CÔNG NGHỆ MẠNG AON VÀ PON

AON and PON

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

Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19

Page 1

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
Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19

Page 2


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.

Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19

Page 3


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
Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19

Page 4

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
Netwo r k Un it/ Opti cal N etwo r k Te r minal) 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
Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19

Page 5


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.

Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19

Page 6


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
Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19

Page 7


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
Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19

Page 8


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

Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19

Page 9


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 GPON (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.
B-

Đặc tính

G-PON

E-PON

PON
FSAN và ITU-T
Tổ chức chuẩn hóa SG15
(G.983 series)

Tốc độ dữ liệu

(G.984 series)

IEEE 802.3
(802.3ah)

155.52 Mbit/s hướng
lên. 155.52 hoặc
622.08

Tỷ lệ chia

FSANvà ITU-T SG15

Mbit/s hướng xuống
1:64

Lên tới 2.488 Gbit/s cả 2
hướng
1:64

Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19

1 Gbit/s cả 2 hướng

1:64 **
Page 10


AON and PON
Mã đường truyền Scrambled NRZ
Số lượng sợi quang 1 hoặc 2
Bước sóng

Scrambled NRZ
1 hoặc 2

8B/10B
1

1310nm cả 2 hướng

1310nm cả 2 hướng hoặc

hoặc 1490nm xuống

1490nm xuống &

1490nm xuống &

1310nm lên
(10 – 20) km
Có hỗ trợ

1310nm lên
(10 – 20) km
Không hỗ trợ

&
Cự ly tối đa OLT- 20 km
Chuyển mạch bảo Có hỗ trợ

Không (sử dụng trực
Khuôn dạng dữ

ATM

GEM và/hoặc ATM

tiếp các khung

Trực tiếp (qua GEM
Hỗ trợ TDM

Qua ATM

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)

trước
Mã hóa bảo mật

Không

AES – 128

RS(255, 239)
AES - 128, 192, 256
GTC và ATM/GEM

RS(255, 239)
Không
802.3ah Ethernet

OAM

PLOAM và ATM

OAM

OAM

Sửa lỗi hướng tới

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.

Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19

Page 11


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.
Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19

Page 12


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 CDMAPON 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
Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19

Page 13


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

Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19

Page 14


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
Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19

Page 15


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:
Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19

Page 16


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“

Công nghệ
Băng thông trên mỗi thuê bao

Bảng so sánh 2 công nghệ AON và PON
AON
100Mbps – 1Gbps

Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19

PON

2,5Gbps/1,25Gbps nếu không
dùng splitter, triển khai theo mô

Page 17


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 Đơn giản
máy chủ chẳng hạn).

Số thuê bao bị ảnh hưởng khi có
Ít
lỗi

Phức tạp
Nhiều

Thời gian xác định lỗi

Nhanh

Chậm hơn

Khả năng bị nghe lén

Rất thấp

Cao

Cao, do tùy mô hình khách hang
có thể được kết nối theo dual
Độ tin cậy của đường cáp đến
Thấp, không có 2 phương án kết
homing (có 2 đường truyền khác
thuê bao
nối trên một PON
nhau), vòng tròn (ring) hay 2 kết
nối.

Chi phí triển khai

Thấp vì sợi quang từ OLT sẽ
Cao do mỗi thuê bao là một sợi được chia sẻ cho nhiều thuê bao
quang riêng
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.

Nguyễn Văn Dũng – Nguyễn Thị Thu Hà – KTĐT K19

Page 18