Đề tài Giao thức điều khiển đa điểm trong Epon

ideo. o Chất lƣợng dịch vụ tốt hơn. · Chi phí đầu tƣ thấp hơn: Hệ thống EPON đang khắc phục giữa chi phí và hiệu suất bằng sợi quang và các linh kiện Ethernet. EPON cung cấp các chức năng và đặc tính sợi quang với giá có thể so sánh đƣợc với DSL. Hơn nữa, việc giảm chi phí đạt đƣợc nhờ kiến trúc đơn giản, hiệu quả hoạt động cao và chi phí bảo dƣỡng thấp. EPON chuyển giao những cơ hội giảm giá sau: o Loại trừ những phần tử ATM và SONET phức tạp, đắt đỏ. o Các linh kiện quang thụ động sƣ dung lâu đã gi ảm đƣợc chi phí bảo dƣỡng. o Những giao diện Ethernet chuẩn loại trừ nhu cầu cho DSL và Modem cáp bổ sung. · Nhiều lợi nhuận hơn: EPON có thể hô 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 nhƣ POTS, T1, 10/100 Base- T, hô trợ các dịch vụ trên nền ATM, TDM và SONET. 4.2 Tiêu chuẩ n mạ ng EPON: 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 đƣợc tham gia nhiều nhất. Nhóm nghiên cứu EFM tập trung vao vi ệc đƣa Ethernet vào vòng lặp thuê bao nội bộ theo những yêu cầu của mạng truy nhập dân cƣ và mạng truy nhập thƣơng 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 lai khác v ới những yêu cầu của mạng xí nghiệp tƣ nhân trong việc thiết kế Ethernet. Để phát triển Ethernet cho mạng thuê bao nội hạt, nhóm nghiên cứu EFM tập trung vào 4 tiêu chuẩn chính: - Ethernet qua cáp đồng - Ethernet qua cáp quang điểm - điểm (P2P) - Ethernet qua cáp quang điểm - đa điểm (P2MP) (đƣợc xem nhƣ mạng EPON) - Vận hành, quản lý và bảo dƣỡng (OAM) SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 39 CHƯƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET - EPON Tầm quan trọng của EFM ở cáp quang và cáp đồng đêu đánh giá cho công nghệ first mile và chung h ợp với nhau bằng hệ thống OAM chung, đặc biệt là co tầm nhìn tốt do nó cho phép nhân viên vận hành mạng nội bộ lựa chọn Ethernet để sử dụng nền phần cứng và quản lý chung. Ở mỗi tiêu chuân này , đặc điểm lớp vật lý mới đƣợc bàn luận và thông qua để đƣa ra những yêu cầu của nhà cung cấp dịch vụ trong khi vẫn lƣu trữ tính toàn vẹn của Ethernet. Để phát triển đề tài này, nhóm nghiên cứu phải chứng tỏ rằng những đăc điêm kĩ thuật thỏa mãn 5 chỉ tiêu sau đây: - Tiềm năng thị trƣờng rộng - Tƣơng thích với cấu trúc 802 bao gồm việc bắc cầu và cơ sở dữ liệu thông tin quản lý (MIB – Management Information Base) - Nhận dạng riêng biệt, ví dụ nhƣ: sự khác biệt từ những tiêu chuẩn IEEE 802 khác - Tính khả thi kĩ thuật - Tính khả thi kinh tế 4.3 Phạ m vi hoạ t đ ộ ng: Phạm vi hoạt động của IEEE 802.3 bị giới hạn bởi hai lớp thấp nhất của mô hình tham chiếu OSI là: lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu. Mỗi lớp này đƣợc chia thành những lớp con và giao diện. Hình IV.3 đƣa ra những lớp con và những giao diện xác định cho những thiết bị Ethernet hoạt động ở tốc độ dữ liệu 1 Gbps. SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 40 CHƯƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET - EPON Hình IV.3: Mối quan hệ giữa mô hình phân lớp IEEE 802.3 và mô hình tham chiếu OSI[3] IEEE 802.3 sử dụng sự phân cấp lớp vật lý sau đây (từ lớp con thấp nhất đến lớp con cao hơn): - Giao diện phụ thuộc môi trƣờng (MDI – Medium Dependent Interface) chỉ ra những tín hiệu môi trƣờng vật lý và giao diện cơ điện giữa môi trƣờng truyền và thiết bị lớp vật lý. - Lớp con môi trƣờng vật lý phụ thuộc (PMD – Physical Medium Dependent) chịu trách nhiệm cho việc chỉ định giao diện trong môi trƣờng truyền. PMD chỉ đặt trên MDI. - Lớp con gắn với môi trƣờng vật lý (PMA – Physical Medium Attachment) chứa những chức năng truyền dẫn, thu, phục hồi xung đồng hồ và đồng chỉnh pha. SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 41 CHƯƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET - EPON - Lớp con mã hóa vật lý (PCS – Physical Coding Sublayer) chứa những chức năng giải mã bit dữ liệu vào những nhóm mã hóa có thể đƣợc truyền qua môi trƣờng vật lý. - Giao diện môi trƣờng gigabit độc lập (GMII – Gigabit Media Independent Interface) đƣa ra giao diện giữa lớp MAC có khả năng giagabit và lớp vật lý gigabit (PHY – Physical Layer). Mục đích của giao diện này là cho phép nhiều thiết bị đầu cuối dữ liệu (DTE – Data Terminal Equipment) trộn lẫn với nhiều thiết bị lớp vật lý tốc độ gigabit. - Lớp con tái giải điều (RS – Riconciliation Sublayer) cung cấp việc ánh xạ tín hiệu GMII vào những định nghĩa dịch vụ điều khiển truy nhập môi trƣờng. Lớp liên kết dữ liệu bao gồm các lớp con sau đây ( từ lớp thấp hơn đến lớp cao hơn): - Lớp con điều khiển truy nhập môi trƣờng xác định chức năng độc lập môi trƣờng chịu trách nhiệm cho việc truyền dữ liệu đến lớp vật lý và từ lớp vật lý. Nhìn chung, lớp con MAC xác định việc đóng gói dữ liệu (đóng khung, lập địa chỉ và phát hiện lỗi) và truy nhập môi trƣờng (phát hiện xung đôt và xƣ ly trê). - Lớp con điều khiển MAC là lớp con tự chọn thực hiện điều khiển thời gian thực và thƣc hiên thao tác v ận hành lớp con MAC. Đặc điểm cấu trúc điều khiển MAC cho phép bổ sung những chức năng mới vào tiêu chuẩn trong tƣơng lai. - Lớp con điều khiển liên kết logic (LLC – Logic Link Control) chỉ ra phần độc lập truy nhập môi trƣờng của lớp liên kết dữ liệu. Lớp con này ở ngoài phạm vi của chuẩn IEEE 802.3. Lơp con LLC hoat đông nhƣ môt giao diên giƣa lơp con MAC va lơp mang . Nó giống với những môi trƣờng vât ly khác nhƣ: Ethernet, Token Ring va WLAN (Wide Local Area Network). Nhóm tác v ụ phụ điểm – đa điểm tập trung vào những lớp thấp hơn của mạng EPON. Công việc xác định câu trúc mang EPON chia thành nhƣng đăc điêm nhƣ : đặc điểm lớp con phụ thuộc môi trƣờng vật lý, đặc điểm giao thức P2MP và mở rộng tái giải điều, mã hóa vật lý và những lớp con gắn môi trƣờng vật lý. 4.4 Nguyên tắ c hoạ t đ ộng: Chuẩn IEEE 802.3 định nghĩa hai cấu hình cơ bản cho một mạng Ethernet. Một cấu hình trong đó các trạm sử dụng chung môi trƣờng truyền dẫn với giao thức SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 42 CHƯƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET - EPON đa truy nhập sóng mang có phát hiện xung đột (CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) và cấu hình còn lại, các trạm sẽ giao tiếp với nhau thông qua một chuyển mạch sử dụng các tuyến kết nối điểm - điểm và song công. Tuy nhiên, EPON có một số đặc tính khiến cho nó không thể triển khai trên một trong hai cấu hình này mà thay vào đó ta phải kết hợp cả hai. Ở hƣớng xuống, EPON hoạt động nhƣ một mạng quảng bá. Khung Ethernet đƣợc truyền bởi OLT qua bộ chia quang thụ động đến từng ONU (với N trong khoảng từ 4 đến 64). ONU sẽ lọc bỏ các gói tin không phải là của nó nhờ vào địa chỉ MAC (Media Access Control) trƣớc khi truyền các gói tin còn lại đến ngƣời dùng. Hình IV.4: Lưu lượng hướng xuống trong EPON[3] Ở hƣớng lên, vì đặc tính định hƣớng của bộ kết hợp quang thụ động, khung dữ liệu từ bất kỳ ONU nào chỉ đến OLT và không đến các ONU khác. Trong trƣờng hợp đó, ở hƣớng lên: đặc tính của EPON giống nhƣ câu trúc đi ểm - điểm. Tuy nhiên, không giống nhƣ mạng điểm - điểm thật sự, các khung dữ liệu trong EPON từ các ONU khác nhau đƣợc truyền đồng thời vẫn có thể bị xung đột. Vì vậy, ở hƣớng lên (từ ngƣời dùng đến mạng), ONU cần sử dụng một vài cơ chế tránh xung đột dữ liệu và chia se dung l ƣợng kênh quang hợp lý. Ở đây, luồng dữ liệu hƣớng lên đƣợc phân bố theo thời gian. SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 43 CHƯƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET - EPON Hình IV.5: Lưu lượng hướng lên trong EPON[3] Nếu không có khung nào trong bộ đệm để điền vào khe thời gian thì 10 bit đặc tính rỗng sẽ đƣợc truyền. Sự sắp xếp định vị khe thời gian hợp lý có thể định vị tĩnh (TDMA cố định) hoạt động dựa vào hàng đợi tức thời trong từng ONU (thực hiện thống kê). Có nhiều mô hình định vị nhƣ là định vị dựa vào quyền ƣu tiên của dữ liệu, đinh vi dựa vào chất lƣợng dịch vụ (QoS – Quality of Service) hay đinh vi dựa vào mức dịch vụ cam kết (SLAs - Service Level Agreements). 4.5 Xu hƣớ ng phát triể n mạ ng EPON: Có khả năng phát triển theo hai hƣớng: - Tr uy nhâp hưu t uyên : Truy nhâp hƣu tuyên tƣ EPON se phat triên lên cac câu truc khac đê co thê đap ƣng nhiêu dich vu hơn. SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 44 CHƯƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET - EPON Hình IV.6: Hướng phát triển hữu tuyến của EPON Điển hình, Nhật Bản đã ứng dụng công nghệ FTTH từ rất sớm và phát triển theo hƣớng EPON. Hiện nay, do sự bùng nổ thông tin, Nhật Bản đang có nhu cầu phát triển lên GEPON. Hình IV.7: Sự bùng nổ thông tin của Nhật Bản SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 45 CHƯƠNG IV: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET - EPON - Truy nhập vô tuyến: Các kỹ thuật truy nhập quang có ƣu điểm về băng tần lớn, tuy nhiên, nó đòi hỏi chi phí cao để có thể triển khai tới từng nhà. Ngƣợc lại, kỹ thuật truy nhập vô tuyến lại có chi phí triển khai thấp. Một ƣu điểm quan trọng của các kỹ thuật vô tuyến là hỗ trợ di động. Tuy nhiên, các kỹ thuật vô tuyến nói chung bị giới hạn về phổ tần vô tuyến vì phải chia sẻ giữa các ngƣời dùng. Ngoài ra, các hệ thống vô tuyến thƣờng sử dụng sợi quang để kết nối giữa các trạm truy nhập đặt phân tán với trạm trung tâm. Sự kết hợp giữa mạng quang thụ động EPON và WiMAX là một giải pháp hấp dẫn cho mạng truy nhập băng rộng. Sự kết hợp này cho phép hai kỹ thuật có thể bổ sung cho nhau trên nhiều phƣơng diện. Việc sử dụng một mạng EPON để kết nối nhiều WiMAX-BS tạo ra sự kết hợp tốt về phân cấp băng thông. Trong bài báo này, bốn kiến trúc hợp nhất đƣợc đƣợc trình bầy. Sự hợp nhất này giúp hiện thực hóa sự hội tụ di động cố định và đem lại nhiều điểm hấp dẫn. Trƣớc hết, sự hợp nhất cho phép thực hiện hiệu quả việc phân bổ băng thông và lập lịch gói, giúp đạt đƣợc hiệu suất sử dụng băng thông và hỗ trợ QoS tốt hơn. Ngoài ra, sự hợp nhất có thể đơn giản hóa vận hành mạng (ví dụ, hoạt động chuyển giao). Hơn nữa, sự hợp nhất có thể cho phép một mạng quang thụ động mang đồng thời hai kiểu mạng truy nhập khác nhau và cung cấp cả dịch vụ truy nhập băng rộng di động lẫn cố định. Cuối cùng, sự hợp nhất của EPON và WiMAX sẽ đem lại hy vọng tiết kiệm chi phí vận hành và thiết kế cho mạng truy nhập băng rộng thế hệ mới. SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 46 CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON CHƢƠNG V: GIAO THƢC ĐIÊU KHIÊN ĐA ĐIÊM (MPCP – MULTIPOINT CONTROL PROTOCOL) TRONG EPON 5.1 Cấu truc khung MPCP : Khung MPCP thƣơng đƣơc noi đên nhƣ đơn vi dƣ liêu MPCP (MPCPDUs – MPCP Data Units). MPCP xac đinh năm ban tin sƣ d ụng để trao đổi thông tin gi ữa OLT va ONU : GATE, REPORT, REGISTER_REQ, REGISTER va REGISTER_ACK. Tât ca MPCPDU la khung điêu khiên bao gôm nhƣng vung sau (hình IV.1): - Đi a chi đi ch (DA – Destination Address): Trƣơng đia chi đich khung điêu khiên MAC chƣa 48 bit đia chi tram chƣa khung đo . Ngoại trừ bản tin REGISTER, tât ca MPCPDU sƣ dung 48 bit đia chi multicast phân công toan câu 01-80-C2-00-00-0116. Khung REGISTER sƣ dung đia chi MAC riêng cua ONU đich. Hì nh V.1: Đinh dang chung khung MPCP[3] - Đi a chi nguôn (SA – Source Address): Trƣơng đia chi nguôn khung điêu khiên đia chi MAC chƣa 48 bit đia chi riêng cua tram gƣi khung . Trong thiêt bi OLT, chƣc năng mô phỏng topo logic (LTE – Logic Topology Emulation) phân giơi giao diên môi trƣơng gigabit đôc lâp (GMII) riêng vơi nhiêu trƣơng hơp đia chi MAC va nhƣng trƣơng hơp nay co thê đƣơc gan đia chi duy nhât . Nhƣng khung băt đâu ơ thiêt bi OLT nên sƣ dung đia chi nguôn kêt hơp vơi trƣơng hơp đia chi MAC truyên khung. - C hi êu dai / l oại : Trƣơng chiêu dai / loại khung điều khiển MAC là vùng 2 octet chƣa gia tri hê thâp luc 88-08. Giá trị này đƣợc gán toàn cầu để xác định khung điêu khiên MAC . - M ã hoạt động : Trƣơng ma hoat đông xac đi nh khung điêu khiên đia chi MAC cu thê nhƣ: 00-0116: PAUSE SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 47 CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON 00-0216: GATE 00-0316: REPORT 00-0416: REGISTER_REQ 00-0516: REGISTER 00-0616: REGISTER_ACK - Đanh dâu t hơ i gi an : Trƣơng đanh dâu thơi gian mang gia tri xung đông hô MPCP tƣơng ƣng vơi truyên byte đâu tiên cua DA . Giá trị đánh dấu thời gian đƣơc dung đê đông bô xung đông hô MPCP trong OLT va ONU . - Trƣơ ng xac đi nh ma hoat đông : Trƣơng nay mang thông tin tƣơng ƣng vơi chƣc năng MPCP cu thê . Phân payload k hông đƣơc trƣơng xac đinh ma hoạt động sử dụng nên đƣợc thêm 0 vào. - C huôi ki êm t ra khung (FCS – Frame Check Sequence): Trƣơng FCS mang gia tri CRC -32 mà MAC sử dụng để kiểm lại tính nguyên vẹn của khung đƣơc nhân. - 5.1.1. K hung đ i êu kh i ên RE PO RT : Bản tin REPORT đƣợc ONU sử dụng để báo cáo trạng thái hàng đợi nội bộ đến OLT. Đinh dang khung REPORT đƣơc thê hiên ơ hinh V.2. SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 48 CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON Hì nh V.2: Đinh dang khung REPORT[3] 5.1.1.1. B áo cáo hàng đ ợ i #n: Bản tin REPORT truyền chi ều dài hàng đợi lên đến 8 hàng, đai diên bơi trƣơng bao cao hang đơi #n. Chiêu dai hang đơi đƣơc bao cao nên đƣơc điêu chinh để giải thích lời mở đầu khung cần thiết , khoảng cách liên khung và mào đầu chăn lẻ FEC mặc d ù dữ liệu bổ sung này không thể tồn tại tự nhiên trong hàng đợi . Măt khác, trƣơng nay không đai diên chiêu dai hang đơi thƣc nhƣng kich thƣơc cƣa sô truyên đoi hoi truyên dƣ liêu dƣ trƣ trong hang đơi. 5.1.1.2. Chuỗi bá o cá o tôn g hơ p bi t : Hàng đợi báo cáo đƣợc xác định bởi chuỗi báo cáo tổng hợp bit - trƣơng 8 bit trong đo 1 bit ơ vi tri n đai diên hang đơi #n. Bit n bât lên 1 chỉ ra trƣờng báo cáo hàng đợi #n tôn tai trong khi bao cao hang đơi #n không tôn tai. 5.1.1.3. S ô bô hang đ ơ i : Nêu ONU bao cao tông chiêu dai hang đơi thi OLT se câp một khe thơi gian nhỏ hơn khe thời gian mà ONU yêu cầu , nêu không nó sẽ chỉ định một khe thơi gian lớn không cân xƣng tơi ONU . Nếu thiêu hiểu biết vê câu tao hang đơi thi OLT không thê câp 1 khe thơi gian nho hơn phu hơp chinh xac vơi sô khung . Khi khung SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 49 CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON Ethernet không đƣơc chia thi một khung không khit trong phân con lai khe se đƣơc hoãn lại tới khe thời gian kế tiêp, để lại phẩn dƣ không dùng trong khe thời gian hiên tai. Đê xƣ ly trƣơng hơp nay , bản tin REPORT chứa nhiều bộ hàng đợi . Môi bô hàng đợi báo cáo chiều dài tích luỹ (bao gôm ca mào đầu) của một bô goi hang đơi phụ, luôn luôn băt đâu tƣ phân đâu cua hang đơi . Nêu OLT không thê câp toan bô chiêu dai hang đơi thi no co thê chon chiêu dai khe băng vơi bât ki gia tri bao cao nào, và khe thời gian nhƣ thế sẽ không lãng phí băng thông nhơ vao sƣ phac hoa gói. Tiêu chuân hơi mơ hô vê cach xac đinh bô goi phu . Ý kiến đầu tiên đƣợc nhóm tác vụ EFM thảo luận và thông qua cho rằng vài ngƣỡng đƣơc chi đinh cho môi hang đơi . Sau đo , chiêu dai hang đơi đƣơ c bao cao băng vơi chiêu dai tât ca các gói (bao gôm ca mào đầu) không vƣơt qua ngƣỡng. Hình V.3a cho thây một ví dụ giá trị báo cáo cho ba hàng đợi và hai ngƣỡng. Hình V.3a cho thấy cấu tạo và điểm bắt đầu hàng đợi có ngƣỡng T1 = 2000 và ngƣỡng T2 = 4000. Hình V.3b cho thấy các giá trị báo cáo của hàng đợi mà ta nhận đƣợc.Tuy nhiên, khi ban tin REPORT đƣơc DBA phat ra ngoai pham vi tiêu chuân thi việc xác định cho nhiều ngƣỡng không bao giờ đƣơc đƣa ra. Hì nh V .3a: Câu tao va điểm ngưỡng hàng đợi SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 50 CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON Hì nh V .3b: Giá trị báo cáo Hì nh V.3:Ví dụ về cấu tạo và giá trị báo cáo của hàng đợi[3] Sô bô hang đơi tôi đa trong ban tin REPORT phu thuôc vao sô lƣơng bao nhiêu hàng đợi đƣợc báo cá o. Đƣa ra han chê 64 byte trong chiêu dai ban tin REPORT , một ONU bao cao 8 hàng đợi có thế có tới hai ngƣỡng trên một hàng đợi nhƣ hình V.4a. Giá mà chỉ có một hàng đợi có thể hoạt động ở ONU thì nó có thể báo cáo lên tới 13 ngƣỡng nhƣ hinh V.4b. SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 51 CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON Hì nh V.4: Đinh dang khung REPORT co sô hang đơi đươc bao cao va bô hang đơi khác nhau[3] SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 52 CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON 5.1.2. K hung đ i êu khi ên GAT E : Khung điêu khiên GATE có vai tro kep: bản tin GATE phục hồi đƣợc dùng để quảng bá khe phục hồi cho tất cả ONU không khởi tạo và bản tin GATE chuẩn đƣợc dùng để cấp cơ hội truyền tới một mạng đơn, đã phục hồi ONU rồi . Bản tin GATE dễ dàng xác định nhƣ hai bản tin riêng biệt (có những mã hoạt động khác nhau ). Vơi nhƣng ly do khac nhau , nhóm tác vụ quyết định giữ nó nhƣ một bản tin đơn và phân biêt cach sƣ dung co dung y cua ban tin (phục hồi với bình thƣờng ) sƣ dung trƣơng bô sung trong payload. Hình V.5 cho thấy sƣ đinh dang bản tin GATE phục hồi và bản tin GATE chuân. Hì nh V.5: Đinh dang ban tin GATE: (a) GATE phuc hôi va (b) GATE chuân[3] 5.1.2.1. S ô grant/cơ : Môi cƣa sô truyên hay grant truyên đƣợc đai diên bơi căp {startTime,length}. Môt ban tin GATE c ó thể chứa tới 4 grant. Sô trƣơng grant / cơ chi đinh sô grant chính xác trong bản tin GATE đã cho cũ ng nhƣ vài thông tin bổ sung đƣợc tóm tắt trong hình V.6. SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 53 CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON Hình V.6: Sô trường grant / cơ[3] Sô trƣơng grant / cơ phụ chỉ định sô grant trong ban tin GATE . Giá trị hợp lệ là từ 0 đến 4. Bản tin GATE có 0 grant không gan đƣơc cƣa sô truyên tơi ONU va chỉ đƣợc dùng nhƣ máy móc duy trì. Bit GATE phuc hôi / chuân chi đinh muc đich va đinh dang payloa d ban tin . Khi bât lên 1, trƣơng nay chi ra răng khung la GATE phuc hôi trong khi no la GATE chuân. Báo cáo nhóm là một ánh xạ bit chỉ định rằng OLT có yêu câu ONU truyên bản tin REPORT trong bất kì grant gán nào hay không . Môi bit trong anh xa bit báo cáo nhóm tƣơng ứng với một grant riêng nhƣ sau : bit 4 tƣơng ƣng vơi grant 1, bit 5 tƣơng ƣng vơi grant 2, bit 6 tƣơng ƣng vơi grant 3 và bit 7 tƣơng ƣng vơi grant 4. Thƣc tê, nêu OLT yêu câu REPORT tƣ ONU trong grant #n, OLT nên tăng chiêu dai grant này để thích ứng với bản tin REPORT phụ. Nêu OLT câp chinh xac chiêu dai ma ONU yêu câu trƣơc thi ban tin REPORT tƣ ONU se ƣu tiên một trong nhƣng khung dƣ liêu trƣơc . Nêu khung ƣu tiên co chiêu dai lơn hơn chiêu dai khung REPORT thi khe đƣơc câp se co phân dƣ không dung va vai băng thông bi lãng phí. ONU cung cho phep phat riêng ban tin REPORT ma không cân OLT yêu câu no. Bản tin GATE phục hồi luôn luôn mang grant riêng. Bản tin này có bit GATE phục hồi / chuân bât lên 1 và không có bit báo cáo nhóm nào bật lên . Do đo, trong GATE phuc hôi, sô trƣơng grant / cơ luôn luôn co gia tri 0916. 5.1.2.2. T hơ i gi an khơ i đ âu grant #n: Trƣơng thơi gian khơ i đâu grant #n đai diên cho gia tri xung đông hô MPCP nôi bô cua ONU ơ vị trí ONU băt đâu mơ laser. Giá trị trƣơng nay đai diên cho đơn vị của TQ . Nêu ban tin GATE chƣa nhiêu hơn một grant thì tất cả grant trong ban tin đƣơc thơi gian khơi đâu săp xêp . Tuy nhiên , không yêu câu nao tôn tai cho nhƣng grant đƣơc phân phôi trong nhƣng ban tin GATE khac nhau , do đo OLT co thê gan grant cho ONU theo thƣ tƣ khac vơi thƣ tƣ trong nhƣng grant này kích hoạt ở ONU. SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 54 CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON Trong ban tin GATE phuc hôi , sƣ sáng tỏ giá trị thời gian khởi đầu grant khác nhau: thơi gian laser nên mơ , trƣơng nay gia i thich cho thơi gian ma laser có thể mơ. ONU không khơi tao se chơ sƣ tri hoan ngâu nhiên trƣơ c khi phuc đap trong khe phuc hôi. Vì thế, nêu sƣ tri hoan ngâu nhiên nay la 0 thì laser sẽ bật lên tại một lúc nào đó sau khi thời gian khởi đầu đƣợc quảng bá. 5.1.2.3. Chi êu dai chƣng thƣ #n: Trƣơng chiêu dai grant #n đai diên c ho chiêu dai truyên ONU . Chiêu dai nay đo trong TQ va bao gôm nhƣng khoang thơ i gian cân thiêt đê bât laser lên (Ton), phát chuỗi đồng bộ cần thiết cho máy thu OLT để điều chỉnh độ lợi (TAGC) và đồng bô xung đông hô may thu (TCDR) và cuối cùng tắt laser (Toff). Hình IV.6 mô ta câu trúc grant và mối quan hệ của nó với giá trị chiều dài grant. Hì nh V.7: Câu truc grant[3] Trong ban tin GATE phuc hôi , sƣ sáng tỏ trƣơng chiêu dai grant khác nhau . Đê phúc đáp lại bản tin GATE phục hồi , ONU không khơi tao se giƣ laser mơ đu lâu đê truyên ban tin REGISTER _REQ. Giá trị chiều dài grant đƣơc ONU dung đê tính toán phạm vi cho phép tối đa cho sự trì hoãn ngẫu nhiên ứng dụng cho đƣơng truyên. Ví dụ , nêu thơi gian truyên REGISTER _REQ bao gôm Ton, TAGC, TCDR và Toff là T TQ, sau đo sƣ tri hoan ngâu nhiên co thê đƣơc chon trong khoang [0:grantLength–T]. Rõ ràng, mục đích ở đây là bảo đảm rằng ONU khôn g bao giơ truyên qua thơi gian kêt thuc khe thơi gian grantStartTime + grantLength. 5.1.2.4. T hơ i gi an đ ông bô : Trƣơng thơi gian đông bô chi tôn tai trong GATE phuc hôi . Máy thu chế độ nhóm khác nhau ở OLT có thể yêu cầu khoảng cách AG C va CDR khac nhau . Đê cải thiện hiệu quả EPON khi sƣ dung máy thu tốc độ cao, OLT sƣ dung trƣơng thơi gian đông bô đê quang ba cho ONU tông thơi gian của AGC va CDR ma may thu của nó yêu cầu . Theo tiêu chuân IEEE 802.3ah, thơi gian TAGC không nên vƣơt qua 400ns. Khoảng thời gian TCDR bao gồm 2 thành phần : đông bô bit va hiêu chinh mã nhóm . Khoảng thời gian đồng bộ bit không lâu hơn 400ns. Hiêu chinh ma SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 55 CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON nhóm cho phép thời gian đồng bộ là 832ns hay 52 TQ. ONU chi nên truyên ma nhóm rỗi trong suốt thời gian đồng bộ. 5.1.3. K hung đ i êu khi ên RE GI S T E R _REQ: Bản tin REGISTER _REQ đƣơc ONU không khơi tao dung đê phuc đap GATE phuc hôi . Khi OLT nhân đƣơc ban tin REGISTER _REQ tƣ ONU , nó nghiên cứu phần thông tin chính nhƣ: vòng quay thời gian từ ONU và địa chỉ MAC của ONU . ONU đƣơc đăng ki cung co thê băt nguôn tƣ ban tin REGISTER _REQ đê yêu câu OLT xoa sô. Đinh dang ban tin nay đƣơc thê hiên trong hinh V.8. Hì nh V.8: Đinh dang khung REGISTER_REQ[3] 5.1.3.1. Cơ : Giá trị trƣờng cờ chỉ định rằng bản tin REGISTER _REQ yêu câu đăng ky (cơ = 1) hay xoa sô (cơ = 3). Tât ca nhƣng gia tri khac cua trƣơng cơ đƣơc dƣ trƣ . OLT nên bo qua tât ca ban tin REGISTER_REQ đƣơc nhân trong trƣơng cơ để nhân một trong nhƣng gia tri dƣ trƣ. 5.1.3.2. Chờ gra nt : Khi ONU nhân ban tin GATE , nó lƣu trữ tham sô grant nhƣ: thơi gian khơi đâu, chiêu dai , dâu hiêu bao cao tac vu va cơ phuc hôi cho đê n khi xung đông hô MPCP nôi bô đat đên gia tri thơi gian khơi đâu grant. Trƣơng chơ grant chỉ định tới OLT dung lƣơng đêm cua ONU đê dƣ trƣ grant tƣơng lai . Ở OLT , nhận giá trị trƣơng chờ grant đáp ứng tơi DBA để không đƣa ra grant nôi bât hơn ONU co thê đệm. Tât ca grant nôi bât hơn qua gia tri chơ grant sẽ bị ONU loại bỏ. SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 56 CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON 5.1.4. K hung đ i êu khi ên RE GI S T E R : Bản tin REGISTER đƣợc OLT dùng để gán giá trị chứng thực liên kết logic (LLID – Logical Link Identifier) duy nhât cho ONU mơi đƣơc phuc hôi . Trong tât cả MPCPDU , bản tin REGISTER là bản tin duy nhất sử dụng địa chỉ MAC của ONU nhƣ DA. Bản tin này chỉ dành cho ONU riêng , nó đƣợc truyền trƣớc khi liên kêt logic tơi ONU nay đƣơc thiêt lâp. Do đo, bản tin REGISTER đƣợc truyền với LLID quang ba vơi đia chi MAC riêng . Hơn nƣa , OLT co thê gƣi ban tin REGISTER tơi ONU đa đƣơc đăng ky , để xoá bỏ ONU này hay yêu cầu ONU lặp lại thủ thuật đăng ký . Nhƣng ban tin n hƣ thê se đƣơc gƣi trên nhƣng liên kêt logic đơn hƣơng đa đƣơc thiêt lâp va co thê dùng địa chỉ đa hƣớng gán toàn cầu 48 bit 01-80-C2-00-00-0116. Đinh dang ban tin REGISTER đƣơc thê hiên ơ hinh V.9. Hì nh V.9: Đinh dang khung REGISTER[3] 5.1.4.1. Công gan : Trƣơng công gan mang gia tri LLID gan cho ONU đa cho . Giá trị này là duy nhât trên một mạng EPON . Môt khi LLID đƣơc gan cho chƣc năng LTE trong ONU va công tƣơng ƣng ơ OLT thì liên kêt logic đơn hƣơng giƣ a OLT va ONU đƣơc tao ra. 5.1.4.2. Cơ : Trƣơng cơ xac đinh những hƣơng dân đăng ky cu thê tơi ONU . Trƣơng nay có thể mang những giá trị sau đây : - Đăng ky lai: ONU đa đƣơc đăng ky đƣơc yêu câu đăng ky lai. SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 57 CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON - Xoá sổ : ONU đa đƣơc đăng ky đƣơc yêu câu giai toa LLID va chuyên tiêp tơi trang thai không khơi tao . Sau khi xoa sô , ONU co thê tham gia vao thu thuât tƣ phuc hôi lân nƣa. - Ack: Tác nhân phục hồi ở OLT thừa nhận sự đăng ký thành công của ONU. - Nack: Tác nhân phục hồi ở OLT từ chối đăng ký tới ONU . ONU vân ơ trạng thái không khởi tạo . Tât ca gia tri trƣơng cơ khac đƣơc dƣ trƣ . ONU nên bo qua tât ca ban tin REGISTER đƣơc nhân trong khi trƣơng cơ mang một trong nhƣng gia trị dự trữ. 5.1.4.3. T hơ i gi an đ ông bô : Sƣ xac đinh trƣơng nay giông vơi xác định trƣơng thơi gian đông bô cho ban tin GATE phuc hôi . Tuy nhiên, tiêu chuân không yêu câu gia tri thơi gian đông bô trong ban tin REGISTER tƣơng ƣng vơ i gia tri thơi gian đông bô trong GATE phuc hôi. OLT se yêu câu thơi gian đông bô lơn hơn trong GATE phuc hôi . Môt khi phúc đáp đầu tiên từ ONU (ví dụ : bản tin REGISTER _REQ) đƣơc nhân , OLT co thê đinh lai chât lƣơng tin hiê u thu va co thê giam thơi gian đông bô , chăng han nhƣ: tín hiệu chất lƣợng tốt cho phép thời gian TCDR ngăn hơn. 5.1.4.4. Chơ grant gửi vê: Trƣơng chơ grant gửi vê thƣa nhân vơi ONU la DBA trong OLT châp nhân sô grant nôi bât tôi đa ma ONU co thê lƣu trƣ . Nói một cách nghiêm khắc , trƣơng nay không cân thiêt do no mang nhƣng thông tin không dung . 5.1.5. K hung đ i êu khi ên RE GI S T E R _ACK: Bản tin REGISTER _ACK phuc vu nhƣ một sƣ thƣa nhân đăng ky cuôi cung của ONU. Nó là MPCPDU đầu tiên mà ONU truyền đi trên một liên kêt logic thiêt lâp mơi. Đinh dang ban tin REGISTER_ACK đƣơc thê hiên ơ hinh V.10. SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 58 CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON Hì nh V.10: Đinh dang khung REGISTER_ACK[3] 5.1.5.1. Cơ : Trƣơng cơ xac đinh phuc đap đăng ky cu thê t ừ ONU . Trƣơng nay co thê mang nhƣng gia tri sau : - Nack: Tác nhân phục hồi ở ONU từ chối đăng ký . ONU vân ơ trang thai không khơi tao. - Ack: Tác nhân phục hồi ở ONU thừa nhận sự đăng ký thành công. Tât ca nhƣng gia tri trƣơ ng cơ khac đƣơc dƣ trƣ . OLT nên bo qua tât ca ban tin REGISTER_ACK đƣơc nhân trong khi trƣơng cơ mang một trong nhƣng gia tri lƣu trƣ. 5.1.5.2. Công gan gửi vê : Trƣơng công gan dôi vê mang ban sao chep cua gia tri công gan nhân tro ng bản tin REGISTER. 5.1.5.3. T hơ i gi an đ ông bô dôi vê : Trƣơng thơi gian đồng bộ gửi vê mang ban sao chep cua gia tri thơi gian đông bô đƣơc nhân trong ban tin REGISTER. 5.2. Gi ao t h ư c đi êu kh i ên đa đi êm (MPCP – Multipoint Control Protocol): Để hổ trợ việc định vị khe thời gian bởi OLT, giao thức MPCP đang đƣợc nhóm IEEE 802.3ah phát triển. MPCP không xây dựng một cơ chế phân bổ băng tần cụ thể, mà thay vào đó, nó là một cơ chế hổ trợ thiết lập các thuật toán phân bổ băng tần khác nhau trong EPON. Giao thức này dựa vào hai bản tin Ethernet: GATE và REPORT. Bản tin GATE đƣợc gởi từ OLT đến ONU để ấn định một khe SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 59 CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON thời gian truyền. Bản tin REPORT đƣợc ONU sử dụng để truyền đạt các thông tin về trạng thái hiện tại của nó (nhƣ mức chiếm dữ của bộ đệm) đến OLT, giúp OLT có thể phân bổ khe thời gian một cách hợp lý. Cả hai bản tin GATE và REPORT đều là các khung điều khiển MAC (loại 88-08) và đƣợc xử lý bởi lớp con điều khiển MAC. Có hai mô hình hoạt động của MPCP: tự khởi tạo và hoạt động bình thƣờng. Trong mô hình tự khởi tạo đƣợc dùng để dò các kết nối ONU mới, nhận biết trễ Round-trip và địa chỉ MAC của ONU đó. Trong mô hình bình thƣờng đƣợc dùng để phân bổ cơ hội truyền dẫn cho tất cả các ONU đƣợc khởi tạo. Từ nhiều ONU có thể yêu cầu khởi tạo cùng một lúc, mô hình khởi tạo tự động là một thủ tục dựa vào sự cạnh tranh. Ở lớp cao hơn nó làm việc nhƣ sau: 1. OLT chỉ định một khe khởi tạo, một khoảng thời gian mà không có ONU khởi tạo trƣớc nào đƣợc phép truyền. Chiều dài của khe khởi tạo này phải tối thiểu là: + - ; với là chiều dài của cửa sổ truyền mà một ONU không khởi tạo có thể dùng. 2. OLT gởi một bản tin khởi tạo GATE báo hiệu thời gian bắt đầu của khe khởi tạo và chiều dài của nó. Trong khi chuyển tiếp bản tin này từ lớp cao hơn đến lớp MAC, MPCP sẽ gán nhãn thời gian đƣợc lấy theo đồng hồ của nó. 3. Chỉ các ONU chƣa khởi tạo mới đáp ứng bản tin khởi tạo GATE. Trong lúc nhận bản tin khởi tạo GATE, một ONU sẽ thiết lập thời gian đồng hồ của nó theo nhãn thời gian đến trong bản tin khởi tạo GATE. 4. Khi đồng hồ trong ONU đến thời gian bắt đầu của khe thời gian khởi tạo (cũng đƣợc phân phối trong bản tin GATE), ONU sẽ truyền bản tin của chính nó (khởi tạo REPORT). Bản tin REPORT sẽ chứa địa chỉ nguồn của ONU và nhãn thời gian tƣợng trƣng cho thời gian bên trong của ONU khi bản tin REPORT đƣợc gởi. 5. Khi OLT nhận bản tin REPORT từ một ONU chƣa khởi tạo, nó nhận biết địa chỉ MAC của nó và thời gian Round-trip. Nhƣ đƣợc minh họa ở hình V.11, thời gian Round-trip của một ONU là thời gian sai biệt giữa thời gian bản tin REPORT đƣợc nhận ở OLT và nhãn thời gian chứa trong bản tin REPORT. SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 60 CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON Hình V.11: Thời gian Round- Từ nhiều ONU chƣa khởi tạo, có thể đáp ứng cùng bản tin khởi tạo GATE, bản tin REPORT có thể xung đột. Trong trƣờng hợp đó, bản tin REPORT của ONU bị xung đột sẽ không thiết lập bất kỳ khe nào cho hoạt động bình thƣờng của nó. Nếu nhƣ ONU không nhận đƣợc khe thời gian trong khoảng thời gian nào đó, nó sẽ kết luận rằng sự xung đột đã xãy ra và nó sẽ thử khởi tạo lại sau khi bỏ qua một số bản tin khởi tạo GATE ngẫu nhiên. Số bản tin bỏ đƣợc chọn ngẫu nhiên từ một khoảng thời gian gấp đôi sau mỗi lần xung đột. Dƣới đây chúng ta mô tả hoạt động bình thƣờng của MPCP: 1. Từ lớp cao hơn (MAC control client), MPCP trong OLT đƣa ra yêu cầu để truyền bản tin GATE đến một ONU cụ thể với các thông tin nhƣ sau: thời điểm ONU bắt đầu truyền dẫn và thời gian của quá trình truyền dẫn (hình V.12). SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 61 CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON Hình V.12: Giao thức MPCP-hoạt động của bản tin 2. Trong lớp MPCP (của cả OLT và ONU) duy trì một đồng hồ. Trong khi truyền bản tin GATE từ lớp cao hơn đến lớp MAC, MPCP sẽ gán vào bản tin này nhãn thời gian đƣợc lấy theo đồng hồ của nó. 3. Trong khi tiếp nhận bản tin GATE có địa chỉ MAC phù hợp (địa chỉ của các bản tin GATE đều là duy nhất), ONU sẽ ghi lên các thanh ghi trong nó thời gian bắt đầu truyền và khoảng thời gian truyền. ONU sẽ cập nhật đồng hồ của nó theo thời gian lƣu trên nhãn của bản tin GATE nhận đƣợc. Nếu sự sai biệt đã vƣợt quá ngƣỡng đã đƣợc định trƣớc thì ONU sẽ cho rằng, nó đã mất sự đồng bộ và sẽ tự chuyển vào chế độ chƣa khởi tạo. Ở chế độ này, ONU không đƣợc phép truyền. Nó sẽ chờ đến bản tin GATE khởi tạo tiếp theo để khởi tạo lại. 4. Nếu thời gian của bản tin GATE đƣợc nhận gần giống với thời gian đƣợc lƣu trên nhãn của bản tin GATE, ONU sẽ cập nhật đồng hồ của nó theo nhãn thời gian. Khi đồng hồ trong ONU chỉ đến thời điểm bắt đầu của khe thời gian truyền dẫn, ONU sẽ bắt đầu phiên truyền dẫn. Quá trình truyền dẫn này có thể chứa nhiều khung Ethernet. ONU sẽ đảm bảo rằng không có khung nào bị truyền gián đoạn. Nếu phần còn lại của khe thời gian không đủ cho khung tiếp theo thì khung này sẽ đƣợc để lại cho khe thời gian truyền dẫn tiếp theo và để trống một phần không sử dụng trong khe thời gian hiện tại. Bản tin REPORT sẽ đƣợc ONU gởi đi trong cửa sổ truyền dẫn gán cho nó cùng với các khung dữ liệu. Các bản tin REPORT có thể đƣợc gởi một cách tự động hay theo yêu cầu của OLT. Các bản tin REPORT đƣợc tạo ra ở lớp trên lớp SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 62 CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON điều khiển MAC (MAC Control Client) và đƣợc gán nhãn thời gian tại lớp điều khiển MAC (Hình V.13). Thông thƣờng, REPORT sẽ chứa độ dài yêu cầu cho khe thời gian tiếp theo dựa trên độ dài hàng đợi của ONU. Khi yêu cầu một khe thời gian, ONU cũng có tính đến cả các phần mào đầu bản tin, đó là các khung mào đầu 64 bit và khung mào đầu IFG 96 bit đƣợc ghép vào trong khung dữ liệu. Hình V.13: Giao thức MPCP-hoạt động của bản tin REPORT[15] Khi bản tin REPORT đã đƣợc gán nhãn thời gian đến OLT, nó sẽ đi qua lớp MAC (lớp chịu trách nhiệm phân bổ băng tần). Ngoài ra, OLT cũng sẽ tính lại chu trình đi và về với mỗi nguồn ONU. Sẽ có một số chênh lệch nhỏ của RTT mới và RTT đƣợc tính từ trƣớc bắt nguồn từ sự thay đổi trong chiết suất của sợi quang do nhiệt độ thay đổi. Nếu sự chênh lệch này là lớn thì OLT sẽ đƣợc cảnh báo ONU đã mất đồng bộ và OLT sẽ không cấp phiên truyền dẫn cho ONU cho đến khi nó đƣợc khởi tạo lại. 5.3. Chƣơ ng trì nh de mo: 5.3.1. Giớ i thiệ u: Trong phần này, chúng ta thực hiện ba chƣơng trình demo: - Demo bảo vệ tuyến quang EPON - Demo truyền nhận dữ liệu 64-QAM dùng trong dịch vụ IPTV - Demo truyền nhận dữ liệu thoại trong EPON 5.3.2. Nội dung: SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 63 CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON v Bả o vệ tuyế n quang EPON: - Trƣờ ng hợ p 1: Hình V.14 cho thấy lỗi đƣợc phát hiện trên đƣờng dây làm việc, cấu trúc bảo vệ sẽ đƣợc kích hoạt và chuyển hƣớng tín hiệu quang sang đƣờng dây bảo vệ. Mũi tên cho thấy cấu trúc bảo vệ nhƣ đƣờng bảo vệ riêng. Hình V.14 : Hỏng xảy ra ở đường dây làm việc và tín hiệu chuyển sang đường dây bảo vệ - Trƣờ ng hợ p 2: Hình V.15 cho thấy sơ đồ bảo vệ dùng chung khi hỏng xảy ra ở cả đƣờng dây làm việc và đƣờng dây bảo vệ. Sơ đồ bảo vệ dùng chung sẽ đƣợc kích hoạt và tín hiệu quang sẽ chuyển định tuyến sang đƣờng dây bảo vệ cạnh đƣợc vẽ theo mũi tên. HìnhV.15: Hỏng xảy ra ở đường dây làm việc và đường dây bảo vệ, tín hiệu chuyển sang đường dây bảo vệ bên cạnh. v Truyề n nhậ n dữ liệ u 64-QAM dùng trong dịch vụ IPTV: Một máy phát tín hiệu giả ngẫu nhiên tạo một chuỗi giả ngẫu nhiên đi qua bộ mã hóa 64-QAM, tách ra đi qua hai bộ phát xung M-ary. Sau đó tổng hợp lại qua hai bộ điều chế vuông góc rồi tách ra qua hai bộ dò ngƣỡng M-ary. Cuối cùng, ta cho tín hiệu đi qua bộ giải mã QAM. SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 64 CHƯƠNG V: GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN ĐA ĐIỂM (MPCP) TRONG EPON 5.3.3. Mục đíc h: - Bảo vệ tuyến quang EPON dùng để cung cấp cho thuê bao một đƣờng truyền ổn định nhất, bảo đảm tín hiệu không bị đứt kết nối trong khi truyền - Truyền nhận dữ liệu 64-QAM dùng trong dịch vụ IPTV: đây là một dịch vụ đƣợc cung cấp cho khách hàng khi đăng kí dịch vụ FTTH 5.3.4. Hạn chế c hƣơ ng trì nh de mo: Chƣơng trình này chỉ là chƣơng trình giả lập chỉ đƣa ra những kết quả tƣơng đối mang tính chất tham khảo. Khi đƣa vào sử dụng sẽ còn nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến kết quả ứng dụng. SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 65 CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN CHƢƠNG VI: KẾT LUẬN Qua đề tài này, em đã tìm hiểu sơ lƣợc về mạng viễn thông, mạng truy nhập quang, mạng quang thụ động và mạng EPON. Với quá trình phát triển mạng viễn thông từ trƣớc đến nay, mạng viễn thông đã có những bƣớc tiến dài trong lịch sử viễn thông. Nó ngày càng đáp ứng đƣợc những nhu cầu cần thiết của con ngƣời về chất lƣợng mạng, dịch vụ mạng,… Điển hình trong đó, mạng truy nhập quang đã, đang và sẽ ngày càng đƣợc quan tâm và phát triển hơn nữa vì những tính năng ƣu việt của nó về băng thông, nhiễu, khả năng tích hợp dịch vụ, chi phí lắp đặt và nổi bật trong đó là tính năng bảo mật của nó. Đó chính là vấn đề mà các nhà cung cấp mạng cũng nhƣ các khách hàng sử dụng mạng hiện nay đặc biệt quan tâm. Trong mạng truy nhập quang, mạng PON đã đƣợc ứng dụng rộng khắp hơn cả phần lớn nhờ vào thiết bị thụ động – không cần cấp nguồn và giá thành thiết bị cạnh tranh. Mạng PON đƣợc phân thành các loại: BPON, GPON, EPON và GEPON. Trong phạm vi đề tài này, em chỉ tìm hiểu về mạng EPON để biết đƣợc những điểm cơ bản về nó nhƣ: tiêu chuẩn, phạm vi hoạt động, nguyên tắc hoạt động của mạng. Từ đó, em đi vào tìm hiểu về giao thức điều khiển đa điểm (MPCP) trong mạng EPON – mục tiêu chính của đề tài. Trong giao thức MPCP, cấu trúc khung của mạng EPON chia thành bốn khung điều khiển: REPORT, GATE, REGISTER_REQ, REGISTER và REGISTER_ACK và hoạt động của giao thức dựa vào những bản tin này. Để hiểu rõ hơn về giao thức này, em thực hiện chƣơng trình demo truyền dữ liệu và thoại trong mạng EPON. Sau khi hoàn thành đề tài này, em đã tìm hiểu đƣợc những kiến thức về mạng viễn thông, mạng truy nhập quang, mạng quang thụ động, đặc biệt trong đó là biết đƣợc nhiều hơn về mạng EPON và giao thức điều khiển đa điểm của nó. Qua phần thực hiện chƣơng trình demo, em hiểu rõ hơn về cách truyền dữ liệu và thoại của dịch vụ ứng dụng trong mạng EPON bằng cách ứng dụng giao thức MPCP từ đó biết đƣợc những thông số mạng của nó. SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 66 CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện đề tài, do thời gian còn hạn chế và còn nhiều thiếu sót về kiến thức nên đề tài chỉ hạn chế tìm hiểu ở giao thức điều khiển đa điểm, không thể tìm hiểu thêm về những vấn đề khác trong mạng EPON đƣợc. Và đề tài chỉ gói gọn trong phần thực hành một trong nhiều ứng dụng của mạng EPON chứ không thể tìm hiểu kĩ hơn về các ứng dụng khác của mạng. Trong đề tài này, với mong muốn sử dụng giao thức điều khiển đa điểm đƣợc ứng dụng trong thực tế mạng truy nhập quang FTTH, chúng ta có khả năng cung cấp cho thuê bao yêu cầu băng thông lớn, có khả năng tích hợp cao nhƣ IPTV, VOD, triple play,… SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 67 DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình II.1: Cấu trúc phân cấp của mạng viễn thông[6] .................................................. 6 Hình II.2: Mô hinh tham chiêu cua mang truy nhâp [7]................................................. 8 Hình II.3: Mô hinh đâu nôi AON[11]......................................................................... 13 Hình II.4: Phƣơng thức đấu nối Home run fiber[11] .................................................. 13 Hình II.5: Phƣơng thức đấu nôi Active Star Ethernet[11]........................................... 14 Hình II.6: Mô hình logic của mạng PON[8] ............................................................... 15 Hình II.7: Mô hình đấu nối PON[8] ........................................................................... 16 Hình III.1: Cấu trúc phân lớp của BPON[5] ............................................................... 22 Hình III.2: Cấu trúc khung APON chiều xuống tại tốc độ 155.52 Mb/s[5] ................. 24 Hình III.3: Cấu trúc khung APON luồng lên[5] ......................................................... 25 Hình III.4: Chuyển mạch BPON[2] ........................................................................... 26 Hình III.5: Cấu trúc phân lớp của GPON[4]............................................................... 28 Hình III.6: T-CONT giữa OLT và ONU[5] ................................................................ 29 Hình III.7: T-CONT ATM và T-CONT GEM[4] ....................................................... 29 Hình III.8: Cấu trúc khung GPON trong dòng luồng xuống[4]................................... 30 Hình III.9: Cấu trúc khung GPON luồng lên[4] ......................................................... 31 Hình III.10: Mô hình mạng GEPON[13] .................................................................... 33 Hình IV.1: Mạng GPON thực tế[14] .......................................................................... 35 Hình IV.2: Mạng EPON thực tế[14] .......................................................................... 36 Hình IV.3: Mối quan hệ giữa mô hình phân lớp IEEE 802.3 và mô hình tham chiếu OSI[3]........................................................................................................................ 41 Hình IV.4: Lƣu lƣợng hƣớng xuống trong EPON[3] .................................................. 43 Hình IV.5: Lƣu lƣợng hƣớng lên trong EPON[3] ....................................................... 44 Hình IV.6: Hƣớng phát triển hữu tuyến của EPON .................................................... 45 Hình IV.7: Sự bùng nổ thông tin của Nhật Bản .......................................................... 45 SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 68 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình V.1: Đinh dang chung khung MPCP [3]............................................................. 47 Hình V.2: Đinh dang khung REPORT[3]................................................................... 49 Hình V.3a: Câu tao va điểm ngƣỡng hang đợi ........................................................... 50 Hình V.3b: Giá trị báo cáo ......................................................................................... 51 Hình V.3:Ví dụ về cấu tạo và giá trị báo cáo của hàng đợi[3] .................................... 51 Hình V.4: Đinh dang khung REPORT co sô hang đợi đƣợc bao cao va bô hang đợi khác nhau[3] .............................................................................................................. 52 Hình V.5: Đinh dang ban tin GATE: (a) GATE phuc hôi va (b) GATE chuân[3]....... 53 Hình V.6: Sô trƣờng grant / cờ[3] .............................................................................. 54 Hình V.7: Câu truc grant[3] ....................................................................................... 55 Hình V.8: Đinh dang khung REGISTER _REQ[3] ..................................................... 56 Hình V.9: Đinh dang khung REGISTER [3] ............................................................... 57 Hình V.10: Đinh dang khung REGISTER _ACK[3] ................................................... 59 Hình V.11: Thời gian Round-trip[15] ........................................................................ 61 Hình V.12: Giao thức MPCP-hoạt động của bản tin GATE[15] ................................. 62 Hình V.13: Giao thức MPCP-hoạt động của bản tin REPORT[15] ............................ 63 Hình V.14 : Hỏng xảy ra ở đƣờng dây làm việc và tín hiệu chuyển sang đƣờng dây bảo vệ............................................................................................................................... 64 HìnhV.15: Hỏng xảy ra ở đƣờng dây làm việc và đƣờng dây bảo vệ, tín hiệu chuyển sang đƣờng dây bảo vệ bên cạnh. ............................................................................... 64 SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 69 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT A AES AGC AM-VSB AN AOEN AON APON ASE ATM ATM Advanced Encryption Standard Automatic Gain Control Amplitude Modulation-Vestigial Side Band Access Network Active Optical Ethernet Network Active Optical Network ATM Passive Optical Network Active Star Ethernet Asynchorous Transfer Mode Asynchronous Transfer Mode Tiêu chuẩn mã hóa mở rộng Điều khiển độ lợi tự động Điều chế khuếch đại băng tần một biên còn sót lại Mạng truy nhập Mạng quang tích cực Ethernet Mạng quang tích cực Mạng quang thụ động ATM Mạng Ethernet hình sao tích cực Chế độ truyền bất đồng bộ Chê đô truyên bât đông bô B BIP Byte Interleaved Parity Byte chèn chẵn lẻ BPON BW Broadband Passive Optical Network Bandwidth Mạng quang thụ đông băng rông Băng thông liên kết C CATV Community Antenna Television Truyền hình cáp CDR hồ CO Clock and Data Recovery Central Office Phục hồi dữ liệu và xung đồng Tổng đài trung tâm CPE CRC CSMA/CD CWDM Customer-premises equipment Cyclic Redundancy Check Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection Coarse Wavelength Division Multiplexing Thiết bị nhà thuê bao Kiểm tra độ dƣ vòng Đa truy nhập sóng mang có phát hiện xung đột Ghép kênh chuỗi bƣớc sóng D DA Destination Address Đia chi đich DBA DBS DSL DTE DWDM Dynamic Bandwidth Allocation Direct Broadcast System Dial Subscriber Line Data Terminal Equipment Dense Wavelength Division Multiplexing Định vị băng thông động Truyền hình trực tiếp Đƣờng dây thuê bao số Thiết bị đầu cuối dữ liệu Ghép kênh theo bƣớc sóng mật đô cao E EFM Ethernet in the First Mile Công nghệ Ethernet trong tiêu SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 70 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT chuẩn First Mile EPON Ethernet Passive Optical Network Mạng quang thụ động Ethernet F FBT Fused Biconical Taper Hàn sợi quang thon nhỏ hai đầu FCS Frame Check Sequence Chuôi kiêm tra khung FEC Forward Error Correction Sửa lỗi chuyển tiếp FTTB Fiber-to-the Building Mạng quang tới tòa nhà FTTC Fiber-to-the Curb Mạng quang tới vỉa hè FTTH Fiber-to-the Home Mạng quang tới nhà FTTPC Fiber-to-the PC Mạng quang tới PC G GEM GPON Encapsulation Method Phƣơng pháp đóng gói GPON GEPON Gigabit Ethernet Passive Optical Mạng quang thụ động Gigabit Network Ethernet MII Gigabit Media Independent Interface Giao diện môi trƣờng gigabit độc lập GPON Gigabit Passive Optical Network Mạng quang thụ động Gigabit GTC GPON Transmission Convergence Lớp hội tụ truyền dẫn GPON Layer H HEC Header Error Correction Sửa lỗi header I ID Identification Giá trị nhận dạng IFG Inter-frame Gap Khe hở giữa các khung IP Internet Protocol Giao thƣc Internet IPTV Internet Protocol Television Truyền hình sử dụng giao thức Internet ISDN Integrated Services Digital Network Mạng tích hợp dịch vụ số ISDN-BA ISDN - Basic Access ISDN truy nhâp cơ ban L LAN Local Area Network Mạng cục bộ LLC Logic Link Control Lớp con điều khiển liên kết logic LLID Logical Link Identifier Giá trị chứng thực liên kết logic LMDS Local Multipoint Distribution Service Dịch vụ nội hạt phân bố đa điểm LTE Logic Topology Emulation Mô phỏng topo logic M MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập môi trƣờng MDI Medium Dependent Interface Giao diện phụ thuộc môi trƣờng SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 71 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT MIB MPCPDUs MTBF Management Information Base MPCP Data Units Mean Time Between Failures Cơ sở dữ liệu thông tin quản lý Đơn vi dƣ liêu MPCP Kéo dài vô hạn thời gian O OAM Operation, Administration and Vận hành, quản lý và bảo dƣỡng Maintenance OAM&P Operation, Administration, Vận hành, quản lý, bảo dƣỡng và Maintenance and Provisioning dự liệu ODN Optical distribution network Mạng phân phôi quang OLT Optical Line Terminal Kết cuối đƣờng dây quang ONT Optical Network Terminal Kết cuối mạng quang P P2MP Point to Multipoint Kết nối điểm – đa điểm P2P Point to Point Kết nối điểm – điểm PCB Pool Control Block Khối điều khiển vùng lƣu trữ PCS Physical Coding Sublayer Lớp con mã hóa vật lý PDH Plesiochoronous Digital Hierarchy Phân câp sô cân đông bô PHY Physical Layer Lớp vật lý PLC Planar Lightwave Circuit Cấu trúc mạch sóng ánh sáng hai chiều PLOAM Physical Layer Operation, Vận hành, quản lý và bảo dƣỡng Administration and Maintenance lớp vật lý PMA Physical Medium Attachment Lớp con gắn với môi trƣờng vật lý PMD Physical Medium Dependent Lớp con môi trƣờng vật lý phụ thuộc PML Physical Medium Layer Lớp môi trƣờng vật lý PON Passive Optical Network Mạng quang tích cực POTS Plain Old Telephone Service Dịch vụ điện thoại truyền thống PPP Point-to-Point Protocol Giao thức điểm - điểm PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyên mach công cộng PTP Point- to-Point Kết nối điểm - điểm R RF Radio Frequency Tần số vô tuyến RS Riconciliation Sublayer Lớp con tái giải điều RTT Round-trip Time Thời gian đi và về S SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 72 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT SA SAR SDH SLAs SNI SNR SONET STM Source Address Segmentation And Reassembly Synchoronous Digital Hierarchy Service Level Agreements Subscriber Network Interface Signal Noise Ratio Synchronous Optical Network Synchronous Transmission Module Đia chi nguôn Phân đoạn và ghép lại Phân câp sô đông bô Mức dịch vụ cam kết Giao diên mang thuê bao Tỉ lệ công suất tín hiệu trên nhiễu Mạng quang đồng bộ Module truyền đồng bộ T TCDR Time Clock and Data Recovery Phục hồi dữ liệu và xung đồng hồ thời gian TCL Transmission Convergence Layer Lớp hội tụ truyền dẫn T-CONT Transmission Container Container truyền TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian TQ Time Quantum Lƣợng tử thời gian U UNI User Network Interface Giao diên mang ngƣơi dung V VC Virtual Circuit Mạch ảo VCI Virtual Circuit Identifier Giá trị mạch ảo VDSL Very high data rate Digital Đƣờng dây thuê bao số tốc độ dữ Subscriber Line liêu rât cao VHS Video Home System Hệ thống video gia đinh VLAN Virtual LAN Mạng LAN ảo VP Virtual Path Đƣờng ảo VPI Virtual Path Identifier Giá trị đƣờng ảo VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo W WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bƣớc sóng WLAN Wide Local Area Network Mạng diện rộng SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Fiber – Optic Communications Technology, Djafar K.Mynbaev & Lowell L.Scheiner, 2001. 2. Kỹ thuật chuyển mạch ATM – Nguyễn Xuân Khánh – 2004. 3. Ethernet Passive Optical Network - Glen Kramer - 2005. 4. Broadband Optical Networks and fiber to the home – Chinlon Lin – 2006 5. Passive Optical Network principles and Practice, Cedric Lam, 2007. 6. Tài liệu học tập môn Mạng viễn thông: “Mang thê hê kê tiêp NGN – Next Generation Network”, khoa Viên thông, Học viện công nghệ bƣu chính viên thông. 7. Tài liệu học tập môn Mạng ngoại vi: “Mang ngoai vi va truy nhâp” , khoa Viên thông, Học viện công nghệ bƣu chính viễn thông . 8. Tài liệu của Viettel Telecoms 9. 10. 11. Occam Networks Inc., 12. Fundamentals of a Passive Optical Network (PON), David Cleary, PH.D. Vice President, Advance Technology Optical Solutions, Inc., 13. 14. 15. 16. SVTH: NGUYỄN THỊ KIM THI Đ05VTA1 74