ĐỀ CƯƠNG ôn tập môn CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP QUANG

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP MÔN CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP QUANG

MỤC LỤC

TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP
1. Kiến trúc và đặc điểm công nghệ ADSL
Khái niệm
ADSL là công nghệ đg dây thuê bao số bất đối xứng dựa trên nền mạng truyền thống
với tốc độ đg lên cực đại là 1Mb/s và tốc độ luồng xuống lên tới 8Mb/s, có thể cung
cấp đồng thời dịch vụ thoại hay ISDN.
Đặc điểm
+ ADSL là truy nhập băng rộng, khá ổn định.
+ Chất lượng phụ thuộc vào chất lượng đường truyền.
+ Chi phí hệ thống cao.
+ Truyền dẫn 2 chiều bất đối xứng: tốc độ đg lên và đg xuống chênh lệch rất lớn.
+ Môi trường truyền dẫn là cáp đồng xoắn đôi.
+ Tốc độ đg lên tối đa là 1Mb/s (16->640kb/s) và tốc độ đg xuống là 8Mb/s
+ Khoảng cách truyền dẫn đạt 5km và giảm đi khi tốc độ lên cao.
+ Độ tin cậy cao.
+ Có 3 kỹ thuật điều chế đc sử dụng trong CN ADSL, đó là QAM, CAP và DMT.
Trong đó kỹ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT chứng minh đc những ưu việt của
mình và hiện nay đang đc sd rộng rãi. DMT là kỹ thuật điều chế sóng mang, phân
chia phổ tần ADSL (từ 26khz đến 1,1 Mhz) thành các băng tần con, mỗi băng tần con
có độ rộng bằng 1 băng tần thoại khoảng 4khz. Trên mỗi băng tần con đc đchế QAM
1 cách độc lập. Việc sd QAM nào trong mỗi kênh con phụ thuộc vào tỷ số SNR của
kênh con đó ( SNR cao thì đchế QAM 256,…; SNR thấp thì đchế QAM 4,16,32….)
+ Sử dụng 2 kỹ thuật truyền dẫn song công là ghép kênh phân chia theo tần số (FDD)
và song công có triệt tiếng vọng (EC). Với kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số,
dải tần lên đc tách biệt với dải tần xuống bởi một dải bảo vệ vì vậy tránh đc xuyên
âm. Với kĩ thuật song công có triệt tiếng vọng, dải tần hướng lên nằm trong dải tần
hướng xuống nên cho hiệu suất băng tần cao hơn nhưng kỹ thuật này gây ra xuyên

âm, do đó nó đòi hỏi việc xử lý tín hiệu số phức tạp hơn.
+ Chế độ truyền tải: Chuỗi bit trong các khung ADSL có thể chia tối đa thành 7 kênh
tải tin tại cùng một thời điểm. Các kênh này được chia thành 2 lớp chính: đơn hướng
và song hướng. các kênh tải tin này là các kênh logic và chuỗi bit từ tất cả các kênh


được truyền đồng thời trên đường truyền ADSL mà không phải sử dụng băng tần
riêng. Bất kỳ kênh tải nào cũng có thể đựơc lập trình để mang tốc độ là bội số của tốc
độ 32Kbps. Đối với những tốc không phải là bội số của 32Kbps thì phải sử dụng đến
các bit phụ trong phần mào đầu của khung ADSL.
2. Công nghệ FTTx: kiến trúc tổng quát và phân loại
Kiến trúc

- FTTC: Sợi quang tới vùng dân cư
- FTTO: sợi quang tới cơ quan.
- FTTB: sợi quang tới tòa nhà.
- FTTH: sợi quang tới tận nhà.
Phân loại
- FTTx theo cấu trúc dạng Point to Point: Theo phương án kết nối này, từ nhà cung cấp
sẽ dẫn một đường cáp quang tới tận nhà khách hàng, đường quang này sẽ chuyển đổi
ngược lại thành tín hiệu điện và cấp cho khách hàng. Theo phương án này, thì số đơn
vị phân ra làm hai loại:
+ Loại 1: Kết nối vào hệ thống IP-DSLAM: bằng việc mua thêm 1 card mở
rộng của hệ thống IP-DSLAM.
+ Loại 2: lắp thêm Ethernet Switches layer 2 tại nhà cung cấp chuyển đổi thành
tín hiệu quang cấp cho khách hàng.


- Theo cấu hình Point to Multi-Point: tại nhà cung cấp đặt một thiết bị làm việc theo
chuẩn PON, còn gọi là OLT, từ OLT tín hiệu quang sẽ được chia ra thông qua các bộ

chia quang và đến đầu khách hàng thông thường OLT làm việc trên 1 sợi quang và 1
card lắp tại OLT sẽ quản lý khoảng 64 thuê bao.

MẠNG PON
3. Mô hình tham chiếu: chức năng các thành phần và hoạt động

Hoạt động
Các phần tử thụ động của PON đều nằm trong mạng phân bố quang ODN, bao
gồm sợi quang, các bộ tách/ghép quang thụ động và các đầu nối. Các phần tử tích cực
như OLT và các ONU đều nằm ở đầu cuối của mạng PON. Tín hiệu trong PON có
thể được phân ra và truyền đi theo nhiều sợi quang hoặc được kết hợp lại rồi truyền
đi trên một sợi quang thông qua bộ tách/ghép quang.
Tín hiệu đường xuống (download) được truyền đến tất cả các nhánh sợi cơ sở.
Tín hiệu này khi tới các hộ gia đình được mã hóa để có thể bảo mật thông tin. Tín
hiệu upload được kết hợp bằng việc sử dụng giao thức đa truy nhập phân chia theo
thời gian (TDMA). OLT sẽ điều khiển các ONU sử dụng các khe thời gian cho việc
truyền dữ liệu đường lên (uplink).
Mạng PON được xây dựng nhằm giảm số lượng các thiết bị thu phát và sợi
quang trong mạng thông tin FTTx. Công nghệ này sử dụng các thiết bị splitter không
cần cấp nguồn, có giá thành rẻ và có thể đặt ở bất kì đâu, không phụ thuộc và 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. Kiến trúc PON cho phép giảm chi
phí cáp sợi quang và giảm chi phí cho thiết bị tại CO do nó cho phép nhiều người
dùng (thường là 32) chia sẻ chung một sợi quang.


4. Truyền dẫn trong TDM-PON: đặc điểm và nguyên lý hoạt động
Trong TDM PON, việc truyền đồng thời từ vài ONU sẽ gây ra xung đột khi đến
bộ kết hợp. Để ngăn chặn xung đột dữ liệu, mỗi ONU phải truyền trong cửa sổ (khe

thời gian) truyền của nó. Với TDM PON, tất cả các ONU có thể hoạt động cùng một
bước sóng, OLT cũng chỉ cần một bộ thu đơn. Bộ thu phát ONU hoạt động ở tốc độ
đường truyền, thậm chí băng thông có thể dùng của ONU thấp hơn. Tuy nhiên, đặc
tính này cũng cho phép TDM PON đạt hiệu quả thay đổi băng thông được dùng cho
từng ONU bằng cách thay đổi kích cở khe thời gian được ấn định hoặc thậm chí sử
dụng ghép kênh thống kê để tận dụng hết băng thông được dùng của mạng PON.
Có 2 cách truyền dẫn 2 chiều trong TDM PON:
- Sử dụng 2 sợi quang trên cùng bước sóng
- Truyền song công trên 1 sợi quang:
o Truyền song công phân chia theo thời gian
o Truyền song công phân chia theo bước sóng
Để tiết kiệm cho sợi quang và giảm chi phí sửa chữa và bảo quản, người ta
thường áp dụng truyền song công theo bước sóng, với bước sóng hướng xuống là
1490nm, hướng lên là 1310nm. Dung lượng kênh ở mỗi bước sóng có thể phân phối
linh động giữa các ONU.


5. OLT: sơ đồ khối, chức năng các thành phần và hoạt động
– Khối đầu cuối đường quang OLT cung cấp giao diện quang phía mạng với ODN,
đồng thời cũng cung cấp ít nhất một giao diện phía mạng dịch vụ.
– OLT có thể chia thành dịch vụ chuyển mạch và dịch vụ không chuyển mạch.
– OLT cũng quản lý báo hiệu và thông tin giám sát điều khiển đến từ ONU, từ đó
cung cấp chức năng bảo dưỡng cho ONU. OLT có thể lắp đặt ở tổng đài nội hạt hoặc
một vị trí phân phối đầu xa.

– Lớp thích ứng dịch vụ: cung cấp sự chuyển đổi giữa các tín hiệu định dạng từ mạng
trục (lõi) và các tín hiệu trên mạng PON. Giao diện từ một OLT tới mạng lõi được
gọi là giao diện mạng dịch vụ (SNI).

– Khối kết nối chéo: cung cấp chức năng kết nối chéo và chuyển mạch giữa các hệ
thống PON, các ONU khác nhau và mạng lõi.
– Lớp MAC: lập lịch cho phép sử dụng môi trường vật lý đảm bảo tránh nghẽn (xung
đột) xảy ra trên tuyến sợi quang chia sẻ giữa các ONU khác nhau.
– Lớp PMD: bao gồm bộ thu phát quang và bộ ghép WDM song công.
– Một OLT có nhiều lớp MAC và PMD để kết nối với nhiều ONU
6. ONU/ONT: sơ đồ khối, chức năng các thành phần và hoạt động
ONU
– Khối mạng quang ONU/ONT đặt ở giữa ODN và thuê bao.
– Phía mạng của ONU có giao diện quang, còn phía thuê bao làgiao diện điện.
– Do đó, ONU có chức năng biến đổi quang/điện. Đồng thời có thể thực hiện chức
năng xử lý và quản lý bảo dưỡng các loại tín hiệu điện.
– ONU có thể đặt ở phía khách hàng (FTTH/B) hoặc ngoài trời (FTTC).
– Do ONU thường được đặt ngoài trời nên các tủ bảo vệ cần đảm bảo để ONU hoạt
động trong các điều kiện môi trường thay đổi khác nhau.

– Lớp thích ứng dịch vụ: cung cấp sự chuyển đổi giữa định dạng tín hiệu yêu cầu cho
kết nối với thiết bị của khách hàng và định dạng tín hiệu PON. Giao diện từ một
ONU tới thiết bị mạng khách hàng được gọi là giao diện mạng người dùng (UNI).


– Khối MUX/DEMUX: cung cấp chức năng ghép kênh cho các giao diện khách hàng
khác nhau. Thông thường, nhiều UNI sẵn có trong một ONU cho các kiểu dịch vụ
khác nhau. Mỗi UNI có thể hỗ trợ một định dạng tín hiệu khác nhau và yêu cầu quá
trình thích ứng dịch vụ tương ứng.
– Lớp MAC: tại ONU hoạt động kiểu chế độ khách (phụ thuộc) còn tại OLT hoạt
động ở chế độ chủ xác định thời điểm bắt đầu và kết thúc mà một ONU cụ thể được
phép truyền tin.
ONT
– Cấu trúc và chức năng cơ bản như ONU nhưng được đặt trực tiếp tại cơ sở của

khách hàng.
– Phụ thuộc vào yêu cầu liên lạc của khách hàng hoặc nhóm người dùng, ONT
thường hỗ trợ một hỗn hợp các dịch vụ khác nhau gồm các tốc độ Ethernet hay tốc độ
số khác nhau.
– Nhiều kiểu thiết kế và cấu hình giá máy thiết bị ONT sẵn có để đáp ứng các mức
nhu cầu khác nhau. Kích thước của một ONT có thể từ phạm vi một hộp đơn giản
được gắn bên ngoài nhà tới khối thiết bị phức tạp lắp trong một khung giá tiêu chuẩn
sử
dụng trong các tòa nhà hay văn phòng.
– Một ONT có thể tập hợp, gom và truyền tải các kiểu lưu lượng thông tin khác nhau
từ phía người dùng và gửi nó theo hướng lên trên một sợi quang.
7. Chế độ truyền dẫn kiểu burst: đặc điểm và hoạt động
Do hoạt động hướng lên dựa trên kỹ thuật TDMA nên toàn hệ thống cần được đồng
bộ để dữ liệu từ các ONU khác nhau không giao thoa với nhau. Do đó, OLT luôn thu
nhận các chùm gói dữ liệu (burst) cách nhau bởi khoảng thời gian bảo vệ.
Bộ thu
• OLT cấp phát các khe thời gian (các cổng Gate) cho mỗi ONU
• ONU thu được khung Gate sẽ phát các khung MAC tại tốc độ định sẵn trong
khoảng khe thời gian được cấp phát
• Biên độ và pha của các gói tin thu được trong các khe thời gian liên tiếp từ vị trí
người dùng khác nhau có thể biến đổi rất lớn từ gói này sang gói khác.
• Bộ thu thông thường không thể xử lý tức thời sự thay đổi nhanh chóng độ lệch về
mức tín hiệu và quá trình đồng chỉnh pha đồng hồ  OLT đòi hỏi một bộ thu kiểu
burst.


• Bộ thu kiểu burst: có thể hiệu chỉnh nhanh chóng ngưỡng quyết định và xácđịnh
pha tín hiệu từ tập các bit mào đầu đặt tại bắt đầu của một chùm gói tin
• Các yêu cầu quan trọng:
– Độ nhạy cao

– Dải động lớn
– Thời gian đáp ứng nhanh
Bộ phát
• Laser trong bộ phát quang: được định thiên ban đầu để đảm bảo đáp ứng nhanh khi
có tín hiệu điện kích thích  không được sử dụng ở ONU/ONT
• Tại ONU: laser trong bộ phát chỉ hoạt động trong khoảng thời gian được cấp phát,
còn lại ở trạng thái tắt hoàn toàn. Nếu không đảm bảo tắt hoàn toàn trong thời gian
không được phép  có phần công suất dư từ mỗi ONU thu được bởi OLT  tích lũy
gây ra nền nhiễu ở bộ thu OLT.
• Yêu cầu: khi ở trạng thái trống, mức công suất đầu ra nên ít nhất thấp hơn mức công
suất phát cho một xung bit 1 cỡ 20 – 30 dB.
• Laser cần một thời gian ngắn để ổn định khi được bật lên đột ngột từ trạng thái tắt
 có một khe thời gian cỡ vài bit trước một burst dữ liệu để cho phép laser chuyển
tiếp tới trạng thái định thiên và ổn định đầu ra + một thời gian 1 bit tại cuối burst phát
đi để cho phép laser tắt tránh phần dư giao thoa sang burst lân cận tới từ một ONU
khác  ONU đòi hỏi bộ phát kiểu burst.

GPON
8. Kiến trúc cơ bản

Hệ thống G-PON bao gồm 3 thành phần chính:


- OLT (Optical Line Terminator): thiết bị kết cuối quang, thường đặt tại phòng
máy CO (Central Office)
- ONT (Optical Network Terminer – các thiết bị đầu cuối quang) hoặc ONU
(Optical Network Unit – khồi mạng quang) đặt tại phía khách hàng, được kết
nối với OLT thông qua mạng phân phối quang ODN.
- ODN (Optical Distribution Network): mạng phân phối quang. Gồm 2 thành
phần chính là bộ chia/ghép quang thụ động (Splitter) và các sợi quang.

Splitter có tác dụng chia/ghép thụ động tín hiệu quang từ nhà cung câp dịch
vụ đến khách hàng và ngược lại giúp tận dụng hiệu quả sợi quang vật lý.
Splitter thường được đặt tại các điểm phân phối quang (DP) và các điểm truy
nhập quang (AP).
Trong mạng GPON chỉ có 2 loại phần tử là thiết bị tích cực (yêu cầu phải có nguồn
điện) là OLT, ONT/ONU. Các thành phần khác trong mạng (splitter, phụ kiện
quang…) đều là thiết bị thụ động (không yêu cầu phải cấp nguồn) do đó giảm thiểu
được rất nhiều sự cố có thể có đối với một phần tử tích cực.
9. Cấu trúc khung và phương pháp đóng gói tin (GEM) trong GPON
GEM (GPON Encapsulation Method): phương thức đóng gói dữ liệu GPON.
• GEM cung cấp một phương tiện chung để truyền các dịch vụ khác nhau trên
một GPON.
• Tải trọng được đóng gói có thể dài lên tới 1500 byte. Nếu một ONU có một
gói để gửi đi lớn hơn 1500 byte thì ONU phải cắt gói đó thành các mảnh nhỏ hơn để
phù hợp với độ dài tải trọng cho phép.
• Thiết bị tại đích đến chịu trách nhiệm tập hợp lại các mảnh tin này thành định
dạng gói tin gốc ban đầu.

• Cấu trúc GEM gồm 4 trường tiêu đề (header) và một tải trọng dài L byte.
• Các trường tiêu đề bao gồm:
− Một bộ chỉ thị độ dài tải trọng (PLI) 12 bit: cho biết độ dài theo byte
của tải trọng được đóng gói theo GEM.
− Một số nhận dạng cổng 12 bit: cho biết phần đoạn tin này thuộc về
luồng dịch vụ nào.


− Một bộ chỉ thị kiểu tải trọng (PTI) 3 bit: dùng để xác định xem phần
đoạn tin có là kết thúc một dữ liệu người dùng, luồng lưu lượng có bị tắc
nghẽn, hay tải trọng GEM có chứa thông tin OAM.
− Một mã CRC 13 bit cho kiểm soát lỗi tiêu đề: cho phép sửa 2 bit lỗi và

phát hiện 3 lỗi bit trong tiêu đề.
• GEM cung cấp một cách phân mảnh các gói tin người dùng và đóng gói tin
hiệu quả  cho phép quản lý thích hợp nhiều luồng dịch vụ từ các ONU
khác nhau chia sẻ trên một tuyến truyền dẫn quang sợi chung.


Điều khiển lưu lượng trong GPON: Quá trình ranging và cấp phát băng thông
động (DBA)
Quá trình ranging chia làm 2 giai đoạn:


Quá trình cấp phát băng thông động (DBA)

EPON
EPON (Ethernet passive optical network) : tương tự như mạng quang chủ động
Ethernet, nó được chuẩn hóa bởi IEEE 802.3. Giao thức sử dụng trong EPON là sự
mở rộng của IEEE 802.3 hoạt động tốc độ lên tới Gbps. EPON sử dụng giao thức
điều khiển đa điểm (MPCP-Multipoint control protocol) – sử dụng lớp con mô phỏng
P2P với 2 byte nhãn gói Ethernet và vùng nhận dạng đường link được số hóa (LLIDLogical link identification)
10.Kiến trúc cơ bản


Nguyên lý hoạt động
Chuẩn IEEE 802.3 định nghĩa hai cấu hình cơ bản cho một mạng Ethernet. Một cấu
hình trong đó các trạm sử dụng chung môi trường truyền dẫn với giao thức đa truy cập sóng
mang có phát hiện xung đột (CSMA/CD) và cấu hình còn lại, các trạm sẽ giao tiếp với nhau
thông qua một chuyển mạch sử dụng các tuyến kết nối điểm- điểm và song công. Tuy nhiên,
EPON có một số đặc tính mà khiến cho nó không thể triển khai trên một trong hai cấu hình
này mà thay vào đó ta phải kết hợp cả hai.
Ở hướng xuống, EPON hoạt động như một mạng quảng bá. Khung Ethernet được

truyền bởi OLT qua bộ chia quang thụ động đến từng ONU ( với N trong khoảng từ 4 đến
64). ONU sẽ lọc bỏ các gói tin không phải là của nó nhờ vào địa chỉ MAC(Media Access
Control) trước khi truyền các gói tin còn lại đến người dùng. Hình 4.1.

Hình 4.1: Lưu lượng hướng xuống trong EPON

Ở hướng lên, vì đặc tính định hướng của bộ kết hợp quang thụ động, khung dữ liệu
từ bất kỳ ONU nào chỉ đến OLT và không đến các ONU khác. Trong trường hợp đó, ở
hướng lên: đặc tính của EPON giống như kiến trúc điểm- điểm. Tuy nhiên, không giống
như mạng điểm - điểm thật sự, các khung dữ liệu trong EPON từ các ONU khác nhau được
truyền đồng thời vẫn có thể bị xung đột. Vì vậy, ở hướng lên (từ người dùng đến mạng),
ONU cần sử dụng một vài cơ chế tránh xung đột dữ liệu và chia sẽ dung lượng kênh quang
hợp lý. Ở đây, luồng dữ liệu hướng lên được phân bố theo thời gian. Hình 4.2

Hình 4.2: Lưu lượng hướng lên trong EPON


Nếu không có khung nào trong bộ đệm để điền vào khe thời gian thì 10 bit đặc tính
rỗng sẽ được truyền. Sự sắp xếp định vị khe thời gian hợp lý có thể định vị tĩnh (TDMA cố
định) hoạt động dựa vào hàng đợi tức thời trong từng ONU (thực hiện thống kê ). Có nhiều
mô hình định vị như là định vị dựa vào quyền ưu tiên của dữ liệu, dựa vào chất lượng dịch
vụ QoS hay dựa vào mức dịch vụ cam kết (SLAs :Service Level Agreements).

11.Cấu trúc khung EPON

Hình : khung cơ bản của EPON

+ PHẦN DƯỚI NÀY K CẦN LẮM CHO VÀO ĐỂ THẦY CÔ HỎI VẶN CÒN
CÓ CÁI MÀ XEM
Lớp con MAC có hai chức năng chính:

•

Đóng gói dữ liệu kể cả đóng khung trước khi truyền, phân tích và dò lỗi
trong suốt và sau khi nhận khung.

•

Điều khiển truy nhập phương tiện bao gồm khởi tạo một sự truyền khung và
phục hồi lại sự truyền bị hỏng.

Dạng khung cơ bản của Ethernet
Chuẩn 802.3 định nghĩa dạng khung dữ liệu cơ bản được yêu cầu cho tất cả sự thi
hành của MAC, cộng thêm một vài khuôn dạng để chọn bổ sung mà được sử dụng để mở
rộng giao thức. Dạng khung dữ liệu cơ sở gồm có 7 trường:
Dạng khung dữ liệu MAC Ethernet cơ bản

•

PRE (Preamble): gồm có 7 byte. PRE là các mức logic 0 và 1 xen kẻ nhau để
báo cho trạm nhận khung dữ liệu đang đến và cung cấp phương tiện để đồng bộ mức thu
nhận khung của lớp vật lý bên nhận với luồng bit đến.

•

DA (Destination Address): trường DA xác định trạm sẽ nhận khung. Một bit
ngoài cùng bên trái chỉ định có phải là địa chỉ của một địa chỉ cá nhân ( chỉ định bởi 0) hoặc
của một nhóm địa chỉ (chỉ định bởi 1). Bit thứ hai kể từ bên trái chỉ định có phải DA là điều
hành toàn bộ (globally administered) được chỉ định mứt 0 hoặc điều hành nội bộ (chỉ định

mứt 1), 46 bit còn lại là một nhóm các trạm hoặc tất cả các trạm trên mạng.

•

SA( Source Address): 6 byte: trường SA xác định trạm nguồn (trạm
gởi).Trường SA luôn là địa chỉ duy nhất và bit đầu tiên bên trái luôn ở mức 0.

•

Length/Type -4byte: Trường này chỉ định số byte dữ liệu của lớp con MACClient mà được chứa trong trường dữ liệu của khung hoặc kiểu ID khung nếu khung được
tập hợp sử dụng một dạng khung lựa chọn. Nếu giá trị của trường Length/Type ít hơn hoặc
bằng 1500, số byte của LLC trong trường dữ liệu bằng giá trị của trường Length/Type. Nếu


lớn hơn 1536, khung này là một kiểu khung lựa chọn và giá trị của trường Length/Type chỉ
định kiểu của khung sẽ được gởi và nhận.

•

Data: Là sự nối tiếp của n byte giá trị bất kỳ với n ≤ 1500. Nếu chiều dài của
trường dữ liệu nhỏ hơn 46, trường dữ liệu phải được mở rộng bằng cách thêm một filler
thích hợp để mang trường dữ liệu dài 46 byte.

•

FCS(Frame Check Sequence): 4 byte: trường này chứa một giá trị 32 bit
kiểm tra độ dư vòng được tạo bởi lớp MAC bên gởi và được tính toán lại ở lớp MAC bên
thu để kiểm tra độ hư hại của khung. FCS được phát trên các trường DA,SA, Length/Type
và Data.

Sự truyền khung dữ liệu
Bất cứ lúc nào, một trạm MAC đầu cuối nhận một yêu cầu truyền khung kèm theo
địa chỉ và thông tin dữ liệu từ lớp con LLC, lớp MAC bắt đầu truyền một cách tuần tự bằng
cách truyền thông tin LLC vào bộ đệm khung lớp MAC.

•

Việc định ranh giới mào đầu khung được chèn vào trường PRE và SOF.

•

Địa chỉ nguồn và đích được chèn vào trường địa chỉ.

•

Số byte dữ liệu LLC được tính và chèn vào trường Length/Type.

•

Số byte dữ liệu LLC được chèn vào trường dữ liệu. Nếu lượng byte dữ liệu
LLC nhỏ hơn 46 thì phải đệm thêm để trường dữ liệu dài 46byte.

•

Một giá trị FCS được phát trên trường DA, SA, Length/Type, data và được
gán vào phần sau của trường dữ liệu.
Sau khi khung được tập hợp, quá trình phát khung phụ thuộc vào lớp MAC hoạt
động ở chế độ đơn công hay song công.
Chuẩn IEEE 802.3 hiện tịa yêu cầu tất cả các lớp MAC Etherhet hỗ trợ hoạt động ở
chế độ đơn công, trong chế độ này lớp MAC có thể truyền và nhận khung nhưng không thể

thực hiện cả hai. Ở chế độ hoạt động song công cho phép lớp MAC có thể đồng thời truyền
và nhận khung.


Truyền đơn công phương thức truy nhập CSMA/CD
Giao thức CSMA/CD được bắt đầu phát triển như là một phương thức để hai hoặc
nhiều trạm có thể chia sẽ chung một phương tiện trong một môi trường không chuyển mạch
khi giao thức không yêu cầu xử lý tập trung, truy nhập Token hoặc ấn định khe thời gian để
cho biết khi nào một trạm sẽ được phép truyền. Mỗi Ethernet MAC tự quyết định khi nó sẽ
được phép gởi khung dữ liệu.

•

Carrier sense: mỗi trạm liên tục lắng nghe lưu lượng trên cáp để xác định khi
nào khoảng trống giữa các khung truyền xãy ra.

•

Multiple Access: các trạm có thể bắt đầu truyền bất cứ lúc nào nó dò thấy
mạng rỗi.

•

Collision detect: nếu hai hoặc nhiều trạm trong cùng mạng CSMA/CD bắt
đầu truyền cùng một lúc, thì các luồng bit này sẽ bị xung đột xãy ra trước khi nó hoàn thành
việc gởi dữ liệu. Nó phải ngưng truyền ngay khi phát hiện xung đột và phải đợi đến một
khoảng thời gian ngẫu nhiên rồi sẽ thử truyền lại.

Truyền song công-một cách tiếp cận để hiệu quả mạng cao
hơn

Sự hoạt động song công là một khả năng lựa chọn MAC cho phép truyền đồng thời
theo hai hướng tông qua kết nối điểm điểm. Truyền song công về mặt chức năng là đơn giản
hơn truyền đơn công bởi vì nó không tranh chấp phương tiện truyền thông, không xung đột,
không phải truyền lại và không caan fbit mở rộng trong các khung ngắn. Kết quả là không
những chỉ có nhiều thời gian cho việc truyền tải dữ liệu mà còn gấp đôi hiệu quả băng thông
vì mỗi đường có thể hổ trợ tốc độ cao nhất và truyền đồng thời theo hai hướng.
Quá trình truyền thường bắt đầu ngay khi khung sẵn sàng để gởi. Chỉ có một giới hạn
là phải có một khoảng trống IFG(InterFrame Gap) giữa các khung liên tiếp (hình 3.7) và
mỗi khung phải phù hợp với dạng khung Ethernet chuẩn.

Hình 3.7: Khuôn dạng truyền dữ liệu song công


Lớp vật lý Ethernet
Các thiết bị Ethernet chỉ được sử dụng ở dưới của lớp 2 trong ngăn giao thức OSI,
thiết bị điển hình được sử dụng như Card giao tiếp mạng (NIC). Các NIC khác nhau được
xác định dựa trên thuộc tính lớp vật lý.
Việc đặt tên qui ước là một sự sâu chuỗi của ba thuật ngữ xác định tốc độ truyền,
phương pháp truyền và phương tiện mã hoá tín hiệu. Ví dụ:

•

10 Base-T = 10 Mbps, băng thông cơ sở, trên 2 cáp xoắn đôi.

•

100 Base-T2 = 100 Mbps, băng thông cơ sở, trên 2 cáp xoắn đôi.

•

100 Base-T4 = 100 Mbps, băng thông cơ sở, trên 4 cáp xoắn đôi.

•

1000 Base-LX = 1000 Mbps, bước sóng dài trên cáp sợi quang.

12.MPCP: Quá trình khám phá, ranging và cấp phát băng thong
Giao thức điều khiển đa điểm MPCP(Multi Point Control
Protocol)
Để hổ trợ việc định vị khe thời gian bởi OLT, giao thức MPCP đang được nhóm
IEEE 802.3ah phát triển. MPCP không xây dựng một cơ chế phân bổ băng tần cụ thể, mà
thay vào đó, nó là một cơ chế hổ trợ thiết lập các thuật toán phân bổ băng tần khác nhau
trong EPON. Giao thức này dựa vào hai bản tin Ethernet: Gate và Report. Bản tin Gate
được gởi từ OLT đến ONU để ấn định một khe thời gian truyền. Bản tin Report được ONU
sử dụng để truyền đạt các thông tin về trạng thái hiện tại của nó (như mức chiếm dữ của bộ
đệm) đến OLT, giúp OLT có thể phân bổ khe thời gian một cách hợp lý. Cả hai bản tin Gate
và Report đều là các khung điều khiển MAC (loại 88-08) và được xử lý bởi lớp con điều
khiển MAC.
Có hai mô hình hoạt động của MPCP: tự khởi tạo và hoạt động bình thường. Trong
mô hình tự khởi tạo được dùng để dò các kết nối ONU mới, nhận biết trễ Round-trip và địa


chỉ MAC của ONU đó. Trong mô hình bình thường được dùng để phân bổ cơ hội truyền
dẫn cho tất cả các ONU được khởi tạo.
Từ nhiều ONU có thể yêu cầu khởi tạo cùng một lúc, mô hình khởi tạo tự động là
một thủ tục dựa vào sự cạnh tranh. Ở lớp cao hơn nó làm việc như sau:

1 OLT chỉ định một khe khởi tạo, một khoảng thời gian mà không có ONU khởi tạo trước nào
được phép truyền. Chiều dài của khe khởi tạo này phải tối thiểu là: <transmission size> +
<maximum round-trip time> - <minimum round-trip time>; với <transmission size> là

chiều dài của cửa sổ truyền mà một ONU không khởi tạo có thể dùng.

2 OLT gởi một bản tin khởi tạo Gate báo hiệu thời gian bắt đầu của khe khởi tạo và chiều dài
của nó. Trong khi chuyển tiếp bản tin này từ lớp cao hơn đến lớp MAC, MPCP sẽ gán nhãn
thời gian được lấy theo đồng hồ của nó.

3 Chỉ các ONU chưa khởi tạo mới đáp ứng bản tin khởi tạo Gate. Trong lúc nhận bản tin khởi
tạo Gate, một ONU sẽ thiết lập thời gian đồng hồ của nó theo nhãn thời gian đến trong bản
tin khởi tạo Gate.

4 Khi đồng hồ trong ONU đến thời gian bắt đầu của khe thời gian khởi tạo (cũng được phân
phối trong bản tin Gate), ONU sẽ truyền bản tin của chính nó (khởi tạo Report). Bản tin
Report sẽ chứa địa chỉ nguồn của ONU và nhãn thời gian tượng trưng cho thời gian bên
trong của ONU khi bản tin Report được gởi.

5 Khi OLT nhận bản tin Report từ một ONU chưa khởi tạo, nó nhận biết địa chỉ MAC của nó
và thời gian Round-trip. Như được minh họa ở hình 4.3, thời gian Round-trip của một ONU
là thời gian sai biệt giữa thời gian bản tin Report được nhận ở OLT và nhãn thời gian chứa
trong bản tin Report.


Hình 4.3: Thời gian Round-trip
Từ nhiều ONU chưa khởi tạo, có thể đáp ứng cùng bản tin khởi tạo Gate, bản tin
Report có thể xung đột. Trong trường hợp đó, bản tin Report của ONU bị xung đột sẽ không
thiết lập bất kỳ khe nào cho hoạt động bình thường của nó. Nếu như ONU không nhận được
khe thời gian trong khoảng thời gian nào đó, nó sẽ kết luận rằng sự xung đột đã xãy ra và nó
sẽ thử khởi tạo lại sau khi bỏ qua một số bản tin khởi tạo Gate ngẫu nhiên. Số bản tin bỏ
được chọn ngẫu nhiên từ một khoảng thời gian gấp đôi sau mỗi lần xung đột.
Dưới đây chúng ta mô tả hoạt động bình thường của MPCP:

1 Từ lớp cao hơn (MAC control client), MPCP trong OLT đưa ra yêu cầu để truyền bản tin
Gate đến một ONU cụ thể với các thông tin như sau: thời điểm ONU bắt đầu truyền dẫn và
thời gian của quá trình truyền dẫn (hình 4.4).


Hình 4.4: Giao thức MPCP-hoạt động của bản tin
Gate
2 Trong lớp MPCP (của cả OLT và ONU) duy trì một đồng hồ. Trong khi truyền
bản tin Gate từ lớp cao hơn đến lớp MAC, MPCP sẽ gán vào bản tin này nhãn thời gian
được lấy theo đồng hồ của nó.
3. Trong khi tiếp nhận bản tin Gate có địa chỉ MAC phù hợp (địa chỉ của các bản tin
Gate đều là duy nhất), ONU sẽ ghi lên các thanh ghi trong nó thời gian bắt đầu truyền và
khoảng thời gian truyền. ONU sẽ cập nhật đồng hồ của nó theo thời gian lưu trên nhãn của
bản tin Gate nhận được. Nếu sự sai biệt đã vượt quá ngưỡng đã được định trước thì ONU sẽ
cho rằng, nó đã mất sự đồng bộ và sẽ tự chuyển vào mode chưa khởi tạo. Ở mode này, ONU
không được phép truyền. Nó sẽ chờ đến bản tin Gate khởi tạo tiếp theo để khởi tạo lại.
4. Nếu thời gian của bản tin Gate được nhận gần giống với thời gian được lưu trên
nhãn của bản tin Gate, ONU sẽ cập nhật đồng hồ của nó theo nhãn thời gian. Khi đồng hồ
trong ONU chỉ đến thời điểm bắt đầu của khe thời gian truyền dẫn, ONU sẽ bắt đầu phiên
truyền dẫn. Quá trình truyền dẫn này có thể chứa nhiều khung Ethernet. ONU sẽ đảm bảo
rằng không có khung nào bị truyền gián đoạn. Nếu phần còn lại của khe thời gian không đủ
cho khung tiếp theo thì khung này sẽ được để lại cho khe thời gian truyền dẫn tiếp theo và
để trống một phần không sử dụng trong khe thời gian hiện tại.
Bản tin Report sẽ được ONU gởi đi trong cửa sổ truyền dẫn gán cho nó cùng với các
khung dữ liệu. Các bản tin Report có thể được gởi một cách tự động hay theo yêu cầu của


OLT. Các bản tin Report được tạo ra ở lớp trên lớp điều khiển MAC (MAC Control Client)
và được gán nhãn thời gian tại lớp điều khiển MAC (Hình 4.5). Thông thường Report sẽ
chứa độ dài yêu cầu cho khe thời gian tiếp theo dựa trên độ dài hàng đợi của ONU. Khi yêu

cầu một khe thời gian, ONU cũng có tính đến cả các phần mào đầu bản tin, đó là các khung
mào đầu 64 bit và khung mào đầu IFG 96 bit được ghép vào trong khung dữ liệu.

Hình 4.5: Giao thức MPCP-hoạt động của bản tin Report
Khi bản tin Report đã được gán nhãn thời gian đến OLT, nó sẽ đi qua lớp MAC (lớp
chịu trách nhiệm phân bổ băng tần). Ngoài ra, OLT cũng sẽ tính lại chu trình đi và về với
mỗi nguồn ONU như trong hình 3.8. Sẽ có một số chênh lệch nhỏ của RTT mới và RTT
được tính từ trước bắt nguồn từ sự thay đổi trong chiết suất của sợi quang do nhiệt độ thay
đổi. Nếu sự chênh lệch này là lớn thì OLT sẽ được cảnh báo ONU đã mất đồng bộ và OLT
sẽ không cấp phiên truyền dẫn cho ONU cho đến khi nó được khởi tạo lại.
Hiện nay giao thức MPCP vẫn đang tiếp tục được xây dựng và phát triển bởi
nhóm 802.3ah của IEEE. Đây là nhóm có nhiệm vụ phát triển và đưa ra các giải pháp
Ethernet cho các thuê bao của mạng truy nhập.


NG-PON1
Một yêu cầu chung của NG-PON1 là cung cấp truyền dữ liệu cao hơn
giá hơn GPON. Ngoài ra, các nhà khai thác mong đợi NG-PON1 đòn bẩy
triển khai quang học hiện có. Do đó, FSAN và ITU-T quy định của NG-PON1
tương thích ngược với các triển khai di sản GPON để bảo vệ ban đầu
đầu tư GPON của nhà khai thác.
Các quy định hệ thống NG-PON1 được gọi là XG-PON1. Trong một hệ thống XGPON1,
tốc độ thượng nguồn là 2.5G và tỷ lệ hạ lưu là 10G. Do đó,
băng thông hạ lưu của XG-PON1 là bốn lần so với của GPON, trong khi
băng thông ngược dòng của XG-PON1 là hai lần như của GPON. Đặc biệt, các
ODN trong XG-PON1 hoàn toàn kế thừa của GPON, ngụ ý rằng các sợi quang học
và bộ tách trong hệ thống GPON di sản có thể được tái sử dụng trong XG-PON1. Sau
một 10G
hội đồng quản trị giao diện được thêm vào OLT, tiến hóa mịn từ GPON để XGPON1
có thể đạt được, mà hoàn toàn thúc đẩy các giá trị của GPON ODN.

Như một nâng cao để GPON, XG-PON1 thừa hưởng những khung và
quản lý từ GPON. XG-PON1 cung cấp các hoạt động đầy đủ dịch vụ qua
tỷ lệ cao hơn và phân chia lớn hơn để hỗ trợ một cấu trúc mạng PON dẹt.
Các tiêu chuẩn XG-PON1 cơ bản đã được hoàn thành. Vào tháng Mười năm 2009,
ITU-T đồng ý yêu cầu chung và chi tiết kỹ thuật của lớp vật lý
XG-PON1 và xuất bản chúng tháng ba năm 2010, công bố thời đại NG-PON.
Trong tháng 6 năm 2010, hội tụ truyền dẫn lớp (TC) và mạng quang
quản lý chấm dứt và giao diện điều khiển (OMCI) tiêu chuẩn cho XGPON1
được sự đồng ý trong cuộc họp chung của ITU-T SG15, và những
tiêu chuẩn sẽ được công bố sớm.
Hình 3-1 cho thấy sự phát triển tiêu chuẩn XG-PON1.


13.Kiến trúc mạng

XG-PON1 cùng tồn tại với GPON so với cùng ODN, do đó bảo vệ đầu tư của các nhà
khai thác trên GPON. Như đã nêu trong lớp vật lý XG-PON1 thông số kỹ thuật, các
upstream / downstream bước sóng của XG-PON1 là khác nhau từ đó của GPON. Khả
năng tương thích giữa XG-PON1 và GPON đạt được bằng cách thực hiện WDM ở
vùng hạ lưu và WDMA ở thượng nguồn. Cái đó là, một WDM1r được triển khai tại
các văn phòng trung tâm (CO) và một WBF được triển khai ở phía người sử dụng (có
thể được đặt bên trong một ONU, giữa một ONU và một tách quang, hoặc trên một
tách quang) để multiplex hoặc Phân tách bước sóng trên nhiều tín hiệu theo các
hướng hạ lưu và thượng lưu. Các cùng tồn tại của GPON và XG-PON1 được thể hiện
trong hình 3-3. FSAN và ITU-T đã đề xuất hai kịch bản tiến hóa để Greenfield và.
Brownfield. kịch bản Greenfield không có bất kỳ triển khai cáp quang từ trước. Do
đó, các kịch bản có thể sử dụng XG-PON1 để thay thế cho dòng di sản đồng hệ
thống. kịch bản Greenfield đòi hỏi việc triển khai các hệ thống PON mới, đó là thẳng
về phía trước; Vì vậy, bài viết này không mô tả chi tiết.

14.Đặc điểm lớp vật lý
XG-PON1 thông số kỹ thuật lớp vật lý đã được hoàn thành vào tháng 10 năm 2009
và
xuất bản bởi ITU-T Tháng Ba năm 2010. Bảng 3-1 liệt kê các thông số kỹ thuật chi
tiết
cho XG-PON1.
[1] kế hoạch XG-PON1wavelength là một chủ đề nóng được thảo luận trong FSAN
bởi các nhà cung cấp


cũng như các nhà khai thác. Được dẫn dắt bởi thị trường thu phát quang 10G, FSAN
chọn bước sóng hạ lưu 1575-1580 nm để thúc đẩy
công nghệ trưởng thành.

Mục
Sợi quang

Thong số kĩ thuật

Các bước song hoạt động

Đường xuống: 1575-1581
đường lên: 1260 to1280 nm (cho
nm đường xg: 1575-1580 triển khai ngoài trời)
nm

Công suất

Tốc độ đường truyền

Tỉ lệ mã
Đường truyền vật lý tối đa

Chú thích
sợi quang học mới phù
Tương thích với [ITU-T với [ITU-T G.657] được
G.652]
áp dụng cho
XG-PON1 triển khai.

N1: 14-29 dB (cho các ứng
dụng mà không phải là đồng
tồn tại) N2: 16-31 dB (được sử
dụng cho các ứng dụng đang
cùng tồn tại; những số liệu này
bao gồm WDM1r chèn mất)
ngân sách thêm: tối thiểu là 33
dB, khả năng mở rộng đến 35
dB)

Đường lên: 2,48832 Gbps
Đường xuống: 9,95328
Gbps
Ít nhất 1:64 Khả năng mở
rộng đến 1: 128 và 1: 256