Phân tích và thiết kế mạng truy nhập GPON dựa trên phần mềm mô phỏng OptiSystem.

Luận văn tốt nghiệp

Mục lục

MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MỤC BẢNG BIỂU
iv
THUẬT NGỮ VIẾT TẮTv
LỜI MỞ ĐẦU
1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MẠNG TRUY NHẬP 2
1.1 Sự ra đời............................................................................................................2
1.2 Khái niệm..........................................................................................................2
1.3 Những giai đoạn phát triển của mạng truy nhập...........................................4
1.4 Các công nghệ truy nhập..................................................................................5
1.4.1 Phân loại......................................................................................................5
1.4.2 So sánh và đánh giá các công nghệ truy nhập..............................................6
1.4 Kết luận chương.................................................................................................9
CHƯƠNG 2: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG VỚI CHUẨN GPON
10
2.1 Mạng thụ động PON........................................................................................10
2.1.1 Khái niệm mạng quang thụ động................................................................10
2.1.2 Đặc điểm chính của hệ thống......................................................................10
2.1.3 Kiến trúc mạng quang thụ động PON.........................................................11
2.1.5So sánh mạng PON và AON........................................................................15
2.1.6 Các chuẩn mạng PON.................................................................................17
2.1.7 Ưu, nhược điểm mạng PON........................................................................24
2.2 Giới thiệu công nghệ GPON............................................................................24
2.3 Kiến trúc mạng GPON....................................................................................25
2.3.1 Kết cuối đường quang OLT.........................................................................25

2.3.2 Thiết bị đầu cuối mạng ONU/ONT.............................................................26
2.3.3 Mạng phân phối quang ODN......................................................................27
2.4 Các tiêu chuẩn kỹ thuật...................................................................................28
2.4.1 Tốc độ bit....................................................................................................28
2.4.2 Khoảng cách...............................................................................................29
2.4.3 Tỉ lệ chia.....................................................................................................29
2.5 Kỹ thuật truy nhập và phương thức ghép kênh trong mạng GPON...........29
2.5.1 Kỹ thuật truy nhập......................................................................................29
2.5.2 Phương thức ghép kênh...............................................................................30
2.6 Cấu trúc phân lớp của mạng quang GPON...................................................31
2.6.1 Lớp phụ thuộc phương tiện vật lý PMD......................................................31
2.6.2 Lớp hội tụ truyền dẫn GTC.........................................................................32
2.6.3 Cấu trúc khung GTC...................................................................................36
2.7 Phương thức đóng gói dữ liệu.........................................................................37
Nguyễn Quang Huy CB110855

i


Luận văn tốt nghiệp

Mục lục

2.7.1 Cấu trúc tế bào ATM...................................................................................37
2.7.2 Cấu trúc khung GEM.................................................................................39
2.8 Bảo vệ đối với phần mạng quang thụ động....................................................40
2.8.1 Chuyển mạch bảo vệ...................................................................................40
2.8.2 Bảo mật trong GPON..................................................................................41
2.9 Kết luận chương...............................................................................................41
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ MẠNG TRUY NHẬP GPON DỰA

TRÊN PHẦN MỀM OPTISYSTEM 42
3.1 Giới thiệu phần mềm OptiSystem..................................................................42
3.1.1 Giới thiệu chung..........................................................................................42
3.1.2 Các ứng dụng của phần mềm OptiSystem...................................................42
3.1.3 Các đặc điểm chính của phần mềm OptiSystem.........................................43
3.2 Thiết kế hệ thống mạng theo chuẩn GPON...................................................45
3.2.1 Các thông số thiết lập mạng GPON............................................................45
3.2.2 Sơ đồ hệ thống mạng GPON.......................................................................48
3.3 Phân tích mạng truy nhập GPON dựa trên phầm mềm OptiSystem..........50
3.3.1 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng quang.............................................50
3.3.2 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến mạng quang........................................54
3.4 Kết luận chương...............................................................................................63
KẾT LUẬN 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO
65

Nguyễn Quang Huy CB110855

ii


Luận văn tốt nghiệp

Danh mục hình vẽ

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 : Mạng truy nhập theo quan điểm truyền thống...............................................2
Hình 1.2: Mạng truy nhập hiện đại dưới quan điểm của ITU-T.....................................3
Hình 1.3: Sự phát triển của các dòng thiết bị truy nhập.................................................4
Hình 2.1: Mô hình chung của mạng quang thụ động PON...........................................11

Hình 2.2: Các dạng kiến trúc của PON........................................................................13
Hình 2.3: Bộ chia công suất quang..............................................................................14
Hình 2.4: Cấu trúc của WDM-PON.............................................................................23
Hình 2.5: Các khối chức năng trong OLT....................................................................25
Hình 2.6: Các khối chức năng của ONU......................................................................26
Hình 2.7: Cấu trúc cơ bản mạng cáp quang thuê bao...................................................27
Hình 2.8: Sử dụng TDMA trên GPON hình cây..........................................................29
Hình 2.9: Cấu trúc phân lớp mạng GPON...................................................................31
Hình 2.10: Ngăn xếp giao thức hệ thống GTC.............................................................33
Hình 2.11: Điều khiển phương tiện trong hệ thống GTC.............................................34
Hình 2.12: Cấu trúc khung đường xuống hội tụ truyền dẫn lớp GTC..........................36
Hình 2.13: Cấu trúc khung đường lên GTC.................................................................36
Hình 2.14: Cấu trúc tế bào ATM..................................................................................37
Hình 2.15: Cấu trúc tế bào ATM tại giao diện UNI (a) và NNI (b)..............................38
Hình 2.16: Cấu trúc khung và mào đầu GEM..............................................................39
Hình 3.1: Giao diện người sử dụng của OptiSystem....................................................42
Hình 3.2: Thiết lập các thông số cho đường xuống......................................................46
Hình 3.3: Thiết lập các thông số cho đường lên...........................................................46
Hình 3.4: Thiết lập các thông số toàn mạng.................................................................47
Hình 3.5: Sơ đồ kết nối mạng theo chuẩn GPON.......................................................48
Hình 3.6: Cấu trúc khối ONU......................................................................................49
Hình 3.7: Mối liên quan giữ tín hiệu nhận được và hàm phân bố xác suất..................50
Hình 3.8: Mối quan hệ giữa hệ số phẩm chất Q và tỉ lệ lỗi bit BER............................52
Hình 3.9: Hệ số Q tính theo biên độ.............................................................................52
Hình 3.10: Công suất đo tại đầu ra của OLT khi Pphát = 1dBm..................................54
Nguyễn Quang Huy CB110855

iii

Luận văn tốt nghiệp

Danh mục hình vẽ

Hình 3.11: Công suất đo tại đầu vào của ONU 1 khi Pphát = 1dBm...........................54
Hình 3.12: Kết quả đo tại người sử dụng 1 trong kịch bản 1.......................................54
Hình 3.13: Đồ thị Min BER tại người sử dụng 1 trong kịch bản 1...............................55
Hình 3.14: Đồ thị mắt tại người sử dụng 1 trong kịch bản 1........................................55
Hình 3.15: Đồ thị hệ số phẩm chất Q tại người sử dụng 1 trong kịch bản 1................56
Hình 3.16: Kết quả đo tại người sử dụng 1 trong kịch bản 2 với L = 10km.................56
Hình 3.17: Đồ thị Min BER tại người sử dụng 1 trong kịch bản 2...............................57
Hình 3.18: Đồ thị mắt tại người sử dụng 1 trong kịch bản 2........................................57
Hình 3.19: Đồ thị hệ số phẩm chất Q tại người sử dụng 1 trong kịch bản 2................58
Hình 3.20: Kết quả đo tại người sử dụng 1 trong kịch bản 3 với bộ chia 1:16.............58
Hình 3.21: Đồ thị Min BER tại người sử dụng 1 trong kịch bản 3...............................59
Hình 3.22: Đồ thị mắt tại người sử dụng 1 trong kịch bản 3........................................59
Hình 3.23: Đồ thị hệ số phẩm chất Q tại người sử dụng 1 trong kịch bản 3................60
Hình 3.24: Công suất đo được tại đầu vào của bộ ONU1 với bộ chia 1:16..................60
Hình 3.25: Công suất đo được tại đầu ra của bộ OLT khi Pphát = 5dBm....................61
Hình 3.26: Công suất đo được tại đầu vào của bộ ONU1 khi Pphát = 5dBm..............61
Hình 3.27: Kết quả đo tại người sử dụng 1 trong kịch bản 4 với Pphát = 5dBm..........61
Hình 3.28: Đồ thị Min BER tại người sử dụng 1 trong kịch bản 4...............................62
Hình 3.29: Đồ thị mắt tại người sử dụng 1 trong kịch bản 4........................................62
Hình 3.30: Đồ thị hệ số phẩm chất Q tại người sử dụng 1 trong kịch bản 4................63
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Các công nghệ truy nhập vô tuyến.................................................................6
Bảng 1.2: Đánh giá chung về các công nghệ truy nhập.................................................7
Bảng 1.3: So sánh về giá thành các công nghệ..............................................................8
Bảng 2.1: Bảng so sánh AON và PON về băng thông.................................................16
Bảng 2.2: Bảng so sánh AON và PON về việc điều khiển lưu lượng...........................17

Bảng 2.3: So sánh các chuẩn công nghệ TDMA PON.................................................20

Nguyễn Quang Huy CB110855

iv


Luận văn tốt nghiệp

Thuật ngữ viết tắt

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Từ viết
tắt

Nghĩa tiếng anh

Nghĩa tiếng việt

CATV
CDMA
CO
DTV
DBA

Asymmetric Digital Subscriber
Line
ATM-Based Passive Optical
Network
Asynchronous Tranfer Mode

Bit Error Rate (The ITU-T uses Bit
Error Ratio)
Broadband Passive Optical
Network
Cable Television
Code Division Multiple Access
Central Office
Definition Television
Dynamic Bandwidth Alocation

EPON

Ethernet PON

FEC
FO
FSAN
FTTB
FTTC
FTTCab
FTTN
FTTO
FTTP

FTTH
GEM
GPON
HDTV

Forward Error Correction

FiberOptic
Full Service Access Network
Fiber To The Building
Fiber To The Curb
FibertotheCabinet
Fiber To The Node
Fiber To The Office
FibertothePremises
Fibertothex, where x = (H)ome,
(C)urb, (B)uilding, (P)remesis,
etc.
Fiber To The Home
GPON Encapsulation Method
Gigabit Passive Optical Network
HighDefinition Television

HFC

Hybrid Fiber Coaxial

IPTV
ISDN
ISP

Internet Protocol Television
Integrated Services DigitaNetwork
Internet Service Provider
International Telecommunication
Union
Local Area Network

ADSL
APON
ATM
BER
BPON

FTTx

ITU
LAN

Nguyễn Quang Huy CB110855

v

Đường dây thuê bao bất đối xứng
Mạng quang thụ động dùng
ATM
Chế độ truyền tải không đồng bộ
Tỉ lệ lỗi bít
Mạng quang thụ động băng rộng
Truyền hình cáp
Đa truy nhập phân chia theo mã
Tổng đài trung tâm
Truyền hình kỹ thuật số
Cấp phát băng thông động
Mạng quang thụ động chuẩn
Ethernet
Sửa lỗi trước

Sợi quang
Mạng truy nhập dịch vụ đầy đủ
Cáp quang đến tòa nhà
Cáp quang đến cụm dân cư
Cáp quang kéo tới tủ
Cáp quang đến các node
Cáp quang đến văn phòng
Cáp quang kéo tới khách hàng
Cáp quang kéo tới x, trong đó x có
thể là Home, Curb, Building,
Premises…
Cáp quang đến tận nhà
Phương thức đóng gói GPON
Mạng quang thụ động Gigabit
TV độ nét cao
Mạng lai giữa cáp đồng và cáp
quang
Truyền hình Internet
Mạng dịch vụ số tích hợp
Nhà cung cấp dịch vụ Internet
Liên minh viễn thông quốc tế
Mạng máy tính cục bộ


Luận văn tốt nghiệp

Thuật ngữ viết tắt

MAC
MAN

Media Access Control
Metropolitan Area Network
Operations Administration and
OAM
Maintenance
ODF
Optical Distribution Frame
ODN
Optical Distribution Network
OLT
Optical Line Terminal/Termination
ONT Management Control
OMCI
Interface
Optical Network
ONT
Terminal/Termination
ONU
Optical Network Unit
P2P
Point-to-Point
PDU
Protocol Data Unit
Physical Layer Operations and
PLOAM
Maintenance
PMD
Polarization Mode Dispersion
PON

Passive Optical Network
QoS
Quality of Service
SDH
Synchronous Digital Hierarchy
SNR
Signal-to-Noise Ratio
SONET Synchronous Optical Network
TDM

TimeDivision Multiplexing

TDMA

Time Division Multiplex Access

UNI

User Network Interface
Very High Bit Rate Digital
Subscriber Line
Video On Demand
Voice over Internet Protocol
Wave Division Multiplexing

VDSL
VoD
VoIP
WDM

Nguyễn Quang Huy CB110855

vi

Điều khiển truy nhập
Mạng đô thị
Khai thác quản lí và bảo dưỡng
Hộp phân phối quang
Mạng phân phối quang
Thiết bị đầu cuối đường dây quang
Giao diện điều khiển quản lý thiết bị
đầu cuối mạng
Thiết bị đầu cuối mạng
Thiết bị mạng quang
Điểm tới điểm
Đơn vị dữ liệu giao thức
Quản lý vận hành bảo dưỡng lớp vật
lý
Tán sắc mode phân cực
Mạng quang thụ động
Chất lượng dịch vụ
Phân cấp đồng bộ số
Tỉ số tín hiệu trên tạp âm
Mạng quang đồng bộ
Ghép kênh phân chia theo thời
gian
Đa truy nhập phân chia theo thời
gian
Giao diện người sử dụng mạng
Đường dây thuê bao số tốc độ rất

cao
Video theo yêu cầu
Thoại qua giao thức Internet
Ghép kênh phân chia theo bước sóng


Luận văn tốt nghiệp

Lời mở đầu

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của các khu vực kinh tế, các tổ chức xã hội
đã tạo ra nhu cầu rất lớn trong việc sử dụng các dịch vụ tiện ích tích hợp thoại, hình ảnh
và dữ liệu.Bên cạnh đó, các dịch vụ ứng dụng trên Internet ngày càng phong phú và phát
triển với tốc độ nhanh chóng như các dịch vụ mua bán trực tuyến, ngân hàng, các dịch
vụ đào tạo từ xa, game trực tuyến,… Đặc biệt nhu cầu về các loại dịch vụ gia tăng tích
hợp thoại, hình ảnh và dữ liệu đang ngày càng tăng. Sự phát triển của các loại hình dịch
vụ mới, đòi hỏi hạ tầng mạng truy nhập phải đáp ứng các yêu cầu về băng thông rộng,
tốc độ truy nhập cao. Vậy nên mạng quang là một giải pháp cần thiết và quan trọng để
giải quyết các vấn đề trên. Trong đó, mạng truy nhập quang thụ động GPON (Passive
Optical Network) là một giải pháp triển vọng đầy hứa hẹn trong mạng truy nhập để làm
giảm bớt hiện tượng tắc nghẽn mạng. Mạng GPON là mạng điểm đến đa điểm mà
không cần có các thành phần tích cực trong tuyến truyền dẫn từ nguồn đến đích, cơ bản
thì nó bao gồm sợi quang, và các thiết bị thụ động. Điều này làm tiết kiệm chi phí bảo
dưỡng, phân phối thiết bị, cấp nguồn và tận dụng được kiến trúc mạng quang.
Những năm gần đây Việt Nam cũng đã triển khai mạng truy nhập quang thụ
động GPON đang có nhiều ưu thế. Công nghệ GPON hiện nay là một trong những
công nghệ được lựa chọn hàng đầu cho việc triển khai mạng truy nhập tại nhiều nước
trên thế giới. GPON là công nghệ hướng tới cung cấp dịch vụ mạng đầy đủ, tích hợp
thoại, hình ảnh và số liệu với băng thông rộng.

Xuất phát từ vị trí, vai trò của mạng truy nhập quang và các công nghệ truy nhập
quang trong sự phát triển chung của hệ thống mạng viễn thông và mong muốn tìm hiểu mô
hình hệ thống GPON nên em đã chọn đề tài “Phân tích và thiết kế mạng truy nhập
GPON dựa trên phần mềm mô phỏng OptiSystem.” làm đề tài luận văn tốt nghiệp của
mình. Ngoài phần lời mở đầu, nội dung luận văn được chia thành ba chương cụ thể như sau:
Chương 1: Tổng quang mạng truy nhập .
Chương này trình bày khái niệm mạng truy nhập cũng như phân loại mạng
truy nhập quang. Những ưu điểm vượt trội của mạng truy nhập.
Chương 2: Mạng quang thụ động với chuẩn GPON.
Chương này trình bày kiến trúc mạng quang thụ động PON. Và tìm hiểu sâu
hơn về công nghệ GPON như các tiêu chuẩn kỹ thuật, kỹ thuật truy nhập…
Chương 3: Phân tích và thiết kế mạng truy nhập GPON dựa trên phầm
mềm OptiSystem.
Chương này trình bày các chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng quang và phân
tích các yếu tố ảnh hưởng đến mạng quang thông qua phần mềm OptiSystem.
Nguyễn Quang Huy CB110855

1


Luận văn tốt nghiệp

Chương I: Tổng quan mạng truy nhập

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MẠNG TRUY NHẬP
1.1 Sự ra đời
Mạng viễn thông hiện nay được phát triển theo hướng hoàn toàn đa phương
tiện và Internet. Điều này làm cho việc tìm kiếm phương án giải quyết truy nhập
băng thông có giá thành thấp, chất lượng cao đã trở nên rất cấp thiết.
Cùng với sự phát triển của xã hội thông tin, nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn

thông ngày càng tăng, từ dịch vụ điện thoại đến dịch vụ số liệu, hình ảnh, đa
phương tiện. Việc tích hợp các dịch vụ này vào cùng một mạng sao cho mạng
viễn thông trở nên đơn giản hơn và đang trở thành vấn đề nóng bỏng của nghành
viễn thông quốc tế.
1.2 Khái niệm
Mạng truy nhập theo quan điểm truyền thống.
Theo quan điểm truyền thống, mạng truy nhập hay công trình ngoại vi là toàn
bộ hệ thống thiết bị và đường truyền dẫn nằm giữa tổng đài và thiết bị đầu cuối
của khách hàng, thực hiện chức năng truyền dẫn thiết bị và có kết nối trực tiếp
đến thuê bao(hình 1.1). Như vậy, mạng truy nhập theo quan điểm truyền thống là
một trong các loại hình mạng phức tạp nhất trên thế giới, chứa đựng một khối
lượng khổng lồ các đôi dây cáp đồng để kết nối từ tổng đài nội hạt đến các thuê
bao.

Hình 1.1 : Mạng truy nhập theo quan điểm truyền thống
Dịch vụ cơ bản do mạng truyền thống cung cấp là dịch vụ thoại truyền thống
POST(plain old telephone services). Với sự phát triển không ngừng của công nghệ,
mạng cáp đồng nội hạt ngày nay còn có thể cung cấp nhiều loại hình dịch vụ IPTV.
Tuy nhiên, mạng truy nhập truyền thống bộc lộ khá nhiều nhược điểm như:
• Hạn chế khả năng cung cấp các dịch vụ mới, đặc biệt là dịch vụ băng thông.
• Chi phí đầu tư lớn, lãng phí thiết bị
• Bán kính phục vụ nhỏ.
Để khắc phục được những nhược điểm trên của mạng truy nhập truyền thống,
nhiều giải pháp ra đời. Ngoài các giải pháp nâng cao năng lực của mạng truy
Nguyễn Quang Huy CB110855

2


Luận văn tốt nghiệp

Chương I: Tổng quan mạng truy nhập

nhập truyền thống như dùng tổng đài phân tán RLC, dùng bộ cung cấp mạch
vòng thuê bao số DLC, thay đổi đường kính cỡ cáp…còn xuất hiện các công
nghệ truy nhập khác như truy nhập quang, truy nhập quang lai ghép đồng trục,
truy nhập vô tuyến. Như vậy khái niệm mạng truy nhập theo quan điểm truyền
thống khôn còn đúng với tất cả các mạng truy nhập hiện nay
Mạng truy nhập hiện đại dưới quan điểm của ITU_T
Theo các khuyến nghị của ITU-T, mạng truy nhập hiện được định nghĩa như
trên hình 1.2.Theo đó mạng truy nhập là một chuỗi các thực thể truyền dẫn giữa
giao diện nút dịch vụ(SNI) và giao diện người sử dụng- mạng (UNI).Mạng truy
nhập chịu trách nhiệm truyền tải các dịch vụ viễn thông. Giao diện điều kiển và
quản lý mạng là Q3
Thiết bị đầu cuối của khách hàng được kết nối với mạng truy nhập qua UNI,
còn mạng truy nhập kết nối với nút dịch vụ (SN) thông quan SNI. Về nguyên tắc
không có giới hạn nào về loại và dung lượng của UNI hay SNI. Mạng truy nhập
và nút dịch vụ đều được kết nối với hệ thống mạng quản trị viễn thông (TMN)
qua giao diện Q3.

Hình 1.2: Mạng truy nhập hiện đại dưới quan điểm của ITU-T.
Giao diện nút dịch vụ
Là giao diện ở mặt cắt dịch vụ của mạng truy nhập. Kết nối với tổng đài SNI
cung cấp cho thuê bao các dịch vụ cụ thể. VD: tổng đài có thể kết nối với mạng
truy nhập qua giao diện V5
Giao diện V5 cung cấp chuẩn chung kết nối thuê bao số tới tổng đài số nội
hạt. Giải pháp này có thể mang lại hiệu quả cao do cho phép kết hợp hệ thống
truyền dẫn thuê bao và tiết kiệm card thuê bao ở tổng đài. Hơn nữa phương thức
Nguyễn Quang Huy CB110855

3


Luận văn tốt nghiệp

Chương I: Tổng quan mạng truy nhập

kết nối này cũng thúc đẩy việc phát triển các dịch vụ băng rộng.
Giao diện người sử dụng- mạng
Đây là giao diện phía khách hàng của mạng truy nhập. UNI phải hỗ trợ nhiều
dịch vụ khác nhau, như thoại tương tự, ISDN băng hẹp và băng rộng và dịch vụ
leased số hay tương tự….
Giao diện quản lý
Thiết bị mạng truy nhập phải cung cấp giao diện quản lý để có thể điều kiển
một cách hiệu quả toàn bộ mạng truy nhập. Giao diện này cần phải phù hợp với
giao thức Q3 để có thể truy nhập mạng TMN và hoàn toàn tương thích với các hệ
thống quản lý mạng mà thiết bị do nhiều nhà sản xuất cung cấp. Hiện nay phần
nhiều các nhà cung cấp thiết bị sử dụng giao diện quản lý của riêng mình thay vì
dùng chuẩn Q3.
1.3 Những giai đoạn phát triển của mạng truy nhập
Với định nghĩa mạng truy nhập như trên để đạt được cấu trúc như mong muốn
thì mạng truy nhập nói riêng và mạng viễn thông nói chung phải trải qua những
giai đoạn quá độ với nhiều trạng thái khác nhau tương tự với những xuất phát
điểm(mạng truyền số liệu, thoại truyền thống PSTN, mạng di động, mạng di
động nội hạt) và giải pháp sử dụng khác nhau. Hình 1.3 cho chúng ta thấy mốc
phát triển của các dòng thiết bị truy nhập trong mạng viễn thông với xuất phát
điểm là mạng PSTN.

Nguyễn Quang Huy CB110855

4


Luận văn tốt nghiệp

Chương I: Tổng quan mạng truy nhập

Hình 1.3: Sự phát triển của các dòng thiết bị truy nhập.
1.4 Các công nghệ truy nhập
1.4.1 Phân loại
Có rất nhiều tiêu chí khác nhau để phân loại công nghệ truy nhập. Ở đây, chúng
ta thực hiện phân loại theo hai tiêu chí: dựa trên băng thông và môi trường truyền
dẫn.
*Phân loại dựa trên băng thông:
• Truy nhập băng hẹp:
∙ Là truy nhập có tốc độ truy nhập <2Mbps. Ví dụ: truy nhập bằng quay số(dialup), công nghệ ISDN băng hẹp (N-ISDN), xDSL băng hẹp (ISDN, SDSL, ADSL
lite)…
• Truy nhập băng rộng:
∙ Là truy nhập có tốc độ truy nhập >2Mbps. Ví dụ: công nghệ xDSL, công nghệ
Moderm cáp (MC), công nghệ truy nhập qua đường dây điện lực (PLC), công
nghệ truy nhập quang, LMDS, Wimax, truy nhập vệ tinh…
*Phân loại dựa trên môi trường truyền dẫn:
• Công nghệ truy nhập hữu tuyến:
∙ Công nghệ modem băng tần thoại, ISDN, xDSL, Ethernet dựa trên cáp đồng
xoắn.
∙ Công nghệ modem cáp CM trên mạng cáp truyền hình cáp CATV.
∙ Công nghệ PLC trên mạng cáp điện
∙ Công nghệ truy nhập quang trên cáp CATV, PLC, PSTN
• Công nghệ truy nhập vô tuyến:
Chúng ta có thể nhìn thấy truy nhập vô tuyến theo quan điểm của IEE (bảng 1.1).

Theo đó căn cứ vào vùng bao phủ hệ thống thiết bị chúng ta có các mạng diện hẹp
PAN với những ví dụ công nghệ như Blutooth, Wireless USB. Các mạng diện nội
hạt với điển hình là công nghệ WLAN với những chuẩn cho lớp vật lý 802.11a,
802.11b,802.11g,802.11n. Tiếp theo là các mạng diện rộng với những cải tiến của
chuẩn 801.11, những mạng truy nhập vô tuyến đa kênh đa điểm, đa kênh đa điểm nội
hạt (MMDS và LMDS) với xuất phát điểm là dùng để quảng bá tín hiệu truyền hình.
Cuối cùng là mạng diện rộng với các thế hệ của điện thoại tế bào và cộng thêm vào
đó hệ thống truy nhập sử dụng vệ tinh.
Nguyễn Quang Huy CB110855

5


Luận văn tốt nghiệp

PAN

Bluetooth
802.15

Chương I: Tổng quan mạng truy nhập

LAN
802.11a
802.11b
802.11g
802.11n
HiperLAN2

Notebook/PC đến

thiết bị / Máy in /
Bàn phím/ Điện
thoại
< 1Mbps

MAN

WAN

802.11

2.5G/3G

802.16

GSM/GPRS

MMDS

CDMA/1x/3x

LMDS

4G

Máy tính - Máy

Truy nhập đến km

Các máy cầm tay và

tính và tới

cuối cùng và cố

thiết bị PDA đến

internet

định

Internet

2 đến 54 + Mpbs

22+ Mbps

10 đến 384 kbps

Bảng 1.1: Các công nghệ truy nhập vô tuyến.
1.4.2 So sánh và đánh giá các công nghệ truy nhập
Chúng ta có thể thể so sánh các công nghệ truy nhập trên nhiều góc nhìn khác nhau:
Bảng 1.2: cho chúng ta so sánh chung nhất giữa những công nghệ.
Bảng 1.3: đánh giá về các công nghệ truy nhập trên khía cạnh kinh tế khi triển khai.

Nguyễn Quang Huy CB110855

6

Luận văn tốt nghiệp
Công nghệ

Dial – up
(V90)
xDSL
(ADSL)
Modem cáp
IDSN

Vệ tinh

Chương I: Tổng quan mạng truy nhập

Băng thông
Tốc
Tốc độ lên
xuống

Ưu điểm
độ

Phạm vi cung cấp
33.6 Kb/s 56.6 Kb/s
rộng,
Giá thành rẻ
Tốc độ cao
1.5 Mb/s
8 Mb/s
Độ tin cậy cao

Tốc độ cao
Tối đa 10 Tối đa 30
Giá thành rẻ
Mb/s
Mb/s
Chuẩn thông dụng
Sử dụng rộng rãi
128 Kb/s
128 Kb/s
Tương thích với
DSL

33.6 Kb/s

Khả năng ứng
dụng rộng rãi

400 Kb/s

Có khả năng di
Vô tuyến di Tùy thuộc Tùy thuộc
động triển khai
động
công nghệ công nghệ
dịch vụ nhanh
Tốc độ cao
Vô tuyến cố Tùy thuộc Tùy thuộc
Nhiều cấp độ ứng
định
công nghệ công nghệ

dụng.

Cáp quang

Lớn ( cỡ Lớn
Gbps)
Gbps)

PLC

18 Mb/s

45 Mb/s

Nhược điểm

(cỡ

Tốc độ rất chậm
Nhiều chuẩn khác
nhau
Cấu trúc và băng tần
phải chia sẻ
Tốc độ chậm
Chi phí rất cao
Khó quản lý giám sát
Tốc độ luồng lên
thấp
Chi phí thiết bị cao
Độ tin cậy chưa cao

Ảnh hưởng do các
tác dụng của thời tiết
Nhiều chuẩn công
nghệ
Khó khăn khi triển
khai trên diện rộng
Chi phí thiết bị cao.
Phạm vi ứng dụng
hạn chế.
Phụ thuộc vào cự ly
và anten

Tộc độ cao.
Chất lượng kết nối Giá thành đắt
cao
Có mặt ở khắp nơi
Chưa
có
chuẩn
trên đường dây
chung
điện lực

Bảng 1.2: Đánh giá chung về các công nghệ truy nhập.
Công nghệ

Băng thông

Nguyễn Quang Huy CB110855

Ưu điểm

7

Nhược điểm


Luận văn tốt nghiệp

Chương I: Tổng quan mạng truy nhập

Tốc độ lên
Dial – up
(V90)
xDSL
(ADSL)
Modem cáp

Tốc

độ

xuống
Phạm vi cung cấp

33.6 Kb/s
1.5 Mb/s

56.6 Kb/s
8 Mb/s

Tối đa 10 Tối
Mb/s

đa

30

Mb/s

Tốc độ rất chậm

Giá thành rẻ
Tốc độ cao

Nhiều

Độ tin cậy cao
Tốc độ cao

128 Kb/s

thích

33.6 Kb/s

Vô tuyến di Tùy
động

thuộc Tùy

công nghệ

Vô tuyến cố Tùy
định

rộng rãi

thuộc

công nghệ

thuộc Tùy

công nghệ

Khả năng ứng dụng

400 Kb/s

Có khả năng di động
triển khai dịch vụ
nhanh

thuộc

công nghệ

phải chia sẻ
Tốc độ chậm

với Chi phí rất cao

DSL
Vệ tinh

khác

Cấu trúc và băng tần

Giá thành rẻ

Tương

chuẩn

nhau

Chuẩn thông dụng
Sử dụng rộng rãi

IDSN
128 Kb/s

rộng,

Tốc độ cao

Khó quản lý giám sát
Tốc độ luồng lên thấp

Chi phí thiết bị cao
Độ tin cậy chưa cao
Ảnh hưởng do các tác
dụng của thời tiết
Nhiều chuẩn công
nghệ
Khó khăn khi triển
khai trên diện rộng
Chi phí thiết bị cao.
Phạm vi ứng dụng hạn

Nhiều cấp độ ứng chế.
dụng.

Phụ thuộc vào cự ly và
anten

Cáp quang

PLC

Lớn ( cỡ Lớn
Gbps)

Gbps)

18 Mb/s

45 Mb/s

(cỡ

Tộc độ cao.
Chất lượng kết nối Giá thành đắt
cao
Có mặt ở khắp nơi
trên đường dây điện Chưa có chuẩn chung
lực

Bảng 1.3: So sánh về giá thành các công nghệ
Hiện trạng và hướng phát triển
Rất nhiều tài liệu công nhận rằng xu hướng phát triển của mạng truy nhập bao
gồm hai hướng cơ bản:
Thứ nhất là cung cấp cho khách hàng băng thông gần như không hạn chế đó
Nguyễn Quang Huy CB110855

8


Luận văn tốt nghiệp

Chương I: Tổng quan mạng truy nhập

chính là xu hướng phát triển các công nghệ quang thụ động
Thứ 2 là cung cấp cho người dùng kết nối mọi lúc mọi nơi với tốc độ có thể
thỏa mãn những ứng dụng cơ bản đó chính là các truy nhập vô tuyến với các thế hệ
từ 2 đến 4.
Phát triển của truy nhập vô tuyến hội tụ đến 4G
Để tiến đến thế hệ thứ 4 mạng truy nhập vô tuyến sẽ hội tụ lại từ hai hướng:
Hướng 1: Từ các hệ thống cá nhân, nội hạt, thành phố (với những đại diện

điển hình WLAN và Wimax).
Hướng 2: Từ phía các diện rộng ( với các đại diện là GSM, IMT2000,
WCDMA).
1.4 Kết luận chương
Trong chương 1, em đã giới thiệu các quan điểm khác nhau về mạng truy
nhập, những giai đoạn phát triển của mạng truy nhập cũng như phân loại mạng truy
nhập theo băng thông và môi trường truyền dẫn.
Xu hướng phát triển của mạng truy nhập trong tương lai tuy có nhiều quan điểm
khác nhau nhưng đều thống nhất hướng tới công nghệ truy nhập theo mạng thế hệ
sau NGN với tiêu chí truy nhập mọi lúc, mọi nơi và không hạn chế tốc độ.

Nguyễn Quang Huy CB110855

9


Luận văn tốt nghiệp

Chương 2: Mạng quang thụ động với chuẩn GPON

CHƯƠNG 2: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG VỚI CHUẨN GPON
2.1 Mạng thụ động PON
2.1.1 Khái niệm mạng quang thụ động
Mạng quang thụ động PON là một mạng quang không có các phần tử điện
phụ hay thiết bị quang điện tử. PON là công nghệ sử dụng các bộ chia quang
(Splitter) để nối tới rất nhiều thiết bị đầu cuối mạng quang. Như vậy, trong PON sẽ
bao gồm: Sợi quang, các bộ chia, bộ kết hợp, bộ ghép định hướng, thấu kính, bộ lọc,
chính nhờ vào cấu trúc như thế mà PON có những ưu điểm đặc trưng như:
Không yêu cầu cung cấp nguồn điện nên không ảnh hưởng của lỗi nguồn.
Tạo thành đường truyền thông suốt giữa tổng đài và thuê bao. Làm cho cấu

trúc mềm dẻo hơn vì nó chỉ phụ thuộc vào dạng tín hiệu. Và việc sử dụng linh
kiện thụ động sẽ làm tăng độ tin cậy của hệ thống.
Chi phí cho khai thác vận hành và bảo dưỡng nhỏ.
Đối với cấu trúc mạng PON, công suất quang sẽ quyết định số bộ chia quang.
Tín hiệu có băng tần càng lớn, công suất quang càng nhỏ thì mức thu giảm, vì
vậy khả năng chia kênh sẽ bị giảm so với trường hợp tín hiệu băng hẹp. Cho
nên để tăng băng tần hệ thống phải áp dụng các công nghệ truyền dẫn tiên tiến
như kĩ thuật thu kết hợp hay kĩ thuật ghép bước sóng.
2.1.2 Đặc điểm chính của hệ thống
• Đặc trưng của hệ thống PON là thiết bị thụ động phân phối sợi quang đến
từng nhà thuê bao sử dụng bộ chia splitter có thể lên tới 1:128.
• PON hỗ trợ giao thức ATM, Ethernet.
• PON hỗ trợ các dịch vụ voice, data và video tốc độ cao.
• Khả năng cung cấp băng thông cao.
• Trong hệ thống PON băng thông được chia sẻ cho nhiều khách hàng điều
này sẽ làm giảm chi phí cho khách hàng sử dụng.
• Khả năng tận dụng công nghệ WDM, ghép kênh phân chia theo dải tần và
cung cấp băng thông động để giảm thiểu số lượng cáp quang cần thiết để kết nối giữa
OLT và splitter.
• PON thực hiện truyền dẫn 2 chiều trên 2 sợi quang hay 2 chiều trên cùng 1
sợi quang.
• PON có thể hỗ trợ topo hình cây, sao, bus và ring.

Nguyễn Quang Huy CB110855

10


Luận văn tốt nghiệp

Chương 2: Mạng quang thụ động với chuẩn GPON

2.1.3Kiến trúc mạng quang thụ động PON
Cấu trúc mạng PON cơ bản gồm các thành phần là OLT, splitter quang,
ONU/ONT. OLT chính là thiết bị đầu cuối phía nhà sản xuất, có nhiệm vụ kết nối tất
cả các loại dịch vụ lại và truyền tín hiệu thông qua sợi cáp quang. Tín hiệu từ OLT sẽ
đến các splitter quang. Splitter quang được sử dụng để phân chia công suất từ một
sợi duy nhất đến x người sử dụng (x có thể là 32, 64 hoặc 128, điều đó phụ thuộc vào
hệ số chia của splitter) trên một khoảng cách tối đa là 20 km. Để thu được tín hiệu từ
OLT, tại phía người sử dụng cần có các bộ ONU/ONT.

Hình 2.1: Mô hình chung của mạng quang thụ động PON

Nguyễn Quang Huy CB110855

11


Luận văn tốt nghiệp

Chương 2: Mạng quang thụ động với chuẩn GPON

Từ mô hình chung ở trên, mạng PON còn được triển khai dưới các dạng kiến
trúc như sau:

Nguyễn Quang Huy CB110855

12

Luận văn tốt nghiệp

Chương 2: Mạng quang thụ động với chuẩn GPON

Hình 2.2: Các dạng kiến trúc của PON
Trong sơ đồ trên, các thành phần chính của một mạng PON là:
 OLT: Đây là thiết bị kết cuối kênh quang đặt tại Center Office. Nó là thành
phần quan trọng nhất trong hệ thống GPON, cung cấp các giao diện truy nhập
PON cho thiết bị ONU phía người sử dụng và các giao diện khác cho tín hiệu
phía đường lên.
 ONU: Đây là thiết bị lắp đặt tại phía khách hàng. Nó là điểm cuối của mạng
quang FTTH. ONU có nhiệm vụ chuyển tín hiệu quang từ giao diện PON
thành các chuẩn tín hiệu cho các thiết bị mạng, tín hiệu truyền hình, tín hiệu
thoại được sử dụng tại thuê bao.
 ONT: Đây là thiết bị đầu cuối phía người sử dụng, là điểm cuối cùng của
ODN.
 ODN: Hệ thống phân phối cáp quang tính từ sau OLT đến ONU/ONT. Cụ thể,
hệ thống phân phối quang ODN bao gồm các thành phần sau đây:
Măng xông quang
Dây nhảy quang
Hộp phối quang ODF
Splitter (bộ chia/ghép quang). Ở đây bộ chia/ghép quang chính là bộ chia
công suất quang. Dùng để chia một tín hiệu quang ở đầu vào thành nhiều tín
hiệu ở đầu ra. Các hệ số chia thông thường là 1:4, 1:8… Đây là bộ chia thụ
động tức là không phải cấp nguồn. Suy hao trong bộ chia phụ thuộc vào hệ số
chia. Hệ số chia càng lớn thì suy hao càng lớn. Với hệ số chia là 1:2 thì suy
hao khoảng 3 dB, với hệ số chia là 1:32 thì suy hao tối thiểu là 15dB. Suy hao
này chính là suy hao xen tạo ra bởi sự chưa hoàn hảo trong quá trình xử lý.
Hình 2.3 cho biết nguyên lý chung của bộ chia công suất quang. Giả sử tại
đầu vào có 3 bước sóng λ1 ở đường xuống, λ2, λ3 ở đường lên, với bộ chia

Nguyễn Quang Huy CB110855

13


Luận văn tốt nghiệp

Chương 2: Mạng quang thụ động với chuẩn GPON

công suất có hệ số chia là 1:2 thì đầu ra có 2 cửa ra, một cửa có bước sóng vào
là λ2và bước sóng ra là λ1, một cửa khác lại có bước sóng vào là λ3và bước
sóng ra là λ1.

Hình 2.3: Bộ chia công suất quang
2.1.4 Các chuẩn PON
ITU-TG983
APON (ATM Pasive Optical Network) Mạng quang thụ động ATM. Đây là
chuẩn mạng quang thụ động đầu tiên.Từng được sử dụng chủ yếu cho các ứng dụng
thương mại trên nền ATM.
BPON( Broadband PON) là chuẩn trên nền APON. Được bổ xung để hỗ trợ
cho WDM ghép kênh phân chia theo bước sóng, cấp phát băng thông đường lên rộng
và lớn hơn, tính chọn lọc cao. Đồng thời tạo ra giao diện quản lý chuẩn gọi là OMCI,
giữa OLT và ONU/ONT, cho phép các mạng cung cấp hỗn hợp, cụ thể :
• G983.1 : Năm 1998, trình bày về lớp vật lý cưa hệ thống APON/BPON.
• G983.2 : Năm 1999, đặc tính của giao diện điều kiển và quản lý ONT.
• G983.3 : Thông quan năm 2001, đặc tính mở rộng cung cấp những dịch vụ
thông qua phân bổ bước sóng.
• G983.4 : Thông qua năm 2001, mô tả những cơ chế cần thiết để hỗ trợ phan
bổ băng tần động trong các ONT của cùng một mạng PON.
• G983.5 : Thông qua năm 2002, xác định những cơ chế chuyển mạch bảo vệ

cho BPON.
• G983.6 : Thông qua năm 2002, định nghĩa những mở rộng cho giao diện
điều kiển cần thiết cho quản lý những chức năng chuyển mạch tại ONT.
• G983.7 : Thông qua năm 2001, định nghĩa những mở rộng cho giao diện
điều kiển cần thiết cho quản lý những chức năng DBA tại ONT.

Nguyễn Quang Huy CB110855

14


Luận văn tốt nghiệp

Chương 2: Mạng quang thụ động với chuẩn GPON

ITU-T984
GPON ( Gigabit PON) là một sự phát triển của chuẩn BPON. Nó hỗ trợ tốc độ cao
hơn, tăng cường bảo mật và chọn lớp giao thức ( ATM, GEM, Ethrenrt)
• G 984.1 : mô tả những đặc tính chung của hệ thống GPON như là kiến trúc,
tốc độ bít, bảo vệ và bảo mật
• G984.2 : Xác định những thông số của GPON tại tốc độ lên là ( 155Mb/s,
622Mb/s, 1,5 Gb/s, 2,5Gb/s), xuống là (1,5Gb/s và 2,5Gb/s)
• G983.4 : Mô tả những đặc tính về khung hội tụ truyền dẫn của GPON, bản
tin, phương pháp xác định khoảng, hoạt động, giám sát, những chức năng bảo dưỡng
và bảo mật.
IEEE 802.3ah
EPON hay GEPON ( Ethernet PON) là một chuẩn IEEE để sử dụng Ethernet
cho dữ liệu gói.
Trong các giải pháp mạng PON, giải pháp EPON được hỗ trợ và phát triển
nhanh nhất. Nhiều nhà cung cấp dịch vụ đã chọn giải pháp này để làm mạng truy

nhập và truyền tải lưu lượng Metro (MEN) để cung cấp đa dịch vụ. Tuy nhiên cơ chế
duy trì và phục hội mạng của giải pháp EPON còn chậm nên chỉ có thể áp dụng cho
mạng có quy mô vừa và nhỏ.
2.1.5So sánh mạng PON và AON
Mạng quang chủ động AON (Active Optical Network) là kiến trúc mạng điểm
- điểm. Thông thường mỗi thuê bao có một đường cáp quang riêng chạy từ thiết bị
trung tâm (Access Node) đến thuê bao.
Có rất nhiều yếu tố để so sánh ưu điểm và nhược điểm của hai kỹ thuật PON
và AON. Tuy nhiên, ở đây chúng ta sẽ xem xét một số thông số quan trọng như băng
thông, khả năng điều khiển luồng, khoảng cách…
 Về băng thông
Ngày càng có nhiều dịch vụ viễn thông yêu cầu tốc độ cao như IPTV, VOD,
Conference meeting… Do đó băng thông là một vấn đề vô cùng quan trọng. Bảng
2.1 dưới đây sẽ cho ta cái nhìn khái quát hơn về băng thông đáp ứng được giữa 2
công nghệ này.

Nguyễn Quang Huy CB110855

15


Luận văn tốt nghiệp
AON
Rộng
Với mỗi một thuê bao
sử dụng riêng một
đường cáp quang thì
băng thông có thể nằm
trong
khoảng

từ
100Mbps đến 1Gbps
(đối với hộ gia đình
hoặc một công ty).
Đơn giản
Khi một node truy
nhập được cấu tạo từ
các module thì người
ta có thể nâng cấp
được băng thông cho
một thuê bao nào đó
bằng cách can thiệp
vào phần cứng.

Chương 2: Mạng quang thụ động với chuẩn GPON
PON
Băng thông tối đa cho một thuê bao
Hợp lý
Các chuẩn của mạng PON
được nghiên cứu rộng rãi
cho phép băng thông cấp
phát đến các port tại OLT
là giống nhau.

Đánh giá

AON ưu thế hơn
Công nghệ AON tốt hơn, băng
thông tối đa của mỗi thuê bao là
lớn hơn. Bởi vì đối với các

doanh nghiệp thì băng thông
thường lớn hơn các thuê bao của
hộ gia đình, nếu sử dụng PON
thì không thể điều khiển sự khác
nhau này.

Điều chỉnh băng thông
Khó khăn
AON tốt hơn
Để điều chỉnh băng thông Công nghệ mạng AON tốt hơn
của một thuê bao thì rất bởi vì nó dễ dàng nâng cấp hơn.
khó vì nó phụ thuộc vào
cấu trúc của mạng PON.
Điều này có thể được cải
tiến trong tương lai nếu
cấu trúc mạng PON có cấu
hình dự phòng n +1.

Bảng 2.1: Bảng so sánh AON và PON về băng thông
 Về lưu lượng
AON
PON
Đánh giá
Sự phát triển băng thông hiện thời
Đơn giản
Khó khăn
AON chiếm ưu thế
Có thể điều tiết lưu lượng Vì mạng PON tại phía nhà
tại các node truy nhập cung cấp dịch vụ sử dụng
thông qua các switch dưới công nghệ ghép kênh theo

sự quản lý của hệ thống bước sóng và trong quá
điều khiển mạng.
trình truyền nhận lại sử
dụng các splitter cho nên
việc điều khiển băng
thông là khó khăn.
Các hiện tượng trễ, jitter và các nhiễu khác trong quá trình truyền

Nguyễn Quang Huy CB110855

16


Luận văn tốt nghiệp
Thấp
Đều sử dụng sợi quang
nên những hiện tượng này
là không đáng kể.

Chương 2: Mạng quang thụ động với chuẩn GPON
Thấp

Như nhau

Sự xung đột tại các node truy nhập
Thấp
Cao
AON ít xung đột hơn
Thuê bao tại một node Tại OLT, một splitter Số lượng thuê bao sử
truy nhập, sử dụng giao quang chia giao diện dụng mạng AON chịu ảnh

diện quang và mật độ thuê người dùng ra làm 32 hay hưởng của sự cố đường
bao tại các card giao diện 64 tín hiệu. Một subrack truyền ít hơn so với mạng
tương đối thấp so với OLT thường cung cấp nhiều PON.
sử dụng trong mạng PON giao diện thuê bao nên khi
nên khi có sự cố xảy ra thì xảy ra sự cố thì thường có
các thuê bao bị ảnh hưởng nhiều thuê bao chịu ảnh
ít hơn.
hưởng.

Bảng 2.2: Bảng so sánh AON và PON về việc điều khiển lưu lượng
2.1.6Các chuẩn mạng PON
Các chuẩn mạng PON có thể chia thành 2 nhóm: Nhóm 1 bao gồm các chuẩn
theo phương thức ghép kênh TDM PON như là APON, BPON, EPON, GPON;
Nhóm 2 bao gồm chuẩn theo các phương thức truy nhập khác như: WDM-PON và
CDMA-PON.
2.1.6.1 BPON
Mạng quang thụ động băng rộng BPON 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 đường
lên và đường xuống, giao thức truy nhập đường lên TDMA, các giao tiếp vật lý, các
giao tiếp quản lý và điều khiển ONT và DBA.
Trong mạng BPON, dữ liệu được đóng khung theo cấu trúc của các tế bào
ATM. Một khung đường xuống có tốc độ 155Mbit/s hoặc 622 Mbit/s và một tế bào
quản lý vận hành bảo dưỡng lớp vật lý OAM được chèn vào cứ mỗi 28 tế bào trong
Nguyễn Quang Huy CB110855

17


Luận văn tốt nghiệp

Chương 2: Mạng quang thụ động với chuẩn GPON

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 đường 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. Mỗi một kênh gồm có một tế bào ATM/PLOAM và 24 bit từ mào đầu. Từ mào
đầu mang thông tin về thời gian bảo vệ, 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. BPON 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 đường lên bởi dữ liệu của ONT. OLT dừng định kỳ việc truyền
đường 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 đáp. 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.
2.1.6.2 EPON
EPON được chuẩn hóa bởi IEEE 802.3. Trong EPON dữ liệu đường xuống
được đóng khung theo khuôn dạng Ethernet. Các khung EPON có cấu trúc tương tự
như các liên kết Gigabit Ethernet điểm tới điểm ngoại trừ từ mào đầu và thông tin
xác định điểm bắt đầu của khung được thay đổi để mang trường nhận dạng kênh
logic nhằm xác định duy nhất một ONU MAC. Trong đường 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 PDU 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 đường lên. Ngoài ra, giao thức DBA cũng có thể được sử dụng
Nguyễn Quang Huy CB110855

18


Luận văn tốt nghiệp

Chương 2: Mạng quang thụ động với chuẩn GPON

trong EPON để thực hiện cơ chế điều khiển phân bổ băng thông. Do không có cấu
trúc khung thống nhất đối với đường xuống và đường lên, do vậy trong cấu trúc của
EPON, các khe thời gian và giao thức xác định cự ly là khác so với BPON và GPON.
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 EPON có thể đạt tới 1Gbit/s.
2.1.6.3 GPON
GPON được xây dựng dựa trên BPON và EPON. Mặc dù GPON 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 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.
GPON sử dụng cấu trúc khung GTC cho cả hai đường xuống và đường

lên. Khung đường 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 đường lên tiếp
theo. Khung đường 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
BPON, nhưng cũng bao hàm tổng hợp các yêu cầu băng thông của các ONT.
Ngoài ra, các PLOAM và các yêu cầu băng thông chi tiết hơn được gửi đi kèm
với các nhóm đường lên khi có yêu cầu từ OLT.

Nguyễn Quang Huy CB110855

19