đề tài: phân tích thiết kế mạng ftth theo công nghệ gpon

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG
CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA VIỄN THƠNG II
_____________

ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG
HỆ CHÍNH QUY
NIÊN KHĨA: 2007-2012

Đề tài:

́
́
PHÂN TÍ CH THIÊT KÊ MẠNG FTTH THEO
CƠNG NGHỆ GPON

Mã số đề tài:

12407160163

Sinh viên thực hiện:
MSSV:

Lớp:
Giáo viên hƣớng dẫn:

01/2012
TP.HCM – 2012

HUỲNH VĂN TỤ
407160163
Đ07VA3
Th.S ĐỖ VĂN VIỆT EM

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG
CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA VIỄN THƠNG II
_____________

ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG
HỆ CHÍNH QUY
NIÊN KHÓA: 2007-2012
Đề tài:

́
́
PHÂN TÍ CH THIÊT KÊ MẠNG FTTH THEO CƠNG
NGHỆ GPON
Mã số đề tài:

12407160163

NỢI DUNG
-

Chƣơng I:

-

Chƣơng II: TÌM HIỂU CƠNG NGHỆ PON.

-

Chƣơng III: BÀI TỐN THIẾT KẾ FTTH DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ GPON.
̀
́
Chƣơng IV: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ BAI TOAN THIẾT KẾ

-

TỔNG QUAN MẠNG TRUY NHẬP FTTH.

Sinh viên thực hiện:
MSSV:
Lớp:
Giáo viên hƣớng dẫn:

01/2012
TP.HCM – 2012

HUỲNH VĂN TỤ
407160163
Đ07VA3
Th.S ĐỖ VĂN VIỆT EM


MỤC LỤC
MỤC LỤC .............................................................................................................................
MỤC LỤC HÌNH ..................................................................................................................
MỤC LỤC BẢNG .................................................................................................................
LỜI MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP FTTH ........................................ 4
1.1. FTTH, AON, PON ...................................................................................................... 4
1.1.1

Công nghệ AON ............................................................................................ 4

1.2. So sánh giữa AON và PON ........................................................................................ 9
CHƢƠNG II: TÌM HIỂU CƠNG NGHỆ PON................................................................. 11
2.1. BPON chuẩn ITU-G.983 .......................................................................................... 11
2.1.1.

Kiến trúc các lớp .......................................................................................... 11

2.1.2.

Định dạng khung truyền dẫn ....................................................................... 13
2.1.2.1.

Khung ATM ............................................................................... 14

2.1.2.2.

Khung hƣớng xuống ................................................................... 15

2.1.2.3.

Khung hƣớng lên ........................................................................ 16

2.1.3.

Bảo mật trong BPON ................................................................................... 17

2.1.4.

Chuyển mạch bảo vệ trong BPON .............................................................. 18

2.2. EPON chuẩn IEEE-802.3ah...................................................................................... 19
2.2.1.

Kiến trúc các lớp trong EPON ..................................................................... 19
2.2.1.1.

Lớp vật lý ................................................................................... 20

2.2.1.2.

Giao diện môi trƣờng Gigabit độc lập ....................................... 22

2.2.1.3.

Lớp liên kết dữ liệu .................................................................... 22

2.2.2.

Cấu trúc khung truyền dẫn của EPON......................................................... 23

2.2.3.

Giao thức điều khiển đa điểm (MPMC) trong EPON ................................. 24

2.3. GPON chuẩn ITU-G.984 .......................................................................................... 26
2.3.1.

Kiến trúc các lớp trong GPON .................................................................... 26
2.3.1.1.
2.3.1.2.

2.3.2.

GPON Physical Medium Dependent (PMD) Layer ................... 28
GPON Transmission Convergence (GTC) Layer ...................... 29

Định dạng khung truyền dẫn trong GPON .................................................. 30
2.3.2.1.

Cấu trúc khung hƣớng xuống ..................................................... 30

2.3.2.2.

Cấu trúc khung hƣớng lên .......................................................... 32


2.3.2.3.
2.3.3.

Phân tích mào đầu của GEM ...................................................... 34

Phân bổ băng tần động (DBA) trong GPON ............................................... 35

CHƢƠNG III: BÀI TOÁN THIẾT KẾ FTTH DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ GPON ........ 36
3.1. Tính khả năng phục vụ của một OLT ....................................................................... 36
3.2. Tính tốn tính khả thi và mơ hình khuyến nghị với bộ khuếch đại .......................... 39
̀
́
CHƢƠNG IV: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ BAI TOAN THIẾT KẾ .................................... 45
4.1. Phân tích bài toán “Tính khả năng phu ̣c vu ̣ của OLT” ............................................. 45

4.2. Phân tich bài toán “Tinh khả thi và mô hinh khuyế n nghi”̣ ..................................... 50
́
́
̀
4.2.1

Phân tích 1: Ảnh hưởng của tỉ lệ chia ......................................................... 51

4.2.2

Phân tích 2: Ảnh hưởng của khoảng cách từ OLT đến ONT ...................... 54

4.2.3

Phân tích 3: Sự ảnh hưởng của công suấ t phát lên mô hình triể n khai ...... 55

4.2.4

Phân tích 4: Trường hợp cầ n chú ý khi thiế t kế .......................................... 56

KẾT LUẬN ....................................................................................................................... 58
TỪ VIẾT TẮT .......................................................................................................................
TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................................

MỤC LỤC HÌNH
Hình 1.1: Cấu trúc AON ...................................................................................................... 5
Hình 1.2: Cấu trúc AON Ethernet ....................................................................................... 5
Hình 1.3: Cấu trúc mạng FTTH dựa trên cơng nghệ PON .................................................. 6
Hình 1.4: Ngun lí thu/phát ONT ...................................................................................... 8
Hình 1.5 Các kiểu kiến trúc của PON ................................................................................ 8
Hình 1.6: Vùng ODN .......................................................................................................... 9
Hình 2.1 Kiến trúc các lớp trong BPON ........................................................................... 12
Hình 2.2: Cấ u trúc khung ATM ......................................................................................... 14
Hình 2.3: Cấ u trúc khung hƣớng x́ ng của BPON .......................................................... 15
Hình 2.4: Đinh da ̣ng cell PLOAM hƣớng lên ................................................................... 17

̣
Hình 2.5: Mơ hinh chuyể n ma ̣ch bảo vê ̣ trong PON ......................................................... 19
̀
Hình 2.6: Kiế n trúc các lớp trong EPON........................................................................... 20
Hình 2.7: Cấ u trúc khung truyề n dẫn của EPON .............................................................. 23
Hình 2.8: Bản tin GATE hƣớng xuống .............................................................................. 25
Hình 2.9: Bản tin REPORT hƣớng lên .............................................................................. 26
Hình 2.10: Kiế n trúc các lớp trong GPON ........................................................................ 27
Hình 2.11 : Phân lớp đóng khung GTC ............................................................................. 29
Hình 2.12: Cấ u trúc khung hƣớng x́ ng .......................................................................... 30
Hình 2.13: Cấ u trúc khung GTC hƣớng lên ...................................................................... 33
Hình 2.14: Cấu trúc khung và mào đầu của khung GEM ................................................. 34

Hình 3.1: Sƣ̣ phân bớ OLT ................................................................................................ 38
Hình 3.2: Mơ hinh kiế n trúc 2 tầ ng splitter ....................................................................... 40
̀
Hình 3.3: Liên kế t vâ ̣t lí tƣ̀ OLT đế n ONT ........................................................................ 41
Hình 3.4: Các vùng suy hao của sợi quang ....................................................................... 42
Hình 3.5: Bơ ̣ kh́ ch đa ̣i SAO11b ..................................................................................... 44
Hình 4.1: P-OLT 7432 ....................................................................................................... 46
Hình 4.2: Mơ hinh 2 .......................................................................................................... 52
̀
Hình 4.3: Mơ hình khả thi ................................................................................................. 53
Hình 4.4: Mơ hinh 3 .......................................................................................................... 55
̀

MỤC LỤC BẢNG
Bảng 2.1: Các mã PTI ....................................................................................................... 34
Bảng 3.1: Tỉ lệ chia và các mức tốc độ điển hình ............................................................. 37
Bảng 3.2: Thông số các loa ̣i connecter .............................................................................. 41
Bảng 3.3: Tiêu chuẩ n ITU-T G.652 về suy hao sơ ̣i quang ................................................ 42
Bảng 3.4: Thông số splitter PLC ....................................................................................... 43
Bảng 3.5: Vùng bƣớc sóng khuếch đại của OFA .............................................................. 44
Bảng 4.1: Bảng suy hao của splitter .................................................................................. 50
Bảng 4.2: Thông số khuyế n nghi ̣của ONT và OLT ......................................................... 51

LỜI MỞ ĐẦU
Tại Việt Nam, nhu cầu sử dụng dịch vụ Viễn thông ngày càng cao do mức sống
đƣợc nâng lên đồng thời cơng việc và nhu cầu giải trí ngày càng địi hỏi chất lƣợng các
dịch vụ phải khơng ngừng đƣợc tăng lên.
Chúng ta có thể lấy sự gia tăng nhu cầu về Internet ra làm một ví dụ. Theo “Báo
cáo Netcitizens Việt Nam năm 2011” của Cimigo, xét về tốc độ tăng trƣởng, “Việt Nam
là quốc gia có tỷ lệ tăng trƣởng Internet nhanh nhất trong khu vực và nằm trong số các
quốc gia có tỷ lệ tăng trƣởng cao nhất trên thế giới. Từ năm 2000, số lƣợng ngƣời sử
dụng Internet đã nhân lên 120 lần. Cách đây 10 năm, tỷ lệ sử dụng Internet của Việt
Nam nằm cách xa hầu hết các nƣớc Châu Á khác”.
Chính vì những nhu cầu khơng ngừng tăng lên cùng với yêu cầu về chất lƣợng đã

đặt ra cho Viễn thông bài toán tăng tốc độ truyền dẫn.
Ngày nay ngƣời ta đã quen với một công nghệ xuất hiện từ 10 năm trƣớc ở Việt
Nam là ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line – đƣờng dây thuê bao số bất đối
xứng). ADSL ra đời trở thành một điểm nhấn trong tốc độ truyền dẫn tại Việt Nam. Tuy
nhiên, hiện nay với yêu cầu băng thơng ngày càng cao thì ADSL hầu nhƣ “đuối sức”.
Tại Việt Nam, đề án "Đƣa Việt Nam sớm trở thành nƣớc mạnh về công nghệ
thông tin và truyền thông" của Thủ tƣớng Chính phủ tại Quyết định số 1755/QĐ-TTg
ngày 22/09/2010 đã chỉ ra định hƣớng, tầm nhìn cho sự phát triển ngành băng rộng tại
Việt Nam đến năm 2015 là: Cơ bản hoàn thành mạng băng rộng đến các xã, phƣờng
trên cả nƣớc, kết nối Internet đến tất cả các trƣờng học, tỉ lệ ngƣời dân sử dụng Internet
đạt trên 50%.
Vì vậy, “Trong năm 2010, ngƣời ta nói nhiều tới việc băng rộng di động mà cụ thể

là 3G lên ngơi sẽ khiến cho ADSL phải suy thối. Nhƣng theo nhiều chuyên gia, đây lại
không phải là điều đáng lo ngại nhất, mà đối thủ sẽ ảnh hƣởng trực tiếp tới “năng lực”
phát triển của ADSL trong năm 2011 và các năm tới lại là FTTx (công nghệ truyền dẫn
cáp quang) và FTTH (Internet cáp quang chuẩn). Theo Báo cáo viễn thôngViệt Nam,
trong năm 2009 trên thế giới đã có 39,4 triệu hộ gia đình sử dụng FTTH, con số này
tăng lên 51,4 triệu hộ trong năm 2010 và dự kiến sẽ đạt gần 90 triệu hộ gia đình sử
dụng cáp quang vào năm 2012. Dự đoán, FTTH sẽ là ngành kinh doanh cốt lõi của các
nhà cung cấp dịch vụ Internet”.[8]
Tuy nhiên, FTTH vẫn còn khó khăn khi giá cƣớc đắt hơn ADSL nên việc triển
khai tại Việt Nam vẫn còn nhiều khó khăn nhất định.
FTTH là một trong những công nghệ của FTTx. FTTx là công nghệ mạng truy
nhập sử dụng đƣờng truyền bằng cáp quang, cho tốc độ upload và download cao hơn và

ổn định hơn ADSL. FTTx có các dạng: FTTN (Fiber To The Node); FTTC (Fiber To
The Curb); FTTB (Fiber To The Building); FTTH (Fiber To The Home), đƣợc hiểu lần
SVTH: HUỲNH VĂN TỤ

LỚP: Đ07VTA3

Trang 1


lƣợt là: Cáp quang tới giao điểm; Cáp quang tới tủ thiết bị; Cáp quang tới tòa nhà; Cáp
quang tới tận nhà. FTTx có thể là mạng truyền dẫn quang thụ động – PON (Passive
Optical Network), trong đó tất cả các thành phần quang chủ động (active) giữa tổng đài

CO (Central Office) và ngƣời sử dụng sẽ khơng cịn tồn tại mà thay vào đó là các thiết
bị quang thụ động (passive), để điều hƣớng lƣu lƣợng trên mạng dựa trên việc phân
tách năng lƣợng của các bƣớc sóng quang học tới các điểm đầu cuối trên đƣờng truyền.
Mặc khác, FTTx cũng có thể là mạng truyền dẫn quang chủ động AON (Active Optical
Network).
Trong 4 dạng FTTx, thì FTTH là hồn chỉnh nhất về cơng nghệ, tiêu chuẩn quốc
tế và tối ƣu tiện ích cho ngƣời dùng. Trong FTTH gồm có EPON (Ethernet PON),
BPON (Broadband PON) và GPON (Gigabit PON). Xét trên phƣơng diện tốc độ truyền
dẫn thì EPON có tốc độ 1Gbps cho cả 2 hƣớng (IEEE 802.3 (802.3ah)), BPON có tốc
độ 155,52 Mbps cho hƣớng lên, 155,52 hoặc 622,08Mbps cho hƣớng xuống (ITU-T
G.983). GPON có tốc độ cao nhất lên tới 2,488 Gbps cho cả 2 hƣớng (ITU-T G.984).

SVTH: HUỲNH VĂN TỤ

LỚP: Đ07VTA3

Trang 2


́
́
Vì vậy em chọn đề tài làm Đồ án tốt nghiệp là“PHÂN TÍ CH THIÊT KÊ MẠNG
FTTH THEO CÔNG NGHỆ GPON” nhằm làm rõ các vấn đề chính sau:
Nêu rõ đƣơ ̣c nhƣ̃ng ƣu điể m của PON đồ ng thời làm rõ các chuẩ n công nghê ̣ đƣơ ̣c

dùng trong PON nhƣ BPON , EPON và GPON về tố c đô ̣ truyề n dẫn , cấ u trúc khung
truyề n và các vấ n đề đƣơ ̣c đề câ ̣p trong các chuẩ n đƣơ ̣c ITU -T và IEEE đƣa ra.
Đƣa ra hai bài toán thiế t kế thƣ̣c tế dƣ̣a trên công nghê ̣ GPON và phân tích kế t quả
của hai bài toán ấy nhằm làm rõ những vấn đề nhất định trong việc chọn GPON làm
công nghê ̣ truyề n dẫn , cung cấ p dich vu ̣ cho khách hàng.
̣
Với các nội dung chính nhƣ trên, để hồn thành mục tiêu, bài báo cáo đƣợc phân
làm các chƣơng với các đề mục cụ thể nhƣ sau:


Chƣơng I: TỔNG QUAN MẠNG TRUY NHẬP FTTH



Chƣơng II:TÌM HIỂU CƠNG NGHỆ PON



Chƣơng III:BÀI TỐN THIẾT KẾ FTTH DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ
GPON
́
́
́
́

Chƣơng IV:PHÂN TÍ CH KÊT QUẢ BÀ I TOAN THIÊT KÊ



SVTH: HUỲNH VĂN TỤ

LỚP: Đ07VTA3

Trang 3


CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP FTTH

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP FTTH
1.1. FTTH, AON, PON
Nhƣ đã nói ở trên,mạng FTTH là mạng truy nhập cáp quang. Trong đó có hai
phƣơng án triển khai FTTH là PON và AON. Mỗi phƣơng án đều có ƣu, nhƣợc điểm
riêng. Một nhƣợc điểm rất lớn của mạng quang tích cực AON chính là ở thiết bị chuyển
mạch. Với cơng 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 ngƣợc lại để truyền
đi. Điều này sẽ làm giảm tốc độ truyền dẫn tối đa có thể trong hệ thống FTTH. Nếu xét
về chi phí để bảo dƣỡng thiết bị thì PON lợi thế hơn hẳn khi các thiết bị chủ động trong
AON đƣợc thay bằng các thiết bị thụ động.
Đồng thời, AON có nhiều ƣu điểm nhƣ: tầm kéo dây xa (lên đến 70km mà khơng

cần bộ lặp (repeater)), tính bảo mật cao (do việc can thiệp nghe lén (eavesdropping) trên
đƣờng truyền gần nhƣ là không thể), dễ dàng nâng cấp băng thông thuê bao khi cần, dễ
xác định lỗi. Tuy nhiên, công nghệ AON cũng có khuyết điểm là chi phí cao do: việc
vận hành các thiết bị trên đƣờng truyền đều cần nguồn cung cấp, mỗi thuê bao là một
sợi quang riêng, cần nhiều không gian chứa cáp.
Trong khi đó, với PON đƣờng truyền chính sẽ đi từ thiết bị trung tâm OLT
(Optical Line Termination) qua một thiết bị chia tín hiệu (Splitter) và từ thiết bị này
mới kéo đến nhiều ngƣời dùng (có thể chia từ 32 – 64 thuê bao). Splitter không cần
nguồn cung cấp, có thể đặt bất kỳ đâu nên nếu triển khai cho nhiều thuê bao thì chi phí
giảm đáng kể so với AON. Do Splitter không cần nguồn nên hệ thống cũng tiết kiệm
điện hơn và khơng gian chứa cáp cũng ít hơn so với AON. Tuy nhiên, PON cũng có
nhiều khuyết điểm nhƣ khó nâng cấp băng thông khi thuê bao yêu cầu (do kiến trúc

điểm đến nhiều điểm sẽ ảnh hƣởng đến những thuê bao khác trong trƣờng hợp đã dùng
hết băng thông), khó xác định lỗi hơn do một sợi quang chung cho nhiều ngƣời dùng,
tính bảo mật cũng khơng cao bằng AON (có thể bị nghe lén nếu không mã hóa dữ liệu).
1.1.1

Công nghệAON

AON có cấu trúc “point to point” (điểm - điểm), trong đó kết nối giữa khách hàng
và CO thông qua thiết bị đầu cuối ONT là một kết nối trực tiếp trên một sợi quang.
Những yêu cầu kết nối từ phía khách hàng thơng qua sự định tuyến của các router,
switch, multiplexer tại CO sẽ đi ra mạng dịch vụ bên ngoài. AON sử dụng bƣớc sóng
1550nm để truyền tín hiệu hƣớng xuống (từ CO đến phía khách hàng) và 1310nm để

truyền tín hiệu cho hƣớng lên (từ phía khách hàng đến CO). Một cấu trúc của AON đơn
giản đƣợc thể hiện trong Hình 1.1.

SVTH: HUỲNH VĂN TỤ

LỚP: Đ07VTA3

Trang 4


CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP FTTH
1550 nm

Central office

ONT

1310 nm
ONT

OLT

ONT

Hình 1.1: Cấu trúc AON

Một nhƣợc điểm rất lớn của mạng quang chủ động chính là ở thiết bị chuyển
mạch. Với công nghệ hiện tại, thiết bị chuyển mạch bắt buộc phải chuyển tín hiệu
quang thành tín hiệu điện để phân tích thơng tin rồi tiếp tục chuyển ngƣợc lại để truyền
đi, điều này sẽ làm giảm tốc độ truyền dẫn tối đa có thể trong hệ thống FTTX. Ngoài ra
do đây là những chuyển mạch có tốc độ cao nên các thiết bị này có chi phí đầu tƣ lớn,
không phù hợp với việc triển khai đại trà cho mạng truy cập.
Việc cùng lúc xử lí các yêu cầu truy nhập hƣớng lên của ngƣời dùng ra mạng dịch
vụ bên ngồi cũng nhƣ việc phân tích để chuyển luồng dữ liệu từ các dịch vụ đến ngƣời
dùng có thể gây quá tải trong xử lí hoặc xung đột tại OLT của CO. Để tránh xung đột
tín hiệu ở đoạn phân chia từ nhà cung cấp tới ngƣời 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 bƣớc đi đầu tiên

cho sự phát triển của chuẩn 802.3ah nằm trong hệ thống chuẩn 802.3 đƣợc gọi là
Ethernet in First Mile (EFM). Mạng Ethernet tích cực này sử dụng chuyển mạch
Ethernet quang để phân phối tín hiệu cho ngƣời sử dụng. Nhờ đó, cả phía nhà cung cấp
và khách hàng đã tham gia vào một kiến trúc mạng chuyển mạch Ethernet.
Các Ethernet Switch sẽ giúp giảm xung đột do xử lí tín hiệu tại CO, nó cần cấp
nguồn để hoạt động. Việc chuyển mạch tại đây dựa trên lớp 2 và lớp 3 của cấu trúc
khung Ethernet. Mạng AON nhƣ vừa nói có thể đƣợc miêu tả trong Hình 1.2.
Central Office

ONT
Switch quang
ONT

OLT

ONT

Hình 1.2: Cấu trúc AON Ethernet

SVTH: HUỲNH VĂN TỤ

LỚP: Đ07VTA3

Trang 5

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP FTTH

1.1.2

Công nghệPON

PON – Passive Optical Network, hay còn đƣợc gọi là mạng quang thụ động, một
trong những công nghệ đƣợc sử dụng trong FTTH. Nhƣ đã nói ở trên,trong PON tất cả
các thành phần quang chủ động (active) giữa tổng đài CO (Central Office) và ngƣời sử
dụng sẽ khơng cịn tồn tại mà thay vào đó là các thiết bị quang thụ động (passive), để

điều hƣớng lƣu lƣợng trên mạng dựa trên việc phân tách năng lƣợng của các bƣớc sóng
quang học tới các điểm đầu cuối trên đƣờng truyền. PON là công nghệ truy nhập phân
chia theo thời gian (TDMA), các user với yêu cầu truy nhập của mình đƣợc phân biệt
bằng các khe thời gian. Cấu trúc một mạng truy nhập FTTH dựa trên cơng nghệ PON
có thể đƣợc trình bày trong Hình 1.3.
SBC management systems
VGW EMS

FTTH
EMS
PON

SFU ONT

IP Transport Network

PSTN/ TDM network

VGW

Video coupler

ATM network

OLT system

SFU ONT

Splitter 1:N

SBU ONT

MTU
ONT
MDU
ONT

Video/ audionetwork

V-OLT

Hình 1.3: Cấu trúc mạng FTTH dựa trên công nghệ PON

SVTH: HUỲNH VĂN TỤ

LỚP: Đ07VTA3

Trang 6

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP FTTH

Các thành phần trong mạng FTTH trên công nghệ PON gồm có:
OLT (Optical Line Termination)
 Đặt ở trung tâm chuyển mạch (CO – Central Office) có nhiệm vụ giao tiếp với
các mạng dịch vụ và kết nối các yêu cầu truy nhập của ngƣời dùng ra các mạng
này.
 Có hai chức năng chính: truyền dữ liệu từ mạng dịch vụ và phân phối cho user.
Đồng thời sẽ ghép kênh các dữ liệu user trƣớc khi gửi ra các mạng dịch vụ.
 Dung lƣợng mà 1 ONT có thể phục vụ đƣợc dựa trên số card hƣớng xuống của

mỗi ONT. Nếu mỗi ONT có X card, mỗi card có Y port, và tỉ lệ Splitter là 1:N
thì số thuê bao (số kết nối giữa ONT và OLT) đƣợc tính:
Số thuê bao = X x Y x N
Ví dụ: P-OLT 7432 của hãng Alcatel có 14 card hƣớng xuống, mỗi card có 4
port, tỉ lệ Splitter là 1:64 thì số ONT có thể phục vụ lên đến:
14 x 4 x 64=3584 ONT
ONT (Optical Network Termination)
 Đặt cuối đƣờng dây, trƣớc thiết bị ngƣời dùng đóng vai trị nhƣ “ngƣời thơng
dịch” cho các dữ liệu cũng nhƣ các các yêu cầu truy nhập từ phía ngƣời dùng
chuyển lên.
 Gồm có các loại:
- SFU ONT: là thiết bị đặt ở bên ngoài nhà thuê bao, dùng cho các hộ gia đình

nhỏ. Có hai giao tiếp chính là giao tiếp POTS cho điện thoại và giao tiếp
10/100 bT Ethernet.
- MDU ONT: phục vụ cho khu dân cƣ, các tòa nhà, chung cƣ với nhiều yêu
cầu về dịch vụ. Nó sẽ cung cấp nhiều giao tiếp hơn 1 SFU ONT và hỗ trợ
giao tiếp dịch vụ nhiều hơn.
- B-ONT: các ONT loại B thƣờng đƣợc cung cấp cho các doanh nghiệp hoặc
một cụm các doanh nghiệp loại nhỏ. Nó có khả năng giao tiếp dịch vụ triple
– play (voice, data, video).
 Nếu nhìn trên phƣơng diện vật lí, ONT có nhiệm vụ chuyển đổi quang-điện tín
hiệu từ nhà cung cấp dịch vụ xuống khách hàng và ngƣợc lại. Tuy nhiên, bƣớc
sóng hƣớng lên và hƣớng xuống khác nhau mà tín hiệu chỉ đƣợc truyền trên
mơ ̣t sợi quang duy nhất nên tại ONT, xen giữa quá trình chuyển đổi quang điện

sẽ có quá trình tách/ghép bƣớc sóng mà cụ thể là bƣớc sóng 1310 nm và 1490
nm. Quá trình ấy có thể đƣợc diễn giải trong Hình 1.4.

SVTH: HUỲNH VĂN TỤ

LỚP: Đ07VTA3

Trang 7


CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP FTTH
Bộ phát

1310 nm

Diplexer
Optical block

Bộ nhận

1490 nm

Hình 1.4: Ngun lí thu/phát ONT
VGW (Voice Gateway): giao tiếp giữa PON tới mạng PSTN/TDM.

V-ONT (the Voice ONT): nhận và khuếch đại/ khơi phục tín hiệu video từ mạng
Video/Audio.
EMS (The Element Management Systems): giao tiếp từ các mạng khác đến mạng lõi
SBC.
ODN (Optical Distribution Network): mạng phân phối quang, là tập hợp nhiều
splitter đƣợc sắp xếp theo kiểuCây, Bus, Ring…tùy theo mục đích phục vụ của nhà
cung cấp dịch vụ. (Hình 1.5)
Kiến trúc thƣờng đƣợc sử dụng hiện nay là cấu trúc hình cây, nhƣ Hình
1.6.

(a) Kiến trúc hình cây (sử dụng bộ 1:N)

(b) Kiến trúc bus (sử dụng bộ ghép 1:2)

(c) Kiến trúc vòng ring (sử dụng bộ ghép 2x2)

(d) Kiến trúc hình cây với một trung kế thừa (sử dụng bộ chia 2:N)

Hình 1.5 Các kiểu kiến trúc của PON

SVTH: HUỲNH VĂN TỤ

LỚP: Đ07VTA3

Trang 8


CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP FTTH
1310 nm
Splitter 1:16

1490 nm

Đến 16 ONT
ONT
Splitter 1:16

Splitter 1:4
Splitter 1:16

OLT
Splitter 1:16

tối đa 20 Km

Hình 1.6: Vùng ODN
Với AON nhƣ đã nói ở trên, chiều dài của đoạn này có thể lên tới 70 Km. Tuy
nhiên với FTTH dựa trên công nghệ PON nói chung, khoảng cách này hỗ trợ tối đa 20

Km.
Trong vùng ODN, hai thành phần kết nối quan trọng nhất dĩ nhiên là sợi quang và
Spliter.
Splitter: có thể hiểu đây là thành phần quan trọng trong mạng quang thụ động giúp
giảm thiểu số lƣợng sợi quang sử dụng trong truyền dẫn. Một sợi quang từ CO sẽ nối
tới splitter và đầu ra cung cấp cho nhiều kết nối. Có nhiều tỷ lệ chia cho splitter nhƣ
1:2; 1:4; 1:16; 1:32; 1:64. Tuy nhiên trong mạng PON hai tỷ lệ thƣờng đƣợc sử dụng là
1:32 và 1:64.
1.2. So sánh giữa AON và PON
Trong phần này, sẽ phân tích những đặc điểm giữa PON và AON dựa vào những
các tiêu chí: tốc độ hỗ trợ tối đa, khoảng cách truyền dẫn, vấn đề giữa số lƣợng sợi
quang sử dụng với số thuê bao, vấn đề vận hành bảo dƣỡng, vấn đề bảo mật, vấn đề

cung cấp băng thông để từ đó rút ra kết luận vì sao PON lại đƣợc lựa chọn triển khai
mạnh mẽ hơn AON.
 Xét về khoảng cách truyền dẫn và tốc độ hỗ trợ tối đa
Về khoảng cách: AON có thể hỗ trợ chiều dài tối đa 70 km và PON hỗ trợ tối đa
20 km từ OLT đến ONT. Tuy nhiên, nếu xét trên phạm vi phục vụ cho một vùng dân cƣ
nhƣ một thành phố, thì mơ ̣t OLT phía nhà cung cấp dịch vụ hồn tồn có thể chọn lựa
địa điểm phù hợp với công nghệ PON. Mặt khác, một nhà cung cấp dịch vụ thƣờng
triển khai nhiều CO nhằm phủ rộng một vùng phục vụ và nhằm mục đích dự phịng nên
với khoảng cách mà PON hỗ trợ hoàn toàn có thể triển khai tốt trên thực tế.

SVTH: HUỲNH VĂN TỤ

LỚP: Đ07VTA3

Trang 9


CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP FTTH

Về tốc độ hỗ trợ tối đa: hiện nay AON hỗ trợ tối đa từ 100 Mbps-1 Gbps cho mỗi
thuê bao ở hƣớng xuống, trong khi PON với chuẩn GPON có thể hỗ trợ lên đến 2,488
Gbps cho cả 2 hƣớng lên và hƣớng xuống (nếu không dùng splitter, triển khai theo mơ
hình point to point).
 Xét về số lượng sợi quang sử dụng với số thuê bao phục vụ

Về số lƣợng sợi quang sử dụng, có thể thấy một điều rõ ràng rằng số sợi quang
đƣợc sử dụng trong AON nhiều hơn số sợi quang sử dụng trong PON nếu xét về chiều
dài với cùng số thuê bao.
 Vấn đề bảo dưỡng
Các thiết bị nhƣ Acess Node trong AON cần cấp nguồn và số lƣợng sợi quang
nhiều nên AON cần không gian chứa cáp lớn nếu nhƣ triển khai. Trong khi đó với
PON, một sợi quang từ CO sẽ đƣợc chia sẻ với các thuê bao qua một thiết bị thụ động
(không cần cấp nguồn) là Splitter.
 Vấn đề tăng băng thông cho thuê bao
Đối với AON việc tăng băng thông cho một thuê bao nếu có yêu cầu thì đơn giản
hơn PON rất nhiều. Bởi vì, với AON, việc tăng băng thông của một thuê bao không ảnh
hƣởng đến băng thông tối đa của các thuê bao khác, nhƣng với PON, nếu băng thông

của một thuê bao tăng lên, đồng nghĩa rằng băng thông tối đa cho các thuê bao khác sẽ
giảm xuống.

SVTH: HUỲNH VĂN TỤ

LỚP: Đ07VTA3

Trang 10


CHƢƠNG II: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ PON

CHƢƠNG II: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ PON
Nếu xét về phƣơng thức truy cập trong PON thì PON gồm có hai loại chính: truy
cập phân chia theo thời gian (TDM/TDMA-PON) và truy cập phân chia theo bƣớc sóng
(WDM/WDMA-PON). Trong bài báo cáo Đồ án Tốt nghiệp này, cơng nghệ truy cập
PON đƣợc phân tích là TDM/TDMA PON với các công nghệ APON/BPON (ATM
PON/Broadband PON, GPON(Gigabit PON) và EPON(Ethernet PON).
2.1. BPON chuẩn ITU-G.983
 Còn đƣợc gọi là APON (ATM PON).
 BPON sử dụng phƣơng pháp truy nhập phân chia theo thời gian cho các user,
và sử dụng cell ATM trong truyền dẫn.
 Khoảng cách truyền dẫn từ các OLT đến các ONT là từ 10 – 20 km.
 BPON sử dụng bƣớc sóng 1310 nm cho hƣớng lên và 1490 nm cho hƣớng

xuống. Riêng bƣớc 1550 nm đƣợc dùng cho luồng video ở hƣớng xuống.
 Theo khuyến nghị G 983.1 năm 1988 quy định tốc độ download cho BPON là
622,08 Mb/s và upload là 155,52 Mb/s. G 983.1 tháng 05/2005 qui định thêm
tốc độ 1244,16 Mb/s cho hƣớng download. Đồng thời quy định rõ sử dụng hai
sợi quang cho một kết nối, tuy nhiên vì bƣớc sóng sử dụng ở hƣớng xuống và
hƣớng lên không giống nhau nên trên thực tế có thể dùng chung một sợi quang.
 Có ba loại thiết kế cho ODN (mạng phân phối quang) giữa OLT và các ONT
phụ thuộc vào suy hao của ODN.
- Loại A: 5 – 20 dB
- Loại B: 10 – 25 dB
- Loại C: 15 – 30 dB
2.1.1.

Kiến trúc các lớp

BPON gồm có hai lớp chính: lớp vật lý (Physical Medium Layer) và lớp hội tụ
truyền dẫn (Transmission Convergence Layer). Trong lớp hội tụ truyền dẫn chia làm
hai lớp con: lớp con thích nghi (Adaptation) và lớp con truyền dẫn PON (PON
Transmission).

SVTH: HUỲNH VĂN TỤ

LỚP: Đ07VTA3

Trang 11


CHƢƠNG II: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ PON
BPON

OSI
Application

Path layer

Presentation

Adaptation

Transmission
convergence
layer

Session
Transport

PON
transmission

Network
Data Link

Physical medium layer

Physical

Hình 2.1 Kiến trúc các lớp trong BPON


Lớp vật lý:

 Chính là ODN, kết nối vật lý giữa OLT và các ONT. Làm nhiệm vụ chuyển đổi
quang - điện, điều chế, giải điều chế các bƣớc sóng 1310 nm, 1490 nm và 1550
nm đề truyền đi trên môi trƣờng vật lý.
 Đồng bộ giữa truyền và nhận chuỗi tín hiệu trên cơ sở đồng bộ giữa đầu thu và
đầu phát.
 Các qui định cho lớp vật lý:
- Khoảng cách giữa OLT và ONU tối đa là 20km.
- Bƣớc sóng 1260 - 1360 nm cho hƣớng lên, 1480 - 1580 nm cho hƣớng
xuống.
- Tốc độ bit: 155,52 hoặc 622,08 Mb/s cho hƣớng xuống và 155,52 Mb/s cho
hƣớng lên.
- Dạng lƣu lƣợng: song hƣớng cho tín hiệu số và chỉ duy nhất hƣớng xuống

cho tín hiệu analog dùng truyền video.
- Tỷ lệ splitter: hỗ trợ đến 1:32, giới hạn bởi suy hao của ODN.



Lớp hội tụ truyền dẫn (Transmission Convergence Layer - TC):

Có bốn chức năng chính là phân định tế bào, tạo chuỗi xác thực để kiểm soát lỗi
header, tách tốc độ tế bào và tạo thích ứng cho khung truyền dẫn. TC gồm có hai lớp
con:
 Lớp con thích nghi (Adaptation) là lớp phụ thuộc môi trƣờng truyền dẫn, đóng
vai trò chức năng trung gian giữa lớp vật lý và lớp cao hơn. Nó sẽ chuẩn bị một

cell ATM để truyền trong ba bƣớc. Đầu tiên đƣa các mẫu đồng bộ tới trƣờng
payload. Tiếp theo, thêm vào trƣờng SN (Sequence Number) và SNP
(Sequence Number Protection) nhằm cho đầu thu biết đã nhận đƣợc cell đúng
thứ tự hay không. Cuối cùng thêm vào các byte giả sao cho vùng Payload đủ 48
byte vì một cell ATM ln cố định 48 byte Payload và 5 byte Header.
SVTH: HUỲNH VĂN TỤ

LỚP: Đ07VTA3

Trang 12

CHƢƠNG II: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ PON

 Lớp con truyền dẫn PON (PON Transmission) chịu trách nhiệm đồng bộ bit,
đồng bộ byte. Đối với hƣớng truyền, thực hiện ghép header và sau đó chuyển
khung truyền dẫn xuống lớp vật lý. Đối với hƣớng nhận, thực hiện tách header,
sau đó chuyển dòng cell ATM lên lớp cao hơn để xử lý.


Lớp tuyến (Path layer)

BPON dựa trên ATM là một kết nối có hƣớng, đồng nghĩa rằng phải có một kênh
ảo trong quá trình truyền dữ liệu. Lớp tuyến sẽ quy định rõ điều này bằng hai thông số

trong một khung ATM là VPI (Vitual Path Identifier) và VCI (Vitual Curcuit
Identifier). Các cell ATM sẽ đƣợc chuyển mạch dựa trên hai thông số trên.
2.1.2.

Định dạng khung truyền dẫn

Tùy theo tốc độ truyền dẫn mà một khung BPON cũng có cấu trúc khác nhau. Tuy
nhiên chiều dài mỗi khung đều là 125 µs. Đối với tốc độ 155,52 Mb/s sẽ có 56 cell
trong một khung (gồm có 53 cell ATM và 2 cell PLOAM - Physical Layer Operation,
Administration and Maintenance). Đối với tốc độ 622,08 Mb/s (gấp 4 lần) thì số cell
trong một khung sẽ tăng lên 4 lần là 224 cell (gồm 216 cell ATM và 8 cell PLOAM).
Với khuyến nghị G 983.1 tháng 05/2005 có khuyến nghị thêm một tốc độ truyền dẫn ở

hƣớng xuống là 1244,16 Mb/s (8 x 155,52 Mb/s) thì số lƣợng cell sẽ là 448 cell (có 432
cell ATM và 16 cell PLOAM).
Cell PLOAM đóng vai trò hết sức quan trọng trong hoạt động truyền dẫn của
BPON. Ở khung hƣớng xƣớng, trong trƣờng hợp việc gán băng thông động (DBA)
đƣợc thiết lập cell PLOAM qui định các Grant cho phép các ONT gửi một hay nhiều
cell kế tiếp đến các TCON. ở các khung hƣớng lên, PLOAM chứa các thông tin do các
ONT gửi cho các OLT về trạng thái hàng đợi, hỗ trợ các OLT trong việc gán băng
thông động.
Có hai vấn đề gây nên sự khác biệt giữa khung hƣớng xuống và khung hƣớng lên:
đối với khung hƣớng xuống, chính vì có đến ba tốc độ (155,52;622,08;1244,16 Mb/s)
nên số lƣợng cell ATM cũng nhƣ cell PLOAM trong một khung thời gian cũng khác
nhau nhƣ đã nói ở trên. Nhƣng đối với hƣớng lên, cần chú ý đến ở đây là cấu trúc một

cell PLOAM hƣớng lên thì khác cấu trúc một cell PLOAM hƣớng xuống.

SVTH: HUỲNH VĂN TỤ

LỚP: Đ07VTA3

Trang 13


CHƢƠNG II: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ PON

2.1.2.1.

Khung ATM

Dữ liệu đƣợc truyền dẫn trong BPON đƣợc đóng vào các khung ATM. Vì thế cần
hiểu rõ cell ATM trƣớc khi nói đến khung truyền dẫn trong
BPON.
VPI

GFC

Header
(5 bytes)

VPI

VPI
VPI

I

I
VCI

VCI

VPI

PT
I

53
by
tes

VPI

VPI

CLP

PT I

CLP

HEC

HEC

Payload

Payload

Payload

(48 bytes)

(48 bytes)

(48 bytes)

8 bits

ATM cell

ATM UNI cell

ATM NNI cell

Hình 2.2: Cấ u trúc khung ATM
Cell ATM có cấu trúc nhƣ hình trên, gồm có 48 Byte phần Payload chứa dữ liệu
và 5 Byte header dùng để chuyển mạch các khung ATM. Có hai loại cell ATM là ATM
UNI (cell do thiết bị đầu cuối gửi lên node chuyển mạch) và ATM NNI (cell giữa hai
node chuyển mạch), cell ATM NNI không có trƣờng GFC. Trong Header của ATM có
những thành phần sau:

 GFC (Generic Flow Control):Cung cấp chức năng mang tính chất nội bộ khi
có nhiều thiết bị (thƣờng là thiết bị đầu cuối) chia sẻ chung một giao diện
ATM. Trƣờng này thƣờng không đƣợc thiết lập, có giá trị mặc định là 0 (nhị
phân: 0000).
 Virtual Path Identifier (VPI):Cùng với các VCI sẽ chịu trách nhiệm xác định
đích kế tiếp khi các cell đƣợc chuyển qua một dãy các bộ chuyển mạch ATM
trên đƣờng đến đích cuối cùng của nó.
 Virtual Channel Identifier (VCI):Cùng với các VPI sẽ chịu trách nhiệm xác
định đích kế tiếp khi các cell đƣợc chuyển qua một dãy các bộ chuyển mạch
ATM trên đƣờng đến đích cuối cùng của nó.
 Payload Type (PT): Bit đầu tiên của PT dùng để chỉ định cell chứa dữ liệu
ngƣời dùng hay thông tin điều khiển (nếu cell chứa dữ liệu ngƣời dùng thì nó

có giá trị là 0 và sẽ có giá trị 1 nếu cell chứa thông tin điều khiển). Bit thứ hai
cho biết trạng thái tắc nghẽn (có giá trị là 0 nếu không tắc nghẽn và bằng 1 nếu
có tắc nghẽn). Bit thứ ba xác định xem cell có phải là cell cuối cùng của chuỗi
cell trong khung hay không (nếu có giá trị là 1 là cell cuối cùng của khung).
SVTH: HUỲNH VĂN TỤ

LỚP: Đ07VTA3

Trang 14


CHƢƠNG II: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ PON

 Cell Loss Priority (CLP):Trong quá trình truyền đi trên mạng sẽ có hiện tƣợng
tắc nghẽn xảy ra, CLP cho biết liệu cell nào sẽ đƣợc bỏ và cell nào sẽ tiếp tục
đƣợc chuyển đi đến đích nếu có tắc nghẽn nghiêm trọng (CLP=0 đƣợc ƣu tiên
và cell có CLP=1 sẽ phải bỏ trong trƣờng hợp này).
 Header Error Control (HEC):Là giá trị của checksum của 4 byte đầu tiên
trong header, HEC có thể sửa đƣợc một lỗi trong 5 byte của header vì thế có thể
giữ đƣợc các cell thay vì loại bỏ nó do lỗi.
Khung hƣớng xuống

2.1.2.2.

Định dạng khung truyền hướng xuống tốc độ 155,52 Mb/s
125µs; 56 cell; 53 bytes mỗi cell
PLOAM 1

Cell
ATM 1

Cell
ATM 27

……..

PLOAM 2

Cell
ATM 28

……..

Cell
ATM 54

1 khe thời gian

Định dạng Cell PLOAM hướng xuống
53 bytes
7 grants

0000
header H 1 2-3
ID
E E
C N
T

SY

NC

4-10

7 grants

7 grants

11

C
R

C

12-18

10 message field

6 grants

19 20-26 27 28-33 34 35 36
C
C MS M

C
R
C

R
C

Số thứ tự của byte trong khung

R
C

G_ ES
PO SA
N_ G
ID E_
ID

47 48

C
R
C

BI
P

Hình2.3: Cấ u trúc khung hƣớng xuống của BPON

SVTH: HUỲNH VĂN TỤ

LỚP: Đ07VTA3

Trang 15

CHƢƠNG II: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ PON

Cell PLOAM (Physical Layer Operation, Administration and Maintenance): Quản
lí và bảo dƣỡng lớp vật lý. Mỗi cell PLOAM theo sau nó là 27 cell ATM.
 5 byte header: 4 byte đầu tiên có giá trị cố định là 0000, byte HEC (header error
correction) tiếp theo dùng để sửa lỗi (nếu có) của header nhằm xác định chính
xác bit đầu tiên của khung PLOAM.
 Trƣờng IDENT cho biết liệu cell PLOAM này có phải là cell đầu tiên trong
luồng hƣớng xuống hay không.
 Hai byte đồng bộ khung SYNC đƣợc sử dụng để các OLT phát một tín hiệu
tham chiếu 1Khz đến các ONT.
 Một cell PLOAM có tổng cộng 27 grant, một bộ 6 hoặc 7 byte grant đƣợc bảo

vệ bằng chuỗi CRC (cyclic redundancy check). Một grant sẽ cho ONT biết khi
nào đƣợc gửi một chuỗi cell ATM dữ liệu hoặc cũng có thể yêu cầu ONT chạy
lại tiến trình ranging.
 MSG_PON_ID sẽ nói cho một Node biết là cell này có phải là dành cho node
ấy không và MSG_ID chỉ ra loại thông tin chứa trong trƣờng thông điệp 10
byte (10 message field) theo sau.
 10 message field: OLT sẽ nói cho ONT biết thời gian ranging đƣợc thay đổi
hoặc cũng có thể dùng cho các cài đặt khác tùy thuộc vào mục đích.
 BIP (Bit-Interleaved Parity): giúp các ONT giám sát tỉ lệ bit lỗi bằng phƣơng
pháp kiểm tra bit chẵn lẻ.
2.1.2.3.

Khung hƣớng lên

Dù là cell ATM hay cell PLOAM ở hƣớng lên thì trƣớc cell đó đều có 3 byte
overhead. Trong đó 4 bit đầu tiên có chức năng tạo một khoảng thời gian bảo vệ nhằm
tránh xung đột trong trƣờng hợp quá trình Ranging có sự sai lệch. Đồng thời 3 byte
overhead này tạo một khoảng thời gian cần thiết để các OLT đọc biên độ của tín hiệu,
cung cấp một khoảng thời gian cho quá trình đồng bộ byte cho các cell ATM.

SVTH: HUỲNH VĂN TỤ

LỚP: Đ07VTA3

Trang 16


CHƢƠNG II: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ PON

Trong khung hƣớng lên một cell PLOAM có cấu trúc nhƣ Hình 2.4.
Định dạng Cell PLOAM hướng lên
53 bytes
header

header

header

4 fixed
bytes

17 laser control field (LCF)
bytes

10 message bytes

4 - 13

1 2 3
HIDMSM
E E G_ES
C NPOSA
T N_ G
ID E_
ID

14

16 receiver control field
(RCF) bytes

15 - 31

32 - 47

C
R
C

48

BI

P

Số thứ tự của byte trong khung

Hình 2.4: Đinh da ̣ng cell PLOAM hƣớng lên
̣
 Cũng có 5 byte header và tiếp theo là 1 byte IDENT để xác định bit đầu tiên
của khung.
 MSG_PON_ID và MSG_ID cũng đƣợc dùng cho mục đích tƣơng tự nhƣ ở
hƣớng xuống là xác định ONT và chỉ rõ loại thông tin điều khiển đƣợc chứa
trong cell PLOAM này.
 10 message byte field: trƣờng này chứa các thông tin OAM (Operation,

Administration and Maintenance) cũng nhƣ các báo hiệu khác của ONT gửi lên
cho OLT. 10 byte này đƣợc kiểm soát lỗi dựa vào 1 byte CRC tiếp theo.
 LCF (laser control field – trƣờng điều khiển laser): 17 byte của trƣờng này có
nhiệm vụ cung cấp các thông tin về mức công suất laser và tỉ lệ suy hao, việc
ấy giúp cho OLT điều chỉnh cơng suất phát laser hợp lí nhằm đảm bảo cơng
suất cho đầu thu (phía ONT).
 RCF (receiver control field – trƣờng điều khiển máy thu): 16 byte của trƣờng
này sẽ giúp cho OLT biết đƣợc một mức ngƣỡng hợp lí nhằm điều chỉnh để
phân biệt đƣợc hai mức tín hiệu 0 và 1 trong tín hiệu.
 BIP (bit-interleaved parity): có cùng nhiệm vụ nhƣ trƣờng BIP trong cell
PLOAM ở hƣớng xuống, giám sát tỉ lệ lỗi bit trong cell này.
2.1.3.

Bảo mật trong BPON

BPON có hai cơ chế bảo mật, hay nói cách khác các cơ chế này nhằm chắc chắn
rằng luồng dữ liệu hƣớng xuống đƣợc nhận bởi ONT đƣợc chỉ định chứ khơng phải bất
kì ONT nào khác.
 Churning: Trong q trình chuyển dịng dữ liệu xuống cho các ONT, OLT sẽ
xáo trộn trật tự các cell và sẽ cho ONT đƣợc chỉ định biết cách sắp xếp lại
bằng một khóa. Khóa này không phải do OLT cấp, khi đƣợc yêu cầu từ OLT,
SVTH: HUỲNH VĂN TỤ

LỚP: Đ07VTA3

Trang 17


CHƢƠNG II: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ PON

ONT sẽ gửi một cell có chứa khóa (3 byte). Khóa này sẽ thay đổi theo chu kì
mỗi giây.
 Mã hóa: luồng dữ liệu sẽ đƣợc mã hóa trong quá trình truyền nhận.
Tuy nhiên, có một vấn đề cần nói ở đây là cứ mỗi lần một ONT gửi dữ liệu lên thì
sẽ có tín hiệu phản xạ quay trở lại nhƣ một bản sao của chính nó (phản xạ từ các
splitter, mối hàn, connector), các ONT khác có thể phát hiện và kẻ xấu có thể phân tích

dịng dữ liệu này. Và khơng có một qui chuẩn cụ thể cho vấn đề này, điều này chỉ đƣợc
khuyến nghị rằng trong vấn đề thiết kế, làm sao cho phần suy hao do phản xạ từ các
Splitter, connector và các mối hàn phải nhỏ hơn 32dB.
2.1.4.

Chuyển mạch bảo vệ trong BPON

Luồng dữ liệu truyền trên một mạng cần đƣợc liên tục. Điều gì xảy ra nếu tuyến
truyền dẫn vật lý mà ở đây là sợi quang bị đứt?
Chính điều ấy khẳng định sự cần thiết cho vấn đề chuyển mạch bảo vệ. Trong
khuyến nghị G.983.1 có ba phƣơng án cho chuyển mạch bảo vệ trong PON.
 Mơ hình 1: Splitter đƣợc dùng là loại 1:N, chỉ có một ngõ vào nhƣng có hai sợi

quang từ OLT kết nối đến splitter nên trƣớc khi đƣa vào splitter, hai sợi phải
đƣợc ghép chung lại. Khi một trong hai sợi bị đứt, OLT sẽ điều khiển để lƣu
lƣợng chuyển qua sợi cịn lại.
 Mơ hình 2: Tại OLT bây giờ đƣợc trang bị hai bộ thu phát tín hiệu, một bộ
hoạt động và một bộ dự phòng. Hai sợi quang từ hai bộ này kết nối đến splitter
loại 2:N. Khi sợi quang đang hoạt động bị đứt, OLT sẽ điều khiển để bộ dự
phòng hoạt động và lƣu lƣợng sẽ đƣợc chuyển qua kết nối giữa bộ này và
splitter.
 Mơ hình 3: Cả OLT và ONT đều đƣợc trang bị hai bộ thu phát tín hiệu, một bộ
hoạt động và một bộ dự phòng. Splitter bây giờ là loại 1:N nhƣng đƣợc lắp đặt
hai bộ. Khi một trong hai sợi quang giữa OLT và splitter hoặc giữa splitter và
ONT bị đứt thì OLT và ONT sẽ điều khiển cho bộ thu phát dự phòng hoạt động

đồng thời sẽ có cảnh báo từ ONT cho OLT và ngƣợc lại trong trƣờng hợp này.
Trong cả ba mơ hình, nếu xảy ra một trong ba trƣờng hợp OLT, ONT hoặc các
splitter bị hỏng thì dĩ nhiên lƣu lƣợng sẽ bị mất. Đồng thời, trong cả ba mơ hình trên,
khi sợi quang bị đứt thì chắc chắn rằng sẽ có một phần nào đó lƣu lƣợng sẽ bị mất. Việc
lƣu lƣợng bị thất thốt nhiều hay ít tùy thuộc vào khả năng xử lí chuyển mạch nhanh
hay chậm.

SVTH: HUỲNH VĂN TỤ

LỚP: Đ07VTA3

Trang 18

CHƢƠNG II: TÌM HIỂU CƠNG NGHỆ PON
Electrical

ONT

Electrical

OLT
Optical
Electrical

ONT
1:N splitter

Mơ hình 1
Electrical

ONT

OLT
E/O

Electrical

E/O
Optical
Electrical

ONT
2:N splitter

Mơ hình 2

O/E

ONT
Electrical

O/E

OLT
Electrical

E/O
Optical

1:N splitter

E/O

ONT
O/E

Electrical

O/E
1:N splitter

Mơ hình 3

Hình 2.5: Mơ hinh chuyể n ma ̣ch bảo vê ̣ trong PON
̀
2.2. EPON chuẩn IEEE-802.3ah
EPON – Ethernet passive optical network – có thể hiểu là PON mà dữ liệu đƣợc
đóng thành các khung và truyền đi dựa trên chuẩn Ethernet. Ở đây, bài báo cáo phân
tích EPON dựa trên chuẩn IEEE-802.3ah với các mục chính: kiến trúc các lớp trong
EPON, định dạng khung truyền dẫn, giao thức điều khiển đa điểm và vấn đề
RANGING.
2.2.1.

Kiến trúc các lớp trong EPON

Các lớp trong EPON đƣợc gộp thành hai nhóm, tƣơng ứng với hai lớp đầu tiên
trong mơ hình OSI 7 lớp làLớp vật lý (Physical layer) và Lớp liên kết dữ liệu (Data
Link layer).
SVTH: HUỲNH VĂN TỤ

LỚP: Đ07VTA3

Trang 19