Luan van chuyen de 240010 giao thuc dieu khien da diem trong epon chuan

Trong đề tài này, chúng ta đi ngược lại dòng lịch sử của mạng viễn thông từ mạng Telex, dịch vụ điện thoại truyền thống POTS, mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PSTN, mạng truyền số l

CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VIỄN THÔNG II

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

HỆ ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

-oOo - -

o0o -Tp Hồ Chí Minh, ngày……tháng……năm ………

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC (Dành cho người hướng dẫn – Biểu 2) 1 Tên đề tài tốt nghiệp : …GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM TRONG EPON Mã đề tài : 09405160083………

2 Họ tên sinh viên thực hiện : ……NGUYỄN THỊ KIM THI ………

MSSV : …405160083……… Lớp : …………Đ05VTA1………

3 Những ưu điểm chính của đồ án tốt nghiệp : 3.1 Nội dung thực hiện : ……….

………

………

3.2 Kết quả sản phẩm : ……….

………

………

3.3 Khả năng áp dụng : ……….

………

………

3.4 Hình thức trình bày : ………

………

………

4 Những thiếu sót chính của đồ án tốt nghiệp : ………

………

5 Đề nghị : Được bảo vệ Bổ sung thêm để bảo vệ Không được bảo vệ 6 Đánh giá chung : Xuất sắc Giỏi Khá Trung bình Yếu , Điểm ……/10.

CƠ SỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

-oOo -

-o0o -Tp Hồ Chí Minh, ngày……tháng……năm ……

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC (Dành cho người đọc duyệt - Biểu 3) 1 Tên đề tài tốt nghiệp : …GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM TRONG EPON …………

…………Mã đề tài : …09405160083……….

2 Họ tên sinh viên thực hiện :……NGUYỄN THỊ KIM THI ………

MSSV : ………405160083……… Lớp : ……Đ05VTA1 ………

3 Những ưu điểm chính của đồ án tốt nghiệp : 3.1 Nội dung thực hiện : ………

………

………

3.2 Kết quả sản phẩm : ………

………

………

3.3 Khả năng áp dụng : ………

………

………

3.4 Hình thức trình bày : ………

………

4 Những thiếu sót chính của đồ án tốt nghiệp : ………

………

5 Đề nghị : Được bảo vệ Bổ sung thêm để bảo vệ Không được bảo vệ 6 3 câu hỏi sinh viên phải trả lời trước Hội đồng : a) ………

………

b) ……….

………

c) ……….…………

………

7 Đánh giá chung : Xuất sắc Giỏi Khá Trung bình Yếu , Điểm ……/10 (Ghi chú : Trong trường hợp thay đổi điểm chấm giáo viên phải ký tên xác nhận).

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin được gởi tới thầy Phạm Quốc Hợp với lòng biết ơn sâusắc Thầy là người đã theo suốt em trong quá trình thực hiện luận văn Thầy đã rấttận tình định hướng, chỉ bảo, hướng dẫn và sửa chữa các sai xót của em cũng nhưcung cấp tài liệu và kiến thức để giúp em hoàn thành tốt luận văn này

Em cũng xin được cám ơn tất cả các Thầy, Cô giáo của Học Viện Công NghệBưu Chính Viễn Thông đã giảng dạy, dìu dắt em trong suốt bốn năm qua để em cóđược kiến thức thực hiện luận văn tốt nghiệp Cuối cùng, em dành lời cám ơn đếncác bạn của em đã giúp đỡ em về nhiều mặt trong quá trình hoàn thành luận văncũng như đã giúp em trong công việc sửa chữa, biên tập

Một lần nữa, em xin cám ơn tất cả mọi người đã nhiệt tình giúp đỡ em hoànthành tốt luận văn này./

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 11 năm 2009

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN THỊ KIM THI

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 3

CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG 5

2.1 Tổng quan về mạng viễn thông: 5

2.1.1 Các đặc điểm của mạng viễn thông hiện tại: 5

2.1.2 Hệ phân cấp mạng: 6

2.1.3 Các loại mạng viễn thông: 7

2.2 Tổng quan về mạng truy nhập quang: 11

2.2.1 Lý do phát triển mạng quang: [1] 11

2.2.2 Đặc điểm mạng truy nhập quang: 12

2.2.3 Phân loại mạng truy nhập quang: 13

2.2.4 Xu hướng phát triển của mạng truy nhập quang: 18

CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG (PON-PASSIVE OPTICAL NETWORK) 20

3.1 Cấu trúc phân lớp: 20

3.1.1 Lớp vật lý: 20

3.1.2 Lớp vận chuyển: 21

3.2 Phân loại: 22

3.2.1 Mạng quang thụ động băng rộng (BPON – Broadband PON): 22

3.2.2 Mạng quang thụ động Gigabit (GPON - Gigabit Passive Optical Network): 26

3.2.3 Mạng quang thụ động Ethernet (EPON - Ethernet Passive Optical Network): 33

3.2.4 Mạng quang thụ động Gigabit Ethernet (GEPON – Gigabit Ethernet Passive Optical Network): 33

MỤC LỤC

CHƯƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET (EPON - ETHERNET

PASSIVE OPTICAL NETWORK) 35

4.1 Nhu cầu của mạng EPON: 35

4.1.1 So sánh mạng EPON và mạng GPON: 35

4.1.2 Kết luận: 38

4.2 Tiêu chuẩn mạng EPON: 39

4.3 Phạm vi hoạt động: 40

4.4 Nguyên tắc hoạt động: 42

4.5 Xu hướng phát triển mạng EPON: 44

CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIÊU KHIÊN ĐA ĐIÊM (MPCP – MULTIPOINT CONTROL PROTOCOL) TRONG EPON 47

5.1 Cấu truc khung MPCP: 47

5.1.2 Khung điêu khiên GATE : 53

5.1.3 Khung điêu khiên REGISTER _REQ: 56

5.1.4 Khung điêu khiên REGISTER : 57

5.1.5 Khung điêu khiên REGISTER _ACK: 58

5.2 Giao thức điêu khiên đa điêm (MPCP – Multipoint Control Protocol): 59

5.3 Chương trình demo: 63

5.3.1 Giới thiệu: 63

5.3.2 Nội dung: 63

5.3.3 Mục đích: 65

5.3.4 Hạn chế chương trình demo: 65

CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN 66

DANH MỤC HÌNH VẼ 68

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU

Hiên nay, mạng viễn thông được phát triển theo hướng toàn số hóa đa phương tiên va internet Điêu nay lam cho viêc tim kiêm phương an giai quyêt truy nhâp băng rông co gia thanh thâp, chât lương cao đa trơ nên câp thiêt

Cùng với sự phát triển của xã hội thông tin , nhu câu sư dung dich vu viên thông ngay cang tăng , tư dich vu điên thoai đên dich vu truyên sô liêu , hình ảnh đa phương tiên Viêc tich hơp cac dich vu vao cung môt mang sao cho mang viên thông trơ nên đơn gian hơn đang trơ thanh vân đê nong bong c ủa ngành viễn thông

và đó cũng là xu hướng phát triển của mạng viễn thông hiện tại

Trong đề tài này, chúng ta đi ngược lại dòng lịch sử của mạng viễn thông từ mạng Telex, dịch vụ điện thoại truyền thống POTS, mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PSTN, mạng truyền số liệu, mạng truyền các tín hiệu truyền hình và nổi tiếng hơn cả là mạng Ethernet, Token Bus và Token Ring Sau đó, mạng NGN ra đời đã thổi một luồng gió mới vào thị trường mạng viễn thông khi đưa ra các dịch

vụ mới dựa trên giao thức IP và đưa ra mạng riêng ảo VPN – một hướng đi của các nhà khai thác đáp ứng các nhu cầu của khách hàng bằng các kết nối dạng any-to- any, các lớp đa dịch vụ, các dịch vụ giá thành quản lý thấp, riêng tư, tích hợp xuyên suốt cùng với các mạng Intranet / Internet Trong mạng viễn thông, nếu xét

về góc độ kĩ thuật gồm những mạng sau: mạng chuyển mạch, mạng truy nhập và mạng truyền dẫn Trong đó, mạng truy nhập quang đang được quan tâm và phát triển nhờ vào những ưu điểm vượt trội về băng thông lớn, ít bị suy hao trên đường truyền, giảm nhiễu, bảo mật tốt Mạng truy nhập quang có hai mạng cơ bản là mạng quang tích cực AON và mạng quang thụ động PON Những lợi ích của việc

sử dụng kĩ thuật PON trong mạng truy nhập cho thấy việc tiến hành thực hiện những thiết kế mạng rất quan trọng Bởi vì mạng truy nhập tập trung rất ít lưu lượng từ nhiều thuê bao nên nó có giá rất cạnh tranh Vì thế, thiết kế PON không yêu cầu dự phòng và cho phép triển khai thêm Tuy mang PON co nhưng ưu điêm vươt trôi hơn mang AON nhưng vân co môt sô nha cung câp chon AON la giai pháp cho riêng minh Trong đó, xu hướng phát triển mạng truy nhập quang là giải pháp FTTH (Fiber-to-the-Home) – giải pháp đang được ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam

PON là mạng quang thụ động mà tất cả các thành phần tích cực giữa tổng đài

CO và người sử dụng sẽ không còn tồn tại Thay vào đó là các thiết bị quang thụđộng, để điều hướng các lưu lương trên mạng dựa trên việc phân tách năng lượngcủa các bước sóng quang học tới các điểm đầu cuối trên đường truyền Mạng PON

có hai lớp (lớp vật lý và lớp vận chuyển) và được phân thành các loại mạng sau:

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU

BPON, GPON, EPON và GEPON Đặc điểm của mỗi mạng được thể hiện trong đềtài một cách cơ bản để ta có thể biết được những đặc trưng và cấu trúc mà mạnghiện có Từ đó, ta chọn một cấu trúc mạng cụ thể để áp dụng một cách hiệu quả vàomạng hiện có ở nước ta

Bằng phương pháp so sánh mạng GPON – mạng hiện đang được các nhà khaithác triển khai – với mạng EPON, ta sẽ thấy được những lợi ích trong việc triểnkhai mạng EPON Đó chính là lý do mà em chọn EPON là hướng nghiên cứu cho

đề tài này Trong phần EPON, chúng ta sẽ tìm hiểu về tiêu chuẩn mạng, phạm vihoạt động và nguyên tắc hoạt động Xu hướng phát triển mạng EPON có hai giảipháp: một là giải pháp phát triển lên GEPON (điển hình là Nhật Bản đang pháttriển mạng này), còn giải pháp thứ hai là kết hợp EPON với WIMAX BS để tạo ra

sự kết hợp tốt về phân cấp băng thông và thực hiện hiệu quả việc phân bổ băngthông và lập lịch gói, giúp đạt được hiệu suất sử dụng băng thông và hỗ trợ QoS tốthơn

Phần chính của đề tài là trình bày giao thức điều khiển đa điểm (MPCP).Trước khi tìm hiểu giao thức này, ta phải biết về cấu trúc khung của MPCP (gồmnăm bản tin: REPORT, GATE, REGISTER_REQ, REGISTER vàREGISTER_ACK) Mỗi bản tin có những cấu trúc đặc trưng riêng Nguyên lýtruyền của giao thức MPCP chủ yếu dựa vào các bản tin trên và được trình bày cụthể trong đề tài này Và để thấy rõ sự ứng dụng của giao thức, ta thực hiện chươngtrình demo truyền dữ liệu 64-QAM trong dịch vụ IPTV

Đề tài này bao gồm sáu chương Sau đây là bố cục của đề tài:

- Chương I: Mở đầu

- Chương II: Mạng truy nhập quang

- Chương III: Mạng quang thụ động (PON – Passive Optical Network)

- Chương IV: Mạng quang thụ động Ethernet (EPON – Ethernet PassiveOptical Network)

- Chương V: Giao thức điều khiển đa điểm (MPCP – Multipoint ControlProtocol) trong EPON

- Chương VI: Kết luận

Mặc dù, có nhiều cố gắng nhưng do thời gian hạn hẹp nên đề tài không thểtránh khỏi nhiều thiếu sót Kính mong quý thầy cô nhận xét và góp ý kiến để đề tài của em được hoàn thiện hơn

CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG

 Mạng truyền số liệu: bao gồm các mạng chuyển mạch gói để trao đổi số liệugiữa các máy tính dựa trên giao thức của X.25 và hệ thống truyền số liệu chuyểnmạch kênh dựa trên các giao thức X.21

 Các tín hiệu truyền hình có thể được truyền theo ba cách: truyền bằng sóng vôtuyến, truyền qua hệ thống mạng truyền hình cáp (CATV - Community AntennaTelevision) bằng cáp đồng trục hoặc truyền qua hệ thống vệ tinh, hay còn gọi làtruyền hình trực tiếp (DBS - Direct Broadcast System)

 Trong phạm vi cơ quan, số liệu giữa các máy tính được trao đổi thông quamạng cục bộ (LAN - Local Area Network) mà nổi tiếng nhất là mạng Ethernet,Token Bus và Token Ring

Mỗi mạng được thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không thể sử dụng chocác mục đích khác Chăng han như: ta không thể truyền tiếng nói qua mạng chuyểnmạch gói X.25 vì trễ qua mạng này quá lớn

Mạng viễn thông hiện tại bao gồm các loại mạng sau:

 Xét về góc độ dịch vụ thì gồm các mạng sau: mạng điện thoại cố định, mạng điện thoại di động và mạng truyền số liệu

 Xét về góc độ kĩ thuật bao gồm các mạng sau: mạng chuyển mạch, mạng truynhập và mạng truyền dẫn

Hiện nay, các nhà cung cấp dịch vụ thu được lợi nhuận phần lớn từ các dịch

vụ như leased - line, ATM (Asynchronous Transfer Mode) và các dịch vụ kết nối

cơ bản Tuy nhiên, xu hướng giảm lợi nhuận từ các dịch vụ này bắt buộc các nhàkhai thác phải tìm dịch vụ mới dựa trên giao thưc Internet (IP – Internet Protocol)

CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG

để đảm bảo lợi nhuận lâu dài Mạng riêng ảo (VPN – Virtual Private Network) làmột hướng đi của các nhà khai thác Các dịch vụ dựa trên nền IP cung cấp kết nốigiữa một nhóm các user xuyên qua mạng hạ tầng cơng cộng VPN có thể đáp ứngcác nhu cầu của khách hàng bằng các kết nối dạng any-to-any, các lớp đa dịch vụ,các dịch vụ giá thành quản lý thấp, riêng tư, tích hợp xuyên suốt cùng với các mạngIntranet/Internet Một nhóm các user trong Intranet và Internet có thể hoạt độngthơng qua mạng có định tuyến IP Các mạng riêng ảo có chi phí vận hành thấp hơnmạng riêng trên phương tiện quản lý, băng thơng và dung lượng Hiểu một cáchđơn giản, VPN là một mạng mở rộng tự quản như một sự lựa chọn cơ sở hạ tầngcủa mạng WAN (Wide Area Network) VPN có thể liên kết các user thuộc mộtnhóm kín hay giữa các nhóm khác nhau VPN được định nghĩa bằng một chế độquản lý Các thuê bao VPN có thể di chuyển đến một kết nối mềm dẻo trải dài từmạng cục bộ đến mạng hồn chỉnh Các thuê bao này có thể dùng trong cùng(Intranet) hoặc khác (Internet) tổ chức

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng hiện nay mạng PSTN/ISDN (Integrated ServicesDigital Network - Mạng tích hợp dịch vụ số) vẫn đang là mạng cung cấp các dịch

vụ dữ liệu

2.1.2 Hệ phâ n cấ p mạ

ng:

quốc gia

hoặc nội tỉnh

Hình II 1: Cấu trúc phân cấp của mạng viễn thơng[6]

Hiện nay, mạng VNPT đã có các trung tâm chuyển mạch quốc tế và chuyểnmạch quốc gia ở Hà Nội, Đà Nẵng, Thành Phố Hồ Chí Minh Mạng của các bưuđiện tỉnh cũng đang phát triển mở rộng Nhiều tỉnh, thành phố xuất hiện các cấutrúc mạng với nhiều tổng đài Host, các thành phố lớn như Hà Nội, Thành Phố HồChí Minh đã và đang triển khai các Tandem nội hạt.

Mạng viễn thông của VNPT hiện tại được chia làm 5 cấp, trong tương lai sẽđược giảm từ 5 cấp xuống 4 cấp

Mạng này do các thành viên của VNPT điều hành: đó là VTI, VTN và cácbưu điện tỉnh VTI quản lý các tổng đài chuyển mạch quá giang quốc tế, VTN quản

lý các tổng đài chuyển mạch quá giang đường dài tại 3 trung tâm Hà Nội, Đà Nẵng

và TP.HCM Phần còn lại do các bưu điện tỉnh quản lý

Các loại tổng đài có trên mạng viễn thông Việt Nam: A1000E của Alcatel,NEAX61S của NEC, AXE10 của Ericsson, EWSD của Siemens

Các công nghệ chuyển mạch được sử dụng: chuyển mạch kênh (PSTN), X.25relay, ATM (số liệu)

Nhìn chung, mạng chuyển mạch tại Việt Nam còn nhiều cấp và việc điềukhiển bị phân tán trong mạng (điều khiển nằm tại các tổng đài)

2.1.3.2 Mạ n g t r u y n h ậ p:

2.1.3.2.1 Đ ặc đi ể m:

Mạng truy nhập ở vị trí cuối của mạng viễn thông, trực tiếp đấu nối với thuêbao, bao gồm tất cả các thiết bị và đường dây được lắp đặt giữa trạm chuyển mạchnội hạt với thiết bị đầu cuối của thuê bao Có thể hiểu khái niệm về mạng truy nhậptheo các nội dung sau đây:

Mạng truy nhập (AN - Access Network) là phần mạng giữa SNI (SubscriberNetwork Interface – Giao diên mang thuê bao ) và UNI (User Network Interface –Giao diên mang ngươi dung), có nhiệm vụ truyền tải các tín hiệu đến thuê bao

Mô hình tham chiếu vật lý của mạng truy nhập được mô tả qua hình sau:

CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG

H ì nh I I 2 : Mô hinh tham chiêu cua mang truy nhâp[7]

2.1.3.2.2 P h ân l o ai :

 Truy nhập b ằng quay s ố (Dial-up Access): Đây là một loại truy nhập

băng hẹp dựa trên phương thức quay số thông qua modem Nếu áp dụng trênđường dây thuê bao truyền thống thì modem chỉ đạt được tốc độ tối đa 56 Kbps.Nếu áp dụng trên đường dây thuê bao ISDN-BA (ISDN Basic Access – ISDN truynhâp cơ ban ), có 2 kênh B với mỗi kênh bằng 64 Kbps và một kênh D bằng 16Kbps nên còn gọi là truy nhập 2B+D [7]

 Đ ư ờ ng dây th u ê bao s ố (DSL – D i al Subscri b er Lin e ): Với cùng đôi

dây điện thoại truyền thống có thể được dùng để truyền dữ liệu tốc độ cao Có một vài công nghệ cho DSL, khi mà người dùng có nhu cầu tốc độ đường xuống cao hơn tốc độ đường lên thì có hai loại DSL bất đối xứng : Đường dây thuê bao số bất đông bô (ADSL - Asynchronous Digital Subscriber Line) và Đường dây thuê bao sô tôc đô dư liêu rât cao (VDSL - Very high data rate Digital Subscriber Line) Tùy thuộc vào chiều dài mạch vòng, các hệ thống DSL có thể đạt đến tốc độ từ

128Kbps đến 52Mbps [7]

 Cable Modems: Cable Modem là một loại modem cung cấp truy nhập dữ

liệu được truyền trên hệ thống truyền hình cáp Cable modem chủ yếu được dùngphân phối truy nhập internet băng rộng Băng thông của dịch vụ cable modemthương mại thông thường trong khoảng từ 3 Mbps đến 30 Mbps hoặc lớn hơn [7]

 Cáp quang: Điều mong muốn của các công ty viễn thông là đưa cáp

quang đến tận nhà của người sử dụng Với mạng quang đồng bộ (SONET Synchronous Optical Network) điểm - điểm và các vòng ring, cáp quang sẽ baophủ các khu dân cư, công sở để có thể phục vụ điện thoại, dữ liệu, hội nghị truyềnhình, và các dịch vụ khác trong hiện tại, và cũng dễ dàng nâng cấp khi có yêu cầubăng thông lớn hơn trong tương lai Với công nghệ mạng quang thụ động ATM

-(APON – ATM Passive Optical Network), sẽ đáp ứng yêu cầu đặt ra cũng như vấn

đề về chi phí xây dựng mạng

 V ô tuyế n: Các hệ thống vệ tinh có quỹ đạo thấp như Teledesic và Bridge

có thể tải hàng chục Mbps đến đầu cuối người sử dụng, còn hệ thống dịch vụ nôihạt phân bố đa điểm (LMDS - Local Multipoint Distribution Service) băng thôngđạt đến 1 Gbps ở tần số 28 GHz [7]

 Truy nhập qua đ ư ờ ng dây đi ệ n: Đường dây điện là một môi

trường có nhiễu nghiêm trọng, nhưng nó có khả năng truyền các dịch vụ viễn thông

có tốc độ bit cao Chúng được nối với đường dây điện trong nhà để kiến trúc nênmột mạng truyền dẫn hoàn chỉnh Các thiết bị đầu cuối được kết nối vào ổ cắm điệntrong nhà để có thể truy nhập đến mạng băng rộng Kiến trúc này kết hợp mộtcách hài hòa với các hệ thống tự động hóa trong nhà, cho phép điều khiển từ xa cácthiết bị đặt tại nhà thông qua internet

2.1.3.3 Mạ n g t r u y ề n d ẫ n:

Các hệ thống thiết bị truyền dẫn trên mạng viễn thông VNPT hiện nay chủyếu sử dụng hai loại công nghệ là: cáp quang phân câp sô đông bô (SDH -Synchoronous Digital Hierarchy) và vi ba phân câp sô cân đông bô (PDH -Plesiochoronous Digital Hierarchy)

- Cáp quang SDH: Thiết bị này do nhiều hãng khác nhau cung cấp là:Siemens, Fujitsu, Alcatel, Lucent, NEC, Nortel Các thiết bị có dung lượng155Mb/s, 622 Mb/s, 2.5 Gb/s [6]

- Vi ba PDH: Thiết bị này cũng có nguồn gốc từ nhiều hãng cung cấpkhác nhau như Siemens, Alcatel, Fujitsu, SIS, SAT, NOKIA, AWA Dung lượng

140 Mb/s, 34 Mb/s và n*2 Mb/s [6]

Mạng truyền dẫn gồm: mạng truyền dẫn liên tỉnh, mạng truyền dẫn nội tỉnh,mạng truyền dẫn quốc tế và mạng vệ tinh VINASAT

o Mạng truyền dẫn liên tỉnh:

Bao gồm các hệ thống truyền dẫn bằng cáp quang, bằng vô tuyến

 Mạng truyền dẫn liên tỉnh bằng cáp quan g : [6]

Mạng truyền dẫn đường trục quốc gia nối giữa Hà Nội vàTPHCM dài 4000km, được chia thành 4 vòng ring tại Hà Tĩnh, Đà Nẵng,Qui Nhơn và TPHCM

Vòng 1: Hà Nội – Hà Tĩnh (884km)Vòng 2: Hà Tĩnh – Đà Nẵng (834km)

CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG

Vòng 3: Đà Nẵng – Qui Nhơn (817km) Vòng 4: Qui Nhơn – TPHCM (1424km)Tuy nhiên, theo thông tin của Tập đoàn Bưu chính - viễn thôngViệt Nam (VNPT), dự kiến sẽ có thêm tuyến cáp quang biển Bắc Nam Dunglượng lớn nhất của tuyến cáp quang này sẽ lên tới 80Gbps, sử dụng công nghệghép kênh theo bước sóng mật độ cao (DWDM – Dense Wavelength DivisionMultiplexing) và hệ thống quản lý mạng đồng trục.[9]

 Mạng truyền dẫn liên tỉnh bằng v ô tuyến:

Dùng hệ thống vi ba SDH (STM-1, dung lượng 155Mbps), PDH(dung lượng 4Mbps, 6Mbps, 140Mbps).[6]

o Mạng truyền dẫn quốc tế :

[10]

 Phương thức truyền dẫn: vệ tinh, cáp quang

 Dung lượng:

• Tuyến TVH (Thailand – Vietnam – Hong Kong): 565Mb/s

• Tuyến SEA – ME - WE3 (South-East Asia - Middle East - Western Europe 3): 10Gb/s

Tuy nhiên, VNPT dự kiến sẽ có thêm hai tuyến cáp quang biểnnối Vietnam - Hongkong - Singapore và VietNam - Hong Kong Hiện tại, VTI

đã có hai tuyến cáp quang trên biển là tuyến T - V - H nối Thái Lan - Việt Nam

- Hong Kong và tuyến SEA – ME - WE 3 nối Châu Âu - Châu Á Trong thờigian tới, VNPT sẽ tiếp tục tham gia xây dựng hai dự án tuyến cáp quang biểnnối Việt Nam - Hong Kong - Singapore và tuyến Việt Nam - Hong Kong vớiđiểm cập bờ Đà Nẵng Bên cạnh đó, Việt Nam cũng đã có phương án tham giađầu tư xây dựng hệ thống cáp quang biển quốc tế SEA – ME - WE 4 kết nốiSingapore tới Pháp, từ Singapore về Việt Nam sử dụng dung lượng trên hệthống video gia đinh (VHS - Video Home System) [9]

Dự kiến khai thác dung lượng cáp quang quốc tế (2004-2015):[9]

- Với hệ thống TVH đưa vào khai thác từ năm 1995, % sử dụng của năm

2004 là 84%, năm 2005 sẽ là 86% và từ các năm sau đó đến 2015 là 88%

- Tuyến CSC phần đất Việt Nam: Nếu năm 2004 chỉ sử dụng hết 26% thìnăm 2005 lên tới 58% (tăng 2,2 lần), 2006 là 70% (tăng 2,7 lần), 2007 là 87%(tăng 3,3 lần) và từ 2008 trở đi sẽ là 100% (tăng 3,8 lần).

- Trên SEA - ME - WE 3: % sử dụng năm 2004 là 15%, 2005 là 73%(tăng 4,8 lần) và từ 2006 trở đi sẽ là 100% (tăng 6,6 lần)

C = BW × log 2 (1 + SNR) (2.1)

Với C là dung lượng mang thông tin (b/s), BW (bandwidth) là băng thông liênkết (Hz = C/s), và SNR (signal noise ratio) là tỉ lệ công suất tín hiệu trên nhiễu.Công thức (2.1) đưa ra một hạn chế đối với dung lượng C, vì vậy, nó thườngđược xem như là “hạn chế Shannon” Công thức bắt nguồn từ lý luận thông tin làđúng bất chấp kĩ thuật riêng Nó lần đầu tiên được công bố vào năm 1948 bởiClaude Shannon, một nhà khoa học làm việc ở Bell Laboratories R.V.L Hartleycũng làm việc ở Bell Laboratories đã thành lập tờ báo cơ sở trước đó 20 năm, tờbáo đó đã đặt nền tảng quan trọng trong lý luận thông tin Điều đó giải thích lý dotại sao tên ông ấy được đặt cùng với công thức của Shannon

Định lý Shannon-Hartley chứng tỏ rằng dung lượng mang thông tin tỷ lệ vớibăng thông kênh truyền, khoảng tần số trong khoảng băng thông mà tín hiệu có thểtruyền không có suy hao đáng kể

CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG

Cái gì hạn chế băng thông kênh truyền? Đó là tần số sóng mang tín hiệu Tần

số sóng mang càng cao thì băng thông kênh truyền càng lớn và dung lượng mangthông tin của hệ thống càng cao Quy luật ngón tay cái ước lượng trật tự giá trị cóthể là: băng thông bằng xấp xỉ 10% tần số tín hiệu sóng mang Vì vậy, nếu kênhviba sử dụng tín hiệu sóng mang 10 GHz thì sau đó băng thông của nó khoảng 100MHz

Dây đồng có thể mang tín hiệu lên tới 1 MHz qua 1 khoảng cách ngắn Cápđồng trục có thể lan truyền tín hiệu lên tới 100 MHz Tần số vô tuyến ở khoảng từ

500 KHz tới 100 MHz Sóng viba, bao gồm kênh vệ tinh, hoạt động lên tới 100GHz Hệ thống thông tin cáp quang sử dụng ánh sáng như sóng mang tín hiệu, tần

số ánh sáng ở khoảng giữa 100 và 1000 THz, vì vậy, người ta có thể mong đợidung lượng nhiều hơn từ hệ thống quang Sử dụng quy luật ngón tay cái đề cập ởtrên, chúng ta có thể ước lượng băng thông của liên kết thông tin cáp quang là 50THz

Để mô tả điểm này, xem môi trường truyền này theo quan điểm dung lượngchúng mang theo đồng thời như là số kênh thoại môt chiều cụ thể Nhớ rằng sốlượng sau đây cũng như tần số được đưa ra ở trên, chỉ trình bày trình tự độ lớn,không phải là giá trị chính xác Cáp đồng trục đơn có thể mang tới 13,000 kênh,liên kết viba trên mặt đất lên tới 20,000 kênh, và liên kết vệ tinh lên tới 100,000kênh Tuy nhiên, môt liên kết thông tin cáp quang như cáp đi qua Đại Dương TAT-

13, có thể mang đồng thời 300,000 kênh thoại hai chiều Điều đó giải thích tại sao

hệ thống thông tin liên lạc cáp quang hình thành đường trục của viễn thông hiện đại

và sẽ hầu hết định dạng tương lai của nó môt cách chính xác

Dung lượng mang thông tin của hệ thống viễn thông tỷ lệ với băng thông củanó mà băng thông tỷ lệ với tần số sóng mang Hệ thống thông tin liên lạc cáp quang

sử dụng ánh sáng – sóng mang với tần số cao nhất trong tất cả các tín hiệu thực tế.Đây là lý do tại sao hệ thống thông tin liên lạc cáp quang có dung lượng mangthông tin cao nhất và là lý do làm cho những hệ thống này thành chốt của viễnthông hiện đại

 Chất lượng tín hiệu ổn định, không bị suy hao

 Không bị nhiễu bởi môi trường truyền

 Bảo mật cao

2.2.3 P h â n l o ại m ạ n g t r u y n h ậ p q u a n g:

2.2.3.1 M ạ n g qu a n g t í c h c ực (AON-Active O p tical Netw o r k ):

AON được hiểu là kết nối điểm - điểm (PTP – Point- to-Point) hay mạngquang tich cưc Ethernet (AOEN - Active Optical Ethernet Network), và gọi làmạng quang chủ động vì:

• Các thiết bị chuyển mạch hoạt động một cách chủ động, cần cấp nguồn điện

để hoạt động

• Hệ thống gồm nhiều cáp quang, mỗi cáp cấp cho một user trong hệ thống mạng

AON có 2 phương thức đấu nối: Home run fiber và Active star ethernet

H ì nh II 3 : Mô hinh đâu nôi AON[11]

 Ho m e run fiber:

Hì nh II 4: Phương thức đấu nối Home run

fiber[11]

CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG

• Mỗi user một đường cáp quang khác nhau từ OLT - ONT

• Các thiết bị đều dùng điện và truyền dẫn quang bằng laser

• Khoảng cách giữa OLT (Optical Line Terminal) và ONT (Optical NetworkTerminal) lên tới 80km

• Triển khai rất tốn kém do cần nhiều cáp, nên giá thành cao

 A S E - A ct i v e S t ar E thernet:

H ì nh II 5 : Phương thức đấu nôi Active Star Ethernet[11]

• Trong ASE, nhiều ONT có thể chia sẻ chung một đường cáp quang chính thông qua một điểm nằm giữa CO (Central Office) và ONT

• Các thiết bị chuyển mạch chủ động được lắp trong tủ cáp để quản lý việc kết nối của các ONT từ xa

• Hổ trợ băng thông rộng, với chiều lên và chiều xuống như nhau

• Hổ trợ triển khai CPE (Customer - premises equipment) rộng

• Triển khai đơn giản, chi phí thấp, lợi nhuận cao, mô hình mạng đơn giản

2.2.3.2 M ạ n g qu a n g t i c h c ưc (PON-Passive O p tical Netw o r k ):

 C âu t ruc mang P ON :

Hình II 6: Mô hình logic của mạng

 Tổ ng quan v ề PON:

PON là mạng quang thụ động mà tất cả các thành phần tích cực giữa tổng đài

CO và người sử dụng sẽ không còn tồn tại Thay vào đó là các thiết bị quang thụđộng, để điều hướng các lưu lương trên mạng dựa trên việc phân tách năng lượngcủa các bước sóng quang học tới các điểm đầu cuối trên đường truyền Việc thaythế các thiết bị chủ động sẽ tiết kiệm chi phí cho các nhà cung cấp dịch vụ vì họkhông còn cần đến năng lượng và các thiết bị chủ động trên đường truyền nữa Các

bộ ghép / tách thụ động chỉ làm các công việc đơn thuần là cho ánh sáng đi quahoặc chặn ánh sáng lại… Vì thế, không cần năng lượng hay các động tác xử lý tínhiệu nào và từ đó, gần như kéo dài vô hạn thời gian MTBF (Mean Time BetweenFailures), giảm chi phí bảo trì tổng thể cho các nhà cung cấp dịch vụ

Một hệ thống mạng PON bao gồm các thiết bị kết cuối kênh quang (OLT)đặt tại CO và bộ các thiết bị kết cuối mạng quang (ONT) được đặt tại người sửdụng Thiết bị OLT cung cấp nhiều kênh quang, mỗi kênh quang được truyền trênmột tuyến cáp quang, trên đó có bộ lọc (splitter) Nhiệm vụ của bộ lọc là thu vànhận các tín hiệu quang được nhận và phát bởi OLT Giữa chúng là hệ thống mạngphân phôi quang (ODN – Optical distribution network) bao gồm cáp quang, cácthiết bị ghép / tách thụ động

 Mô hình đ ấ u nố i PON: Ring PON, Tree PON, Bus PON

CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG

Hình II 7: Mô hình đấu nối PON[8]

• Băng thông cưc đai

• Độ linh hoạt tối đa

• Băng thông đông bô

• Sư dung thiêt bi tiêu chuân IEEE gia thâp

• Mạng điện tử thô ng minh đươc đăt ơ mang biên thuê bao lam đơn giản quá trình khắc phục sự cố mạng

• Hoạt động ở khoảng cách lớn hơn 80 Km, bât châp sô lương thuê bao

• Có thể được xây dựng trên nền tảng sẵn có

• Tiêt kiêm hơn ơ nhưng khu vưc mât đô thuê bao thâp

• Có thể tính toán được giá thành lắp đặt thuê bao mới

• Không yêu câu nhưng kê hoach phưc tap cho nhưng vung dich vu lơn

• Chi phi mơ rông thuê bao thâp bât châp vung thuê bao

• Hô trơ lên đên 1Gbps cho môi khach hang

• Độ linh hoạt dịch vụ lớn

• Thu hôi vôn nhanh

 N h ư ơ c đi ê m :

• Yêu câu nhiêu đương cap dai

• Yêu câu khoang cach laser lơn hơn

• Không chia se OLT hoăc công quang

• Yêu câu quyên ưu tiên va nguôn cung câp cho cabinets

• Cung câp nguôn điên phân phôi cho mang truy nhâp

2.2.3.3.2 Ư u , nh ư ơ c đ i ê m c u a m a n g PO N : [11]

 Ư u đi ê m :

• Không cân cung câp nguôn điên trong mang truy nhâp

• Nhà cung cấp chia sẻ giá thành cáp quang , chi phi lăp đăt va chi phi lăp đăt CO giư a nhiêu khach hang khi ho chia se trên cung môt cap đơn

• Giảm vốn và chi phí vận hành liên kết

• Nâng câp hoăc thay đôi dich vu mơi chi cân thay đôi thiêt bi đâu cuôi

và nền tảng trên mỗi khách hàng

 N h ư ơ c đi ê m :

• Không co khả năng làm việc chung với loại mạng PON khác

• Khách hàng ảnh hưởng bởi lỗi liên kết nhiều hơn

• Băng thông chia se giơi han băng thông cho môi thuê bao

• Giơi han vung bao phu : tôi đa 20 Km phu thuôc vào số bộ splits(càng nhiêu splits thi khoang cach cang ngăn )

• Không dư bao đươc chi phi mơ rông thuê bao tiêp theo

• Công OLT chi tiêt kiêm khi phuc vu 26 ONU (chiêm 81%)

• Khi cân OLT mơi thi gia cua cua thuê bao se tăng cho đên khi côngOLT đây thuê bao

• Bô tach thu đông không thông minh kho quan li

• Kém linh hoạt

• Bât đông bô

• Dung lương gây kho khăn cho ưng dung kinh doanh

2.2.3.3.3 K ê t l u ân :

Tư nhưng ưu điêm va nhươc điêm cua AON va PON đa liêt kê ơ trên , ta thây mạng PON vượt trôi hơn AON ơ nhưng điêm sau:

- Mạng PON không cần phải cấp nguồn

- Chia se gia thanh vơi nhiêu thuê bao

- Không yêu câu nhưng đoan cap dai nôi tư nha cung câp dich vu đên nhathuê bao giảm giá thành lắp đặt

- Không dung cap quang chuyên dung

CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG

- PON thu hẹp phạm vi triển khai cáp quang trong tổng đài nội hạt và vòng lặp nội bộ

- PON cung cấp băng thông cao nhờ vào sự thâm nhập sâu rộng của cápquang Trong khi những giải pháp mạng FTTB, FTTH hay FTTPC chủyếu dùng cáp quang để nối tất cả các đường dây đến nhà thuê bao thì sửdụng giải pháp FTTC là tiết kiệm nhất hiên nay

- Giống như mạng điểm - đa điểm, PON cho phép phát video luồngxuống

- PON dễ dàng nâng cấp tốc độ bit cao hơn hay thêm bước sóng

Những lợi ích của việc sử dụng kĩ thuật PON trong mạng truy nhập cho thấy việc tiến hành thực hiện những thiết kế mạng rất quan trọng Bởi vì mạng truy nhập tập trung rất ít lưu lượng từ nhiều thuê bao nên nó có giá rất cạnh tranh Vì thế, thiết kế PON không yêu cầu dự phòng và cho phép triển khai thêm Tuy mang PON co nhưng ưu điêm vươt trôi hơn mang AON nhưng vân co môt sô nha cung câp chon AON la giai phap cho riêng minh

2.2.4 Xu h ư ớ ng p h át tr i ể n c ủ a m ạ n g t r u y n h ậ p q u a n g:

Xu hương phat triên mang truy nhâp quang la ph át triển mạng FTTH FTTH

là công nghệ kết nối viễn thông hiện đại trên thế giới với đường truyền dẫn hoàntoàn bằng cáp quang từ nhà cung cấp dịch vụ tới tận địa điểm của khách hàng Tính

ưu việt của công nghệ cho phép thực hiện tốc độ truyền tải dữ liệu internetxuống/lên (download/upload) ngang bằng với nhau, điều mà công nghệ ADSLchưa thực hiện được

- Mọi dịch vụ trên một kết nối :

FTTH (Fiber-to-the Home) là một công nghệ kết nối viễn thông sử dụng cápquang từ nhà cung cấp dịch vụ tới địa điểm của khách hàng (văn phòng, nhà…).Công nghệ của đường truyền được thiết lập trên cơ sở dữ liệu được truyền qua tínhiệu quang (ánh sáng) trong sợi cáp quang đến thiết bị đầu cuối của khách hàng, tínhiệu được biến đổi thành tín hiệu điện, qua cáp mạng đi vào modem băng rộng.Nhờ đó, khách hàng có thể truy cập internet băng rộng

FTTH đặc biệt hiệu quả với các dịch vụ: Hosting Server riêng, VPN (mạngriêng ảo), truyền dữ liệu, Game Online, IPTV (truyền hình tương tác), VoD (xemphim theo yêu cầu), Video Conferrence (hội nghị truyền hình), IP Camera…với ưuthế băng thông truyền tải dữ liệu cao, có thể nâng cấp lên băng thông lên tới1Gbps, an toàn dữ liệu, độ ổn định cao, không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện, từtrường

Bên cạnh các ứng dụng như ADSL có thể cung cấp dịch vụ Triple Play (dữliệu, truyền hình, thoại), với ưu thế băng thông vượt trội, FTTH sẵn sàng cho cácứng dụng đòi hỏi băng thông cao, đặc biệt là truyền hình độ phân giải cao (HDTV)yêu cầu băng thông lên đến vài chục Mbps, trong khi ADSL không đáp ứng được.

Độ ổn định ngang bằng như dịch vụ internet kênh thuê riêng Leased-line nhưng chiphí thuê bao hàng tháng thấp hơn vài chục lần Đây sẽ là một gói dịch vụ thích hợpcho nhóm các khách hàng có nhu cầu sử dụng cao hơn ADSL và kinh tế hơnLeased-line

- Xu h ư ớ ng t ư ơ ng

lai :

FTTH đã và đang được triển khai mạnh mẽ ở các nước phát triển trên thế giới.Năm 2007 là năm thành công rực rỡ của FTTH với sự tăng trưởng mạnh mẽ về sốlượng đăng ký dịch vụ, chỉ tính riêng ở 3 nước Nhật Bản, Trung Quốc và Mỹ đã cóthêm khoảng 6 triệu thuê bao

Theo một báo cáo mới nhất của Heavy Reading, số hộ gia đình sử dụng kếtnối băng rộng FTTH trên toàn thế giới sẽ tăng trưởng hàng năm trên 30% cho đếnnăm 2012 và đạt 89 triệu hộ Quá trình chuyển đổi sang FTTH đang được thực hiện

ở nhiều nước, gồm Đan Mạch, Pháp, Hồng Kông, Nhật Bản, Hàn Quốc, ThụyĐiển, Đài Loan và Mỹ

Hiện nay, công nghệ FTTH có khoảng 20 triệu kết nối toàn cầu, trong đó châu

Á được đánh giá là thị trường có tiềm năng Tại Việt Nam, trong xu thế phát triển chung, cũng đã có một số nhà cung cấp chuẩn bị cho FTTH, trong đó FPT là doanhnghiệp cung cấp dịch vụ đầu tiên

CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON

CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG (PON-PASSIVE OPTICAL

Bộ tách quang là thiết bị song hướng Tín hiệu quang không chỉ truyền từ ngõ vào đến ngõ ra mà còn có thể truyền từ ngõ ra đến cáp quang ngõ vào Chính vì vậy mà bộ tách thỉnh thoảng được xem như là một bộ tách / ghép Khi tín hiệu quang được chèn vào một trong những ngõ ra bộ tách thì tín hiệu sẽ xuất hiện lại ở ngõ vào đơn Trong bộ tách tốt, không có xuyên âm giữa các cổng ngõ ra va tín hiệu quang suy hao một giá trị gần bằng (n x 3.5 dB) cho cả hai hướng Đường truyền thông tin từ CO đến thuê bao được xem là tín hiệu luồng xuống Đường truyền thông tin từ thuê bao đến CO được xem như là tín hiệu luồng lên

Có hai kĩ thuật chế tạo bộ tách: Hàn sợi quang thon nhỏ hai đầu (FBT - FusedBiconical Taper) và cấu trúc mạch sóng ánh sáng hai chiều (PLC - PlanarLightwave Circuit) Bộ tách FBT 1x2 được chế tạo bằng cách hàn chính xác hai sợiquang với nhau Ta đạt được tỉ lệ tách cao hơn bằng cách phân tầng nhiều bộ tách1x2 Bộ tách PLC gồm mạch quang vi mô thực tế được khắc axit bằng silic

3.1.1.2 H o ạt đ ộ n g cá p q u a n g đơ n :

Ở hầu hết ứng dụng PON, tín hiệu quang luồng lên và luồng xuống đượctruyền qua cùng một sợi quang Bước sóng của hai tín hiệu này có thể giống hoặckhác nhau Việc sử dụng những bước sóng khác nhau cho tín hiệu luồng lên vàluồng xuống làm giảm tổn hao quang toàn bộ mạng PON và với lý do này, nó trởthành kĩ thuật được sử dụng phổ biến nhất Thực tế là tiêu chuẩn mạng PON quốc

tế sử dụng bước sóng 1490 nm cho luồng truyền xuống và bước sóng 1310 nm choluồng truyền lên Tín hiệu được chèn hay đươc đưa ra t ừ sợi quang sử dụng bộ lọcghép kênh chuỗi bước sóng (CWDM - Coarse Wavelength Division Multiplexing)

ở CO và nhà thuê bao Bộ phối hợp quang là thiết bị đặc trưng cho mạng PONbằng cách ghép bộ phát laser, bộ thu diode và bộ lọc CWDM vào cùng một gói Bộphối hợp sử dụng trong CO có một laser bước sóng 1490 nm và bộ thu bước sóng

1310 nm Bộ phối hợp sử dụng trong nhà thuê bao có một laser bước sóng 1310 nm

và bộ thu bước sóng 1490 nm

Tín hiệu bước sóng 1490 nm và bước sóng 1310 nm được truyền bằng cách

sử dụng băng tần gốc hay báo hiệu bật mở khóa Đối với kĩ thuật tín hiệu này, số

„1‟ được truyền khi laser mở và số „0‟ được truyền khi laser tắt Bởi vì tín hiệubăng tần gốc cung cấp cho tất cả tần số nên chỉ có một tín hiệu trên một bước sóng.Mặt khác, có sự phân chia tần số ghép kênh với tín hiệu băng tần gốc như ghépkênh với AM-VSB

Ngoài tín hiệu băng tần gốc luồng lên và luồng xuống, PON còn có thể truyềnbăng rộng phẳng trên bước sóng thứ ba Thực tế, bước sóng phẳng này được dùng

để truyền video RF ở bước sóng 1550 nm Không giống như tín hiệu băng tần gốc,băng rộng phẳng là một tín hiệu tương tự Trong khi nó có thể chứa dữ liệu tương

tự, dữ liệu số hay cả hai thì bản thân tín hiệu là tín hiệu tương tự Vì lý do này màcông suất quang của bước sóng phẳng lớn hơn 100 lần tín hiệu băng tần gốc

và thiết bị thuê bao Kết cuối đường truyền quang (OLT) dùng cho CO và kết cuốimạng quang (ONT) dùng cho thiết bị thuê bao

Bởi vì luồng truyền xuống là một mạng điểm - đa điểm nên giao thức mạngPON cần cung cấp kĩ thuật chủ / tớ, trong đó OLT là chủ và ONT là tớ Trong hệthống kiến trúc này, OLT thực hiện ba chức năng chủ yếu sau:

- Xử lý tất cả OAM&P cho ONT

- Xử lý và sắp xếp tất cả đường truyền luồng lên bởi ONT

- Khi gửi dữ liệu luồng xuống, ONT dán nhãn mỗi gói bằng ID dành chongười nhận

OAM&P bao gồm việc thừa nhận ONT mới và cung cấp dịch vụ cho mạngPON Nó cũng bao gồm chức năng định cự ly Định cự ly là quá trình trễ quanggiữa OLT và ONT Độ trễ quang ở mỗi ONT khác nhau vì chiều dài vật lý của sợiquang ở mỗi ONT khác nhau

OLT điều khiển và sắp xếp tất cả đường truyền ONT bằng cách sử dụng sơ đồbăng thông luồng lên Sơ đồ này được cấp phát cho tất cả ONT Sơ đồ băng thôngluồng lên được tập hợp với độ trễ theo tầm của ONT để bảo đảm tất cả đường

CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON

truyền luồng lên đƣợc thu mà không có sự chồng chéo và không có những lỗ hổng không cần thiết

Lớp con truyền dẫn PON của lớp hội tụ truyền dẫn Lớp này làm việc trên

cell Trong hướng về, nó bắt đầu từ tín hiệu điện được truyền từ môi trường vật lýtới, đồng bộ ở cấp độ bit và byte, cell và ấn định ranh giới khung, phân tích và xử

lý header và truyền cell tới lớp cao hơn Hướng ra, quy trình sẽ tiến hành ngược lại

Lớp con thích ứng trong lớp hội tụ truyền dẫn Đây là lớp thực hiện đóng

khung cell ATM

3.2.1.2 Cấu tr ú c khu n g BPON :

Tốc độ hoạt động của mạng BPON phụ thuộc vào sự đối xứng hay bất đốixứng của mạng Mạng BPON đối xứng hoạt động ở tốc độ STM-1 (155.52 Mb/s)

và STM-4 Đối với APON bất đối xứng, luồng xuống truyền từ OLT trong CO tớithuê bao khoảng 155.52 Mb/s tới 622.08 Mb/s Luồng lên truyền từ thuê bao tới

CO là 155.52 Mb/s

Luồng lên và luồng xuống được truyền trên hai kênh khác nhau với bước sóngkhác nhau trên cùng một sợi quang hoặc hai sợi quang khác nhau Luồng BPONchiều xuống truyền trên một sợi quang giữa 1480nm và 1580nm, và trên một đôisợi quang giữa 1260nm và 1360nm Chiều lên luôn luôn thực hiện giữa 1260nm và1360nm

Tín hiệu APON được truyền trong các khe thời gian Mỗt khe thời gian chứamột cell ATM hay một cell OAM vật lý ( physical layer OAM – PLOAM ) CellPLOAM được sử dụng để mang thông tin quản lý như giao thức truyền bản tin đểsắp xếp, chèn thêm mã và cập nhật

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

CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON

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

Cấu trúc khung tại tốc độ 622.08 Mb/s và 1244.16 Mb/s cũng tương tự bằngcách nhân số lượng khe thời gian lên tương ứng 4 và 8

Khi truyền một cell ATM, PLOAM, hay truyền các khe thời gian trong hướngxuống đều được OLT kiểm soát thông qua các cell PLOAM Theo khuyến cáo(G.983) yêu cầu có ít nhất một cell PLOAM cho một ONU trong khoảng thời gian100ns

Trong dòng luồng xuống cell PLOAM này có tác dụng cho phép các ONU gởimột hay nhiều cell trong các T-container Còn trong hướng lên, nó có tác dụng dựđoán thông tin được ONU gởi tới OLT đẻ báo cáo tình trạng của nó Chức năngcủa cell PLOAM được phân tích như sau:

• Trong 5 byte đầu thì có 4 byte cố định và 1 byte HEC để cung cấp chế

độ nhận diện cho PLOAM

• Vùng IDENT để chỉ ra đây có phải là PLOAM đầu tiên trong khung

luồng xuống hay không

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

• Phần còn lại là mã kiểm tra lỗi CRC Một vùng có thể cho phép ONUgởi khung kế tiếp của nó hay không ONU cũng có thể sử dụng phần này để đokhoảng cách

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

• 10 byte CRC, được OLT sử dụng để thông báo tới ONU cự ly thích hợpcủa nó OLT có thể sử dụng nó để thông báo ONU điều chỉnh mức công suấtphát.

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

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

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

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

Kết nối giữa ONU và OLT được thiết lập thông qua các mạch ảo ATM (VC)trong hệ thống APON Dịch vụ ATM là dịch vụ hướng kết nối Mỗi VC được thiết lập trong một giá trị nhận diện đường ảo (VPI) và một giá trị nhận diện kênh ảo

CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON

(VCI) mà chúng được cấu tạo trong luồng dữ liệu cell của nó Chỉ số VPI và VCIđược cung cấp các giá trị khác nhau của tín hiệu ATM ở các cấp độ khác nhau.Nhiều mạch ảo có thể tồn tại trong một đường ảo (VP) Và liên kết ATM đượcnhận diện bởi cặp chỉ số VPI và VCI Hình sau mô tả một chuyển mạch lý tưởngcủa ATM

Hình III 4: Chuyển mạch BPON[2]

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

sự chuyển đổi trong kĩ thuật viễn thông GPON được ra đời với dung lượng Gigabit

Với cùng cấu trúc với mạng APON và hổ trợ được tốc độ bit cao, GPON phải

sử dụng máy phát với công suất cao hơn để đạt được quỹ công suất yêu cầu Điềunày nói lên rằng máy thu GPON cần phải xử lý mức công suất cao và vì thế nó cầnphải có dải động lớn hơn Để giảm nhẹ những yêu cầu khi vận hành máy của OLTGPON luồng lên quy định mức công suất và cơ chế cân bằng công suất động cungcấp trong mạng

Trong cơ chế cân bằng công suất, OLT cố gắng cân bằng công suất mà nónhận được từ ONU bằng cách chỉ thị ONU tăng hoặc giảm công suất phát của nó

Vì thế, một ONU ở gần OLT thấy suy hao trên đường truyền thấp sẽ phát ra côngsuất nhỏ hơn một ONU ở xa có suy hao cao hơn

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

Hình sau cho thấy cấu trúc phân lớp của GPON Cấu trúc của nó gồm 2 lớpchính: lớp phụ thuộc môi trường vật lý và lớp hội tụ truyền dẫn Trong lớp hội tụtruyền dẫn lại được chia thành các lớp con với các chức năng khác nhau

CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON

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

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

Hình III 6: T-CONT giữa OLT và ONU[5]

Có 2 phương thức vận hành khác nhau là ATM và GEM ( GPONencapsulation mode) GEM tương tự như đóng khung chung Một T-CONT cũng

có thể là ATM hay GEM Một mạch ảo T-CONT dựa trên ATM được xác định bởiVPI và VCI, trong khi mạch ảo T-CONT dựa trên GEM chứa các kết nối được xácđịnh bằng số cổng 12 bit

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

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

Lớp GTC hổ trợ xung đồng hồ 8kHz từ OLT tới ONU và tín hiệu tham chiếu1kHz từ OLT tới ONU bằng cách sử dụng kênh kiểm tra

3.2.2.2 Cấu tr ú c khung của

G

PO N :

Đầu tiên, chúng ta xét trong trường hợp hướng xuống Dòng bit luồng xuốngđược chỉ ra trong hình III.8 và luồng lên chỉ ra trong hình III.9

CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON

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

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

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

• Số lƣợng cell ATM

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

hay không

CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON

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

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

Lớp OAM vật lý trong luồng xuống mang bản tin luồng xuống hổ trợ chứcnăng kiểm soát Định dạnh của PLOAM đƣợc nêu trong hình III.9d Nhƣ ta thấy,

nó bao gồm một byte nhận diện ONU, một byte chứa bản tin ID và một byte kiểmtra dƣ thừa theo chu kỳ của toàn bộ khung, Bản tin này bao gồm:

• Độ trễ mà OLT muốn ONU sử dụng nhƣ một kết quả của phép tính toán đo

cự ly

• Yêu cầu số serial ONU

• Chỉ định ID yạm thời cho ONU

• Yêu cầu ONU thiết lập thông số

• Disablse ONU

• Bảo cho ONU mã hóa dòng dữ liệu

• Cung cấp cho ONU mật khẩu của nó

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

• Lệnh cho ONU thay đổi mức công suất truyền

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

Chiều dài tối đa của payload, nó không chỉ đƣợc bảo vệ bằng mã kiểm tra lỗiCRC mà còn truyền hai lần Nó đƣợc thể hiện trong hình III.9e

Sơ đồ băng thông luồng lên là nơi mà OLT phát tới tất cả ONU và đƣa cho nólệnh về cách thức truyền trong luồng lên Nó bao gồm : N lần 8 byte định vị truynhập, N là tổng số ONU trên mạng

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

bị đầu cuối, không có thiết bị nào trong mạng yêu cầu nguồn điện, vì vậy nó đượcgọi là thụ động Nhà cung cấp nội hạt quan tâm tới mạng quang thụ động PON donhững ưu điểm sau: cơ sở hạ tầng cáp quang nhỏ và thiết bị không cấp nguồn trongthiết bị ngoại vi Ngày nay, với Erthernet phát sinh sự lựa chọn giao thức mang lưulượng IP trong mạng metro và mạng truy nhập Chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn vềEPON ở chương sau (chương IV)

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

t h e r n et

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

H

ì nh III 10: Mô hình mạng GEPON[13]

GEPON la Gigabit EPON Hê thông GEPON đươc thiêt kê cho viên thông

sư dung Thiêt bi GEPON hoan toan th eo chuân IEEE 802.3ah Loạt sản phẩm nàyđăc trưng cho sư tich hơp cao , ứng dụng linh hoạt , quản lý dễ dàng cũng như cungcâp chưc năng QoS (Quality of Service) Tôc đô mang quang co thê lên tơi 1.25Gbit/s va môi hê thông OLT E PON co thê phân bô thanh 32 ONU tư xa đê thiêt lâp

CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG - PON

mạng quang thụ động bằng bộ tách quang tối đa 32 đương vơi ưu điêm dung lươnglơn cua viêc truyên dư liêu , bảo mật cao , linh hoat mang mơ rông , ứng dụng chủyêu cho mang FTTH (Fiber To The Home ) có thể truy nhập tới điện thoại IP , dưliêu băng rông va IPTV

Đặc đi ểm :

- Tiêu chuân giao thưc : Hoàn toàn theo chuẩn IEEE 802.3ah, IEEE 802.3,IEEE 802.3u, IEEE802.3x, IEEE 802.3z, IEEE 802.1d,IEEE 802.1p ,IEEE802.1q ,IEEE 802.1x,RFC1155 ,RFC1157,RFC1112,RFC1113

- Dung lương chuyên mach : 16G

- Chiêu dai tôc đô điêu chinh băng thông : 1 Kbps hô trơ 4K VLAN(Virtual Local Area Network) dưa trên tiêu chuân 802.1q cung co thê hô trơ lêntơi 8K đia chi MAC

GEPON la sư kêt hơp hoan hao cua ki thuât Ethernet va ki thuât mang quang thụ động Nó loại trừ cách sử dụng những thiết bị quang tích cực giữa OLT và ONU , điêu nay căt giam chi phi va giup bao dương mang lươi d ễ dàng hơn GEPON sư dung

kĩ thuật WDM và nó có băng thông 1 Gbps va khoang cach lam viêc lên tơi 20 km

CHƯƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET (EPON

-ETHERNET PASSIVE OPTICAL NETWORK)

4.1 Nhu c ầ u c ủ a m ạ n g EPON:

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

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

Giải pháp truyền đa điểm hỗ trợ cấu trúc GPON (hình IV.1) Sử dụng kĩ thuật ATM, nhựng mạch ảo được phân bố cho những loại dịch vụ khác nhau gửi từ

vị trí tổng đài trung tâm tới user đầu cuối kinh doanh Kiểu vận chuyển này cung cấp dịch vụ chất lượng cao, nhưng bao hàm cả mào đầu bởi vì mạch ảo cần được phân bố cho mỗi loại dịch vụ Hơn nữa , thiết bị GPON yêu cầu nhiều sự chuyển đôi giao thức , phân đoạn và ghép lại (SAR – segmentation and reassembly), đầu cuối kênh ảo (VC – virtual channel) và giao thức điểm - điểm (PPP – point-to-point protocol)

Hình I V 1 : Mạng GPON thực tế[14]

EPON cung cấp liên kết liên mach cho bất kì loại truyên thông dựa trên nên IP hay truyên thông gói (hình IV.2) Khi thiết bị Ethernet tồn tại từ mạng gia đình trên tất cả các đường tới mạng đường trục vùng, quốc gia và toàn cầu, thựchiện EPON có hiệu quả kinh tê cao Hơn nữa, dựa vào sự tiến bộ liên tục trong tốc