Đề tài Mạng truy nhập quang thụ động Ethernet Epon

MỤC LỤC

Chương 1 HIỆN TRẠNG MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG TRUY NHẬP CỦA THẾ GIỚI - 3 -

1.1 Hiện trạng mạng viễn thông của Việt Nam - 3 -

Truyền dẫn Quốc Tế - 3 -

1.1.2 Truyền dẫn Quốc Gia - 5 -

1.1.3 Truyền dẫn nội tỉnh - 5 -

1.2 Sự phát triển của lưu lượng - 5 -

1.3 Xu hướng phát triển hiện nay - 6 -

1.4 Mạng truy nhập thế hệ sau - 7 -

1.5 So sánh giữa các giải pháp truy nhập và thị trường mạng quang thụ động toàn cầu - 8 -

1.6 Kết luận chương - 10 -

Chương 2 CÔNG NGHỆ ETHERNET - 11 -

2.1 Tổng quan về Ethernet - 11 -

2.2 Các phần tử của mạng Ethernet - 12 -

2.3 Kiến trúc mô hình mạng Ethernet - 13 -

2.4 Quan hệ vật lý giữa IEEE802.3 và mô hình tham chiếu OSI - 14 -

2.5 Lớp con MAC Ethernet - 16 -

2.5.1 Dạng khung cơ bản của Ethernet - 17 -

2.5.2 Sự truyền khung dữ liệu - 18 -

2.6 Lớp vật lý Ethernet - 21 -

2.7 Quan hệ giữa lớp vật lý Ethernet và mô hình tham chiếu OSI - 21 -

2.8 Kết luận chương - 22 -

Chương 3 MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG-PON - 24 -

3.1 Tổng quan về công nghệ PON - 25 -

3.2 Đặc điểm của mạng PON - 26 -

3.3 Thành phần cơ bản của mạng quang thụ động PON - 26 -

3.3.1 Sợi quang và cáp quang - 26 -

3.3.2 Bộ tách - ghép quang - 28 -

3.3.3 Đầu cuối đường quang OLT-Optical Line Terminal - 30 -

3.3.4 Đơn vị mạng quang ONU-Optical Network Unit - 32 -

3.3.5 ODN - 34 -

3.3.6 Bộ chia: Splitter - 35 -

3.4 Mô hình PON - 36 -

3.5 WDM PON và TDM PON - 38 -

3.5.1 TDM PON - 38 -

3.5.2 WDM PON - 40 -

3.6 So sánh PON với công nghệ mạng quang chủ động AON - 42 -

3.7 Kết luận chương - 44 -

Chương 4 MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET-EPON - 45 -

4.1 Nhu cầu của mạng quang thụ động Ethernet - 45 -

4.1.1 So sánh mạng GPON và EPON - 45 -

4.1.2 Kết luận - 49 -

4.2 Tiêu chuẩn mạng quang thụ động Ethernet - 50 -

4.3 Nguyên tắc hoạt động của mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - 52 -

4.3.1 Nguyên lý hoạt động - 52 -

Giao thức điều khiển đa điểm : MPCP-Multi Point Control Protocol - 54 -

4.3.3 Bảo mật trong EPON - 61 -

4.3.4 EPON với kiến trúc 802 - 61 -

4.4 Xu hướng phát triển của mạng truy nhập quang thụ động Ethernet: - 66 -

4.4.1 Truy nhập hữu tuyến: - 66 -

4.4.2 Truy nhập vô tuyến: - 68 -

4.3 Ứng dụng của mạng truy nhập quang thụ động Ethernet-EPON - 68 -

4.3.1 FTTH - Fiber To The Home - 69 -

4.3.2 FTTB - Fiber To The Building - 70 -

4.3.3 FTTN - Fiber To The Node - 71 -

4.3.4 FTTC - Fiber To The Cabinet - 71 -

Chương 5 PHÂN PHỐI BĂNG THÔNG TRONG EPON - 72 -

5.1 Mô hình của EPON - 72 -

5.2 Thuật toán Interleaved Polling - 74 -

5.3 Phân phối băng thông cố định - 79 -

5.4 Mô tả hoạt động phân phối băng tần động cơ bản - 79 -

5.3 Kế hoạch phân bổ băng thông - 80 -

 

 

doc81 trang | Chia sẻ: lethao | Ngày: 23/03/2013 | Lượt xem: 2207 | Lượt tải: 58download
Tóm tắt tài liệu Đề tài Mạng truy nhập quang thụ động Ethernet Epon, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
iao tiếp giữa hệ thống mạng truy nhập quang thụ động PON và mạng quang đường trục của các nhà cung cấp dịch vụ thoại, dữ liệu và video. OLT có thể được đặt bên trong tổng đài hoặc tại một trạm từ xa. OLT cũng kết nối đến mạng lõi của nhà cung cấp dịch vụ thông qua hệ thống quản lý EMS. Sơ đồ khối chức năng OLT được mô tả như ở Hình 3.5 3.3.3.1 Phần lõi OLT Phần lõi OLT bao gồm các chức năng sau đây: Chức năng kết nối chéo được số hóa cung cấp các kết nối giữa phần mạng lõi với phần mạng phối quang ODN. Chức năng ghép kênh truyền dẫn cung cấp kết nối VP giữa chức năng cổng dịch vụ SPF và giao diện ODN. Các VP khác nhau được gán vào các dịch vụ khác nhau tại giao diện PON. Các thông tin khác như báo hiệu, OAM được trao đổi nhờ các VC trong VP. Nguồn: Công nghệ truy nhập trong mạng NGN Hình 3.5: Các khối chức năng trong OLT Chức năng ghép kênh truyền dẫn cung cấp việc truyền và ghép các kênh trên mạng phối quang ODN. Ví dụ như dữ liệu đi từ mạng lõi đến mạng phối quang ODN thì nó có nhiệm vụ là truyền, còn dữ liệu đi từ mạng phối quang ODN đến mạng lõi/metro thì nó phải được ghép kênh trước khi truyền đến mạng lõi. Chức năng giao diện ODN cung cấp môi trường truyền dẫn quang kết nối OLT với một hoặc nhiều ONU bằng việc sử dụng thiết bị thụ động. Nó điều khiển quá trình chuyển đổi quang điện và điện quang. Để có thể thực hiện cơ chế chuyển mạch bảo vệ và làm dễ dàng cho việc xử lí thiết bị thụ động bộ chia thì ở OLT sẽ có các chức năng giao diện ODN giống như phần mạng phối quang ODN. Giao diện ODN Đầu cuối đường dây PON xử lý chuyển đổi quang điện. Giao diện ODN chèn các tế bào ATM vào. 3.3.3.2 Phần dịch vụ OLT Phần dịch vụ OLT thì có chức năng cổng dịch vụ. Các cổng dịch vụ sẽ truyền ít nhất tốc độ ISDN và sẽ có thể cấu hình một số dịch vụ hay có thể hỗ trợ đồng thời hai hay nhiều dịch vụ khác nhau ví dụ như dịch vụ truyền hình độ phân giải cao HDTV, game online, truyền dữ liệu... Bất kì khối TU-Ttributary Unit cũng đều cung cấp hai hay nhiều port có tốc độ 2 Mbps phụ thuộc vào cách cấu hình trên mỗi port. Khối TU có nhiều port có thể cấu hình mỗi port một dịch vụ khác nhau. Chức năng cổng dịch vụ SPF đóng vai trò giao tiếp với node dịch vụ. Chức năng cổng dịch vụ thực hiện chèn tế bào ATM vào tải trọng SDH đường lên, và tách tế bào ATM từ tải trọng SDH đường xuống. Chức năng này phải được dự phòng, do đó chuyển mạch bảo vệ là cần thiết 3.3.3.3 Phần chung OLT Phần chung OLT bao gồm chức năng cấp nguồn và chức năng hoạt động, quản lí và bảo dưỡng OAM-Operation, Administration and Maintenance. Chức năng cấp nguồn chuyển đổi nguồn ngoài thành nguồn mong muốn. Chức năng OAM cung cấp các phương tiện để điều khiển hoạt động, quản lí và bảo dưỡng cho tất cả khối OLT. Trong điều khiển nội bộ, một giao diện có thể được cung cấp cho mục đích chạy thử và giao diện Q3 cho mạng truy nhập đến hệ thống đang hoạt động thông qua chức năng sắp xếp. 3.3.4 Đơn vị mạng quang ONU-Optical Network Unit ONU đặt tại phía khách hàng, ONU cung cấp các phương tiện cần thiết để phân phối các dịch vụ khác nhau được điều khiển bởi OLT. Một ONU có thể chia làm 3 phần: phần lõi, phần dịch vụ và phần chung. 3.3.4.1 Phần lõi ONU ONU gồm giao diện ODN, cổng người dùng, chức năng ghép kênh và phân kênh truyền dẫn, dịch vụ và khách hàng, và cấp nguồn. a.Giao diện ODN Giao diện ODN xử lý các quá trình chuyển đổi quang điện. Giao diện ODN trích các tế bào ATM từ tải trọng PON đường xuống và chèn các tế bào ATM vào tải trọng đường lên trên cơ sở đồng bộ từ sự định thời khung đường xuống. Nguồn: Công nghệ truy nhập trong mạng NGN Hình 3.6: Các khối chức năng trong ONU b.Ghép kênh Chỉ các tế bào ATM có hiệu lực mới có thể đi qua bộ phận ghép kênh do đó nhiều VP có thể chia sẻ băng thông đường lên một cách hiệu quả. Phần lõi ONU bao gồm: Chức năng ghép khách hàng và dịch vụ có nhiệm vụ nếu ở về phía khách hàng thì dữ liệu sẽ đựơc ghép trước khi truyền đến ODN còn nếu về phía ODN thì các dịch vụ sẽ tách ra phù hợp cho từng user đã yêu cầu dịch vụ. Chức năng ghép kênh truyền dẫn cung cấp các chức năng phân phối tín hiệu giữa ODN và khách hàng. Chức năng giao diện ODN cung cấp các chức năng chuyển đổi quang điện hay điện quang 3.3.4.2 Phần dịch vụ ONU Phần dịch vụ ONU cung cấp các chức năng cổng của người dùng. Chức năng cổng của người dùng cung cấp cho các giao diện dịch vụ của khách hàng và bộ thích nghi của chúng là 64 kbps hay n×64 kbps. Chức năng này có thể được cấp bởi một khách hàng hay một nhóm khách hàng. Nó cũng cung cấp các chức năng chuyển đổi tín hiệu tùy thuộc giao diện vật lý. Ví dụ như rung chuông, báo hiệu… Chức năng cổng người dùng UPF tương thích các yêu cầu UNI riêng biệt. OAM có thể hỗ trợ một số các truy nhập và các UNI khác nhau. Các UNI này yêu cầu các chức năng riêng biệt phụ thuộc vào các đặc tả giao diện có liên quan. Tách các tế bào ATM đường xuống và chèn các tế bào ATM ở đường lên. 3.3.4.3 Phần chung ONU Phần chung ONU bao gồm chức năng cấp nguồn và chức năng hoạt động, quản lí và bảo dưỡng OAM. Chức năng cấp nguồn cung cấp nguồn cho ONU, ví dụ như chuyển đổi xoay chiều thành một chiều hay ngược lại. Nguồn có thể được cấp tại chỗ hay từ xa. Nhiều ONU có thể chia sẻ nguồn. ONU có thể hoạt động bằng nguồn dự phòng. Chức năng OAM cung cấp các phương tiện để điều khiển các chức năng hoạt động, quản lí và bảo dưỡng cho tất cả khối của ONU. 3.3.5 ODN ODN cung cấp phương tiện truyền dẫn quang cho kết nối vật lý giữa OLT và ONU. Các ODN riêng lẻ có thể được kết hợp và mở rộng nhờ các bộ khuếch đại quang.ODN bao gồm các thành phần quang thụ động : cáp và sợi quang đơn mode, connector quang, thiết bị rẽ nhánh quang thụ động, bộ suy hao quang thụ động và mối hàn Giao diện quang ODN cung cấp đường quang giữa OLT và ONU, mỗi đường quang được định nghĩa là khoảng ở giữa các điểm tham chiếu tại một cửa sổ bước sóng nhất định. Oru, Ord Giao diện quang tại điểm tham chiếu S/R giữa ONU và ODN cho đường lên và đường xuống tương ứng. Olu, Old Giao diện quang tại điểm tham chiếu R/S giữa OLT và ODN cho đường lên và đường xuống tương ứng. Hình 3.7: Các giao diện quang 3.3.6 Bộ chia: Splitter Thành phần được nhắc chủ yếu trong mạng PON là bộ chia. Bộ chia là thiết bị thụ động, công dụng của nó là để chia công suất quang từ một sợi ra nhiều sợi khác nhau. Từ OLT đến ONU có thể sử dụng nhiều dạng bộ chia có tỉ lệ chia là 1:2; 1:4; 1:8; 1:16;1:32; 1:64; 1:128. Sử dụng một bộ chia có tỉ lệ chia lớn như 1:32 hay 1:64 hay có thể sử dụng bộ chia nhiều lớp với lớp thứ nhất sử dụng bộ chia 1:2 và lớp thứ 2 sử dụng 2 bộ chia 1:4. Hầu hết hệ thống PON sử dụng bộ chia bộ chia là 1:16 và 1:32. Tỉ lệ chia trực tiếp ảnh hưởng quỹ suy hao của hệ thống và suy hao truyền dẫn. Tỉ lệ của bộ chia càng cao cũng có nghĩa là công suất truyền đến mỗi ONU sẽ giảm xuống do suy hao của bộ chia splitter 1:N tính theo công thức 10×logN dB, nên nếu tỉ lệ bộ chia mà tăng lên gấp đôi thì suy hao sẽ tăng lên 3 dB. Cho phép gắn bên trong giá phân phối quang ODF, hay măng xông. Bảng 3.1: Liệt kê suy hao của các bộ spliter tương ứng Số cổng Suy hao Splitter 2 3 db 4 6 db 8 9 db 16 12 db 32 15 db 64 18 db 3.4 Mô hình PON Có một vài mô hình thích hợp cho mạng truy cập như mô hình cây, vòng hoặc bus. Mạng quang thụ động PON có thể triển khai linh động trong bất kỳ mô hình nào nhờ sử dụng một tapcoupler quang 1:2 và bộ tách quang 1:N. Ngoài những mô hình trên, PON có thể triển khai trong cấu hình Redundant như là vòng đôi hoặc cây đôi hay cũng có thể là một phần của mạng PON được gọi là trung kế cây. Mô hình cây Mô hình bus Mô hình vòng Mô hình trung kế cây Hình 3.8 : Các mô hình mạng quang thụ động PON Tất cả sự truyền dẫn trong mạng PON đều được thực hiện giữa OLT và các ONU. OLT ở tại tổng đài hay còn gọi là Central Office, kết nối truy nhập quang đến mạng khu vực đô thị MAN hoặc mạng diện rộng WAN còn được gọi là mạng xương sống, mạng đường dài chẳng hạn như mạng IP, ATM hay SONET. ONU ở tại đầu cuối người sử dụng trong giải pháp FTTH-Fiber To The Home, FTTB-Fiber To The Building hoặc ở tại lề đường trong giải pháp FTTC-Fiber To The Curb và có khả năng cung cấp các dịch vụ thoại, dữ liệu và video băng rộng. Tuỳ theo điểm cuối của tuyến cáp quang xuất phát từ tổng đài mà các mạng truy nhập thuê bao quang có tên gọi khác nhau như sợi quang đến tận nhà FTTH, sợi quang đến khu dân cư FTTC, sợi quang đến tòa nhà FTTB... 3.5 WDM PON và TDM PON Ở hướng xuống tức là từ OLT đến ONU, mạng PON là mạng điểm-đa điểm. OLT chiếm toàn bộ băng thông hướng xuống. Trong hướng lên, mạng PON là mạng đa điểm-điểm: nhiều ONU truyền tất cả dữ liệu của nó đến một OLT. Đặc tính hướng của các bộ tách ghép thụ động là việc truyền thông của một ONU sẽ không được nhận biết bởi các ONU khác. Tuy nhiên các luồng dữ liệu từ các ONU khác nhau được truyền cùng một lúc cũng có thể bị xung đột. Vì vậy trong hướng lên, PON sẽ sử dụng một vài cơ chế riêng biệt trong kênh để tránh xung đột dữ liệu và chia sẽ công bằng tài nguyên và dung lượng trung kế. 3.5.1 TDM PON 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 hay còn gọi là khe thời gian truyền của nó. Một thuận lợi lớn của TDM PON là 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. Trong mạng truy nhập thuê bao, hầu hết các luồng lưu lượng lên và xuống không phải là Peer to Peer. Vì vậy điều này dường như là hợp lý để tách kênh lên và xuống. Một phương pháp tách kênh đơn giản có thể dựa trên ghép kênh phân chia không gian SDM mà nó tách PON được cung cấp theo hướng truyền lên xuống. Để tiết kiệm sợi quang và giảm chi phí sửa chữa và bảo quản, một sợi quang có thể được sử dụng cho truyền theo hai hướng. Trong trường hợp này, hai bước sóng được dùng là: hướng lên λ1=1310nm, hướng xuống λ2=1550nm. Dung lượng kênh ở mỗi bước sóng có thể phân phối linh động giữa các ONU. Nguồn: Công nghệ và chuẩn hóa PON Hình 3.9 : Mạng PON sử dụng một sợi quang Các thuật ngữ trong hình được chú thích như sau: ONU: Offtical Network Unit-Đơn vị mạng quang Data transmitsion: Dữ liệu vào Data Receiver: Dữ liệu ra WDM: Ghép kênh phân chia theo bước sóng Ghép kênh phân chia theo thời gian là phương pháp được ưu tiên hiện nay cho việc chia sẻ kênh quang trong mạng truy nhập khi mà nó cho phép một bước sóng đơn ở hướng lên và bộ thu phát đơn ở OLT đã làm cho giải pháp này có ưu thế hơn về chi phí đầu tư. 3.5.2 WDM PON WDM-PON là mạng quang thụ động sử dụng phương thức đa ghép kênh phân chia theo bước sóng thay vì theo thời gian như trong phương thức TDMA. OLT sử dụng một bước sóng riêng rẽ để thông tin với mỗi ONU theo dạng điểm điểm. Mỗi một ONU có một bộ lọc quang để lựa chọn bước sóng tương thích với nó, OLT cũng có một bộ lọc cho mỗi ONU. Nhiều phương thức khác đã được tìm hiểu để tạo ra các bước sóng ONU như là: Sử dụng các khối quang có thể lắp đặt tại chỗ lựa chọn các bước sóng ONU, dùng các laser điều chỉnh được, và cắt phổ tín hiệu. Các phương thức thụ động mà theo đó OLT cung cấp tín hiệu sóng mang tới các ONU. Sử dụng tín hiệu hướng xuống để điều chỉnh bước sóng đầu ra của laser ONU. Cấu trúc của WDM-PON được mô tả như trong Hình 3.6. Trong đó, WDM-PON có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau như là FTTx, các ứng dụng cho đường dây thuê bao số tốc độ rất cao VDSL và các điểm truy nhập vô tuyến từ xa. Các bộ thu WDM-PON sử dụng kỹ thuật lọc quang mảng ống dẫn sóng. Một bộ lọc quang ống dẫn sóng có thể được đặt ở môi trường trong nhà hoặc ngoài trời. Giải pháp WDM yêu cầu một bộ thu điều khiển được hoặc là một mảng bộ thu ở OLT để nhận các kênh khác nhau. Thậm chí nhiều vấn đề khó khăn cho các nhà khai thác mạng là kiểm kê từng bước sóng của ONU: thay vì chỉ có một loại ONU, thì có nhiều loại ONU dựa trên các bước sóng Laser của nó. Mỗi ONU sẽ sử dụng một laser hẹp và độ rộng phổ điều khiển được cho nên rất đắt tiền. Mặc khác, nếu một bước sóng bị sai lệch sẽ gây ra nhiễu cho các ONU khác trong mạng PON. Việc sử dụng Laser điều khiển được có thể khắc phục được vấn đề này nhưng quá đắt cho công nghệ hiện tại. Với những khó khăn như vậy thì WDM không phải là giải pháp tốt cho môi trường hiện nay. Ưu điểm chính của WDM-PON là nó khả năng cung cấp các dịch vụ dữ liệu theo các cấu trúc khác nhau như DS1/E1/DS3, 10/100/1000Base Ethernet, tùy theo yêu cầu về băng thông của khách hàng. Tuy nhiên, nhược điểm chính của WDM-PON là chi phí khá lớn cho các linh kiện quang để sản xuất bộ lọc ở những bước sóng khác nhau. WDM-PON cũng được triển khai kết hợp với các giao thức TDMA PON để cải thiện băng thông truyền tin. WDM-PON được phát triển mạnh ở Hàn Quốc. Nguồn: Công nghệ và chuẩn hóa PON Hình 3.10 : Cấu trúc của WDM PON Các thuật ngữ được chú thích trong hình: CO :Center office : Văn phòng trung tâm FTTH: Fiber to the home-Cáp quang thuê bao FTTB : Fiber to the building- Cáp quang tới tòa nhà FTTC : Fiber to the curt- cáp quang tới khu dân cư VDSL switch: Thiết bị định tuyến đường dây thuê bao số tốc độ rất cao. Wireless Access point : Điểm truy cập mạng không dây. 3.6 So sánh PON với công nghệ mạng quang chủ động AON Mạng quang chủ động AON: Để phân phối tín hiệu, mạng quang chủ động sử dụng các thiết bị sử dụng điện để phân tích dữ liệu như một chuyển mạch, router hoặc multiplexer. Dữ liệu từ phía nhà cung cấp của khách hàng nào sẽ chỉ được chuyển đến khách hàng đó. Dữ liệu từ phía khách hàng sẽ tránh xung đột khi truyền trên đường vật lý chung bằng việc sử dụng các bộ đệm của các thiết bị chủ động. Từ năm 2007, hầu hết các các hệ thống mạng quang chủ động được gọi là ethernet chủ động. Ethernet chủ động sử dụng các chuyển mạch ethernet quang để phân phối tín hiệu, do đó sẽ kết nối các căn hộ khách hàng với nhà cung cấp thành một hệ thống mạng Ethernet khổng lồ giống như một mạng máy tính ethernet thông thường ngoại trừ mục đích của chúng là kết nối các căn hộ và các tòa nhà với nhà cung cấp dịch vụ Mỗi tủ chuyển mạch có thể quản lý tới 1000 khách hàng, thông thường là 400-500 khách hàng. Các thiết bị chuyển mạch này thực hiện chuyển mạch và định tuyến dựa vào lớp 2 và lớp 3. Một nhược điểm rất lớn của mạng quang chủ động chính là ở thiết bị chuyển mạch. Với công nghệ hiện tại, thiết bị chuyển mạch bắt buộc phải chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu điện để phân tích thông tin rồi tiếp tục chuyển ngược lại để truyền đi. Điều này sẽ làm giảm tốc độ truyền dẫn tối đa có thể trong hệ thống FTTX. Ngoài ra, do đây là những chuyển mạch có tốc độ cao nên các thiết bị này rất đắt, không phù hợp với việc triển khai đại trà cho mạng truy cập. Phân tích ưu nhược điểm và lựa chọn công nghệ: nhiều chuẩn mạng truy nhập FTTx khác nhau và không tương thích với nhau. Vì thế có sự linh hoạt về lựa chọn công nghệ, tuy nhiên nó cũng mang lại rất nhiều rủi ro khi quyết định đầu tư vào FTTx. Vì đây là một dịch vụ mạng tính chất kỹ thuật cao nên yếu tố công nghệ mang tính chất quyết định sống còn. Việc lựa chọn công nghệ nào sẽ phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: giá thành, độ phức tạp, khả năng và quy mô triển khai, sự chuẩn hóa về thiết bị. Giữa hai công nghệ mạng quang trực tiếp và mạng quang chia sẻ ta sẽ dùng mạng quang chia sẻ do mạng quang trực tiếp có chi phí rất lớn. Hơn nữa việc triển khai mạng quang trực tiếp tại thời điểm này còn gặp một số vấn đề cả về kỹ thuật và tài chính.Trong mạng quang chia sẻ ta dùng công nghệ mạng thụ động PON do công nghệ mạng chủ động AON có những hạn chế về thiết bị chuyển mạch dẫn đến hạn chế về tốc độ của toàn mạng. Hiện tại những chuyển mạch quang tốc độ cao có giá thành rất cao chỉ phù hợp cho thiết kế mạng lõi. Nguồn: vntelecom.org Hình 3.11: So sánh mạng quang chủ động và mạng quang bị động 3.7 Kết luận chương Nội dung Chương 3 đã trình bày tổng quan về mạng truy nhập quang thụ động PON và cấu trúc cơ bản của nó. Chương tiếp theo sẽ trình bày sự kết hợp công nghệ Ethernet vào mạng truy nhập quang thụ động. Chương 4 MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET-EPON Sự vượt trội về khả năng truyền dữ liệu của mạng quang thụ động PON là không phủ nhận, nhưng để khai thác tối đa khả năng của nó thì còn tuỳ thuộc vào công nghệ được lựa chọn trong truyền tải. Chương này trình bày sự kết hợp cộng nghệ Ethernet trong mạng truy nhập quang thụ động gọi tắt EPON 4.1 Nhu cầu của mạng quang thụ động Ethernet 4.1.1 So sánh mạng GPON và EPON Có lẽ sự khác biệt lớn nhất giữa hai giao thức là sự khác nhau ở cấu trúc. GPON cung cấp 3 mạng lớp 2: ATM cho thoại , Ethernet cho dữ liệu và đóng gói riêng cho thoại. Mặt khác, EPON dùng mạng lớp 2 đơn sử dụng IP để mang dữ liệu, thoại và video. Giải pháp truyền đa điểm hỗ trợ cấu trúc GPON. Sử dụng kĩ thuật ATM, nhưng mạch ảo được phân bố cho những loại dịch vụ khác nhau gửi từ vị trí tổng đài trung tâm tới user đầu cuối kinh doanh. Kiểu vận chuyển này cung cấp dịch vụ chất lượng cao, nhưng bao hàm cả mào đầu bởi vì mạch ảo cần được phân bố cho mỗi loại dịch vụ. Hơn nữa, thiết bị GPON yêu cầu nhiều sự chuyển đổi giao thức, phân đoạn và ghép lại, đầu cuối kênh ảo và giao thức điểm - điểm. EPON cung cấp liên kết liên mạch cho bất kì loại truyền thông dựa trên nền IP hay truyền thông gói. Khi thiết bị Ethernet tồn tại từ mạng gia đình trên tất cả các đường tới mạng đường trục vùng, quốc gia và toàn cầu, thực hiện EPON có hiệu quả kinh tế cao . Hơn nữa, dựa vào sự tiến bộ liên tục trong tốc độ truyền dẫn dựa trên Ethernet - bây giờ lên tới 10 Gigabit Ethernet - mức độ dịch vụ EPON cho khách hàng có thể từ luồng T1 lên tới 1 Gbps. Rõ ràng, có vài sự khác biệt riêng giữa EPON và GPON ở lớp 2. Tuy nhiên, không chỉ có sự khác biệt ở kĩ thuật. Những nhà thiết kế cũng sẽ tìm ra những sự khác biệt theo quan điểm: băng thông, phạm vi, hiệu quả, giá thành trên một thuê bao và quản lý. Hình 4.1: Mạng GPON thực tế Hình 4.2: Mạng EPON thực tế Sự khác nhau đó thể hiện ở những yếu tố sau: Băng thông sử dụng : Băng thông thay đổi giữa hai giao thức : GPON có tốc độ chiều xuống là 1.25 Gbps hay 2.5 Gbps và băng thông chiều lên dao động từ 155 Mbps tới 2.5 Gbps. EPON phân phối băng thông đối xứng 1Gbps. Dịch vụ Gigabit Ethernet của EPON thiết lập 1Gbps của băng thông cho dữ liệu và 250 Mbps của băng thông cho mã hóa. Phương pháp của EPON, như phần tiêu chuẩn Gigabit Ethernet, giống như phương pháp của Fast Ethernet cũng sử dụng 25% cho mã hóa. Dịch vụ 1.25 Gbps của GPON xác định băng thông sử dụng là 1.25 Gbps, không yêu cầu cho mã hóa. Có phải GPON sẽ thêm vào băng thông 250 Mbps như là một ưu điểm của GPON không? Câu trả lời không dựa vào sự so sánh băng thông nhưng trong thực tế GPON vẫn dùng đường lên 1.25 Gbps. Giao diện Gigabit Ethernet cho chuyển mạch tổng hợp, tổng đài trung tâm, và mạng metro hiện là cách thức tối ưu cho cổng truyền tốc độ 1Gbit. Không có bộ chuyển mạch tối ưu nào có khả năng truyền 1.25 Gbit, giá tiền băng thông mà GPON thêm có thể mua thiết bị EPON . Mặt khác, đường lên giá thấp cho dự đoán tương lai là Gigabit Ethernet, tốc độ bit chính xác của EPON. Ở điểm này, băng thông GPON thêm vào không thể chứng tỏ có lợi cho nhà cung cấp. Phạm vi : Với một giao thức, hạn chế thực tế xuất phát từ số lượng liên kết quang. Với phạm vi của cả hai giao thức hiện tại xác định ở khoảng cách xấp xỉ 20 km, sự khác nhau ở tốc độ tách - số ONU được hỗ trợ bởi một OLT - là một điểm khác biệt. GPON sẽ hỗ trợ lên tới 128 ONU. Với tiêu chuẩn EPON, không hạn chế số ONU. Phụ thuộc vào độ lớn diode laser, khi sử dụng cáp quang giá thấp, EPON có thể phân chia 32 ONU trên một OLT, hoặc 64 với sửa lỗi chuyển tiếp. Giá thành trên một thuê bao: Sử dụng EPON cho phép nhà cung cấp loại trừ thiết bị ATM và SONET mắc tiền và phức tạp và để đơn giản mạng, giá thành thấp hơn cho thuê bao. Giá thiết bị EPON xấp xỉ 1/10 giá thiết bị GPON và thiết bị EPON nhanh chóng trở thành giá cạnh tranh với VDSL. Hiệu quả mỗi tiêu chuẩn : Với hai giao thức PON, phần mào đầu được thêm vào cố định để truyền dữ liệu người dùng ở dạng gói . Trong EPON, truyền dữ liệu xảy ra ở gói có chiều dài thay đổi lên tới 1518 byte cùng với giao thức IEEE802.3 cho Ethernet. Trong ATM PON, bao gồm cả GPON, truyền dữ liệu xảy ra ở cell 53 byte có chiều dài cố định với 48 byte dữ liệu và 5 byte mào đầu như giao thức ATM xác định. Định dạng này không hiệu quả cho GPON mang lưu lượng định dạng cùng với IP, những cuộc gọi truyền dữ liệu này được phân đoạn thành những gói có chiều dài thay đổi 65,535 byte. Đối với mạng GPON mang lưu lượng IP, các gói bị chia thành những đoạn 48 byte với 5 byte header cho mỗi đoạn. Quá trình này tốn nhiều thời gian và phức tạp và thêm chi phí cho OLT tổng đài trung tâm cũng như ONU đưa vào nhà khách hàng. Hơn nữa, 5 byte băng thông bị lãng phí cho mỗi đoạn 48 byte, tạo ra một mào đầu được xem như chi phí phải trả cho cell ATM. Đây là trường hợp với chế độ đóng gói ATM của GPON . Ở những chế độ đóng gói khác , được gọi là GEM , chi phí phải trả cho cell ATM không được ứng dụng. Ngược lại, để sử dụng gói có chiều dài thay đổi, Ethernet mang lưu lượng IP và có thể giảm đáng kể mào đầu liên quan tới ATM. Một nhà nghiên cứu cho rằng khi phân phối kích thước gói 3 chế độ, mào đầu đóng gói gói Ethernet là 7.42 % trong khi mào đầu đóng gói gói ATM là 13.22%. Thêm vào đó, khi khung Ethernet chứa tỉ lệ dữ liệu cho mào đầu cao hơn GPON, sự áp dụng cao có thể được đưa ra trong khi sử dụng cáp quang giá thấp. Định thời cho kết quả GPON càng chính xác thì giá cáp quang càng đắt. Cáp quang độ chính xác cao bắt buộc là một phần của tiêu chuẩn GPON. Quản lý hệ thống : EPON yêu cầu hệ thống quản lý đơn, trái với ba hệ thống quản lý cho ba giao thức lớp 2 ở GPON, nghĩa là những kết quả EPON trong tổng chi phí thấp hơn quyền sở hữu. EPON cũng không yêu cầu sự chuyển đổi đa điểm. GPON không hỗ trợ dịch vụ multicast, đưa ra hỗ trợ cho video IP hơn là chi phối băng thông. Hỗ trợ overlay CATV: Cả hai giao thức hỗ trợ overlay truyền hình cáp CATV , đưa ra yêu cầu cho dịch vụ video chiều xuống tốc độ cao. Bước sóng EPON là 1490 nm chiều xuống và 1310 nm chiều lên, bỏ lại bước sóng 1550 nm cho overlay CATV - giống bước sóng cho BPON và GPON. Mã hóa: Với GPON, mã hóa là một phần của tiêu chuẩn ITU. Tuy nhiên, mã hóa GPON chỉ có ở chiều xuống. EPON sử dụng cơ cấu dựa vào tiêu chuẩn mã hóa mở rộng AES - Advanced Encryption Standard, được hỗ trợ bởi nhiều nhà cung cấp. Hơn nữa, mã hóa EPON có ở cả chiều xuống và chiều lên. Bảo vệ mạng: Cả hai giao thức cung cấp chức năng bảo vệ sóng mang cụ thể và nhà khách hàng cụ thể. Điều này bao gồm hỗ trợ chức năng vận hành, quản trị và bảo dưỡng sóng mang cụ thể và nhà khách hàng cụ thể. 4.1.2 Kết luận EPON là sự kết hợp giữa mạng truy nhập quang thụ động PON và công nghệ Ethernet nên nó mang ưu điểm của cả hai công nghệ này. Việc triển khai EPON mang lại lợi ích rất to lớn bao gồm: Băng thông cao hơn: EPON sẽ cung cấp băng thông cao nhất cho người dùng trong bất kỳ hệ thống truy cập quang thụ động nào. Tốc độ lưu lượng hướng xuống là 1Gbps và lưu lượng lên từ 64 ONU có thể vượt quá 800 Mbps. Với khả năng cung cấp băng thông rất lớn như vậy, EPON có một số lợi ích sau: Số lượng thuê bao trên một mạng PON lớn. Băng thông trên mỗi thuê bao nhiều. Khả năng cung cấp video. Chất lượng dịch vụ tốt hơn. Chi phí đầu tư thấp hơn: Hệ thống EPON đang khắc phục giữa chi phí và hiệu suất bằng sợi quang và các lênh kiện Ethernet. EPON cung cấp các chức năng và đặc tính sợi quang với giá có thể so sánh được với DSL và cáp đồng T1s. Hơn nữa, việc giảm chi phí đạt được nhờ kiến trúc đơn giản, hiệu quả hoạt động cao và chi phí bảo dưỡng thấp. EPON chuyển giao những cơ hội giảm giá sau: Loại trừ những phần tử ATM và SONET phức tạp và đắc đỏ. Các lênh kiện quang thụ động sống lâu đã giảm được chi phí bảo dưỡng. Những giao diện Ethernet chuẩn loại trừ nhu cầu cho DSL và Modem cáp bổ sung. Nhiều lợi nhuận hơn: EPON có thể hổ trợ đồng thời các dịch vụ thoại, dữ liệu và video, cho phép nhà cung cấp nâng cao dịch vụ băng rộng và linh hoạt. Ngoài ra, nó cũng cung cấp các dịch vụ truyền thống như POST, T1, 10/100 Base-T, hổ trợ các dịch vụ trên nền ATM, TDM-Time Division Multiplexing và SONET. 4.2 Tiêu chuẩn mạng quang thụ động Ethernet IEEE thành lập một nhóm nghiên cứu có cuộc họp đầu tiên vào tháng 1 năm 2001. EFM nhanh chóng trở thành một trong những nhóm nghiên cứu được tham gia nhiều nhất. Nhóm nghiên cứu EFM tập trung vào việc đưa Ethernet vào vòng lặp thuê bao nội bộ theo những yêu cầu của mạng truy nhập dân cư và mạng truy nhập thương nghiệp. Trong khi điều này có thể trở thành nhiệm vụ đơn giản thì thực tế những yêu cầu của nhà cung cấp tổng đài nội hạt lại khác với những yêu cầu của mạng

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docDo An Finish.doc
  • docDANH MUC HINH ANH vs BANG BIEU.doc
  • docMUC LUC.doc
  • docThuat Ngu Viet Tat.doc
Tài liệu liên quan