CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG TRUY NHẬP GPON 1. Lịch sử phát triển. Năm 2001, nhóm FSAN đã khởi xướng nỗ lực tiêu chuẩn hóa các mạng PON hoạt động ở tốc độ bit trên 1 Gbps. Ngoài nhu cầu hỗ trợ tốc độ bit cao hơn, giao thức tổng thể phải được mở để xem xét lại sao cho giải pháp tối ưu và hiệu quả nhất nhằm hỗ trợ nhiều dịch vụ cũng như chức năng và khả năng mở rộng vận hành, quản trị, bảo trì và cung cấp (OAM&P).Nhờ những nỗ lực của FSAN, một giải pháp mới đã xuất hiện trên thị trường truy cập quang – Gigabit PON (GPON), cung cấp hỗ trợ tốc độ bit cao chưa từng có (lên tới 2,488 Gbps) đồng thời cho phép truyền nhiều dịch vụ, cụ thể là dữ liệu và TDM, trong định dạng gốc và có hiệu quả cực kỳ cao.Vào tháng 1 năm 2003, các tiêu chuẩn GPON đã được ITU-T phê chuẩn và được gọi là Khuyến nghị ITU-T G.GPON là mạng truy cập cáp quang linh hoạt có khả năng hỗ trợ các yêu cầu băng thông của dịch vụ kinh doanh và dân cư, đồng thời bao phủ các hệ thống có tốc độ đường truyền danh định là 1,2 Gbit/s và 2,4 Gbit/s ở hướng hạ lưu và 155 Mbit/s, 622 Mbit/s , 1,2 Gbit/s và 2,4 Gbit/s ở 1.
Kiến trúc tổng quan mạng GPON.1 : Kiến trúc tổng quan mạng GPON Phần quang của hệ thống mạng truy cập cục bộ có thể là chủ động hoặc thụ động và kiến trúc của nó có thể là điểm-điểm hoặc điểm-đa điểm.1 cho thấy các kiến trúc được xem xét, bao gồm từ Cáp quang đến Nhà (FTTH), qua Cáp quang đến Tòa nhà/Lề đường (FTTB/C) đến Cáp quang tới Tủ (FTTCab). Mạng truy cập quang (OAN) là chung cho tất cả các kiến trúc được hiển thị trong Hình 1.1, do đó điểm chung của hệ thống này có khả năng tạo ra khối 3 lượng lớn trên toàn thế giới. Sự khác biệt của các tùy chọn mạng FTTB, FTTC, FTTCab và FTTH chủ yếu là do các dịch vụ được hỗ trợ khác nhau nên chúng có thể được xử lý giống nhau. Cấu trúc mạng GPON tiêu biểu.2: Cấu trúc hệ thống GPON tiêu biểu Cấu hình hệ thống G-PON bao gồm OLT, ONU, bộ tách quang và sợi.Sợi quang được kết nối với các nhánh OLT tại bộ tách quang thành tối đa 64 sợi và các sợi phân nhánh được kết nối với ONU.Trong lớp G-PON TC, phạm vi logic tối đa được xác định là 60 km, trong khi khoảng cách sợi quang chênh lệch tối đa giữa ONU xa nhất và ONU gần nhất là 20 km.
Sự khác biệt này được hạn chế để kích thước cửa sổ khác nhau không được mở rộng vượt quá mức cho phép do những lo ngại về chất lượng dịch vụ. Đối với tỷ lệ phân chia, lớp TC hỗ trợ tới 128 phân chia dự đoán sự phát triển của mô-đun quang trong tương lai.G-PON hỗ trợ tất cả các dịch vụ hiện đã biết và các dịch vụ mới đang được thảo luận cho các thuê bao dân cư và khách hàng doanh nghiệp. GTC hỗ trợ truyền xung nhịp 8 kHz và thêm vào đó là tín hiệu tham chiếu 1 kHz do OLT cung cấp cho ONU bằng tín hiệu điều khiển. Chức năng giám sát của G-PON giúp nâng cao độ tin cậy của mạng truy cập hiện có.
Do tính chất multicast của PON, các khung hướng xuống cần một số loại cơ chế bảo mật ở lớp TC. Dịch vụ cung cấp. GPON được yêu cầu hỗ trợ tất cả các dịch vụ hiện đã biết và các dịch vụ mới đang được thảo luận cho các thuê bao dân cư và khách hàng doanh nghiệp vì 4 khả năng băng thông rộng như vậy. Những dịch vụ cụ thể nào cần được cung cấp sẽ rõ ràng hơn đối với một số nhà khai thác so với những nhà khai thác khác và phụ thuộc nhiều vào các điều kiện pháp lý cụ thể của thị trường của từng nhà khai thác, cũng như tiềm năng thị trường của chính họ.
Làm thế nào các dịch vụ này được cung cấp một cách hiệu quả về mặt chi phí không chỉ phụ thuộc vào các điều kiện pháp lý mà còn phụ thuộc vào các yếu tố bao gồm cơ sở hạ tầng viễn thông hiện có, phân bổ nhà ở và sự kết hợp giữa khách hàng dân cư và doanh nghiệp. Các dịch vụ bao gồm dịch vụ dữ liệu, PSTN, đường truyền riêng, video, v. Về cơ bản, GPON hướng tới tốc độ truyền lớn hơn hoặc bằng 1,2 Gbit/s. Tuy nhiên, trong trường hợp FTTH hoặc FTTC có xDSL không đối xứng, tốc độ bit hướng lên tốc độ cao như vậy có thể không cần thiết.
Theo đó, GPON xác định 7 tổ hợp tốc độ đường truyền như sau: 155 Mbit/s up, 1.2 Gbit/s down; • 622 Mbit/s up, 1.2 Gbit/s down; • 155 Mbit/s up, 2.4 Gbit/s down; • 622 Mbit/s up, 2. - Phạm vi Logical Phạm vi logic là khoảng cách tối đa giữa ONU/ONT và OLT ngoại trừ giới hạn của lớp vật lý. Trong GPON, phạm vi logic tối đa được xác định là 60 km. - Phạm vi tiếp cận vật lý Phạm vi tiếp cận vật lý là khoảng cách vật lý tối đa giữa ONU/ONT và OLT.
Trong GPON, hai tùy chọn được xác định cho phạm vi vật lý: 10 km và 20 km. - Khoảng cách sợi vi sai Trong GPON, khoảng cách sợi quang chênh lệch tối đa là 20 km. Điều này ảnh hưởng đến kích thước của cửa sổ đo khoảng cách và đảm bảo sự tuân thủ với ITU-T Rec. - Độ trễ truyền tín hiệu trung bình tối đa GPON phải đáp ứng các dịch vụ yêu cầu độ trễ truyền tín hiệu trung bình tối đa là 1,5 ms.
Cụ thể, hệ thống GPON phải có thời gian trễ truyền tín hiệu trung bình tối đa dưới 1,5 ms giữa T-V. Tỷ lệ phân chia. Về cơ bản, tỷ lệ phân chia đối với GPON càng lớn thì càng hấp dẫn đối với các nhà khai thác. Tuy nhiên, tỷ lệ phân chia lớn hơn đồng nghĩa với việc phân chia quang học lớn hơn, điều này tạo ra nhu cầu tăng ngân sách năng lượng để hỗ trợ phạm vi vật lý.
Tỷ lệ phân chia lên tới 1:64 là thực tế đối với lớp vật lý dựa trên công nghệ hiện tại. Tuy nhiên, dự đoán sự phát triển liên tục của các mô-đun quang, lớp TC phải xem xét tỷ lệ phân chia lên tới 1:128 1. Kiến trúc bảo vệ tuyến trên mạng GPON. Từ quan điểm quản trị mạng truy cập, kiến trúc bảo vệ tuyến của GPON được coi là nâng cao độ tin cậy của mạng truy cập.Tuy nhiên, bảo vệ tuyến sẽ được coi là một cơ chế tùy chọn vì việc thực hiện nó phụ thuộc vào việc thực hiện các mô hình kinh tế.
Các loại chuyển mạch có thể có: Có hai loại chuyển mạch bảo vệ, cả hai đều tương tự như các loại của hệ thống SDH: i) chuyển mạch tự động; và ii) chuyển mạch cưỡng bức. Cách đầu tiên được kích hoạt bằng cách phát hiện lỗi, chẳng hạn như mất tín hiệu, mất khung, suy giảm tín hiệu (BER trở nên kém hơn ngưỡng xác định trước), v. Cách thứ hai làđược kích hoạt bởi các sự kiện quản trị, chẳng hạn như định tuyến lại sợi quang, thay thế sợi quang, v. Cả hai loại này đều có thể có trong hệ thống GPON, nếu được yêu cầu, mặc dù chúng là các chức năng tùy chọn.
Cơ chế chuyển mạch thường được thực hiện bởi chức năng OAM, do đó, trường thông tin OAM cần thiết phải được dành riêng trong khung OAM. Hình 3 thể hiện mô hình hệ thống song công cho mạng truy cập.Phần bảo vệ liên quan trong hệ thống GPON phải là một phần bảo vệ giữa giao diện ODN trong OLT và giao diện ODN trong ONU thông qua ODN, ngoại trừ dự phòng SNI trong OLT.3: Mô hình hệ thống dự phòng kép 6 • Các loại bảo vệ GPON. Có thể có một số loại hệ thống GPON song công, như trong Hình 1. Các giao thức điều khiển cho từng cấu hình phải được chỉ định độc lập với nhau.
Cấu hình đầu tiên chỉ nhân đôi sợi quang, như trong Hình 1.Trong trường hợp này, ONU và OLT là số ít.trường hợp mất tín hiệu hoặc thậm chí mất khung hình là điều khó tránh khỏi trong thời gian chuyển mạch. Tuy nhiên, tất cả các kết nối giữa nút dịch vụ và thiết bị đầu cuối phải được giữ lại sau khi chuyển mạch cáp quang này.4: Cấu hình trang bị kép sợi quang 1. Cấu hình thứ hai (Hình 1.5) nhân đôi OLT và sợi quang giữa OLT và bộ tách quang, đồng thời bộ chia có hai cổng đầu vào/đầu ra ở phía OLT.Cấu hình này giúp giảm chi phí song công các ONU, mặc dù chỉ có thể phục hồi được phía OLT.5: Cấu hình trang bị kép thiết bị 7 Cấu hình này yêu cầu mạch dự phòng ở chế độ chờ nguội ở phía OLT. Trong trường hợp này, việc mất tín hiệu hoặc thậm chí mất khung nói chung là không thể tránh khỏi trong giai đoạn chuyển mạch.
Tuy nhiên, tất cả các kết nối được hỗ trợ giữa nút dịch vụ và thiết bị đầu cuối phải được giữ lại sau lần chuyển đổi này. Cấu hình thứ ba (Hình 1.6) không chỉ tăng gấp đôi cơ sở vật chất phía OLT mà còn cả phía ONU. Trong cấu hình này, có thể khôi phục sau sự cố tại bất kỳ thời điểm nào bằng cách chuyển sang phương tiện dự phòng. Do đó, chi phí song công hoàn toàn mang lại độ tin cậy cao.6: Hệ thống trang bị kép toàn bộ cấu hình.
Trong trường hợp này, mạch thu dự phòng có thể ở chế độ chờ nóng ở cả hai phía ONU và OLT. Ngoài ra, cũng có thể chuyển đổi không cần nhấn (không mất khung) trong cấu hình này. Nếu ONU được lắp đặt trong các tòa nhà của khách hàng, hệ thống dây điện trong nhà có thể được song công hoặc không. Ngoài ra, nếu mỗi ONU thuộc sở hữu của một người dùng khác nhau thì yêu cầu về độ tin cậy sẽ phụ thuộc vào từng người dùng và chỉ một số ONU giới hạn mới có thể có cấu hình song công.
Dựa trên sự xem xét này, cấu hình cuối cùng (Hình 1.7) cho phép song công một phần ở phía ONU. Hình này hiển thị một ví dụ trong đó có ONU song công (ONU#1) và ONU đơn (ONU#N).