mỤc lỤc - google groups

AON and PON

Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19

MỤC LỤC CÔNG NGHỆ MẠNG AON VÀ PON 2

1.Giới thiệu chung 2 2. Mạng quang tích cực AON và mạng quang thụ động PON 2

2.1 Mạng quang tích cực AON (Active Optical Network) ............................................... 3 2.2 Mạng PON (Passive Optical Network) ....................................................................... 4 2.3 Các chuẩn trong mạng PON ....................................................................................... 7 2.3.1 B-PON ....................................................................................................................... 7 2.3.2 EPON và Gigabit PON ............................................................................................... 8 2.3.3 WDM-PON .............................................................................................................. 11 2.3.4 CDMA-PON ............................................................................................................ 12 2.3.5 GEPON .................................................................................................................... 13

3. KẾT LUẬN 16 4. CHÍNH KIẾN VỀ CÔNG NGHỆ AON VÀ PON 17

4.1 NGUYỄN VĂN DŨNG : “ VỀ CÔNG NGHỆ GPON “ 17 4.2 NGUYỄN THỊ THU HÀ : “ VỀ CÔNG NGHỆ AON VÀ PON“ 17

AON and PON


CÔNG NGHỆ MẠNG AON VÀ PON 1.Giới thiệu chung

Ngày nay, sự phát triển bùng nổ của mạng Internet trên toàn cầu gây ảnh hưởng lớn tới

các nhà cung cấp mạng trên toàn cầu trong vài chục năm gần đây. Sự phổ biến của mạng

Internet cùng với các yêu cầu ngày càng tăng lên về lĩnh vực multimedia, truyền hình trực

tuyến, … qua mạng Internet yêu cầu mạng phải phân phối băng thông rộng cho nhiều người

sử dụng với độ tin cậy cao. Với số lượng người dùng ngày càng lớn và nhiều yêu cầu dịch

vụ chất lượng cao, hiện tượng thiếu băng thông sẽ là tương lai gần cho tất cả các nhà cung

cấp mạng Internet nếu nhà cung cấp vẫn sử dụng những thiết bị mạng và hình thức tổ chức

mạng theo kiểu truyền thống sử dụng cáp điện thông thường. Công nghệ cáp quang đã trở

thành một giải pháp không thể tránh khỏi cho vấn đề nan giải này. Cáp quang là môi trường

truyền dẫn cung cấp băng thông rộng, khả năng chống nhiễu điện từ cao và ít chịu ảnh

hưởng của môi trường cho phép truyền dẫn dữ liệu với suy hao thấp. Bởi những đặc tính

quan trọng này mà tất cả các mạng xương sống trong Internet hiện nay đều được xây dựng

bằng cáp quang. Tuy nhiên, việc kết nối trực tiếp từ người dùng tới mạng Internet bằng cáp

quang mới chỉ bắt đầu được thực hiện trong những năm gần đây. Lý do chính giải thích cho

vấn đề này là hệ thống dịch vụ multimedia chưa phát triển đồng thời những yêu cầu về dịch

vụ băng rộng chưa trở nên phổ biến. Một lý do khác là việc lắp đặt cáp quang có chi phí rất

cao chưa thỏa mãn được yêu cầu cần thiết. Do đó, mạng cáp quang tới tận thuê bao FTTH

(Fiber-to-the-Home) là một bước tiến vượt bậc trong công nghiệp multimedia nhờ khả năng

cung cấp các dịch vụ multimedia chất lượng cao như truyền hình chất lượng cao

HDTV(High-definition Television), download các bản nhạc và video.

2. Mạng quang tích cực AON và mạng quang thụ động PON

FTTH được xem như là một giải pháp hoàn hảo thay thế mạng cáp đồng hiện tại nhằm

cung cấp các dịch vụ “triple play” (bao gồm thoại, hình ảnh, truy nhập dữ liệu tốc độ cao)

và các các ứng dụng đòi hỏi nhiều băng thông (như là truy cập Internet băng rộng, chơi

game trực tuyến và phân tán các đoạn video). Tuy nhiên nhược điểm chính của FTTH đó là

AON and PON


chi phí cho các linh kiện và cáp quang tương đối cao dẫn tới giá thành lắp đặt những đường

quang như vậy là rất lớn. Có nhiều giải pháp để khắc phục nhược điểm này và một trong

số đó là triển khai FTTH trên nền mạng quang thụ động PON (Passive Optical Network).

Hầu hết trong các mạng quang hiện nay, mỗi đường cáp quang từ nhà cung cấp sẽ được chia

sẻ cho một số người sử dụng. Khi các đường cáp quang này được kéo tới phía người sử

dụng, cần có 1 bộ chia quang để tách tín hiệu tới các sợi quang riêng biệt tới từng người sử

dụng khác nhau. Bởi vậy, đã xuất hiện 2 kiến trúc điển hình trong việc chia đường cáp quang

là mạng quang tích cực AON (Active Optical Network) và mạng quang thụ động PON. Ta

sẽ tìm hiểu sơ lược 2 kiến trúc này.

2.1 Mạng quang tích cực AON (Active Optical Network)

Mạng quang tích cực sử dụng một số thiết bị quang tích cực để phân chia tín hiệu là :

switch, router và multiplexer. Mỗi tín hiệu đi ra từ phía nhà cung cấp chỉ được đưa trực tiếp

tới khách hàng yêu cầu nó. Do đó, để tránh xung đột tín hiệu ở đoạn phân chia từ nhà cung

cấp tới người dùng, cần phải sử dụng một thiết bị điện có tính chất “đệm” cho quá trình này.

Từ năm 2007, một loại mạng cáp quang phổ biến đã nảy sinh là Ethernet tích cực (Active

Ethernet). Đó chính là bước đi đầu tiên cho sự phát triển của chuẩn 802.3ah nằm trong hệ

thống chuẩn 802.3 được gọi là Ethernet in First Mile (EFM). Mạng Ethernet tích cực này sử

dụng chuyển mạch Ethernet quang để phân phối tín hiệu cho người sử dụng; nhờ đó, cả phía

nhà cung cấp và khách hàng đã tham gia vào một kiến trúc mạng chuyển mạch Ethernet

tương tự như mạng máy tính Ethernet sử dụng trong các trường học. Tuy nhiên, 2 mạng này

cũng có sự khác biệt đó là Ethernet trong trường học mục đích chủ yếu là liên kết giữa máy

tính và máy in còn mạng chuyển mạch Ethernet tích cực này để dùng cho kết nối từ phía nhà

cung cấp tới khách hàng. Mỗi một khối chuyển mạch trong mạng Ethernet tích cực có thể

điều khiển lên tới 1000 khách hàng nhưng thông thường trong thực tế, 1 chuyển mạch chỉ sử

dụng cho từ 400 đến 500 khách hàng.Các thiết bị chuyển mạch này thực hiện chuyển mạch

và định tuyến dựa vào lớp 2 và lớp 3. Chuẩn 802.3ah cũng cho phép nhà cung cấp dịch vụ

cung cấp đường truyền 100Mbps song công tới khách hàng và tiến tới cung cấp đường

truyền 1Gbps song công. Hình 1 dưới đây là kiến trúc đơn giản của mạng AON.

AON and PON


Hình 1.1 - Mạng Active Ethernet (trên ) và mạng AON (dưới)

Một nhược điểm rất lớn của mạng quang tích cực 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 chuyển ngược lại để truyền đi. Điều này sẽ làm giảm

tốc độ truyền dẫn tối đa có thể trong hệ thống FTTH. Ngoài ra do đây là những chuyển mạch

có tốc độ cao nên các thiết bị này rất đắt, không phù hợp với việc triển khai đại trà cho mạng

truy cập.

2.2 Mạng PON (Passive Optical Network)

Các mạng viễn thông ngày nay đều dựa trên các thiết bị chủ động, tại thiết bị tổng đài của

nhà cung cấp dịch vụ lẫn thiết bị đầu cuối của khách hàng cũng như các trạm lặp, các thiết

bị chuyển tiếp và một số các thiết bị khác trên đường truyền. Các thiết bị chủ động là các

thiết bị này cần phải cung cấp nguồn cho một số thành phần, thường là bộ xử lý, các chíp

nhớ… Với mạng PON, tất cả các thành phần chủ động giữa tổng đài CO và người sử dụng

sẽ không còn tồn tại mà thay vào đó là các thiết bị quang thụ động, điều khiển lưu lượng

AON and PON


trên mạng dựa trên việc phân tách năng lượng của các bước sóng quang học tới các điểm

đầu cuối trên đường truyền. Việc thay thế các thiết bị chủ động sẽ tiết kiệm chi phí cho các

nhà cung cấp dịch vụ vì họ không 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 như cho

đi qua hoặc ngăn chặn ánh sáng… Vì thế, không cần năng lượng hay các động tác xử lý

tín hiệu nào và từ đó, gần như kéo dài vô hạn khoảng thời gian trung bình giữa các lần lỗi

truy cập MTBF (Mean Time Between Failure), giảm chi phí bảo trì tổng thể cho các nhà

cung cấp dịch vụ.

Mạng quang thụ động (PON) được xây dựng nhằm giảm số lượng các thiết bị thu, phát

và sợi quang trong mạng thông tin quang FTTH. PON là một mạng điểm tới đa điểm,

một kiến trúc PON bao gồm một thiết bị đầu cuối kênh quang được đặt tại trạm trung

tâm của nhà khai thác dịch vụ và các bộ kết cuối mạng cáp quang ONU/ONT (Opt ica l

Network Unit /Optical Network Terminal) đặt tại gần hoặc tại nhà thuê bao.

Giữa chúng là hệ thống phân phối mạng quan ODN (Optical Distribution Network) bao

gồm cáp quang, các thiết bị tách ghép thụ động. Kiến trúc của PON được mô tả như

trong Hình 1.2

Hình 1.2 –Mạng PON

Trong hệ thống PON, kết nối mạng quang ONT có khả năng hỗ trợ kết nối dịch vụ điện

thoại truyền thống qua giao diện POTS (Plain Old Telephone Service) và các giao tiếp

truyền dữ liệu tốc độ cao như Ethernet và DSL. Đầu cuối đường dây quang OLT bao gồm

các khối giao tiếp PON, một kết cấu chuyển mạch dữ liệu và các phần tử điều khiển NE

(Network Element). Thiết bị OLT (thiết bị kết cuối kênh quang) được đặt ở phía nhà cung

AON and PON


cấp dịch vụ, còn các thiết bị ONT (thiết bị kết cuối mạng quang) được đặt phía nguời sử

dụng. Thiết bị OLT cung cấp nhiều kênh quang, mỗi kênh quang đuợc truyền trên một tuyến

cáp quang trên đó có bộ chia. Nhiệm vụ của bộ chia là thu và nhận các tín hiệu quang đuợc

nhận và phát bởi OLT.

Cáp sợi quang truyền từ OLT sẽ trải dài và kết nỗi tới mỗi ONT. Các bước sóng truyền

1490 nm (hoặc 1550 nm tùy theo lựa chọn) đuợc dùng cho băng thông chiều xuống từ OLT,

trong đó các bước sóng 1310 nm sẽ đuợc truyền theo huớng lên bởi mỗi thiết bị ONT. Hệ

thống cung cấp địa chỉ, cung cấp băng thông một cách tự động tự động cũng như việc mã

hóa được sử dung để truy trì và phân tách lưu lựợng giữa OLT và ONT.

Tại hướng xuống, OLT phát quảng bá dữ liệu tới tất cả các ONU. Tín hiệu hướng xuống

bao gồm dữ liệu cho các ONT, từ đầu Khai thác Quản lý và Bảo dưỡng OAM

(Operation Administration and Maintenance) và các tín hiệu đồng bộ cho các ONT gửi

dữ liệu hướng lên. Dựa vào các thông tin về khe thời gian (kênh), địa chỉ gói/tế

bào, bước sóng, mã CDMA mà các ONT tách dữ liệu tương ứng với thuê bao của khách

hàng.

Trong hướng lên, mỗi một ONU cần có giao thức điều khiển truy nhập môi

trường MAC (Medium Access Control) để chia sẻ PON. Giao thức MAC thường được sử

dụng trong PON là đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA, khi đó mỗi ONT được cấp

một khe thời gian (kênh) để gửi dữ liệu của mình tới OLT. Ngoài ra trong hướng lên cần

phải có khoảng thời gian bảo vệ giữa các nhóm gói dữ liệu của các ONT, khoảng thời gian

này phải đảm bảo sao cho tại bộ thu OLT dữ liệu không bị trùm phủ lên nhau.

Thông thường các hệ thống TDMA-PON gán trước một tỷ lệ phân chia cố định

băng thông hướng lên cho các ONT mà không quan tâm có bao nhiêu dữ liệu được gửi đi.

Một giải pháp để phân bổ băng thông cho các ONT là sử dụng giao thức phân bổ băng thông

động DBA (Dynamic Bandwidth Allocation). DBA là giao thức cho phép các ONT gửi yêu

cầu về băng thông tới OLT nhằm sử dụng hiệu quả băng thông hướng lên. Các thông tin yêu

cầu có thể là các mức đầy hàng đợi đầu vào cho các lớp dịch vụ khác nhau. OLT đánh giá

các yêu cầu từ các ONT và gán băng thông cho gửi dữ liệu hướng lên ở lần kế tiếp theo.

AON and PON


OLT cũng có thể tích hợp chức năng thỏa thuận mức dịch vụ SLA (Service Level

Agreement) để kết hợp với DBA trong việc phân bổ băng thông.

Thông thường các hệ thống PON truyền dữ liệu cả hướng xuống và hướng lên trong cùng

một sợi quang. Trên mỗi sợi mặc dù các bộ nối định hướng cho phép sử dụng cùng một

bước sóng cho cả 2 hướng, tuy nhiên đối với các hệ thống truyền tải tốc độ cao để đảm bảo

chất lượng thì thông thường mỗi hướng sử dụng một bước sóng riêng. Trong các mạng PON

các bước sóng được sử dụng là 1490nm hoặc 1550nm cho hướng xuống và 1310nm cho tín

hiệu đường lên.

Ưu điểm của PON là nó sử dụng các bộ tách/ghép quang thụ động, có giá thành rẻ và có

thể đặt ở bất kì đâu, không phụ thuộc vào các điều kiện môi trường, không cần phải cung

cấp năng lượng cho các thiết bị giữa phòng máy trung tâm và phía người dùng. Ngoài ra, ưu

điểm này còn giúp các nhà khai thác giảm được chi phí bảo dưỡng, vận hành. Nhờ đó mà

kiến trúc PON cho phép giảm chi phí cáp sợi quang và giảm chi phí cho thiết bị tại nhà cung

cấp do nó cho phép nhiều người dùng (thường là 32) chia sẻ chung một sợi quang.

2.3 Các chuẩn trong mạng PON

Các chuẩn mạng PON có thể chia thành 2 nhóm: nhóm 1 bao gồm các chuẩn theo phương

thức truy nhập TDMA-PON như là B-PON (Broadband PON), E-PON (Ethernet PON),

G-PON (Gigabit PON) (đặc tính các của chuẩn TDMA-PON được so sánh trong Bảng 1.1);

nhóm 2 bao gồm chuẩn theo các phương thức truy nhập khác như WDM-PON

(Wavelength Division Multiplexing PON) và CDMA-PON (Code Division Multiple Access

PON).

2.3.1 B-PON

Mạng quang thụ động băng rộng B-PON được chuẩn hóa trong chuỗi các 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 và DBA.

Trong mạng B-PON, dữ liệu được đóng khung theo cấu trúc của các tế bào ATM. Một

AON and PON


khung hướng xuống có tốc độ 155Mbit/s (56 tế bào ATM có khích thước 53byte), hoặc

622 Mbit/s (4*56 tế bào ATM) và một tế bào quản lý vận hành bảo dưỡng lớp vật lý

OAM (PLOAM – Physical Layer OAM) được chèn vào cứ mỗi 28 tế bào trong kênh.

PLOAM có một bít để nhận dạng các tế bào PLOAM. Ngoài ra các tế bào PLOAM có khả

năng lập trình được và chứa thông tin như là băng thông hướng lên và các bản tin OAM.

Căn cứ vào các thông tin về mã số nhận dạng kênh ảo và nhận dạng đường ảo (VPI/VCI)

trong cấu trúc ATM, các ONT nhận biết và tách dữ liệu đường xuống của mình.

Cấu trúc khung hướng lên bao gồm 56 tế bào ATM (53 byte). Mỗi một kênh (time slot)

gồm có một tế bào ATM/PLOAM và 24 bít từ mào đầu. Từ mào đầu mang thông tin về

khoảng thời gian bảo vệ (guard time), mào đầu cho phép đồng bộ và khôi phục tín hiệu tại

OLT, và thông tin nhận dạng điểm kết thúc của từ mào đầu. Chiều dài của từ mào đầu và các

thông tin chứa trong đó được lập trình bởi OLT. Các ONT thực hiện gửi các tế bào

PLOAM khi chúng nhận được yêu cầu từ OLT.

B-PON sử dụng giao thức DBA để cho phép OLT nhận biết lượng băng thông cần thiết

cấp cho các ONT. OLT có thể giảm hoặc tăng băng thông cho các ONT dựa vào gửi các tế

báo ATM rỗi hoặc làm đầy tất cả hướng lên bởi dữ liệu của ONT. OLT dừng định kỳ việc

truyền hướng lên do vậy nó có khả năng mời bất kỳ ONT mới nào tham gia vào hoạt động

hệ thống. Các ONT mới phát một bản tin phúc hồi trong cửa sổ này với thời gian trễ ngẫu

nhiên để tránh xung đột khi mà có nhiều ONT mới muốn tham gia. OLT xác định khoảng

cách tới mỗi ONT mới bằng việc gửi tới ONT một bản tin đo cự ly và xác định thời gian bao

lâu để thu được bản tin phúc hồi. Sau đó OLT gửi tới ONT một giá trị trễ, giá trị này được

sử dụng để xác định thời gian bảo vệ ứng với các ONT.

2.3.2 EPON và Gigabit PON

E-PON là giao thức mạng truy nhập đầy đủ dịch vụ FSAN (Full Service Access

Network) TDMA PON thứ nhất được phát triển dựa trên khai thác các ưu điểm của công

nghệ Ethernet ứng dụng trong thông tin quang. E-PON được chuẩn hóa bởi IEEE 802.3.

Trong E-PON dữ liệu hướng xuống được đóng khung theo khuôn dạng Ethernet. Các

khung E- PON có cấu trúc tương tự như các liên kết Gigabit Ethernet điểm tới điểm ngoại

AON and PON


trừ từ mào đầu và thông tin xác định điểm bắt đầu của khung được thay đổi để mang trường

nhận dạng kênh 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 MPCPDU (Multipoint 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 E-PON để 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 E-PON, các khe thời gian và giao thức xác định cự ly là khác so với B-PON và

G-PON. OLT và các ONU duy trì các bộ đếm cục bộ riêng và tăng thêm 1 sau

mỗi 16ns. 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 E-PON có thể đạt tới 1Gbit/s.

Một chuẩn khác cũng cùng họ với E-PON là chuẩn Gbit/s Ethernet PON (IEEE 802.3av –

Gbit/s PON). Chuẩn này là phát triển của E-PON tại tốc độ 10Gbit/s và được ứng dụng chủ

yếu trong các mạng quảng bá video số. Gbit/s PON cho phép phân phối nhiều dịch vụ đòi

hỏi băng thông lớn, độ phân giải cao, đóng gói IP các luồng dữ liệu video ngay cả khi hệ số

chia OLT/ONT là 1:64 hoặc cao hơn. Tại thời điểm hiện tại, tốc độ chiều xuống của GPON

khoảng 2.5 Gbps, và chiều lên là 1.25 Gbps. Nếu 1 OLT phục vụ duy nhất một thuê bao thì

thuê bao đó có thể đuợc khai thác toàn bộ băng thông như trên, tuy nhiên thông thường trong

các mạng đã triển khai tại một số nuớc trên thế giới, nhà cung cấp thường thiết kế tốc độ cho

một thuê bao sử dụng PON vào khoảng 100 Mbps cho chiều xuống và 40 Mbps cho chiều

lên. Với tốc độ truy nhập như vậy, băng thông đã thỏa mãn cho hầu hết các ứng dụng cao

cấp như HDTV (khoảng 10 Mbps, chiều lên chiều xuống, chiều lên cho peer-to-peer

HDTV). Tuy nhiên, GPON cũng có nhược điểm chính là : thiếu tính hội tụ IP; có một kết

AON and PON


nối duy nhất giữa OLT và bộ chia, nếu kết nối này mất toàn bộ ONT không được cung cấp

dịch vụ.

G-PON là giao thức FSAN TDMA PON thứ 2 được định nghĩa trong chuỗi khuyến nghị

G.984 của ITU-T. G-PON được xây dựng trên trải nghiệm của B-PON và E-PON. Mặc dù

G-PON 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 G-

PON (GEM – GPON Encapsulation Method). 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

sắp xếp TDM. G-PON sử dụng cấu trúc khung GTC cho cả hai hướng xuống và

hướng lên. Khung hướng xuống bắt đầu với một từ mào đầu PLOAM, tiếp sau đó là vùng tải

tin GEM và/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 B-PON, 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.

Đặc tính B-

PON G-PON E-PON

Tổ chức chuẩn hóa FSAN và ITU-T

SG15

(G.983 series)

FSANvà ITU-T SG15

(G.984 series)

IEEE 802.3

(802.3ah)

Tốc độ dữ liệu

155.52 Mbit/s hướng

lên. 155.52 hoặc

622.08

Mbit/s hướng xuống

Lên tới 2.488 Gbit/s cả 2

hướng

1 Gbit/s cả 2 hướng

Tỷ lệ chia 1:64 1:64 1:64 **

AON and PON


Mã đường truyền Scrambled NRZ Scrambled NRZ 8B/10B Số lượng sợi quang 1 hoặc 2 1 hoặc 2 1

Bước sóng

1310nm cả 2 hướng

hoặc 1490nm xuống

&

1310nm cả 2 hướng hoặc

1490nm xuống &

1310nm lên

1490nm xuống &

1310nm lên Cự ly tối đa OLT- 20 km (10 – 20) km (10 – 20) km Chuyển mạch bảo Có hỗ trợ Có hỗ trợ Không hỗ trợ

Khuôn dạng dữ

ATM

GEM và/hoặc ATM

Không (sử dụng trực

tiếp các khung

Hỗ trợ TDM

Qua ATM

Trực tiếp (qua GEM

hoặc

ATM) hoặc CES

CES

Hỗ trợ thoại Qua ATM Qua TDM hoặc VoIP VoIP

QoS Có (DBA) Có (DBA) Có (ưu tiên 802.1Q) Sửa lỗi hướng tới

trước

Không

RS(255, 239)

RS(255, 239) Mã hóa bảo mật AES – 128 AES - 128, 192, 256 Không

OAM

PLOAM và ATM

GTC và ATM/GEM

OAM

802.3ah Ethernet

OAM

2.3.3 WDM-PON

WDM-PON là mạng quang thụ động sử dụng phương thức đa ghép kênh phân chia theo

bước sóng thay vì theo thời gian như trong phương thức TDMA. OLT sử dụng một bước

sóng riêng rẽ để thông tin với mỗi ONT theo dạng điểm-điểm. Mỗi một ONU có một bộ lọc

quang để lựa chọn bước sóng tương thích với nó, OLT cũng có một bộ lọc cho mỗi ONU.

Nhiều phương thức khác đã được tìm hiểu để tạo ra các bước sóng ONU như là:

- Sử dụng các khối quang có thể lắp đặt tại chỗ lựa chọn các bước sóng ONU

- Dùng các laser điều chỉnh được.

- Cắt phổ tín hiệu.

- Các phương thức thụ động mà theo đó OLT cung cấp tín hiệu sóng mang tới các ONU.

AON and PON


- Sử dụng tín hiệu hướng xuống để điều chỉnh bước sóng đầu ra của laser ONU.

Cấu trúc của WDM-PON được mô tả như trong Hình 1.3

. Trong đó WDM-PON có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau như là FTTH,

các ứng dụng VDSL và các điểm truy nhập vô tuyến từ xa. Các bộ thu WDM-PON sử dụng

kỹ thuật lọc quang mảng ống dẫn sóng AWG (Array Waveguide Grating). Một AWG có thể

được đặt ở môi trường trong nhà hoặc ngoài trời.

Hình 1.3-Cấu trúc của WDM-PON

Ưu điểm chính của WDM-PON là nó khả năng cung cấp các dịch vụ dữ liệu theo các cấu

trúc khác nhau (DS1/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.

2.3.4 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 dữ 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.

AON and PON


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 CDMA- PON tuân theo phương thức

trải phổ chuỗi trực tiếp. Trong phương thức này mỗi ký hiệu 0, 1 (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. Để 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 OUN.

Ưu điểm chính của CDMA-PON là cho phép truyền tải lưu lượng cao và có tính năng bảo

mật nổi 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. Với hệ thống CDMA-PON không có bộ khuếch đại quang thì tùy

thuộc vào tổn hao bổ sung trong các bộ chia, bộ xoay vòng, các bộ lọc mà hệ số tỷ chia

ONU/OLT chỉ là 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.

2.3.5 GEPON Trong tháng 6 năm 2004, công nghệ Ethernet được khuyến nghị dùng cho

mạng truy cập và có tên là IEEE 802.3ah. Nó được coi là một hệ thống mạng truy

nhập quang tốc độ cao. Do đây là hệ thống mạng PON được tối ưu cho công nghệ

Ethernet nên có tên thường gọi là EPON. Ngoài ra nó còn có thêm tiền tố G là viết tắt

của “Gigabit” nên còn gọi là GEPON.

Công nghệ GPON cung cấp nhiều loại hình dịch vụ trên một khung đơn. Hỗ trợ

nhiều giao diện đầu ra cho từng loại hình dịch vụ với đầu cuối khác nhau. Có khả

năng hỗ trợ tivi theo yêu cầu chất lượng cao. Các dịch vụ bao gồm:

- Internet tốc độ cao

- Dịch vụ thoại PSTN, VoIP

AON and PON


- Dịch vụ truyền hình quảng bá, IPTV

- Dịch vụ kênh thuê riêng

Một hệ thống GEPON với tỷ lệ chia là 32 có thể cung cấp một băng thông đối

xứng là >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 in Internet tốc độ cao thường giới hạn ở các mức

512kbps, 1Mbps, 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.

GEPON có các đặc điểm chính sau đây:

- PON topology

- Tốc độ truyền tối đa 1,25Gbps trên một đường quang và tốc độ tới từng user

có thể thay đổi tùy theo tỷ lệ chia (>30Mbps/1 user khi có tỷ lệ chia là 1:32)

- Tín hiệu được gửi và nhận bằng các khung Ethernet

AON and PON


Hình 1.4. Mô hình công nghệ GEPON

Trong hệ thống PON, mục đích của việc chia sẻ đường quang cũng như thiết bị

tại phòng máy trung tâm là vì lý do kinh tế. Thêm vào đó, việc gửi và nhận các tín

hiệu bằng khung Ethernet, làm cho hệ thống mạng trở nên đơn giản và giá thành thấp.

Công suất và dạng sóng của tín hiệu quang được điều chế ở lớp vật lý. Có 2

chuẩn cơ bản là 1000 BASE-PX10 dùng để truyền với khoảng cách tối đa 10km và

1000 BASE-PX20 dùng để truyền với khoảng cách tối đa 20km. Bước sóng truyền

trên sợi quang được quy định dựa trên khuyến nghị ITU-T G.983.3 là 1490nm và

1310nm, và ta có thể cung cấp thêm dịch vụ truyền hình quảng bá trên bước sóng

1550nm. Số lượng đầu chia tối đa không được quy định trong IEEE 802.3ah vì nó phụ

thuộc vào suy hao của tín hiệu quang trên thực tế và thông thường số lượng đầu chia

là 32. GEPON cung cấp 2 octet (16 bit) cho thành phần định danh liên kết logic

(LLID) và 15 bit dành cho mỗi một địa chỉ MAC (Media Access Control). Vì vậy có

thể có hơn 30.000 bộ ONU được sử dụng trong một mạng PON.

Đặc điểm chính của GEPON đó là dữ liệu được truyền nhận bằng các khung

Ethernet có kích thước thay đổi tới 1518 octets. Với dữ liệu downstream, OLT sẽ

broadcast khung Ethernet đến tất cả các ONU trong một mạng PON. Tuy nhiên phần

LLID bao gồm thông tin địa chỉ nhờ đó chỉ có ONU được đánh địa chỉ mới tiếp nhận

AON and PON


khung dữ liệu có địa chỉ MAC của nó, các ONU sẽ loại bỏ những khung mà không

đánh địa chỉ tương ứng với chúng. Ngoài ra việc truyền dữ liệu upstream dựa trên

công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) để tránh xung đột dữ liệu

giữa các ONU. OLT phân phối một cửa sổ truyền dẫn được gọi là cổng ứng với một

ONU. Khi một ONU nhận được một khung cổng, nó sẽ truyền các khung dữ liệu với

tốc độ 1 Gbps trong suốt khe thời gian được đăng ký bởi cổng. Giao thức điều khiển

đa điểm (MPCP) quản lý các cổng được cấp cho mỗi ONU, cổng được yêu cầu từ

ONU và được dùng để phát hiện và đăng ký các ONU với mạng PON.

Thêm vào đó, do mỗi ONU chỉ có thể nhận tín hiệu có địa chỉ ứng với địa chỉ

duy nhất của nó nên một thành phần định danh sẽ được gửi kèm ở đầu khung

Ethernet.

Hình 1.5. Cấu trúc OLT và ONU

3. KẾT LUẬN

Công nghệ PON ra đời mở ra một tiềm năng lớn cho triển khai các dịch vụ băng rộng và

thay thế dần các hệ thống mạng truy nhập cáp đồng băng thông hẹp và chất lượng thấp. Các

mạng PON sử dụng hệ thống thông tin quang có băng thông rộng tỷ lệ lỗi bít thấp ( BER:

AON and PON


10-10÷ 10-12) Tuy nhiên, nó cũng có nhược điểm là giá thành xây dựng tương đối cao và

không triển khai được tại những địa hình phức tạp. Có nhiều chuẩn PON khác nhau, do vậy

trong thực tế tùy vào yêu cầu thực tế mà một nhà khai thác cần lựa chọn giải pháp cho phù

hợp.

4. CHÍNH KIẾN VỀ CÔNG NGHỆ AON VÀ PON

4.1 NGUYỄN VĂN DŨNG : “ VỀ CÔNG NGHỆ GPON “

Việc sử dụng công nghệ PON (passive optical network – mạng quang thụ động) trong

mạng băng rộng cố định đã phát triển phổ biến trong vài năm gần đây, mức chi phí thấp hơn

so với sử dụng đường cáp quang riêng cho từng hộ gia đình. Công nghệ này chỉ sử dụng một

đường cáp quang để chia sẻ cho một số hộ gia đình với khả năng ngang nhau.

Các hệ thống hiện nay có tốc độ tải về khoảng 2,5Gbps, trong khi đó GPON (Gigabit

Passive Optical Network) có tốc độ lên đến 10Gbps, tăng gấp 4 lần. Ngoài ra, theo Verizon

Communications, GPON cũng hỗ trợ tải lên ở mức tốc độ 10Gbps, cao hơn 8 lần so với các

mạng hiện tại. Tốc độ tăng nên hỗ trợ cho nhiều người hơn, băng thông cao hơn

4.2 NGUYỄN THỊ THU HÀ : “ VỀ CÔNG NGHỆ AON VÀ PON“

Bảng so sánh 2 công nghệ AON và PON Công nghệ AON PON

Băng thông trên mỗi thuê bao 100Mbps – 1Gbps 2,5Gbps/1,25Gbps nếu không dùng splitter, triển khai theo mô

AON and PON


hình điểm - điểm, tuy nhiên thường chia thành 1:32 (78Mbps) hay 1:64 (39Mbps).

Tăng băng thông tạm thời cho thuê bao (cần sao lưu dự phòng máy chủ chẳng hạn).

Đơn giản Phức tạp

Số thuê bao bị ảnh hưởng khi có lỗi Ít Nhiều

Thời gian xác định lỗi Nhanh Chậm hơn

Khả năng bị nghe lén Rất thấp Cao

Độ tin cậy của đường cáp đến thuê bao

Cao, do tùy mô hình khách hang có thể được kết nối theo dual homing (có 2 đường truyền khác nhau), vòng tròn (ring) hay 2 kết nối.

Thấp, không có 2 phương án kết nối trên một PON

Chi phí triển khai Cao do mỗi thuê bao là một sợi quang riêng

Thấp vì sợi quang từ OLT sẽ được chia sẻ cho nhiều thuê bao qua bộ chia thụ động (passive splitter).

Chi phí vận hành

Cao do các thiết bị như Access Node cần cấp nguồn và kích thước cũng lớn, yêu cầu không gian. Không gian cho cáp cũng cần nhiều.

Thấp do các OLT kích thước nhỏ và passive splitter không cần nguồn. Phục vụ khoảng 8000 thuê bao chỉ cần không gian của một tủ rack.

Chi phí nâng cấp

Thấp, do đặc tính điểm đến điểm nên việc nâng cấp băng thông đơn giản, chẳng hạn chỉ cần thay thiết bị đầu cuối (CPE).

Cao do một toàn bộ thuê bao trong một dây PON (từ OLT qua splitter đến người dùng) phải được nâng cấp.

mỤc lỤc - google groups

Documents