân phối quang ODN NG-PON1 cũng sẽ tương thích với dịch vụ RF video

Suy hao

Mục đích của việc tạo ra các khoảng suy hao là để phân biệt khoảng suy haodanh định khi không có bộ tiền khuếch đại (ví dụ các bộ tiền khuếch đại đặt trước cácOLT phát/thu), và suy hao mở rộng với bộ tiền khuếch đại Suy hao xen cực đại giữaONU và OLT danh định là từ 28.5 - 31dB ở tốc độ bit là 10-12 Suy hao xen cực đạicho suy hao mở rộng là 4dB và tăng dần tới ngưỡng suy hao danh định

Tỷ lệ chia

Tỉ lệ chia cho mạng GPON thường là 1:32 hoặc 1:64 Trong mạng NG-PON1thì tỉ lệ chia 1:64 sẽ là tỉ lệ chia nhỏ nhất để đảm bảo vấn đề đồng tồn tại Một môhình triển khai bộ chia trong mạng G-PON được thể hiện trên hình a Trong mô hìnhnày, kiến trúc bộ chia đơn là trường hợp đặc biệt với m=64 và n=1 và không cần bộchia nào khác ở các điểm truy cập Các tỉ lệ chia lớn hơn 1:64 ví dụ như 1:128 tới1:256 sẽ được sử dụng trong các dịch vụ được triển khai NG-PON để có thể nâng caogiá trị về kinh tế với GPON Tỉ lệ chia cao hơn có thể được triển khai ở phía backhaulnhư trong hình b hoặc tới tận đầu cuối người sử dụng như hình c Để có được tỉ lệ chianhư vậy thì đa truy nhập TDMA trong mạng NG-PON1 sẽ phải hỗ trợ 256 đường chialogic

Hình 1.3: Tỉ lệ chia của mạng NG-PON

Khoảng cách truyền dẫn

Trong mạng GPON thì khoảng cách truyền dẫn của hệ thống là khoảng 20km

Và yêu cầu cho mạng NG-PON1 sẽ phải xa hơn và mức 20km là ít nhất Trong trườnghợp phải tăng tỉ lệ chia như trong hình b thì TDMA NG-PON1 sẽ phải hỗ trợ khoảngcách truyền dẫn lên tới 60km Ở lớp vật lý, độ dài truyền dẫn tối thiểu được xác địnhbởi khoảng suy hao Ở những quãng đường truyền dẫn lớn ví dụ như khoảng cáchtruyền dẫn vượt quá khoảng suy hao thì sẽ khắc phục bằng cách thêm vào các bộ RE(Reach Extender) ở giữa

1.4.4 Các yêu cầu về hệ thống

Tiết kiệm năng lượng

Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống viễn thông đã và đang trở thành một trongnhững vấn đề cấp thiết để giảm thiểu hiệu ứng nhà kính Một khía cạnh quan trọng củachức năng tiết kiệm năng lượng trong mạng truy nhập là phải liên tục cung cấp mộtđường mạng dịch vụ và giữ cho đường đó hoạt động lâu nhất có thể và phải có phương

án dự phòng khi mất nguồn cấp điện Ví dụ một tổ chức yêu cầu một đường truyền cầnphải hoạt động liên tục trong vòng ít nhất là từ 4 tới 8 tiếng Vì vậy lớp XG-PON TCphải có hiệu năng về năng lượng tốt hơn lớp GPON TC.

Yêu cầu tối thiểu cho mạng XG-PON là phải cung cấp được năng lượng cho 2mode hoạt động l: full service và sleep Cùng cần có sự cân nhắc để thiết kế mode thứ

3 cho phép ONU giảm thiểu việc thất thoát năng lượng dự phòng khi có sự cố mấtnguồn, hỗ trợ các cổng dịch vụ thiết yếu ví dụ như dịch vụ thoại

QoS và quản lý lưu lượng

NG-PON cần phải có khả năng hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ hiện có và đangphát triển trên thị trường Các loại dịch vụ được liệt kê trong bảng 1 trình bày một loạtcác đặc tính QoS và do đó yêu cầu hệ thống để cung cấp lưu lượng và có cơ chế quản

lý thích hợp

Đối với dịch vụ thoại POTS/ISDN, NG-PON phải hỗ trợ chất lượng thoạiPOTS/ISDN đảm bảo băng thông cố định để đáp ứng các yêu cầu về độ trễ thấp vàbiến động thấp NG-PON cũng phải hỗ trợ các dịch vụ TDM như hỗ trợ đường T1/E1cho các khách hàng doanh nghiệp, và mạng di động backhaul với băng thông cố định

để đảm bảo trễ thấp, biến động thấp và vấn đề về định thời Mô phỏng T1/E1 cho thấyviệc định thời tín hiệu cho một gói tin phải đồng nhất ở cả 2 đầu cuối

1.4.5 Các yêu cầu về hoạt động và vận hành

Quản lý ONU

Nhu cầu quản lý hệ thống đối với các nhà cung cấp luôn hiện hữu Vì thế việcquản lý ONU thông qua OLT luôn là mong muốn của những nhà cung cấp Do vậytrong hệ thống NG-PON1 sẽ đòi hỏi hỗ trợ quản lý toàn bộ hệ thống theo thời gianthực qua việc quản lý ONU và điều khiển các chức năng Để hỗ trợ các nhà cung cấpđiều khiển việc cấu hình từ xa thì các giao thức hỗ trợ cần được mở rộng trong mạngNG-PON (ví dụ TR-069)

1.5. Công nghệ cho mạng NG-PON2

NG-PON2 là một tập các giải pháp dự kiến dành cho mạng sau khi triển khaixong mạng NG-PON1 Có rất nhiều yêu cầu về công nghệ được đề xuất: TDM với tốc

độ cao, DWDM,… Các bộ splitter và dây quang từ các công nghệ GPON hay PON1 sẽ tiếp tục đươc sử dụng cho việc phân phối quang Tuy nhiên cũng có thể pháttriển thêm các thế hệ splitter và dây quang mới

NG-Các phương pháp tiếp cận với hệ thống mới NG-PON2 sẽ làm tăng khả năngcung cấp dịch vụ của PON lên đến 40Gbps cùng với các tiêu chuẩn dự kiến sẽ đượctriển khai vào năm 2015 Nó được thiết kế để đáp ứng một loạt các nhu cầu thông tinliên lạc, bao gồm cả doanh nghiệp và các ứng dụng truyền dẫn di động cũng như các

hộ gia đình Điều này có ý nghĩa rằng NG-PON2 có thể hỗ trợ tăng cường, cải thiệnkhả năng tương tác và đáp ứng các nhu cầu dịch vụ

Sau khi hoàn thành dự án XG-PON1, FSAN và ITU-T bắt đầu dự án nghiên cứu

về NG-PON2 từ năm 2010 và sau đó năm 2011 họ đã nghiên cứu các đề xuất để triểnkhai Ba nghiên cứu được đề xuất:

1 TDM-PON: Đề xuất này được đưa ra nhằm tăng tốc độ bit củađường xuống từ các quy định trước XG-PON1 từ 10 Gbps lên đến 40Gbps.Nhưng giải pháp này đòi hỏi phải có các thiết bị điện tử tốc độ dữ liệu rất cao

mà như vậy thì kinh phí đầu tư sẽ rất cao

2 WDM-PON: Phương pháp này cung cấp một kênh bước sóngdành riêng cho từng người sử dụng với tốc độ dữ liệu 1Gbps Phổ các bướcsóng được sử dụng rất hiệu quả để phục vụ nhu cầu lớn của người sử dụng.Nhưng vấn đề chính của ứng dụng triển khai này là đòi hỏi chi phí cao vớinguồn phát laser đầu ra và các bộ thu với bộ lọc chính xác.

3 TWDM-PON: là phương pháp truy nhập lai giữa TDM và WDM

Ở TWDM-PON, bốn cặp bước sóng được sử dụng để hỗ trợ tổng hợp tốc độ dữliệu 40 Gbps cho hướng xuống và 10Gbps cho hướng lên Phương pháp truynhập này được chọn là giải pháp chính cho NG-PON2 nhằm đáp ứng tốc độ dữliệu lớn hơn

Wu đường lên và bộ thu quang PD, và card Wd đường xuống và laser DFB Tất cáccác bước sóng Uplink/Downlink được ghép (tách) bằng cách sử dụng cách tử ống dẫnsóng AWGs Cách tử ống dẫn sóng AWGs bộ tách/ghép bước sóng và cả dải bướcsóng được đặt trên cùng một sợi bằng cách sử dụng một bộ xoay vòng Cicurlator 3cổng ONU cũng có bộ xoay vòng Cicurlator để tách các bước sóng đường lên vàđường xuống Hơn nữa, các ONU có một card đường lên và bộ phát công suất thấp(Tx) để điều chỉnh cho ra bất kỳ bước sóng mong muốn và một card đường xuống,một PD và một bộ lọc quang có thể điều chỉnh để lựa chọn các bước sóng mong muốn.Tuy nhiên với công nghệ hiện nay việc thực hiện các bộ lọc quang công suất thấp với

độ chính xác cao có thể có chi phí thiết bị rất cao vì vậy yêu cầu với kiến trúc lai ghépTDM/WDM-PON đòi hỏi sự linh hoạt bằng cách thay đổi RN1(bộ chia 1:M), trongRN2 bộ tách công suất (1:N) được cài đặt điều này có nghĩa là RN1 sẽ kết nối tới MTDM-PONs

Hình 1.4 Kiến trúc lai ghép TDM/WDM-PON gồm 2 nút điều khiển RN1 và RN2

 Ưu nhược điểm của kỹ thuật lai ghép TDM/WDM-PON

 Ưu điểm:

1. Mở rộng mạng

2. Hiệu quả về năng lượng

3. Chuyển giao mạng dễ dàng dễ thích ứng với công nghệ mới hỗ trợ nâng cấp mạng mộtcách dễ dàng

 Nhược điểm:

1. Chi phí thiết bị cao

2. Ngân sách năng lượng bị ảnh hưởng nhiều bởi bộ chia công suất quang

3. Vấn đề an ninh bị đe dọa nghiêm trọng khi có quá nhiều bộ chia quang

Ưu điểm của công nghệ TWDM-PON so với công nghệ PON hiện tại

Trước khi đi đến ưu điểm mà công nghệ TWDM-PON mang lại trong tương laithì cần xem xét lại công nghệ GPON tại thời điểm hiện tại GPON chỉ cung cấp tốc độ2,5 Gb/s đường lên và 1,25 Gb/s đường xuống Hệ thống này sử dụng bộ splitter tùychọn được kết nối tới 32 hoặc 64 người sử dụng mà theo tính toán thì công nghệ nàyđang gặp khó khăn trong việc phân bổ băng thông linh hoạt khi cung cấp 100 Mb/sdịch vụ và chắc chắn không thể đối phó yêu cầu dich vụ tốc độ lên đến Gb/s Mặt kháctrong khi đó các hệ thống P2P lại thích ứng với đường truyền từ 100Mb/s đến 1Gb/snhưng hệ thống này lại có chi phí tốn kém hơn Thế hệ theo đầu tiên của chuẩn PONđược gọi là NG-PON 1 (XG-PON) cung cấp hiệu suất tốt hơn gấp 4 lần so với GPON,

nó cung cấp tốc độ cả đường lên và đường xuống là 10Gb/s Tuy nhiên NG-PON1 đòi

hỏi các nhà khai thác mạng phải mua thiết bị hoàn toàn mới Giống như GPON, PON 1 dựa trên công nghệ TDM trong đó phân bổ khe thời gian trên một tín hiệuquang đến người dùng cá nhân Điều này có hai nhược điểm lớn:

NG-• Có một giới hạn về số lượng các khe thời gian có thể được tạo ra

• Các nhà khai thác mạng không muốn đầu tư vào một hệ thống không có khả năng.NG-PON 1 chỉ làm tiền đề để phát triển cho mạng quang thế hệ tiếp theo Do đó, cácnhà khai thác né tránh NG-PON 1 và làm việc trên việc kết hợp các mức dịch vụ màGPON cho phép được làm gì nhưng không đầu tư thêm

Công nghệ TWDM-PON sử dụng kỹ thuật lai ghép TDM/WDM-PON dựa trênviệc phân chia bước sóng ghép theo giời gian công nghệ này đảm bảo hoạt độngtrên cùng một cơ sở hạ tầng mạng với GPON Chính vì thế công nghệ TWDM-PONmang lại ba ưu điểm quan trọng đối với các nhà khai thác mạng:

1. Chi phí: Công nghệ này cùng tồn tại với GPON và NG-PON 1 giảm thiểuđược chi phí đầu tư lại cơ sở hạ tầng không những thế còn tăng doanh thu chonhà mạng

2. Tốc độ: Ban đầu công nghệ TWDM-PON sẽ cung cấp tốc độ tối thiểu 40Gb/skhả năng này có thể được tăng lên gấp đôi để cung cấp tốc độ 80Gb/s theo yêucầu

3. Công suất: Việc giải quyết vấn đề cung cấp băng thông lên đến gigabit chothuê bao cá nhân có khả năng được giải quyết nhưng trọng tâm là chuyển đổicông nghệ để tăng công suất trong mạng backhaul

1.5.2 Kiến trúc mạng sử dụng TWDM-PON

Trước đây hệ thống mạng quang thụ động PON chỉ cung cấp cho người dùngthông thường các dịch vụ truy nhập internet băng thông rộng nhưng hệ thống mạngquang thế hệ tiếp theo NG-PON 2 sẽ đem đến cho người dùng ngoài việc cung cấptruy nhập Internet băng thông rộng mà nó còn nhắm đến các khách hàng là doanhnghiệp và cung cấp các dịch vụ truyền thông di động

Hình 1.5 Kiến trúc mạng sử dụng TWDM-PON

Giải pháp ưu tiên của hệ thống mạng NG-PON2 là sự kết hợp của TDM truyềnthống và công nghệ WDM-PON để tạo ra TWDM-PON Lý do chọn TWDM-PON làgiải pháp cho hệ thống mạng quang thụ động thế hệ tiếp theo NG-PON2 vì trong năm

2010, FSAN và ITU-T đưa ra nhiều giải pháp cho thế hệ quang tiếp theo: 40G PON, WDM-PON, TWDM-PON, OFDM-PON, UDWDM-PON Khi xem xét đến chiphí của hệ thống sau khi nâng cấp và khả năng tương thích với các công nghệ sau nàythì trong năm 2013 FSAN và ITU-T chọn TWDM-PON là giao thức chuẩn cho NG-PON2 Sự phù hợp của hệ thống TDM-PON hiện có có thể nâng cấp mạng lưới mộtcách dễ dàng, năng động trong việc chọn bước sóng và tài nguyên khe thời gian có thểđối phó với những biến động trong lưu lượng mạng

TDM-Trong hệ thống TWDM-PON đường lên và đường xuống đều tái sử dụng 4 hoặc

8 bước sóng Trong mạng quang sử dụng công nghệ TWDM-PON thì sử dụng 3 luồng

để truyền dữ liệu chính:

1. Đường truyền dữ liệu downlink/uplink -10Gbit/s/10Gbit/s tương ứng với đường truyềnnày thì hệ thống mạng TWDM-PON sẽ truyền dữ liệu với tốc độ 40Gbit/s cho cảđường lên và đường xuống (tương ứng sử dụng 8 bước sóng)

2. Đường truyền dữ liệu cơ bản downlink/uplink-10/2,5 Gbit/s Hệ thống mạng PON sẽ truyền dữ liệu với tốc độ Downlink: 40Gbit/s và Uplink là 10Gbit/s (sử dụng 8bước sóng)

TWDM-3. Đường truyền dữ liệu Downlink/Uplink 2,5Gbit/s /2,5Gbit/s tương ứng với hệ thốngNG-PON2 là 10Gbit/s cho cả đường lên và đường xuống (sử dụng 8 bước sóng)

Hình 1.6: Đường truyền dữ liệu của hệ thống TWDM-PON

Đối với đường truyền tốc độ 40Gbit/s dành cho cả đường lên và đường xuốngphù hợp các doanh nghiệp kinh doanh dịch vụ khách hàng Với tốc độ Downlink40Gbit/s và Uplink 10Gbit/s thường được điều chỉnh để cung cấp dịch vụ cho cáckhách hàng vùng dân cư trung bình Đối với đường truyền dữ liệu với tốc độ 10Gbit/scho cả đường lên và đường xuống thường được sử dụng hỗ trợ mobile backhaul mạngthông tin liên lạc Ngoài ra tiêu chuẩn G989.1 cho tỷ lệ chia tối đa là 1:256 và khoảngcách truyền là 40 km trong trường hợp không sử dụng trạm lặp Tuy nhiên hệ thốnghoạt động tốt nhất với bộ chia tỉ lệ 1:64

Quy hoạch bước sóng

Tiêu chuẩn G989.2 quy định cụ thể đối với đường lên cho mạng quang thụ độngthế hệ tiếp theo NG-PON2 sử dụng dải bước sóng 1524nm~1544 nm đối với băngthông rộng còn đối với băng tần hẹp 1532nm~1540nm, còn đối với đường xuống1596nm~1603nm, băng tần sử dụng cho video là từ 1550nm~1560nm Đối với cácứng dụng mới trong thời gian gần đây như TV 4K, 8K và nhiều ứng dụng khác đòi hỏibăng thông thì dải tần hoạt cung cấp cho các ứng dụng đó sẽ dùng dải mở rộng1524nm~1625nm

Hình 1.7: Quy hoạch bước sóng đối với hệ thống mạng NG-PON sử dụng kỹ thuật

TWDM-PON.

1.5.3 Tiết kiệm năng lượng trong OLT

Các kiến trúc linh hoạt của OLT cũng cho phép tiết kiệm năng lượng tại OLT.Khi đường truyền ở một ODN thấp thì TWDM-PON sẽ giảm số lượng bước sóng phục

vụ người dùng ở ODN đó và tắt một số bộ thu phát trong OLT Tuy nhiên, bất cứ khinào có người dùng còn đang hoạt động trong một ODN thì TWDM-PON sẽ cấp mộtcặp bước sóng để phục vụ ODN này Nếu đường truyền phục vụ người dùng trongODN với dung lượng thấp thì ta có thể tắt tất cả các bước sóng trong OLT trừ mộtbước sóng duy nhất Bước sóng này được chuyển từ bước sóng ban đầu tại mô-đunM1 do đó bước sóng đường xuống này sẽ đi qua bộ chia công suất quang 4x4 để đếntất cả người dùng trong 4 ODN Đối với đường lên thì tất cả các máy phát ONU sẽđược điều chỉnh bước sóng để bất kỳ bước sóng nào từ các ODN đi qua bộ chia côngsuất quang 4x4 thì đều được chuyển đến Rx1 trong mô-đun M1 Để triển khaiTWDM-PON với quy mô lớn trong tương lai gần, ta cần phát triển công nghệ, giảipháp kỹ thuật cho các mô-đun thu phát quang làm sao cho đáp ứng được yêu cầu vềhiệu quả chi phí

1.5.4 Tính kinh tế công nghệ TWDM-PON so với công nghệ hiện nay

Kỹ thuật TWDM-PON trong tương lai hứa hẹn sẽ giảm chi phí và rủi ro chomạng truyền tải quang TWDM-PON hỗ trợ và quản lý bước sóng cho phép các nhà

khai thác mạng điều khiển bước sóng đến đầu cuối theo nhu cầu của người dùng vàcũng giúp cân bằng lại băng thông.

So với các công nghệ hiện có như GPON thì TWDM-PON phải dựa vào các khảnăng hỗ trợ của công nghệ với các dịch vụ cùng với khả năng cung cấp băng thôngtheo yêu cầu của khách hàng Ngoài ra, GPON hiện nay đang hỗ trợ MBH và các dịch

vụ mới như TV 4K, 8K Năm 2014 doanh thu hàng tháng đối với dung lương 1G làkhoảng 2300$ đối với Bắc Mỹ và 1400$ đối với Tây Âu, trong khi doanh thu với dunglượng 10G đối với Bắc Mỹ là 4500$ và 2700$ ở Tây Âu

Sự khác biệt lớn giữa doanh thu của TWDM-PON và các công nghệ khác chủyếu là do sự hỗ trợ của công nghệ này đối với các doanh nghiệp TWDM-PON hỗ trợnhiều MBH nhưng có giới hạn về số lượng các MBH cần thiết trong một khu vực ngay

cả khi CSP hỗ trợ đa đường không dây Ngoài ra TWDM-PON còn hỗ trợ fronthaul

 Chi phí của công nghệ TWDM-PON so với GPON và XG-PON1

Các loại chi phí chủ yếu bao gồm :

1. Chi phí xây dựng các ODN: đối với chi phí này thì đều giống nhau khi áptriển khai cả 3 công nghệ GPON, XG-PON1 và TWDM-PON

2. Chi phí cho mạng lưới điện về mặt bằng xây dựng thì GPON có chi phí thấpnhất sau đó đến XG-PON1 TWDM-PON với 4 bước sóng có chi phí caonhất

3. Chi phí thiết bị OLT: tăng khi chuyển từ công nghệ GPON lên TWDM-PON.Chi phí thiết bị cho khách hàng đối với công nghệ GPON là 200$ và choTWDM-PON là 1800$ ta thấy chi phí của công nghệ TWDM-PON cao hơn rất nhiều

so với các công nghệ khác nhưng doanh thu cũng như khả năng mà công nghệ nàyđem lại rất cao

CHƯƠNG 2: BẢO VỆ VÀ PHỤC HỒI TRONG MẠNG NG-PON

2.1. Yêu cầu về bảo vệ và phục hồi trong mạng NG-PON2

Ở các mạng quang thế hệ trước thì vấn đề về phục hồi và bảo vệ không được coitrọng Tuy nhiên khi nghiên cứu về mạng NG-PON thì phục hồi và bảo vệ cho mạng

cung cấp rất nhiều dịch vụ cho các ứng dụng vì vậy mà việc đảm bảo hệ thống vậnhành tốt, ít xảy ra các sự cố hay có khả năng tự phục hồi cho hệ thống là tối quantrọng.

Công nghệ PON sử dụng một đầu cuối OLT ở phía CO và một thiết bị đầu cuốiONU ở phía khách hàng Các thiết bị sẽ kết nối qua mạng phân phối quang ODN trongmột mô hình mạng cây Có 2 công nghệ được sử dụng trong mạng NG-PON2 đó làWDM-PON và TWDM-PON TWDM-PON sẽ là công nghệ cơ sở của mạng NG-PON2 và WDM-PON sẽ là công nghệ sau đó cho khi cung cấp các dịch vụ có chấtlượng cao hơn

WDM-PON sẽ giúp tăng khả năng cung cấp dịch vụ của mạng PON hiện tại vốnđang sử dụng TDM (EPON, GPON, XGPON) bằng cách sử dụng bước sóng kết hợptrong mạng phân phối quang thụ động WDM-PON sẽ cung cấp cho khách hàng cáccặp bước sóng (up/down) và định tuyến chúng qua các node điều khiển tới mỗi thuêbao và do đó cung cấp QoS cho khách hàng tốt hơn ở TDM Tuy nhiên nhiều kháchhàng có thể không có nhu cầu lớn về băng thông vì vậy mà việc chia băng thông sẽ trởnên hiệu quả hơn Vì vậy TWDM-PON là sự kết hợp của TDM và WDM TWDM sửdụng bộ chia công suất tại node điều khiển Bộ chia này sẽ phát quảng bá với bướcsóng khác nhau tới các ONU

Mạng NG-PON2 đối mặt với nhiêu thách thức trong việc nâng cao hiệu năng xử

lý của hệ thống Nhiều thuê bao hơn trên một đường truyền dẫn, chiều dài truyền dẫndài hơn và có thể bị cắt làm nhiều đoạn, hệ thống phức tạp hơn và vì tất cả những lý do

đó mà hệ thống sẽ có hiệu năng thấp Mức bảo vệ sẽ dựa trên hồ sơ của người sử dụng

Hệ thống sẽ đem lại hiệu quả kinh tế khi hoạt động trơn tru và vì vậy những nhà cungcấp mong muốn có một sự bảo vệ toàn diện cho các khách hàng Những nhà cung cấp

sẽ đưa ra các chính sách bảo vệ để giảm thiểu sự cố dịch vụ Việc bảo vệ sẽ liên quantới các cơ sở hạ tầng khác nhau như đường dẫn quang, card OLT, IP và những yếu tốkhác Nếu bảo vệ bằng cách tạo ra một đường dự phòng thì chi phí sẽ tăng theo đáng

kể và ảnh hưởng đến những người sử dụng vốn ưa thích chi phí thấp của dịch vụ Vìvậy, trong khi bảo vệ đường truyền tới người sử dụng thì vẫn phải hạn chế việc tăngchi phí cho người sử dụng

2.2. Bảo vệ trong mạng NG-PON2

2.2.1 Những tham số đánh giá hiệu năng

a. Độ bao phủ bảo vệ.

Độ bao phủ bảo vệ là tỷ lệ phần trăm các thiết bị được hỗ trợ dự phòng (baogồm các thành phần thiết bị và sợi quang) Nếu tất cả các thiết bị đều được dự phòngthì hệ thống mạng sẽ có độ bao phủ bảo vệ là 100% Một số thành phần thiết bị chỉđược bảo vệ cho các khách hàng doanh nghiệp nên độ bao phủ bảo vệ sẽ có sự phânbiệt giữa khách hàng doanh nghiệp và các khách hàng cá nhân

b. Thiết bị và khả năng kết nối

Khả năng kết nối được định nghĩa là xác suất một thành phần có thể hoạt độngđược tại một thời điểm bất kì và có thể được biểu diễn:

(1)Trong đó

MTTR là thời gian sửa chữa trung bình

MTBF là thời gian lỗi trung bình

Khả năng kết nối là xác suất của một kết nối logic (ví dụ kết nối giữa OLT vàONU) có thể hoạt động được Giá trị mong muốn của khả năng kết nối này phụ thuộcvào hoạt động của nhà cung cấp và người sử dụng

c. Tham số các tác động gây ra lỗi (FI)

Tham số này sẽ cho biết số lượng lỗi xảy ra trong hệ thống mạng, vì việc xâydựng lại các lỗi trong môi trường giả định, tại đây những nhà cung cấp mạng quan tâmnhiều tới các lỗi lớn mất kết nối tới tất cả khách hàng trong một giờ hơn là trung bìnhcác lỗi nhỏ diễn ra trong thời gian một năm đối với tất cả khách hàng trong một giờ

Các tác động gây ra lỗi trong môi trường thực tế sẽ tỷ lệ thuận với số người sửdụng bị mất kết nối bởi lỗi là N, và xác suất không hoạt động của các thiết bị U Ta cóbiểu thức:

Ví dụ: Trường hợp 1 có N = 1000 người sử dụng, U = 10 ; trường hợp 2: N =

100 và U = 10-4 sẽ có FI như nhau

Để mô hình hóa các tác động gây lỗi trong môi trường giả định, chúng ta thừanhận rằng tất cả các lỗi là không độc lập và tất cả các lỗi sẽ biểu diễn dưới dạng nhịphân với (0) là trạng thái kết nối hoặc (1) là trạng thái không kết nối:

Với α >1 (α càng lớn thì độ giả định càng cao và α=1 là trường hợp thực tiễn)

Mô hình nghiên cứu các thuộc tính tâm lý trong hành vi của con người có thểđược sử dụng để cho biết giá trị của α Ví dụ: Trường hợp 1: N=100, U= 10-3 vàtrường hợp 2: N=100, U=10-3 có chung tác động vô tỷ (với α=2)

Phương trình tổng quát của FI có thể được viết thành : FI=f(N)xU với f(N)/N sẽlớn hơn với N và khi α =1 thì f(N)=N

Tác động của các lỗi tổng hợp:

Để xác định ảnh hưởng của các lỗi tổng hợp, ta giả sử có hai sự kiện là f1 và f2,với U1 và U2, N1s và N2s Hai sự kiện này sẽ xảy ra độc lập và số người sử dụng bị ảnhhưởng là Np khi hai sự kiện xảy ra đồng thời

Tác động của những lỗi này khi chúng xảy ra độc lập là FI1 và FI2 và được biểudiễn như sau:

song, không người sử dụng nào bị ảnh hưởng bởi các lỗi đơn vì vậy ta có N1s = 0, và

N2s = 0, và Np = N Ta có thể viết lại (7) như sau:

Ta xét trường hợp hai đường kết nối nối tiếp với U1 và U2 và số lượng kháchhàng kết nối tới mỗi link là N1 và N2 Ta thừa nhận rằng N1=N2=N Trong trường hợpkết nối nối tiếp ta có N1s=N2s=Np=N Theo (7) ta có:

d. Chi phí

Động lực chính của các nhà khai thác khi tiến hành bảo vệ cho mạng truy nhập

đó là họ sẽ tiết kiệm được một lượng chi phí khổng lồ mà họ sẽ phải trả, đặc biệt làkhối khách hàng doanh nghiệp Khả năng phục hồi của mạng tăng và sẽ làm giảm chiphí của hoạt động mạng Tuy nhiên, việc bảo vệ cũng tăng các chi phí khác như chiphí do việc phải mua thiết bị để dự phòng, cơ sở hạ tầng và các thiết bị khác Đề án tối

ưu khả năng phục hồi của mạng sẽ góp phần giảm thiểu tổng chi phí của những nhàcung cấp mạng Chi phí mạng sẽ bao gồm hai thành phần: Vốn (CAPEX), chi phí hoạtđộng (OPEX)

CAPEX gồm các thành phần:

 Thiết bị mạng: là phần chi phí cho các thiết bị như OLT, ONU, AWG và PS

 Lắp đặt thiết bị: Là phần chi phí được yêu cầu khi lắp đặt các thiết bị mạng vàphụ thuộc vào số nhân công lắp đặt, thời gian lắp đặt và chi phí vận chuyển.Phần chi phí này sẽ không liên quan tới các hoạt động vbaor vệ hay không bảo

vệ của nhà cung cấp nên sẽ được bỏ qua trong quá trình tính toán

 Chi phí cho kiến trúc mạng: là phần chi phí trong việc lắp đặt các đường quangbao gồm chi phí cho việc đào rãnh, lắp cáp và đặt các bộ chia

OPEX là các chi phí liên quan tới việc bảo trì hệ thống mạng và OPEX sẽ phụthuộc vào hoạt động vận hành (Ts), thời gian cho một mạng có thể hoạt động được.OPEX sẽ bao gồm chi phí cho việc sữa chữa lỗi, chi phí cho tiêu thụ năng lượng, thuêmặt bằng và các khoản chi phí bồi thường cho khách hàng doanh nghiệp trong thờigian xảy ra lỗi Trừ chi phí cho việc bồi thường thì tất cả các chi phí khác có thể tăng

- Sửa chữa lỗi: Chi phí sửa chữa lỗi (CFR) liên quan tới chi phí trong việc thay đổi cácthiết bị ( hoặc sửa đường cáp quang) và chi phí cho nhân công, và chi phí này sẽ phụthuộc vào tần suất xảy ra lỗi (Ts/MTBF), giá của các thiết bị/ cáp quang CE, thời giansửa chữa trung bình (MTTR) và lương cho nhân công (ST):

- Tiêu thụ năng lượng: ta coi chi phí cho tiêu hao năng lượng của một thiết bị được đánhgiá thông qua năng lượng tiêu thụ của một thiết bị PE, chi phí tiêu hao cho đơn vị nănglượng Cp và thời gian hoạt động:

- Chi phí mặt bằng: Thiết bị OLT chiếm không gian trong các CO trong vòng nhiều năm

và phải trả các chi phí thuê mặt băng Để tính toán được chi phí này ta phải biết mỗithiết bị cần bao nhiêu không gian trên một OLT rack từ đó tính được tổng diện tíchcho mỗi CO

- Chi phí bồi thường : Chi phí bồi thường trả cho mỗi user phụ thuộc vào tình trạngkhông kết nối, hoạt động và chi phí bồi thường sẽ được trả cho mỗi user theo mỗi giờ

để bồi thường chất lượng dịch vụ là :

e. Cơ chế cân bằng tải và bảo vệ thu phát OLT

Trong tiêu chuẩn TWDM-PON, mỗi ONU được trang bị với một bộ thu phát cóthể điều chỉnh, vì vậy ta có thể cân bằng tải với một ODN Nếu đường truyền bị quátải ở đường lên và đường xuống đối với cặp bước sóng cụ thể thì các ONU sử dụngcặp bước sóng này có thể chuyển sang cặp bước sóng khác với lưu lượng tải ít hơn.Trong TWDM-PON linh hoạt mỗi ONU sử dụng laser DBR có thể điều hướng được.Giả sử khung lưu lượng đường lên là 125µs được truyền qua TWDM-PON giống nhưGPON và XG-PON, ta sẽ truyền đi từng khối dữ liệu và cân bằng tải trong TWDM-PON bằng cách sử dụng laser DBR điều hướng Ngoài cân bằng tải trong một ODN thìkiến trúc linh hoạt của TWDM-PON cũng cho phép cân bằng tải giữa các ODN khácnhau được thể hiện trong sơ đồ hình 2.1

Hình 2.1: Cân bằng tải trong kiến trúc linh hoạt TWDM-PON

Ban đầu, một bộ bốn bước sóng với khoảng cách là 200 GHz , , và phục vụODN1, và tập bước sóng , , và sẽ phục vụ ODN2 được thể hiện như trong hình 2.1.Giả sử ở một khoảng thời gian cụ thể lưu lượng đường truyền ở ODN1 thấp chỉ cầnlưu lượng 10Gb/s là đủ để phục vụ người dùng trong ODN1 Lúc đó ta có thể sử dụngmột bước sóng duy nhất trong tập 4 bước sóng , , và để phục ODN1 Tuy nhiên cùngkhoảng thời gian này lưu lượng đường truyền ở ODN2 đang yêu cầu một dung lượnglớn để phục vụ người dùng mà bộ 4 bước sóng , , và là không đủ để hỗ trợ nhu cầu vềbăng thông sử dụng Khi đó, ba bước sóng còn lại chưa phục vụ ODN1 sẽ đượcchuyển đến ODN2 bởi bộ điều chỉnh Lúc này những bước sóng của đường xuốngchính là bước sóng được chuyển đến ODN2 sẽ đi qua các bộ chia công suất quangthay vì bộ AWG cyclic và phục vụ người dùng trong ODN2 Như vậy lúc này tổngdung lượng trong ODN2 tăng lên là 70Gb/s