Bảo vệ và phục hồi mạng NG PON

Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

LỜI CẢM ƠN
Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ
trợ và giúp đỡ, dù trực tiếp hay gián tiếp của mọi người xung quanh. Trong suốt thời
gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, em đã nhận được rất nhiều
sự quan tâm, giúp đỡ của các thầy cô, gia đình và bạn bè.
Đầu tiên, em xin được gửi lời cám ơn đến Ban Giám hiệu Học viện Công nghệ
Bưu chính Viễn thông đã tạo điều kiện cho em có môi trường rèn luyện tốt để em có
thể học tập và tiếp thu được những kiến thức quý báu trong thời gian vừa qua.
Em xin cảm ơn tất cả các thầy cô giáo, đặc biệt là các thầy cô trong khoa Viễn
thông I đã tận tình chỉ dạy những kiến thức quý báu để em có thể hoàn thành được đồ
án cũng như những hành trang cần thiết để em có thể bước trên con đường sự ngiệp
sau này.
Em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến cô Trần Thị Thủy Bình, người đã
trực tiếp hướng dẫn em thực hiện đồ án này. Cô đã luôn nhiệt tình, tâm huyết hướng
dẫn em trong suốt quãng thời gian dài qua, từ trước khi bắt đầu thực hiện đến khi hoàn
thiện đồ án.
Mặc dù đã cố gắng hết sức, song đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Em
rất mong nhận được sự thông cảm và chỉ bảo tận tình của quý thầy cô và các bạn để
em có thể hoàn thành tốt hơn đồ án tốt nghiệp này.
Cuối cùng em xin kính chúc quỳ Thầy, Cô, gia đình và bạn bè dồi dào sức
khỏe, thành công trong sự nghiệp.

Hà Nội, ngày 12 tháng 12 năm 2016
Sinh viên thực hiện
Đặng Ngọc Huy

MỤC LỤC

Đặng Ngọc Huy – D12VT2

1


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

DANH MỤC HÌNH ẢNH

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
AON
AWG
BP
BUs
CAPEX

Active Optical Network
Arrayed waveguide grating
Backup Path
Business user
Capital expenditures

Đặng Ngọc Huy – D12VT2

Công nghệ quang chủ động
Cách tử ông dẫn sóng ma trận
Phần dự phòng

Khách hàng doanh nghiệp
Chi phí cơ sở vật chất
2


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

CO
CT
CU
DF
DU
FF
FI

Central Office
Channel Termination
Cost unit
Distribution Fiber
Dense Urban
Feeder Fibres
Failue Impact

ITU-T

International Telecommunication UnionTelecommunication Standardization Sector

MBH

Mobile Back Haul

MTBF

Mean Time Between Failures

MTTR
ODN
OLT
ONT
ONU
OPEX
PF
PON
PS
R
RN
RUs

Mean Time To Repair
Optical Distribution Network
Optical Line Terminators
Optical Network terminals
Optical Network Unit
Operational expenditures
Protected fibres
Passive Optical Network
Power spiliter
Rural

Remote node
Residental user

TDM

Time Division Multiplexing

TDMA

Time Division Multiple Access

TWDM

Time-Wavelength Division Multiplexing

U

Urban

WDM

Wavelength Division Multiplexing

WP

Working Path

Đặng Ngọc Huy – D12VT2

3

Tổng đài trung tâm
Kênh đầu cuối
Đơn vị chi phí
Đường phân phối quang
Khu dân cư đông đúc
Đường nhánh quang
Các tác nhân gây lỗi
Hiệp hội viễn thông quốc tế-Tổ
chức chẩn hóa các kỹ thuật viễn
thông
Mạng di động xương sống
Thời gian giữa các lần xảy ra
lỗi trung bình
Thời gian sửa chữa trung bình
Mạng phân phối quang
Thiết bị kết cuối kênh quang
Thiết bị kết cuối mạng quang
Đấu nối mạng quang
Chi phí hoạt động
Đường quang được bảo vệ
Mạng truy nhập quang thụ động
Bộ chia công suất
Nông thôn
Node điều khiển
Khách hàng cá nhân
Đa ghép kênh phân chia theo
thời gian
Đa truy nhập phân chia theo
thời gian

Đa ghép kênh phân chia theo
thời gian và bước sóng
Khu dân cư
Đa ghép kênh phân chia theo
bước sóng
Phần làm việc


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

LỜI NÓI ĐẦU
Công nghệ truyền tải quang đang dần trở nên gần gũi đối với cuộc sống và trở
thành chìa khóa trong sự phát triển của công nghiệp viễn thông. Với sự phát triển của
mô hình mạng quang FTTH, việc tiếp cận với các đường kết nối quang tốc độ cao đã
trở nên phổ biến và dễ dàng hơn bao giờ hết. Hiện tại ở Việt Nam, công nghệ GPON
đã và đang được triển khai một cách rộng rãi bởi các nhà cung cấp như FPT, CMC,
Viettel … Đặc điểm nổi trội nhất của công nghệ GPON là tốc dộ đường downlink và
uplink vượt trội so với các công nghệ quang trước đây là AON tới 10 lần (tốc độ
Down và up của GPON là 2.5 /1.25 Gbps so với 100 Mbps cả hai chiều của AON).
Trong tương lai không xa thì các dịch vụ như Game online, học trực tuyến, TV 3D thế
hệ mới sẽ đòi hỏi một lượng băng thông lớn hơn. Và để đảm bảo yêu cầu này thì các
thế hệ mạng PON tiếp theo sẽ phải đáp ứng nhu cầu rất lớn về băng thông.
Tổ chức FSAN (Full Service Access Network) và ITU-T là những tổ chức
chuyên nghiên cứu và đặt ra các tiêu chuẩn về mạng quang PON. FSAN và ITU-T đã
tiếp tục nghiên cứu về các mạng NG-PON và định nghĩa giai đoạn tiếp theo của mạng
NG-PON sẽ phải có chi phí thấp, công suất lớn, độ bao phủ rộng, dịch vụ đầy đủ, và
có khả năng tương tác với mạng PON hiện hành. PON thế hệ mới được chia làm hai
giai đoạn: NG-PON 1 và NG-PON 2. NG-PON1 là giai đoạn trung gian và sẽ tương

thích với mạng GPON hiện hành. NG-PON2 là giải pháp mạng PON lâu dài và sẽ tách
hẳn ra khỏi công nghệ mạng GPON hiện đang được triển khai. Mạng NG-PON sẽ có
băng thông lớn hơn (với mạng NG-PON1 băng thông đường lên và đường xuống sẽ là
10Gbps/2.5 hoặc 5Gbps; với mạng NG-PON 2 băng thông này có thể được tăng lên tới
40Gbps), quãng đường truyền dẫn lớn, đáp ứng nhiều người sử dụng hơn. Với hệ
thống đòi hỏi chất lượng đường truyền cao như vậy thì một yêu cầu tất yếu đối với hệ
thống đó là việc phải có cơ chế bảo vệ và phục hồi cho đường truyền quang tốc độ cao.
Vì vậy mục tiêu của đồ án này là làm rõ các cơ chế bảo vệ và phục hồi cho mạng
quang thế hệ mới NG-PON cũng như đưa ra một số mô hình và kịch bản bảo vệ và
phục hồi cho mạng.
Đồ án gồm 3 chương:
Đặng Ngọc Huy – D12VT2

4


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

Chương 1: Tổng quan mạng NG-PON.
Chương 2: Vấn đề bảo vệ và phục hồi trong mạng NG-PON.
Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi cho mạng NG-PON.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG NG-PON
1.1.

Nhu cầu về phát triển mạng quang thế hệ mới NG-PON
Mạng PON có những ưu điểm như đơn giản trong thiết kế, chi phí thấp trong vận

hành và bảo dưỡng. Tuy nhiên hệ thống PON cũng gặp phải những thách thức trong
quá trình triển khai dịch vụ. Để đáp ứng được nhu cầu thông tin ngày càng tăng và sự
phát triển không ngừng của các ứng dụng và dịch vụ thì PON phải đáp ứng được nhu
cầu về băng thông là rất lớn. Vì vậy việc nghiên cứu và phát triển hệ thống PON là cần
thiết.
Các hạn chế của hệ thống PON hiện tại:
-

Băng thông bị hạn chế. Tiêu chuẩn EPON hiện tại, tốc độ dữ liệu đường xuống và lên
là 1.25Gbps và chia sẻ tới 32 ONU. GPON của ITU có đường xuống 2.5Gbps và tỉ lệ
chia lên tới 64ONU. Năng suất trung bình mỗi ONU khoảng 40-80Mbps.

-

Triển khai dịch vụ không linh hoạt. Trong hệ thống TDM-PON hiện tại, mỗi OLT chỉ
có thể hỗ trợ 32 ONU trong phạm vi 10-20km. Nói cách khác, nó cần một lượng lớn
CO và các thiết bị để hỗ trợ một số lượng lớn thuê bao. Mật độ cao về cơ sở hạ tần dãn
đến khó khăng trong công tác bảo trì. Mô hình này không linh hoạt và không kinh tế
để mở rộng quy mô cho việc phát triển.

-

Sử dụng năng lượng không hiệu quả. Trong mạng truy nhập quang hiện nay, một bộ
chia thụ động được sử dụng và năng lượng được phân bổ đồng đều giữa các người sử
dụng. Dẫn tới sự dư thừa năng lượng khá lớn vì sẽ tồn tại các thuê bao không sử dụng
nhưng vẫn nhận được một lượng năng lượng như những người đang sử dụng. Để một
CO cung cấp năng lượng liên tục, một cơ chế phân phối năng lượng linh hoạt sẽ cho
phép mạng có thể hỗ trợ nhiều người sử dụng hơn.

-

Dễ bị tấn công. Khi số lượng các dịch vụ và khách hàng được hỗ trợ trăng nhanh hơn
cơ sở hạ tầng truy cập cáp quang. Các mạng truy nhập quang hiện nay, do tính chất thụ
động, thiếu cơ chế để chống lại các cuộc tấn công mạng.
Đặng Ngọc Huy – D12VT2

5


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

Vì các yếu tố trên mà vấn đề phát triển mạng truy nhập quang phù hợp với nhu
cầu hiện tại và tương lai là hết sức bức thiết.
1.2.

Các kịch bản phát triển NG-PON
Sự phát triển của mạng quang thế hệ mới NG-PON sẽ dựa trên hai kịch bản đó

là kịch bản theo hướng dịch vụ và kịch bản theo hướng dịch vụ độc lập:
1.2.1.

Kịch bản theo định hướng dịch vụ.

Ở kịch bản này các nhà cung cấp sẽ nâng cấp cấu trúc mạng quang hiện hành vè
băng thông dịch vụ. Một số thuê bao đang sử dụng mạng GPON sẽ muốn nâng cấp
lên tốc độ truyền dẫn lên cao hơn và nhà cung cấp sẽ chuyển thuê bao ấy lên mạng
NG-PON, trong khi các thuê bao khác không có nhu cầu tăng tốc độ và hài long với
dịch vụ của nhà cung cấp thì sẽ vẫn sử dụng công nghệ GPON. Tuy nhiên, càng về sau

thì các nhà cung cấp sẽ nâng cấp từ công nghệ GPON lên NG-PON khi số lượng thuê
bao sử dụng công nghệ GPON giảm. Cả hai công nghệ này sau đó sẽ cùng tồn tại
trong một thời gian dài sau đó.
Để kịch bản này xảy ra cần 3 điều kiện:
o

GPON và NG-PON phải tồn tại trên cùng một mạng phân phối quang (ODN) nơi mà
các thiết bị quang không quá phong phú cho công nghệ mới.

o

Việc gián đoạn dịch vụ các thuê bao không chuyển lên NG-PON phải được giảm
thiểu.

o

NG-PON phải hỗ trợ / hoặc cạnh tranh với tất cả các dịch vụ và chính sách của GPON
để dịch vụ có thể được nâng cấp một cách toàn diện.
1.2.2.

Kịch bản theo hướng dịch vụ độc lập

Kịch bản này sẽ cải tạo mạng truy nhập thành kiến trúc FTTx. Và khi công
nghệ NG-PON1 đã trở nên hoàn thiện hơn thì các nhà cung cấp sẽ đầu tư và triển khai
mạng NG-PON ở những nơi mà GPON chưa được triển khai trước đây hoặc thay thế
công nghệ GPON để tăng băng thông và tăng tỉ lệ chia để đáp ứng nhu cầu. Nhà cung
cấp sẽ đạt được lợi ích kinh tế lớn hơn trong khi băng thông mà mỗi người sử dụng
yêu cầu không tăng và vẫn giữ nguyên như ở GPON. Trong kịch bản này thì việc đồng

Đặng Ngọc Huy – D12VT2

6


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

thời tồn tại cả hai công nghệ là GPON và NG-PON là không cần thiết vì việc thay thế
hoặc triển khai sẽ được diễn ra nhanh chóng.

Đặng Ngọc Huy – D12VT2

7


Đồ án tốt nghiệp đại học

1.3.

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

Biểu đồ sự phát triển của mạng NG-PON
Sự phát triển của mạng PON thế hệ mới sẽ bao gồm hai giai đoạn: NG-PON1

và NG-PON2. Ở thế hệ mạng đầu tiên sau GPON, NG-PON1 sẽ được phát triển để
cùng được triển khai với mạng GPON. Nói cách khác mạng NG-PON1 sẽ phải bảo lưu
các cơ sở vật chất của mạng GPON và sau đó phát triển các thiết bị mới nhưng vẫn
đảm bảo rằng mạng NG-PON1 và GPON cùng có thể tồn tại được. Giai đoạn tiến lên
NG-PON1 cần phải được tiến hành một cách liên tục.

Hình 1.1: Biểu đồ sự phát triển của mạng NG-PON
1.4.

Các công nghệ cho mạng NG-PON1
NG-PON1 sẽ bao gồm các công nghệ XG-PON (X là số la mã biểu thị cho số 10)

trong đó bao gồm XG-PON1 và XG-PON2. XG-PON1 được gọi là kiến trúc bất đối
xứng với đường xuống có tốc độ là 10Gbit/s và 2.5Gbits đường lên. Trong khi đó XGPON2 có tốc độ của cả đường lên và đường xuống là 10Gbit/s. XG-PON sẽ sử dụng
truy nhập theo bước sóng WDM, sử dụng một đường quang duy nhất với nhiều kênh
bước sóng khác nhau để truyền dẫn cho nhiều đường kết nối XG-PON. XG-PON có
đường truyền dẫn có tốc độ lên tới 10Gb/s ở đường xuống. Tốc độ cho đường xuống
của tổ chức ITU-T đưa ra là 9.95328 Gbps khác với tốc độ mà IEEE đưa ra là 10GEPON. Tốc độ đường xuống sẽ là 2.5 hoặc 10Gb/s phụ thuộc vào chi phí và tính khả thi
Đặng Ngọc Huy – D12VT2

8


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

của các thiết bị cần thiết. XG-PON hỗ trợ tốc độ 2.5Gb/s và 10Gb/s cho đường lên tuy
nhiên tốc độ 10Gbps không được tập trung để phát triển vì giá thành cao cũng như ít
các ứng dụng có thể áp dụng được. Như vậy tốc độ của XG-PON1 sẽ là 2.5Gbps cho
đường lên và 10Gbps cho đường xuống. XG-PON hỗ trợ tốc độ 10Gb/s cho cả đường
lên và đường xuống được gọi là XG-PON2.

Hình 1.2: Kịch bản nâng cấp mạng GPON lên XG-PON1

Hình 1.2 thể hiện kịch bản nâng cấp mạng GPON lên XG-PON1. OLT và các
ONUs thuộc công nghệ GPON được triển khai trước, sau đó các con OLT và ONU
thuộc công nghệ XG-PON1 sẽ được triển khai sau đó. Các thiết bị khác thuộc mạng
phân phối quang ODN như dây quang, nguồn quang, bộ chia được triển khai ở mạng
GPON sẽ được giữ nguyên và không phải thay thế để tránh việc các khách hàng chưa
muốn nâng cấp sẽ vẫn có thể sử dụng dịch vụ như bình thường. Các bộ lọc WDM sẽ
được cài đặt để ghép và tách các tín hiệu GPON và XGPON1 vào hoặc ra khỏi một
mạng ODN: việc triển khai WDM1 sẽ diễn ra cùng lúc với mạng GPON là cần thiết để
tránh các dịch vụ bị lỗi thời khi triển khai XGPON1.
1.4.1

Khả năng cung cấp dịch vụ

Mạng truyền thông truyền thống đang dần được chuyển sang các dịch vụ gói
của mạng NGN (định hướng sang mạng IP/Ethernet). Mạng NGN có thể cung cấp rất
Đặng Ngọc Huy – D12VT2

9


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

nhiều loại dịch vụ khác nhau trên nền tảng các thiết bị công cộng. Mạng NGN cũng
cung cấp các dịch vụ kế thừa để phát triển các dịch vụ gói: TDM (Time Division
Multiplexing) và Plain Old Telephony Service (POTS).
Mạng NG-PON phải hỗ trợ được nhiều loại dịch vụ khác nhau cho các thuê bao
khác nhau, các khách hàng doanh nghiệp, mạng di động với chất lượng dịch vụ và tốc
dộ cao. Hỗ trợ các dịch vụ kế thừa như POTS/ISDN và T1/E1. Quá trình emulation sẽ

đẩy lưu lượng qua mạng PON ví dụ như lưu lượng giữa ONU và OLT và có thể là một
số nút sau đó lại chuyển về định dạng kế thừa để chuyển giao cho mạng kế thừa. Quá
trình simulation là gửi một gói tin đầu cuối bắt đầu từ thiết bị đầu cuối CPE hoặc ONU
tới điểm truy cập mạng NG-PON và mạng gói NGN.
Đối với các ứng dụng doanh nghiệp, NG-PON sẽ phải cung cấp dịch vụ truy
cập tới dịch vụ Ethernet theo kiểu điểm – điểm, đa điểm – đa điểm, E-Line, E-LAN, ETree. NG-PON cũng sẽ hỗ trợ các dịch vụ di động như đồng bộ tần số/pha/thời gian.
Bảng 1: Các dịch vụ mà NG-PON hỗ trợ

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1.4.2

Dịch vụ
Thoại

VoIP
POTS
ISDN
IPTV
TV số broadcasting
T1/E1

TV (real time)
Lease line
Internet tốc độ cao
Mạng di động
L2 VPN services
IP service

Kiến trúc

FTTx
NG-PON sẽ hỗ trợ các kiến trúc FTTx hiện đang được triển khai như FTTH
(ONU được đặt tại nhà mỗi thuê bao); FTTB (ONU đặt tại các tòa nhà) và FTTC,
FTTO và FTTCell. Trong một số ứng dụng, các thiết bị có thể phải hoạt động ngoài
trời sẽ là cần thiết vì thế các tham số quang cho ONU cần phải được lựa chọn như các
thiết bị có thể hoạt động với nhiệt độ ngoài trời.
Đặng Ngọc Huy – D12VT2

10


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

Vị trí đặt bộ chia
Vị trí đặt bộ chia quang rất quan trọng trong việc giảm chi phí tổng thể. Nếu
mật độ khách hàng dày đặc, việc đặt bộ chia gần với khách hàng sẽ làm cho chi phí
tổng thể giảm vì đường dây quang sẽ có tỉ lệ dây truy nhập cao hơn. Mặt khác, nếu
mật độ khách hàng thưa thì việc đặt bộ chia có tỉ lệ chia cao và gần với một khách
hàng sẽ gây ra lãng phí lớn vì các khách hàng khác sẽ phải kéo dây dài hơn tới khu

vực bộ chia. Mô hình bộ chia 2 mức là mô hình có một mức gần với khách hàng và
một mức bộ chia khác gần về phía nhà cung cấp. Mô hình này sẽ tạo ra hiệu quả về
kinh tế nếu như mật độ khách hàng là trung bình. Hơn nữa, các mô hình bộ chia 3 – 4
mức sẽ được triển khai ở các phần truy nhập mạng cao hơn hoặc thấp hơn. NG-PON
sẽ hỗ trợ cả bộ chia đa mức và đơn mức.
Khả năng phục hồi
Khả năng phục hồi của các mạng PON thê hệ trước không được các nhà cung
cấp coi trọng và vì các cơ chế chưa được định nghĩa đầy đủ trong các tiêu chuẩn, việc
triển khai trên các hệ thống gần như không có. Các dịch vụ của mạng NG-PON sẽ
ngày càng phát triển đặc biệt là các dịch vụ giá trị cao như IPTV, các ứng dụng doanh
nghiệp đòi hỏi khả năng cung cấp các dịch vụ số phải được nâng cao vì vậy khả năng
phục hồi và bảo vệ cho mạng doanh nghiệp ngày càng trở nên quan trọng hơn.
Cần phải có kiến trúc phục hồi phù hợp với các đặc điểm cho thị trường và vị
trí địa lý cho từng khách hàng cá nhân. Các đề án về khả năng phục hồi cần phải được
đưa ra trong kịch bản của NG-PON. Mỗi loại hình dịch vụ và các yêu cầu đặc trưng sẽ
có các yêu cầu đáp ứng tốc độ phục hồi khác nhau. Thường thì tốc độ phục hồi sẽ
trong khoảng vài chục miligiây cho các dịch vụ quan trọng như các đường leased line,
và tới khoảng vài phút cho các ứng dụng của khách hàng cá nhân.

Đặng Ngọc Huy – D12VT2

11


Đồ án tốt nghiệp đại học

1.4.3

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

Lớp vật lý
Tốc độ bit
Để có thể tiến tới việc tăng băng thông và hỗ trợ việc gia tăng dịch vụ (bao gồm
các dịch vụ đã được đề cập trong bảng 1) thì yêu cầu cơ bản cho mạng NG-PON1 là
cho phép các khác hàng cá nhân có thể được chia sẻ băng thông qua đường dây chung
với tốc dộ tối đa xấp xỉ 10Gb/s ở đường xuống và 2.5 hoặc 10 Gb/s ở đường lên (phụ
thuộc vào công nghệ là XG-PON1 hay 2) sử dụng một cặp tần số. NG-PON1 sẽ hỗ trợ
xếp chồng nhiều mạng XG-PON trên cùng một mạng phân phối quang ODN. NGPON1 cũng sẽ tương thích với dịch vụ RF video.
Suy hao
Mục đích của việc tạo ra các khoảng suy hao là để phân biệt khoảng suy hao
danh định khi không có bộ tiền khuếch đại (ví dụ các bộ tiền khuếch đại đặt trước các
OLT phát/thu), và suy hao mở rộng với bộ tiền khuếch đại. Suy hao xen cực đại giữa
ONU và OLT danh định là từ 28.5 - 31dB ở tốc độ bit là 10 -12. Suy hao xen cực đại
cho suy hao mở rộng là 4dB và tăng dần tới ngưỡng suy hao danh định.
Tỷ lệ chia
Tỉ lệ chia cho mạng GPON thường là 1:32 hoặc 1:64. Trong mạng NG-PON1
thì tỉ lệ chia 1:64 sẽ là tỉ lệ chia nhỏ nhất để đảm bảo vấn đề đồng tồn tại. Một mô
hình triển khai bộ chia trong mạng G-PON được thể hiện trên hình a. Trong mô hình
này, kiến trúc bộ chia đơn là trường hợp đặc biệt với m=64 và n=1 và không cần bộ
chia nào khác ở các điểm truy cập. Các tỉ lệ chia lớn hơn 1:64 ví dụ như 1:128 tới
1:256 sẽ được sử dụng trong các dịch vụ được triển khai NG-PON để có thể nâng cao
giá trị về kinh tế với GPON. Tỉ lệ chia cao hơn có thể được triển khai ở phía backhaul
như trong hình b hoặc tới tận đầu cuối người sử dụng như hình c. Để có được tỉ lệ chia
như vậy thì đa truy nhập TDMA trong mạng NG-PON1 sẽ phải hỗ trợ 256 đường chia
logic.

Đặng Ngọc Huy – D12VT2

12

Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

Hình 1.3: Tỉ lệ chia của mạng NG-PON

Khoảng cách truyền dẫn
Trong mạng GPON thì khoảng cách truyền dẫn của hệ thống là khoảng 20km.
Và yêu cầu cho mạng NG-PON1 sẽ phải xa hơn và mức 20km là ít nhất. Trong trường
hợp phải tăng tỉ lệ chia như trong hình b thì TDMA NG-PON1 sẽ phải hỗ trợ khoảng
cách truyền dẫn lên tới 60km. Ở lớp vật lý, độ dài truyền dẫn tối thiểu được xác định
bởi khoảng suy hao. Ở những quãng đường truyền dẫn lớn ví dụ như khoảng cách
truyền dẫn vượt quá khoảng suy hao thì sẽ khắc phục bằng cách thêm vào các bộ RE
(Reach Extender) ở giữa.
1.4.4

Các yêu cầu về hệ thống

Tiết kiệm năng lượng
Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống viễn thông đã và đang trở thành một trong
những vấn đề cấp thiết để giảm thiểu hiệu ứng nhà kính. Một khía cạnh quan trọng của
chức năng tiết kiệm năng lượng trong mạng truy nhập là phải liên tục cung cấp một
đường mạng dịch vụ và giữ cho đường đó hoạt động lâu nhất có thể và phải có phương
Đặng Ngọc Huy – D12VT2

13


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

án dự phòng khi mất nguồn cấp điện. Ví dụ một tổ chức yêu cầu một đường truyền cần
phải hoạt động liên tục trong vòng ít nhất là từ 4 tới 8 tiếng. Vì vậy lớp XG-PON TC
phải có hiệu năng về năng lượng tốt hơn lớp GPON TC.
Yêu cầu tối thiểu cho mạng XG-PON là phải cung cấp được năng lượng cho 2
mode hoạt động l: full service và sleep. Cùng cần có sự cân nhắc để thiết kế mode thứ
3 cho phép ONU giảm thiểu việc thất thoát năng lượng dự phòng khi có sự cố mất
nguồn, hỗ trợ các cổng dịch vụ thiết yếu ví dụ như dịch vụ thoại.
QoS và quản lý lưu lượng
NG-PON cần phải có khả năng hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ hiện có và đang
phát triển trên thị trường. Các loại dịch vụ được liệt kê trong bảng 1 trình bày một loạt
các đặc tính QoS và do đó yêu cầu hệ thống để cung cấp lưu lượng và có cơ chế quản
lý thích hợp.
Đối với dịch vụ thoại POTS/ISDN, NG-PON phải hỗ trợ chất lượng thoại
POTS/ISDN đảm bảo băng thông cố định để đáp ứng các yêu cầu về độ trễ thấp và
biến động thấp. NG-PON cũng phải hỗ trợ các dịch vụ TDM như hỗ trợ đường T1/E1
cho các khách hàng doanh nghiệp, và mạng di động backhaul với băng thông cố định
để đảm bảo trễ thấp, biến động thấp và vấn đề về định thời. Mô phỏng T1/E1 cho thấy
việc định thời tín hiệu cho một gói tin phải đồng nhất ở cả 2 đầu cuối.
1.4.5

Các yêu cầu về hoạt động và vận hành

Quản lý ONU
Nhu cầu quản lý hệ thống đối với các nhà cung cấp luôn hiện hữu. Vì thế việc
quản lý ONU thông qua OLT luôn là mong muốn của những nhà cung cấp. Do vậy
trong hệ thống NG-PON1 sẽ đòi hỏi hỗ trợ quản lý toàn bộ hệ thống theo thời gian
thực qua việc quản lý ONU và điều khiển các chức năng. Để hỗ trợ các nhà cung cấp

điều khiển việc cấu hình từ xa thì các giao thức hỗ trợ cần được mở rộng trong mạng
NG-PON (ví dụ TR-069).

Đặng Ngọc Huy – D12VT2

14


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

Giám sát mạng
Mục đích của việc giám sát hệ thống PON là để giảm thiểu chi phí hoạt động
của mạng. Việc phân biệt các lỗi hệ thống là do mạng phân phối quang ODN hay do
hệ thống điện gây ra là một trong những phương pháp chủ yếu để giám sát hệ thống.
Chủ động sửa lỗi
Hệ thống PON với sự giám sát và điều khiển phải giúp nhà cung cấp chủ động
trong việc sửa chữa các lỗi. Điều này sẽ phụ thuộc vào việc các nhà cung cấp xử lý các
báo cáo trạng thái của mạng.
1.5.

Công nghệ cho mạng NG-PON2
NG-PON2 là một tập các giải pháp dự kiến dành cho mạng sau khi triển khai

xong mạng NG-PON1. Có rất nhiều yêu cầu về công nghệ được đề xuất: TDM với tốc
độ cao, DWDM,… Các bộ splitter và dây quang từ các công nghệ GPON hay NGPON1 sẽ tiếp tục đươc sử dụng cho việc phân phối quang. Tuy nhiên cũng có thể phát
triển thêm các thế hệ splitter và dây quang mới.
Các phương pháp tiếp cận với hệ thống mới NG-PON2 sẽ làm tăng khả năng
cung cấp dịch vụ của PON lên đến 40Gbps cùng với các tiêu chuẩn dự kiến sẽ được

triển khai vào năm 2015. Nó được thiết kế để đáp ứng một loạt các nhu cầu thông tin
liên lạc, bao gồm cả doanh nghiệp và các ứng dụng truyền dẫn di động cũng như các
hộ gia đình. Điều này có ý nghĩa rằng NG-PON2 có thể hỗ trợ tăng cường, cải thiện
khả năng tương tác và đáp ứng các nhu cầu dịch vụ.
Sau khi hoàn thành dự án XG-PON1, FSAN và ITU-T bắt đầu dự án nghiên cứu
về NG-PON2 từ năm 2010 và sau đó năm 2011 họ đã nghiên cứu các đề xuất để triển
khai. Ba nghiên cứu được đề xuất:
1.

TDM-PON: Đề xuất này được đưa ra nhằm tăng tốc độ bit của

đường xuống từ các quy định trước XG-PON1 từ 10 Gbps lên đến 40Gbps.
Nhưng giải pháp này đòi hỏi phải có các thiết bị điện tử tốc độ dữ liệu rất cao
mà như vậy thì kinh phí đầu tư sẽ rất cao.

Đặng Ngọc Huy – D12VT2

15


Đồ án tốt nghiệp đại học
2.

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

WDM-PON: Phương pháp này cung cấp một kênh bước sóng

dành riêng cho từng người sử dụng với tốc độ dữ liệu 1Gbps. Phổ các bước
sóng được sử dụng rất hiệu quả để phục vụ nhu cầu lớn của người sử dụng.
Nhưng vấn đề chính của ứng dụng triển khai này là đòi hỏi chi phí cao với

nguồn phát laser đầu ra và các bộ thu với bộ lọc chính xác.
3.

TWDM-PON: là phương pháp truy nhập lai giữa TDM và WDM.

Ở TWDM-PON, bốn cặp bước sóng được sử dụng để hỗ trợ tổng hợp tốc độ dữ
liệu 40 Gbps cho hướng xuống và 10Gbps cho hướng lên. Phương pháp truy
nhập này được chọn là giải pháp chính cho NG-PON2 nhằm đáp ứng tốc độ dữ
liệu lớn hơn.
1.5.1. Công nghệ TWDM-PON
Công nghệ TWDM-PON được hình thành từ kỹ thuật lai ghép TDM/WDMPON.
Kiến trúc chung của kỹ thuật lai ghép TDM/WDM-PON này được thể hiện như
trong hình 3.1 bao gồm một thiết bị ở trung tâm truyền quang OLT và đầu cuối của
người sử dụng là một ONU cùng hai nút điều khiển từ xa (RN). OLT gồm các card
Wu đường lên và bộ thu quang PD, và card Wd đường xuống và laser DFB. Tất các
các bước sóng Uplink/Downlink được ghép (tách) bằng cách sử dụng cách tử ống dẫn
sóng AWGs. Cách tử ống dẫn sóng AWGs bộ tách/ghép bước sóng và cả dải bước
sóng được đặt trên cùng một sợi bằng cách sử dụng một bộ xoay vòng Cicurlator 3
cổng. ONU cũng có bộ xoay vòng Cicurlator để tách các bước sóng đường lên và
đường xuống. Hơn nữa, các ONU có một card đường lên và bộ phát công suất thấp
(Tx) để điều chỉnh cho ra bất kỳ bước sóng mong muốn và một card đường xuống,
một PD và một bộ lọc quang có thể điều chỉnh để lựa chọn các bước sóng mong muốn.
Tuy nhiên với công nghệ hiện nay việc thực hiện các bộ lọc quang công suất thấp với
độ chính xác cao có thể có chi phí thiết bị rất cao vì vậy yêu cầu với kiến trúc lai ghép
TDM/WDM-PON đòi hỏi sự linh hoạt bằng cách thay đổi RN1(bộ chia 1:M), trong
RN2 bộ tách công suất (1:N) được cài đặt điều này có nghĩa là RN1 sẽ kết nối tới M
TDM-PONs.
Đặng Ngọc Huy – D12VT2

16

Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

Hình 1.4 Kiến trúc lai ghép TDM/WDM-PON gồm 2 nút điều khiển RN1 và RN2
 Ưu nhược điểm của kỹ thuật lai ghép TDM/WDM-PON
 Ưu điểm:
1. Mở rộng mạng
2. Hiệu quả về năng lượng
3. Chuyển giao mạng dễ dàng dễ thích ứng với công nghệ mới hỗ trợ nâng cấp mạng một

cách dễ dàng.
 Nhược điểm:
1. Chi phí thiết bị cao.
2. Ngân sách năng lượng bị ảnh hưởng nhiều bởi bộ chia công suất quang.
3. Vấn đề an ninh bị đe dọa nghiêm trọng khi có quá nhiều bộ chia quang.

Ưu điểm của công nghệ TWDM-PON so với công nghệ PON hiện tại
Trước khi đi đến ưu điểm mà công nghệ TWDM-PON mang lại trong tương lai
thì cần xem xét lại công nghệ GPON tại thời điểm hiện tại. GPON chỉ cung cấp tốc độ
2,5 Gb/s đường lên và 1,25 Gb/s đường xuống. Hệ thống này sử dụng bộ splitter tùy
chọn được kết nối tới 32 hoặc 64 người sử dụng mà theo tính toán thì công nghệ này
đang gặp khó khăn trong việc phân bổ băng thông linh hoạt khi cung cấp 100 Mb/s
dịch vụ và chắc chắn không thể đối phó yêu cầu dich vụ tốc độ lên đến Gb/s. Mặt khác
trong khi đó các hệ thống P2P lại thích ứng với đường truyền từ 100Mb/s đến 1Gb/s
nhưng hệ thống này lại có chi phí tốn kém hơn. Thế hệ theo đầu tiên của chuẩn PON
được gọi là NG-PON 1 (XG-PON) cung cấp hiệu suất tốt hơn gấp 4 lần so với GPON,
nó cung cấp tốc độ cả đường lên và đường xuống là 10Gb/s. Tuy nhiên NG-PON1 đòi

Đặng Ngọc Huy – D12VT2

17


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

hỏi các nhà khai thác mạng phải mua thiết bị hoàn toàn mới. Giống như GPON, NGPON 1 dựa trên công nghệ TDM trong đó phân bổ khe thời gian trên một tín hiệu
quang đến người dùng cá nhân. Điều này có hai nhược điểm lớn:
•

Có một giới hạn về số lượng các khe thời gian có thể được tạo ra.

•

Các nhà khai thác mạng không muốn đầu tư vào một hệ thống không có khả năng.
NG-PON 1 chỉ làm tiền đề để phát triển cho mạng quang thế hệ tiếp theo. Do đó, các
nhà khai thác né tránh NG-PON 1 và làm việc trên việc kết hợp các mức dịch vụ mà
GPON cho phép được làm gì nhưng không đầu tư thêm.
Công nghệ TWDM-PON sử dụng kỹ thuật lai ghép TDM/WDM-PON dựa trên
việc phân chia bước sóng ghép theo giời gian công nghệ này đảm bảo hoạt

động

trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng với GPON. Chính vì thế công nghệ TWDM-PON
mang lại ba ưu điểm quan trọng đối với các nhà khai thác mạng:
1.

Chi phí: Công nghệ này cùng tồn tại với GPON và NG-PON 1 giảm thiểu
được chi phí đầu tư lại cơ sở hạ tầng không những thế còn tăng doanh thu cho
nhà mạng.

2.

Tốc độ: Ban đầu công nghệ TWDM-PON sẽ cung cấp tốc độ tối thiểu 40Gb/s
khả năng này có thể được tăng lên gấp đôi để cung cấp tốc độ 80Gb/s theo yêu
cầu.

3.

Công suất: Việc giải quyết vấn đề cung cấp băng thông lên đến gigabit cho
thuê bao cá nhân có khả năng được giải quyết nhưng trọng tâm là chuyển đổi
công nghệ để tăng công suất trong mạng backhaul.

1.5.2. Kiến trúc mạng sử dụng TWDM-PON
Trước đây hệ thống mạng quang thụ động PON chỉ cung cấp cho người dùng
thông thường các dịch vụ truy nhập internet băng thông rộng nhưng hệ thống mạng
quang thế hệ tiếp theo NG-PON 2 sẽ đem đến cho người dùng ngoài việc cung cấp
truy nhập Internet băng thông rộng mà nó còn nhắm đến các khách hàng là doanh
nghiệp và cung cấp các dịch vụ truyền thông di động.

Đặng Ngọc Huy – D12VT2

18


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

Hình 1.5 Kiến trúc mạng sử dụng TWDM-PON

Giải pháp ưu tiên của hệ thống mạng NG-PON2 là sự kết hợp của TDM truyền
thống và công nghệ WDM-PON để tạo ra TWDM-PON. Lý do chọn TWDM-PON là
giải pháp cho hệ thống mạng quang thụ động thế hệ tiếp theo NG-PON2 vì trong năm
2010, FSAN và ITU-T đưa ra nhiều giải pháp cho thế hệ quang tiếp theo: 40G TDMPON, WDM-PON, TWDM-PON, OFDM-PON, UDWDM-PON. Khi xem xét đến chi
phí của hệ thống sau khi nâng cấp và khả năng tương thích với các công nghệ sau này
thì trong năm 2013 FSAN và ITU-T chọn TWDM-PON là giao thức chuẩn cho

NG-

PON2. Sự phù hợp của hệ thống TDM-PON hiện có có thể nâng cấp mạng lưới một
cách dễ dàng, năng động trong việc chọn bước sóng và tài nguyên khe thời gian có thể
đối phó với những biến động trong lưu lượng mạng.
Trong hệ thống TWDM-PON đường lên và đường xuống đều tái sử dụng 4 hoặc
8 bước sóng. Trong mạng quang sử dụng công nghệ TWDM-PON thì sử dụng 3 luồng
để truyền dữ liệu chính:
1. Đường truyền dữ liệu downlink/uplink -10Gbit/s/10Gbit/s tương ứng với đường truyền

này thì hệ thống mạng TWDM-PON sẽ truyền dữ liệu với tốc độ 40Gbit/s cho cả
đường lên và đường xuống (tương ứng sử dụng 8 bước sóng)
2. Đường truyền dữ liệu cơ bản downlink/uplink-10/2,5 Gbit/s. Hệ thống mạng TWDM-

PON sẽ truyền dữ liệu với tốc độ Downlink: 40Gbit/s và Uplink là 10Gbit/s (sử dụng 8
bước sóng)
3. Đường truyền dữ liệu Downlink/Uplink 2,5Gbit/s /2,5Gbit/s tương ứng với hệ thống

NG-PON2 là 10Gbit/s cho cả đường lên và đường xuống (sử dụng 8 bước sóng).

Đặng Ngọc Huy – D12VT2

19


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

Hình 1.6: Đường truyền dữ liệu của hệ thống TWDM-PON

Đối với đường truyền tốc độ 40Gbit/s dành cho cả đường lên và đường xuống
phù hợp các doanh nghiệp kinh doanh dịch vụ khách hàng. Với tốc độ Downlink
40Gbit/s và Uplink 10Gbit/s thường được điều chỉnh để cung cấp dịch vụ cho các
khách hàng vùng dân cư trung bình. Đối với đường truyền dữ liệu với tốc độ 10Gbit/s
cho cả đường lên và đường xuống thường được sử dụng hỗ trợ mobile backhaul mạng
thông tin liên lạc. Ngoài ra tiêu chuẩn G989.1 cho tỷ lệ chia tối đa là 1:256 và khoảng
cách truyền là 40 km trong trường hợp không sử dụng trạm lặp. Tuy nhiên hệ thống
hoạt động tốt nhất với bộ chia tỉ lệ 1:64.
Quy hoạch bước sóng
Tiêu chuẩn G989.2 quy định cụ thể đối với đường lên cho mạng quang thụ động
thế hệ tiếp theo NG-PON2 sử dụng dải bước sóng 1524nm~1544 nm đối với băng
thông rộng còn đối với băng tần hẹp 1532nm~1540nm, còn đối với đường xuống
1596nm~1603nm, băng tần sử dụng cho video là từ 1550nm~1560nm. Đối với các
ứng dụng mới trong thời gian gần đây như TV 4K, 8K và nhiều ứng dụng khác đòi hỏi
băng thông thì dải tần hoạt cung cấp cho các ứng dụng đó sẽ dùng dải mở rộng
1524nm~1625nm.

Đặng Ngọc Huy – D12VT2

20


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

Hình 1.7: Quy hoạch bước sóng đối với hệ thống mạng NG-PON sử dụng kỹ thuật
TWDM-PON.

1.5.3. Tiết kiệm năng lượng trong OLT
Các kiến trúc linh hoạt của OLT cũng cho phép tiết kiệm năng lượng tại OLT.
Khi đường truyền ở một ODN thấp thì TWDM-PON sẽ giảm số lượng bước sóng phục
vụ người dùng ở ODN đó và tắt một số bộ thu phát trong OLT. Tuy nhiên, bất cứ khi
nào có người dùng còn đang hoạt động trong một ODN thì TWDM-PON sẽ cấp một
cặp bước sóng để phục vụ ODN này. Nếu đường truyền phục vụ người dùng trong
ODN với dung lượng thấp thì ta có thể tắt tất cả các bước sóng trong OLT trừ một
bước sóng duy nhất . Bước sóng này được chuyển từ bước sóng ban đầu tại mô-đun
M1 do đó bước sóng đường xuống này sẽ đi qua bộ chia công suất quang 4x4 để đến
tất cả người dùng trong 4 ODN. Đối với đường lên thì tất cả các máy phát ONU sẽ
được điều chỉnh bước sóng để bất kỳ bước sóng nào từ các ODN đi qua bộ chia công
suất quang 4x4 thì đều được chuyển đến Rx1 trong mô-đun M1. Để triển khai
TWDM-PON với quy mô lớn trong tương lai gần, ta cần phát triển công nghệ, giải
pháp kỹ thuật cho các mô-đun thu phát quang làm sao cho đáp ứng được yêu cầu về
hiệu quả chi phí.
1.5.4. Tính kinh tế công nghệ TWDM-PON so với công nghệ hiện nay
Kỹ thuật TWDM-PON trong tương lai hứa hẹn sẽ giảm chi phí và rủi ro cho
mạng truyền tải quang. TWDM-PON hỗ trợ và quản lý bước sóng cho phép các nhà
Đặng Ngọc Huy – D12VT2

21


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

khai thác mạng điều khiển bước sóng đến đầu cuối theo nhu cầu của người dùng và
cũng giúp cân bằng lại băng thông.
So với các công nghệ hiện có như GPON thì TWDM-PON phải dựa vào các khả
năng hỗ trợ của công nghệ với các dịch vụ cùng với khả năng cung cấp băng thông
theo yêu cầu của khách hàng. Ngoài ra, GPON hiện nay đang hỗ trợ MBH và các dịch
vụ mới như TV 4K, 8K. Năm 2014 doanh thu hàng tháng đối với dung lương 1G là
khoảng 2300$ đối với Bắc Mỹ và 1400$ đối với Tây Âu, trong khi doanh thu với dung
lượng 10G đối với Bắc Mỹ là 4500$ và 2700$ ở Tây Âu.
Sự khác biệt lớn giữa doanh thu của TWDM-PON và các công nghệ khác chủ
yếu là do sự hỗ trợ của công nghệ này đối với các doanh nghiệp. TWDM-PON hỗ trợ
nhiều MBH nhưng có giới hạn về số lượng các MBH cần thiết trong một khu vực ngay
cả khi CSP hỗ trợ đa đường không dây. Ngoài ra TWDM-PON còn hỗ trợ fronthaul.


Chi phí của công nghệ TWDM-PON so với GPON và XG-PON1
Các loại chi phí chủ yếu bao gồm :
1.

Chi phí xây dựng các ODN: đối với chi phí này thì đều giống nhau khi áp
triển khai cả 3 công nghệ GPON, XG-PON1 và TWDM-PON.

2.

Chi phí cho mạng lưới điện về mặt bằng xây dựng thì GPON có chi phí thấp
nhất sau đó đến XG-PON1. TWDM-PON với 4 bước sóng có chi phí cao
nhất.

3.

Chi phí thiết bị OLT: tăng khi chuyển từ công nghệ GPON lên TWDM-PON.

Chi phí thiết bị cho khách hàng đối với công nghệ GPON là 200$ và cho
TWDM-PON là 1800$ ta thấy chi phí của công nghệ TWDM-PON cao hơn rất nhiều
so với các công nghệ khác nhưng doanh thu cũng như khả năng mà công nghệ này
đem lại rất cao.

CHƯƠNG 2: BẢO VỆ VÀ PHỤC HỒI TRONG MẠNG NG-PON
2.1.

Yêu cầu về bảo vệ và phục hồi trong mạng NG-PON2
Ở các mạng quang thế hệ trước thì vấn đề về phục hồi và bảo vệ không được coi

trọng. Tuy nhiên khi nghiên cứu về mạng NG-PON thì phục hồi và bảo vệ cho mạng
được đưa lên hàng đầu. Lý do là vì hệ thống NG-PON là hệ thống mạng có tốc độ cao,
Đặng Ngọc Huy – D12VT2

22


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

cung cấp rất nhiều dịch vụ cho các ứng dụng vì vậy mà việc đảm bảo hệ thống vận
hành tốt, ít xảy ra các sự cố hay có khả năng tự phục hồi cho hệ thống là tối quan
trọng.
Công nghệ PON sử dụng một đầu cuối OLT ở phía CO và một thiết bị đầu cuối
ONU ở phía khách hàng. Các thiết bị sẽ kết nối qua mạng phân phối quang ODN trong
một mô hình mạng cây. Có 2 công nghệ được sử dụng trong mạng NG-PON2 đó là
WDM-PON và TWDM-PON. TWDM-PON sẽ là công nghệ cơ sở của mạng NGPON2 và WDM-PON sẽ là công nghệ sau đó cho khi cung cấp các dịch vụ có chất
lượng cao hơn.
WDM-PON sẽ giúp tăng khả năng cung cấp dịch vụ của mạng PON hiện tại vốn
đang sử dụng TDM (EPON, GPON, XGPON) bằng cách sử dụng bước sóng kết hợp
trong mạng phân phối quang thụ động. WDM-PON sẽ cung cấp cho khách hàng các
cặp bước sóng (up/down) và định tuyến chúng qua các node điều khiển tới mỗi thuê
bao và do đó cung cấp QoS cho khách hàng tốt hơn ở TDM. Tuy nhiên nhiều khách
hàng có thể không có nhu cầu lớn về băng thông vì vậy mà việc chia băng thông sẽ trở
nên hiệu quả hơn. Vì vậy TWDM-PON là sự kết hợp của TDM và WDM. TWDM sử
dụng bộ chia công suất tại node điều khiển. Bộ chia này sẽ phát quảng bá với bước
sóng khác nhau tới các ONU.
Mạng NG-PON2 đối mặt với nhiêu thách thức trong việc nâng cao hiệu năng xử
lý của hệ thống. Nhiều thuê bao hơn trên một đường truyền dẫn, chiều dài truyền dẫn
dài hơn và có thể bị cắt làm nhiều đoạn, hệ thống phức tạp hơn và vì tất cả những lý do
đó mà hệ thống sẽ có hiệu năng thấp. Mức bảo vệ sẽ dựa trên hồ sơ của người sử dụng.
Hệ thống sẽ đem lại hiệu quả kinh tế khi hoạt động trơn tru và vì vậy những nhà cung
cấp mong muốn có một sự bảo vệ toàn diện cho các khách hàng. Những nhà cung cấp
sẽ đưa ra các chính sách bảo vệ để giảm thiểu sự cố dịch vụ. Việc bảo vệ sẽ liên quan
tới các cơ sở hạ tầng khác nhau như đường dẫn quang, card OLT, IP và những yếu tố
khác. Nếu bảo vệ bằng cách tạo ra một đường dự phòng thì chi phí sẽ tăng theo đáng
kể và ảnh hưởng đến những người sử dụng vốn ưa thích chi phí thấp của dịch vụ. Vì
vậy, trong khi bảo vệ đường truyền tới người sử dụng thì vẫn phải hạn chế việc tăng
chi phí cho người sử dụng.
Đặng Ngọc Huy – D12VT2

23


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

2.2.

Bảo vệ trong mạng NG-PON2

2.2.1

Những tham số đánh giá hiệu năng

a. Độ bao phủ bảo vệ.

Độ bao phủ bảo vệ là tỷ lệ phần trăm các thiết bị được hỗ trợ dự phòng (bao
gồm các thành phần thiết bị và sợi quang). Nếu tất cả các thiết bị đều được dự phòng
thì hệ thống mạng sẽ có độ bao phủ bảo vệ là 100%. Một số thành phần thiết bị chỉ
được bảo vệ cho các khách hàng doanh nghiệp nên độ bao phủ bảo vệ sẽ có sự phân
biệt giữa khách hàng doanh nghiệp và các khách hàng cá nhân.
b. Thiết bị và khả năng kết nối.

Khả năng kết nối được định nghĩa là xác suất một thành phần có thể hoạt động
được tại một thời điểm bất kì và có thể được biểu diễn:
(1)
Trong đó
MTTR là thời gian sửa chữa trung bình

MTBF là thời gian lỗi trung bình.
Khả năng kết nối là xác suất của một kết nối logic (ví dụ kết nối giữa OLT và
ONU) có thể hoạt động được. Giá trị mong muốn của khả năng kết nối này phụ thuộc
vào hoạt động của nhà cung cấp và người sử dụng.
c. Tham số các tác động gây ra lỗi (FI)

Tham số này sẽ cho biết số lượng lỗi xảy ra trong hệ thống mạng, vì việc xây
dựng lại các lỗi trong môi trường giả định, tại đây những nhà cung cấp mạng quan tâm
nhiều tới các lỗi lớn mất kết nối tới tất cả khách hàng trong một giờ hơn là trung bình
các lỗi nhỏ diễn ra trong thời gian một năm đối với tất cả khách hàng trong một giờ.
Các tác động gây ra lỗi trong môi trường thực tế sẽ tỷ lệ thuận với số người sử
dụng bị mất kết nối bởi lỗi là N, và xác suất không hoạt động của các thiết bị U. Ta có
biểu thức:
FI = NxU

Đặng Ngọc Huy – D12VT2

24

(2)


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 3: Một số kịch bản bảo vệ và phục hồi

Ví dụ: Trường hợp 1 có N = 1000 người sử dụng, U = 10 -5; trường hợp 2: N =
100 và U = 10-4 sẽ có FI như nhau.
Để mô hình hóa các tác động gây lỗi trong môi trường giả định, chúng ta thừa
nhận rằng tất cả các lỗi là không độc lập và tất cả các lỗi sẽ biểu diễn dưới dạng nhị

phân với (0) là trạng thái kết nối hoặc (1) là trạng thái không kết nối:
FI = Nα x U

(3)

Với α >1 (α càng lớn thì độ giả định càng cao và α=1 là trường hợp thực tiễn).
Mô hình nghiên cứu các thuộc tính tâm lý trong hành vi của con người có thể
được sử dụng để cho biết giá trị của α. Ví dụ: Trường hợp 1: N=100, U= 10 -3 và
trường hợp 2: N=100, U=10-3 có chung tác động vô tỷ (với α=2).
Phương trình tổng quát của FI có thể được viết thành : FI=f(N)xU với f(N)/N sẽ
lớn hơn với N và khi α =1 thì f(N)=N
Tác động của các lỗi tổng hợp:
Để xác định ảnh hưởng của các lỗi tổng hợp, ta giả sử có hai sự kiện là f1 và f2,
với U1 và U2, N1s và N2s. Hai sự kiện này sẽ xảy ra độc lập và số người sử dụng bị ảnh
hưởng là Np khi hai sự kiện xảy ra đồng thời.
Tác động của những lỗi này khi chúng xảy ra độc lập là FI 1 và FI2 và được biểu
diễn như sau:
FI1=

(4)

FI2=
Khi hai lỗi xảy ra đồng thời ta có:

(5)

FI3=
Từ (4), (5), và (6) ta có FItổng là:

(6)

FItổng=

(7)

Với U1 x U2 0 và 1 - Ui 1 ta có FItổng sẽ được viết thành:
FItổng = = FI1 + FI2

(8)

Ta có thể áp dụng định nghĩa FI cho nhiều ví dụ cụ thể. Giả sử có 2 đường kết
nối song song với U1, U2 bảo vệ cho N người sử dụng. Trong trường hợp bảo vệ song
Đặng Ngọc Huy – D12VT2

25