công nghệ GPON trong truyền dẫn quang

LỜI CẢM ƠN.
Trước tiên em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo
trong trường Đại học Hàng Hải nói chung và các thầy cô giáo trong khoa
Điện - Điện tử, ngành Điện tử - Viễn thông nói riêng đã truyền đạt em những
kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong 4,5 năm học qua.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo Ngô Xuân Hường.,Người đã
hướng dẫn, tận tình chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp.”Trong
thời gian đó, em đã được tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích và còn học tập
được tinh thần làm việc, thái độ làm việc nghiêm túc, nhiệt tình và hiệu quả, đây
là những điều rất cần thiết để em chuẩn bị hành trang vào cuộc sống.
Cuối cùng em xin được cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã động viên, đóng
góp ý kiến và giúp đỡ em trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành đồ
án tốt nghiệp.

1


LỜI CAM ĐOAN.
Em xin cam đoan:
Những nội dung trong luận văn trong đồ án này là do em thực hiện dưới
sự hướng dẫn của thầy giáo Ngô Xuân Hường.
Nội dung của đồ án tốt nghiệp có tham khảo một số thông tin, tài liệu từ
các nguồn sách, trang web trên mạng mà em đã liệt kê rõ rành theo quy định
trong danh mục các tài liệu tham khảo.

2


MỤC LỤC.
Trang

3


MỘT SỐ TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN/KHÓA LUẬN.
AF
Alloc-ID
ATM
BER
BW map
C/M-plane
DBA
DBRu
FTTB
FTTC/Ca

Adaptation function – Chức năng tương thích.
Allocation Identifier – Nhận dạng cấp phát.
Asynchronous Transfer Mode – Chế độ truyền không đồng bộ.
Bit Error Rate – Tỉ lệ lỗi bit
Bandwidth map – Ánh xạ băng thông.
Control/management place – Mặt phẳng điều khiển và quản lí.
Dynamic Bandswidth Assignment – Cấp phát băng tần rộng.
Dynamic Bandswdth Report Upstream – Báo cáo băng tần động lên
Fiber to the Buiding – Mạng quang đến toàn nhà.
Fiber to the Curb/Cabinet – Mạng quang đến tủ cáp.

b
FTTH
GEM
GPM

GPON

Fiber to the Home – Mạng quang đến hộ gia đình.
GPON Encapsulation Mode – Chế độ đóng gói GPON.
GPON Physical Media Dependent – Lớp phụ thuộc vật lí GPON.
Gigabit-capable Passive Optical Network – Mạng quang thụ động

GTC
NSR-DBA
OAM

Gigabit
GPON Transmission Convergence – Lớp hội tụ truyền dẫn GPON.
Non Status Reporting DBA – Cấp phát băng tần không báo.
Operation, Administration and Maintenance – Vận hành, quản lí và

ODN
OLT
OMCI

bảo dưỡng.
Optical Distribution Network –Mạng phân phối quang.
Optical Line Termination – Thiết bị kết cuối đường dây.
ONU Management and Control Interface – Giao diện điều khiển và

ONT
ONU
PBCd

quản lí ONU.

Optical Network Termination – Thiết bị kết cuối mạng quang.
Optical Network Unit – Thiết bị kết cuối mạng quang.
Physical Control Block downstream – Khối điều khiển vật lí đường

PDU
PLOAM
PLOAMd
PLOu

xuống.
Protocol Data Unit – Đơn vị bản tin giao thức.
Physical Layer OAM – OAM lớp vật lí.
PLOAM downstream – OAM lớp vật lí đường xuống.
Physical Layer Overhead upstream – Tiêu đề lớp vật lí đường lên.
4


Port -ID
PSTN

Port Identifier – Nhận dạng cổng.
Public Swiched Telephone Network – Mạng điện thoại chuyển mạch

SNI
SR-DBA

công cộng.
Service Node Interface – Giao diện nốt dịch vụ.
Status Reporting DBA – Cấp phát băng thông động báo cáo trạng

TC
T-CONT
U-plane
UNI
VC
VCI
VP
VPI
WDM

thái.
Transmission Convergence – Hội tụ truyền dẫn
Transmission Container – Khối truyền dẫn.
User-plane – Mặt phẳng người dùng.
User Network Interface – Giao diện mạng người dùng.
Virtual Channel – Kênh ảo.
Virtual Channel Indentifer – Nhận dạng kênh ảo.
Virtual Path – Đường ảo.
Virtual Path Interface – Nhận dạng đường ảo.
Wavelength Division Multiplexing – Ghép kênh phân chia theo bước
sóng.

5


DANH MỤC CÁC BẢNG.
Số bảng

Tên bảng

Trang

Bảng 1.1 Giao diện nốt dịch vụ SNI và các dịch vụ

9

Bảng 1.2 Giao diện nốt dịch vụ UNI và các dịch vụ

9

Bảng 2.1 Các thông số lớp phụ thuộc vật lí cho mạng quang ODN

22

Bảng 2.2 Các chức năng chính của GPON DBA

32

Bảng 2.3 Các chế độ hoạt động của DBA

36

6


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.
Số hình

Tên hình

Trang

Hình 1.1

Mạng truy nhập quang thụ động GPON

2

Hình 1.2

Mô hình tham chiếu cho mạng GPON

7

Hình 1.3

Vị trí giao diện SNI và UNI

8

Hình 1.4

Sơ đồ khối chức năng OLT

10

Hình 1.5

Sơ đồ khối chức năng ONU

11

Hình 1.6

TDMA GPON

12

Hình 1.7

GPON ranging 1

14

Hình 1.8

GPON ranging 2

15

Hình 1.9

Báo cáo và phân bố băng

16

Hình 1.10 Thủ tục cấp phát băng thông trong GPON

16

Hình 2.1

Ngăn xếp giao thức hệ thống GTC

24

Hình 2.2

Các khối chức năng trong mặt quản lí và điều khiển

27

Hình 2.3

Ngăn xếp giao thúc cho mặt phẳng người dùng

28

Hình 2.4

Điều khiển truy nhập phương tiện

30

Hình 2.5

Hoạt động của SR-DBA

37

Hình 2.6

Cấu trúc khung hội tụ truyền dẫn lớp GTC

39

Hình 2.7

Cấu trúc khung đường xuống GTC

40

Hình 2.8

Cấu trúc khung đường lên GTC

40

Hình 2.9

Tiêu đề khung đường lên GTC

41

Hình 3.1

Cáp quang kéo đến nhà cao tầng FTTB

43

Hình 3.2

Cáp quang kéo dến khu dân cư FTTC

44

Hình 3.3

Cáp quang kéo đến hộ gia đình FTTH

44

7


LỜI MỞ ĐẦU.
Công nghệ đầu tiên khi lắp đặt cáp quang là AON (Active Optical
Network-Mạng cáp quang chủ động ), mỗi thuê bao sẽ có một đường truyền cáp
quang chạy từ thiết bị trung tâm đến tận nhà. Công nghệ này có lợi thế về tầm
kéo dây, tính bảo mật và dễ dàng nâng cấp băng thông. Tuy nhiên, việc triển
khai vận hành đều cần nguồn cung cấp, mỗi thuê bao cần một sợi quang riêng
nên tốn kém cho nhà mạng. Để khắc phục nhược điểm này, công nghệ GPON ra
đời.”()
“Công nghệ GPON thuộc kiến trúc mạng điểm-đa điểm nên có thể giảm chi
phí triển khai. Đường truyền trước khi tới khách hàng sẽ qua thiết bị chia tín
hiệu. Mỗi bộ chia sẽ cung cấp cho khoảng 32 đến 64 người dùng và bộ chia
không sử dụng điện nên có thể giảm chi phí triển khai cho nhà mạng.”()
Để hiểu rõ về công nghệ GPON, em đã đi tìm hiểu về các phần sau:
Chương 1: Tổng quan về công nghệ quang thụ động tốc độ Gigabit GPON.
Chương 2: Cấu trúc phân lớp của mạng quang thụ động GPON.

Chương 3: Ứng dụng công nghệ GPON trong mạng truy nhập quang FTTx.

8


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ QUANG THỤ ĐỘNG TỐC
ĐỘ GIGABIT- GPON.
1.1. Tổng quan về công nghệ G-PON.
1.1.1.Định nghĩa và đặc điểm.
a. Định nghĩa.

Hình 1.1. Mạng truy nhập quang thụ động GPON.
GPON (Gigabit-capable Passive Optical Networks- mạng quang thụ động
tốc độ Gigabit) là công nghệ truy nhập Internet băng rộng qua đường truyền cáp
quang .
GPON thuộc kiểu kết nối mạng: điểm – đa điểm, trong đó các thiết bị kết
nối giữa nhà mạng và khách hàng sử dụng các bộ chia tín hiệu quang (Splitter)
thụ động (không dùng điện).
Có tốc độ đường lên và đường xuống .
9


GPON được ITU chuẩn hóa theo tiêu chuẩn G.984 bắt đầu từ năm 2003.
b. Đặc điểm.
• Ưu điểm.
-

Sử dụng Splitter không cần cấp nguồn điện có thuận lợi là có thể đặt ở bất
kỳ đâu. Tiết kiệm được chi phí nguồn điện, thời gian bảo trì, chi phí về
vật tư, không gian hộp cáp, đặc biệt là nguồn nhân lực bảo dưỡng tuyến

cáp.

-

Tốc độ download cực mạnh .
Chất lượng tín hiệu có độ ổn định và độ tin cậy rất cao.
Không bị suy giảm và tiêu hao về tốc độ,chất lượng đường truyền.
Chi phí vận hành, bảo dưỡng giảm.
Không bị ảnh hưởng của thời tiết và từ trường.
Giá thành lắp ráp trọng gói thấp hơn cả đường truyền ADSL.
Cung cấp đường truyền đa dịch vụ như internet, truyền hình trực tuyến,

VOD, Camera, Video Conference, IPTV...
• Nhược điểm.
-

Khó khăn trong việc nâng cấp băng thông khi 1 bộ chia bị dùng hết băng
thông (người ta cải thiện bằng cách giảm lượng cổng ở mỗi bộ chia lại).

-

Phức tạp khi muốn tăng băng thông tạm thời.

-

Số thuê bao bị ảnh hưởng khi có lỗi nhiều và thời gian xác định lỗi sẽ bị
chậm và khó xác định lỗi hơn do sử dụng một sợi quang dùng chung cho
nhiều người

-

Giữa OLT và spitter chỉ có một kết nối duy nhất nên khi nó bị mất thì
toàn bộ ONT không được cung cấp dịch vụ. Và nó không có phương án 2.

-

Chi phí nâng cấp cao vì phải được nâng cấp toàn bộ thuê bao trong một
đường dây G-PON (từ OLT -> splitter -> user ).

1.1.2. Khả năng cung cấp băng thông.
10


a. Hướng xuống.
Hướng xuống có tốc độ là .
Khi áp dụng MDU (multiple-dwelling-unit- nhiều nhóm người sử dụng),
với tỷ lệ chia là thì GPON cung cấp các dịch vụ: truy cập Internet tốc độ cao
(100 Mbitps trên mỗi thuê bao với tỷ lệ dùng chung ) và thoại () đến ONU, mỗi
ONU cung cấp cho thuê bao.
b. Hướng lên.
Ngoài việc đưa ra các yêu cầu về hệ thống mạng nó còn đưa ra các yêu
cầu về chất lượng dịch vụ QoS( Quality of Service) riêng cho lớp PON vượt ra
ngoài các phương thức Ethernet lớp 2 và phân loại dịch vụ CoS(Classification of
Service) IP lớp 3 để đảm bảo việc phân phát các dịch vụ thoại, TDM chất lượng
cao, video qua môi trường chia sẻ trên nền TDMA.
Đối với TDMA PON, chất lượng dịch vụ hướng lên sẽ bị giảm khi tất cả
các ONT của GPON sử dụng hết băng thông hướng lên và ưu tiên của nó trong
TDMA. Hướng lên GPON có tốc độ đến cao hơn so với GEPON là một sự
khác biệt đáng kể giúp cho cơ chế QoS có thể hoạt động tốt hơn.
c. Băng thông.

Công nghệ GPON có hướng xuống là hoặc và hướng lên có thể từ 155
đến . Hiệu suất băng thông lớn hơn
1.1.3.Khả năng cung cấp dịch vụ .
a. Khoảng cách OLT-ONU.
Cự li của công nghệ GPON có giới hạn là 20 km với tỷ lệ chia tách/ghép
quang là 1:128( hiện nay thường là 1:32)
b. Chi phí trên mỗi khách hàng.

11


Mặc dù thiết bị GPON còn tương đối cao, tuy nhiên với việc tạo ra các bộ
tách/ghép quang có hệ số tách/ghép quang lớn sẽ giúp giảm chi phí trên mỗi
người dùng. Ngoài ra lưu lượng sử dụng lớn thì chi phí trên mỗi Mbps sẽ rẻ hơn
so với công nghệ GEPON.
c. Khả năng hỗ thợ cấu trúc xếp chồng CATV(Collective Antenna Televisiontruyền hình cáp dây dẫn).
GPON có khả năng hỗ trợ cấu trúc mạng xếp chồng dịch vụ CATV, đáp
ứng được đòi hỏi cho dịch vụ hướng xuống tốc độ cao. Các hệ thống này đều sử
dụng bước sóng hướng xuống và hướng lên, bước sóng được dành riêng cho
cấu trúc mạng xếp chồng.
d.Ứng dụng cơ bản.
GPON được áp dụng trong các mạng truy nhập quang FTTx để cung cấp
các dịch vụ sau: Internet tốc độ cao, IPTV, thoại TDM, VoD, VoIP, RF Video
với tốc độ dữ liệu/thuê bao có thể đạt Mbps, hỗ trợ chất lượng dịch vụ đầy đủ.
Thông tin liên lạc: Các đường thoại, thông tin liên lạc, truy nhập Internet,
truy cập internet không dây, đường băng thông lớn (BPLL) .
Bảo mật : Camera, báo đột nhập, báo cháy, báo động an ninh, trung tâm
điều khiển 24/7 với khả năng giám sát, SANs, backup dữ liệu.
Giải trí : HDTV, CATV, IPTV, PDVR, PPV. Hệ thống đường lên Video
hoàn thiện cho modem DOCSIS và dịch vụ Video tương tác, truyền hình vệ

tinh, tất cả các dịch vụ trên cáp quang GEPON.
Nhà thông minh, giám sát trong nhà & BMS:nước, điện và giám sát xử lý
chất thải, khám sức khỏe tại nhà, điều khiển đèn từ xa, điều khiển từ xa các thiết
bị tự động trong nhà.

12


1.2. Tình hình triển khai công nghệ GPON.
Hiện nay hai công nghệ GPON và GEPON vẫn đang được triển khai đồng
thời trên thế giới. Trong đó, GPON chủ yếu được triển khai ở Châu Á, Châu Mỹ
và Châu Âu. Về cơ bản, các nhà cung cấp dịch vụ FTTH tận dụng kiến trúc của
GPON theo ITU.
1.2.1. Tình hình triển khai trên thế giới.
- Huawei là nhà cung cấp hàng đầu trong cả hai lĩnh vực cung cấp giải pháp

GPON và sản xuất thiết bị Port, xếp sau là Alcatel-Lucent và ZTE.
- Châu Á-Thái Bình Dương vẫn là thị trường phát triển GPON sôi động tiếp
đến là Châu Âu, Bắc Mỹ và Trung Đông, Châu Phi.
1.2.2.Tình hình triển khai tại Việt Nam.
Dịch vụ băng rộng dựa trên công nghệ truy nhập quang thụ động GPON
bắt đầu được triển khai tại Việt Nam vào đầu năm 2011, hiện có nhiều nhà cung
cấp dịch vụ FTTH/GPON là Netnam, VNPT và CMC,FPT,… các dịch vụ này
đã được triển khai ở khắp các tỉnh thành nước ta.
1.2.3.Nhận xét về tình hình triển khai công nghệ GPON.
-

Công nghệ GPON hiện được triển khai khá phổ biến và trở thành xu

hướng công nghệ phát triển mạnh trong tương lai.

- Công nghệ này hiện đã được các nhà cung cấp dịch vụ trong nước triển
khai theo mô hình truy nhập FTTx để cung cấp các dịch vụ băng rộng với
nhiều chủng loại thiết bị của nhiều hãng cung cấp thiết bị khác nhau .
1.3. Cấu hình mạng công nghệ GPON.
1.3.1. Mô hình tham chiếu .

13


Hệ thống GPON bao gồm OLT, các ONU/ONT, một bộ chia quang và
các sợi quang. Sợi quang được kết nối tới các nhánh OLT tại bộ chia quang và
các sợi phân nhánh được nối tới ONU/ONT.
Giao diện quang tại điểm tham chiếu R/S giữa ONU và ODN đối với
đường lên gọi là với đường xuống là . Giao diện quang giữa điểm tham chiếu
S/R giữa OLT và ODN đối với đường lên gọi là , với đường xuống là .

Hình 1.2. Mô hình tham chiếu cho mạng GPON.
Trong đó : OLT: thiết bị kết cuối đường dây.
ODN: mạng phân phối quang.
WDM: Module ghép kênh quang theo bước sóng.
ONU/ONT: thiết bị đầu cuối mạng
NE: Thiết bị mạng sử dụng bước sóng khác so với OLT và ONU.
AF :Chức năng tương tích (có thể bao gồm trong thiết bị ONU).
SNI: Giao diện nốt dịch vụ.
S:Điểm trên sợi quang sau OLT hoặc điểm kết nối quang OUN.
R: Điểm trên sợi quang ngay trước ONU hoặc điểm kết nối quang
OLT.
14

UNI: Giao diện mạng người dùng.
1.3.2 . Giao diện node dịch vụ SNI .

Hình 1.3. Vị trí giao diện SNI và UNI.
Giao diện node dịch vụ SNI là giao diện giữa mạng truy nhập và một
node dịch vụ. Nếu phía mạng truy nhập- giao diện node dịch vụ và node dịch vụ
-giao diện node dịch vụ không ở cùng một địa điểm thì đường truyền giữa mạng
truy nhập và node dịch vụ thường sử dụng đường truyền vô tuyến.

Bảng 1.1. Một số giao diện node dịch vụ và các dịch vụ.
1.3.3. Giao diện mạng người dùng UNI .
15


Thiết bị ONU/ONT bao gồm giao diện UNI . Giao diện mạng người dùng
tùy thuộc vào dịch vụ do nhà khai thác mạng cung cấp.

Bảng 1.2. Một số giao diện mạng người dùng và dịch vụ.
1.3.4. Thiết bị OLT,bộ chia Spiller, ONT/ONU.
a. Thiết bị kết cuối đường quang OLT.
Thiết bị kết cuối đường quang tích cực OLT (Optical Line Terminal) được
đặt tại phía nhà cung cấp dịch vụ và thường được đặt tại các đài trạm .

Hình 1.4. Chức năng của OLT.
-

Khối lõi PON.

16

Khối lõi PON thực hiện chức năng giao diện ODN và chức năng hội tụ
truyền dẫn PON-TC. Chức năng PON TC gồm có: khung tín hiệu, quản lý
ONU,OAM,DBA và điều khiển truy nhập phương tiện. Mỗi PON TC lựa chọn
một phương thức truyền dẫn như ATM, GEM hoặc cả hai.
-

Khối kết nối chéo.
Khối kết nối chéo tạo ra đường truyền giữa khối lõi và khối dịch vụ. Kết

nối này lệ thuộc vào: kiến trúc bên trong OLT ,các dịch vụ và các yếu tố khác.
OLT thực hiện kết nối chéo phụ thuộc vào phương thức truyền dẫn là GEM hay
ATM hoặc cả hai phương thức đã được lựa chọn.
-

Khối cổng dịch vụ .
Chức năng: chuyển đổi giữa các giao diện dịch vụ và giao diện khung TC
của phần mạng GPON.

b.Thiết bị kết cuối mạng quang ONU/ONT.
-

Thiết bị này đặt ở phía user.
Tốc độ các luồng data thường từ 64Kbps -> 1Gbps.
Khối chức năng của ONU tương tự như các khối chức năng của OLT.tuy
nhiên ,vì ONU hoạt động với một giao diện PON nên chức năng đấu nối
chéo có thể được bỏ và thay bởi chức năng ghép và tách kênh dịch vụ
(MUX và DMUX) để xử lý lưu lượng.

Hình 1.5. Sơ đồ khối chức năng ONU.

17


-

Thiết bị ONU( Optical Netword Terminal) thực hiện kết nối với OLT

-

thông qua OND trong FTTH.
Thiết bị ONT(Optical Netword Unit) thực hiện kết nối với OLT thông qua
ODN trong FTTC,FTTCab, FTTB.

c. Bộ chia quang thụ động.
Chức năng: để chia/ghép thụ động tín hiệu quang từ nhà cung cấp dịch vụ

-

đến người dùng và ngược lại, giúp sử dụng được hiệu quả sợi quang. Nó
-

thường được dặt ở các điểm điểm truy nhập quang và phân phối quang.
Tỉ lệ chia có thể là: 1-8;1-16;1-32; 1-64;1-128 … tỉ lệ với hệ số chia công

-

suất quang và suy hao tín hiệu quang.
Thường thì tỉ lệ chia 1- 2 tại tủ quang phối cấp 1 và tỉ lệ chia 1-32 tại tủ
quang phối cấp 2.

1.4. Một số đặc tính cơ bản của GPON.
1.4.1. Kỹ thuật truy nhập và phương thức ghép kênh.
a. Kỹ thuật truy nhập.
Hệ thống GPON sử dụng kĩ thuật truy nhập phân chia theo thời gian
TDMA (Time Division Mutiple Access).
Kĩ thuật TDMA thực hiện phân chia băng tần truyền dẫn thành những
khe thời gian kế tiếp nhau. Các khe thời gian này được ấn định cho từng người
sử dụng hoặc có thể phân theo yêu cầu tùy thuộc vào phương thức chuyển giao
đang dùng. Mỗi thuê bao được ghép gửi số liệu đường lên trong khe thời gian
riêng biệt. Bộ tách kênh sắp xếp số liệu đến theo vị trí khe thời gian của nó hoặc
thông tin được gửi ngay trong chính khe thời gian. Số liệu đường xuống cũng
được gửi trong những khe thời gian xác định.
Yều cầu: hệ thống phải đồng bộ lưu lượng đường lên để tránh xung đột số
liệu.

18


Hình 1.6. Kỹ thuật truy nhậpTDMA GPON.
b.Phương thức ghép kênh.
Hệ thống GPON sử dụng phương thức ghép kênh phân chia không gian.
Người ta dùng những sợi cáp quang tách biệt dành cho đường truyền dẫn
lên và xuống .
Đặc điểm:
-

Việc thiết kế mềm dẻo hơn và tăng độ khả dụng vì sử dụng 2 sợi quang

-

riêng cho 2 đường tín hiệu lên và xuống.
Công suất trong mạng tăng.
Do sử dụng cùng bước sóng ,bộ phát và bộ thu nên chi phí triển khai
giảm.Tuy nhiên, số lượng sợi cáp quang và connector tăng gấp đôi.

1.4.2. Phương thức đóng gói dữ liệu.
Hai phương thức đóng gói dữ liệu được lựa chọn sử dụng là ATM và
GEM.
ATM (Asynchronous Transfer Mode- chế độ truyền không đồng bộ) là
một trong những phương pháp kết nối mạng WAN nhanh nhất hiện nay, tốc độ
từ 155Mbit/s tới 622Mbit/s.
ATM có đặc điểm:
-

Tốc độ truyền dữ liệu cao.
19


-

Sử dùng gói data nhỏ, có kích thước cố định (53 byte) và frame relay 53

-

bytes gồm 48 byte data và 5 byte header.
Có khả năng truyền đồng thời nhiều loại dữ liệu.
Chất lượng cao, độ nhiễu thấp nên gần như không cần đến việc kiểm tra
lỗi.
GEM (GPON Encapsulation Mode- chế độ đóng gói GPON) là phương

thức đóng gói dữ liệu trong mạng GPON, GEM cung cấp khả năng thông tin kết
nối định hướng tương tự ATM. GEM còn hỗ trợ việc chia nhỏ các khung lớn và
ghép chúng lại ở đầu thu giúp giảm trễ cho tin tức cần thời gian thực.
1.4.3. Định cỡ và phân định băng tần động.
a. Thủ tục định cỡ .
Để một ONU có thể hoạt động trong mạng GPON nó phải được xác định
cự li giữa OLT và ONU(ranging). Cự li ranging tối đa là 20km.
Thủ tục ranging gồm làm 2 pha .Ở pha thứ nhất đăng kí số sêri cho ONU
chưa đăng kí và cấp phát ONU-ID cho ONU đã thực hiện .Số ID phải là duy
nhất đồng thời ONU-ID được sử dụng để điều khiển , giám sát và kiểm tra
ONU.

Hình 1.7. GPON ranging pha 1.
20


* “ Các bước trong pha 1:
-

Bước 1: OLT xác định tất cả các ONU đang hoạt động để cho ngừng quá

-

trình truyền dẫn ((1)ONU halt).
Bước 2: OLT xác định tất cả các ONU chưa có ID để yêu cầu truyền số

-

serial ((2) Serial_number request).

Bước 3: Sau khi nhận được yêu cầu truyền số serial ,ONU không có ID sẽ
truyền sêri ( (3) SN- transmission ) sau khi chờ một khoảng tối đa là

-

50ms.
Bước 4: OLT chỉ định một ONU-ID tới một ONU chưa đăng kí mà OLT
đã nhận được seri ((4) –assign ONU-ID).”(1)

Trong pha thứ 2: RTD đo cho mỗi ONU đăng kí mới , nó cũng áp dụng cho
các ONU bị mất trong quá trình thông tin.

Hình 1.8. GPON ranging pha 2.
“Các bước trong pha thứ 2 bao gồm:
-

Bước 5: OLT xác định tất cả các ONU đang hoạt động để cho ngừng quá

-

trình truyền dẫn ((5) ONU halt).
Bước 6: Sử dụng các số seri ,OLT xác định một ONU nhất định và chỉ

-

cho ONU đó được truyền cho quá trình trễ ((6) ranging request ).
Bước 7: ONU có cùng số sêri với OLT đã được xác định cho quá trình trế
((7) ranging tranmssion ) ,bao gồm cả ONU-ID trong pha 1.
21

-

Bước 8: OLT đo RTD phụ thuộc vào thời gian mà tín hiệu sử dụng cho
phép đo trễ được thu .Sau khi số sêri và ONU-ID là đúng ,OLT thông báo
trễ cân bằng ((9)–Equalization Delay ) tới ONU ((8)- ranging_ time

-

message ).
Bước 9: ONU lưu giá trị trễ cân bằng và tạo trễ định thời cho chuỗi dữ
liệu luồng lên với giá trị này.”()(

b. Thủ tục cấp phát băng thông .

Hình 1.9. Báo cáo và phân bố băng thông trong GPON
Thủ tục cấp phát băng thông.
-

Bước 1: ONU lưu dữ liệu thuê bao cho lưu lượng hướng lên vào bộ đệm.
Bước 2: Khối dữ liệu trong bộ đệm được báo tới OLT như một yêu cầu tại

-

một thời điểm OLT quy định .
Bước 3: OLT xác định thời gian bắt đầu truyền dẫn và khoảng thời gian
truyền cho phép (1/4 cửa sổ truyền dẫn ) tới ONU như một sự cấp phép .
Bước 4: ONU nhận sự cấp phép và truyền khối dữ liêu đã xác định.

22

Hình 1.10. Thủ tục cấp phát băng thông trong GPON.
1.4.4. Cơ chế bảo mật thông tin và mã hóa sửa lỗi.
Cơ chế bảo mật đảm bảo các yêu cầu sau:
-

Ngăn chặn người dùng giải mã dữ liệu đường truyền xuống.
Ngăn chặn người dùng khác giả mạo ONU/ONT hay người khác dùng.
Cho phếp triển khai với chi phí hiệu quả.

a, Bảo mật .
Hệ thống GPON dùng chuẩn mật mã AES.
ASE (Avanced Encrytion Standard) hay tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến thuộc
kiểu mã hóa khối. ASE chỉ làm việc với các khối dữ liệu ( đầu vào và đầu ra)
128 bit và khóa có đội dài 128, 192 hoặc 256 bit. Mỗi khóa con cũng là một cột
gồm 4 byte. Mỗi khối dữ liệu 128 bit đầu vào được chia thành 16 byte được sắp
xếp thành ma trận trạng thái 4×4.
b. Mã hóa sửa lỗi .
Phương pháp sửa lỗi FEC (Forward Error Correction) được sử dụng để
phát hiện và sửa lỗi. FEC là kĩ thuật mã hóa kênh , FEC tăng quỹ đường truyền
lên 3 đến 4 Db.
c. Bảo vệ với phần mạng quang thụ động.
 Các dạng chuyển mạch bảo vệ.

23


Mạng GPON sử dụng lựa chọn 2 loại chuyển mạch bảo vệ :
-

Chuyển mạch tự động hoạt động khi phát hiện các lỗi như mất tín hiệu,

-

mất khung, giảm tín hiệu( tỉ lệ lỗi bit BER thấp hơn mắc quy định)...
Chuyển mạch bắt buộc được kích hoạt trong quá trình quản trị mạng như
định lại tuyến, thay thế sợi quang...

Cơ chế chuyển mạch thường được thực hiện bởi chức năng OAM, do đó
trường thông tin OAM cần được đặt trong khung OAM.
 Các yêu cầu với chuyển mạch bảo vệ.
- Chức năng chuyển mạch bảo vệ nên là chức năng tùy chọn.
- Cả chuyển mạch tự động và chuyển mạch bắt buộc có thể sử dụng trong
-

hệ thống GPON nếu cần thiết.
Cơ chế chuyển mạch thường được thực hiện bởi chức năng OAM nên

-

trường thông tin OAM phải được dự trữ trong khung OAM.
Mọi kết nối giữa node dịch vụ và thiết bị đầu cuối phải được giữ sau khi
chuyển mạch.
Tùy theo yêu cầu cuối cùng của việc triển khai node dịch vụ, POTS yêu

cầu quá trình mất khung phải nhỏ hơn 120ms. Nếu thời gian mất khung dài hơn
khoảng thời gian này, node dịch vụ sẽ cắt kết nối và yêu cầu thiết lập lại cuộc
gọi sau khi chuyển mạch bảo vệ.
 Trường thông tin yêu cầu trong khung OAM.

Chuyển mạch bảo vệ trong hệ thống GPON yêu cầu ít hơn 10 mã sử dụng
trong cả đường lên và đường xuống để nhập dạng trường thông tin trong khung
OAM. Do vậy cần phải xem xét việc ánh xạ trường thông tin trong khung OAM
cho chuyển mạch bảo vệ.

24


CHƯƠNG 2. CẤU TRÚC PHÂN LỚP CỦA MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG
GPON.
Cấu trúc phân lớp của mạng GPON bao gồm:
Lớp hội tụ truyền dẫn
(TC-Transmission
convergence)

Phân lớp tương thích hội tụ
truyền dẫn
(TC adaption sub-layer)
Phân lớp đóng khung
GTC(GTC framing sub- layer)
Lớp phụ thuộc phương tiện vật lí
(Physical Media Dependence)

2.1. Lớp phụ thuộc phương tiện vật lí PMD.
Các thông số của lớp PDM như sau:
2.1.1. Tốc độ tín hiệu danh định.
Tốc độ đường truyền được tính là bội số của 8 Khz. Hệ thống GPON
được chuẩn hóa sẽ có hệ số danh định (đường lên /đường xuống) như sau:
-

155.52 Mbitps/1244.16 Mbitps.
622.08 Mbitps/1244.16 Mbitps.
1244.1 Mbitps/1244.16 Mbitps.
155.52 Mbitps/2488.32 Mbitps.
622.08 Mbitps/2488.32 Mbitps.
1244.16 Mbitps/2488.32 Mbitps.
2488.32 Mbitps/ 2488.32 Mbitps.

Các thông số này tương ứng với các giá trị trong nhiều loại môi trường và
thời gian khác nhau với suy hao và tán sắc đường truyền lớn nhất để đạt được tỉ
lệ lỗi bit .
2.1.2. Phương tiện vật lí và phương thức truyền.
Tín hiệu được truyền tải trên đường truyền dẫn bằng cáp quang. Việc
truyền dẫn song hướng được thực hiện bằng cách ghép kênh theo bước sóng
WDM để truyền trên 1 sợi quang hay truyền đơn hướng trên 2 sợi quang.
25