Đồ án Nghiên cứu công nghệ truy nhập quang ethernet - Epon

hụ thuộc vào kiểu mã hoá tín hiệu được sử dụng và cấu hình đường truyền như thế nào mà PCS và PMA có thể hoặc không thể hỗ trợ hoạt động song công. Hình 3.7. Mô hình tham chiếu lớp vật lý Ethernet. Với mô hình linh hoạt, kiến trúc đơn giản đặc biệt là chi phí thấp, Ethernet đã vượt qua ATM và trở thành công nghệ phổ biến hiện nay. Ethernet được chuẩn hoá theo chuẩn IEEE802.3 với các tốc độ hoạt động đa dạng và tương tích với mô hình bảy lớp là điều kiện thuận lợi để ứng dụng vào mạng truy cập. Ngoài ra, Ethernet còn tương thích với nhiều loại thiết bị khác nhau nên trở thành một sự lựa chọn lý tưởng cho mạng truy nhập để truyền tải lưu lượng IP và hỗ trợ hiệu quả lưu lượng đa phương tiện. Ethernet đã chứng tỏ là lựa chọn thích hợp nhất cho mạng quang thụ động để ứng dụng cho mạng truy nhập. 3.2. Mạng truy nhập quang thụ động ETHERNET-PON. 3.2.1. Mạng truy nhập quang thụ động EPON. EPON là mạng dựa trên mạng PON mà nó mang lưu lượng dữ liệu được đóng gói vào khung Ethernet. Nó sử dụng chuẩn mã đường truyền 8b/ 10b (8 bit người dùng được mã hóa như 10 bit đường truyền) và hoạt động ở tốc độ chuẩn của Ethernet.[3] [4]. Lợi ích của mạng truy cập quang thụ động ETHERNET – EPON EPON là sự kết hợp giữa mạng truy cập quang thụ động PON và kỹ thuật Ethernet nên nó mang ưu điểm của cả hai công việc 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 đắt đỏ. Các linh kiện quang thụ động có chất lượng toosy 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 hỗ 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, hỗ trợ các dịch vụ trên nền ATM, TDM (Time Division Multiplexing) và SONET. 3.2.2. Nguyên lý hoạt động. 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 một đường truyền dẫn với giao thức đa truy cập sóng mang có phát hiện xung đột (CSMA/ CD) 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 mà 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 hướng xuống, EPON hoạt động như một mạng quảng bá. Khung Ethernet được 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 trước khi chuyển các gói tin đến người dùng. Hình 3.8. Lưu lượng hướng xuống trong EPON. Ở hướng lên, vì các đặc tính định hướng 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 trường hợp đó, ở hướng lên: đặc tính của EPON giống như kiến trúc điểm – điểm. Tuy nhiên, không giống như mạng điểm – điểm thật sự, các khung dữ liệu trong EPON từ các ONU khác nhau được truyền đồng thời vẫn có thể bị xung đột. Vì vậy, ở hướng lên (từ người dùng đến mạng), ONU cần sử dụng một vài cơ chế tránh xung đột dữ liệu và chia sẻ dung lượng kênh quang hợp lý. Ở đây, luồng dữ liệu hướng lên được phân bố theo thời gian. Hình 3.9. Lưu lượng hướng lên trong EPON. Nếu không có khung nào trong bộ đệm để điền vào khe thời gian thì 10 bit đặc tính rỗng sẽ được 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 như là định vị dựa vào quyền ưu tiên của dữ liệu, dựa vào chất lượng dịch vụ QoS hay dựa vào mức dịch vụ cam kết (SLAs :Service Level Agreements). 3.2.3. Giao thức điều khiển đa điểm MPCP. Để hổ trợ việc định vị khe thời gian bởi OLT, giao thức MPCP đang được 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 hỗ 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 được gửi từ OLT đến ONU để ấn định một khe thời gian truyền. Bản tin Report được ONU sử dụng để truyền đạt các thông tin về trạng thái hiện tại của nó (như 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 được xử lý bởi lớp con điều khiển MAC. Có hai mô hình hoạt động của MPCP: tự khởi tạo và hoạt động bình thường. Trong mô hình tự khởi tạo được dùng để dò các kết nối ONU mới, nhận biết trễ Round-trip và địa chỉ MAC của ONU đó. Trong mô hình bình thường được dùng để phân bổ cơ hội truyền dẫn cho tất cả các ONU được 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 như sau: OLT chỉ định một khe khởi tạo, một khoảng thời gian mà không có ONU khởi tạo trước nào được 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. 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 được lấy theo đồng hồ của nó. Chỉ các ONU chưa 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. Khi đồng hồ trong ONU đến thời gian bắt đầu của khe thời gian khởi tạo (cũng được 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 tượng trưng cho thời gian bên trong của ONU khi bản tin Report được gởi. Khi OLT nhận bản tin Report từ một ONU chưa khởi tạo, nó nhận biết địa chỉ MAC của nó và thời gian Round-trip. Như được minh họa ở hình 3.10, thời gian Round-trip của một ONU là thời gian sai biệt giữa thời gian bản tin Report được nhận ở OLT và nhãn thời gian chứa trong bản tin Report. Hình 3.10. Thời gian Round – trip. Từ nhiều ONU chưa được khởi tạo, có thể đáp ứng cùng bản tin khởi tạo Gate, bản tin Report có thể xung đột. Trong trường hợp đó, bản tin Report của ONU bị xung đột sẽ không thiết lập bất kỳ khe nào cho hoạt động bình thường của nó. Nếu như ONU không chấp nhận được khe thời gian trong khoảng 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 được chọn ngẫu nhiên từ một khoảng thời gian gấp đôi sau mỗi lần xung đột. Dưới đây chúng ta mô tả hoạt động bình thường của MPCP: Từ lớp cao hơn (MAC control client), MPCP trong OLT đưa ra yêu cầu để truyền bản tin Gate đến một ONU cụ thể với các thông tin như sau: thời điểm ONU bắt đầu truyền dẫn và thời gian của quá trình truyền dẫn. Hình 3.11.Giao thức MPCP- hoạt động của bản tin Gate. 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 được lấy theo đồng hồ của nó. 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 lưu trên nhãn của bản tin Gate nhận được. Nếu sự sai biệt đã vượt quá ngưỡng đã được định trước thì ONU sẽ cho rằng, nó đã mất sự đồng bộ và sẽ tự chuyển vào mode chưa khởi tạo. Ở mode này, ONU không được phép truyền. Nó sẽ chờ đến bản tin Gate khởi tạo tiếp theo để khởi tạo lại. Nếu thời gian của bản tin Gate được nhận gần giống với thời gian được lưu 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 được 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 được ONU gởi đi trong cửa sổ truyền dẫn gán cho nó cùng với các khung dữ liệu. Các bản tin Report có thể được gửi một cách tự động hay theo yêu cầu của OLT. Các bản tin Report được tạo ra ở lớp trên lớp điều khiển MAC (MAC Control Client) và được gán nhãn thời gian tại lớp điều khiển MAC. Thông thường 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 được ghép vào trong khung dữ liệu. Hình 3.12. Giao thức MPCP – hoạt động của bản tin Report. Khi bản tin Report đã được 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 được tính từ trước 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 được cảnh báo ONU đã mất đồng bộ và OLT sẽ không cấp phiên truyền dẫn cho ONU cho đến khi nó được khởi tạo lại. Hiện nay giao thức MPCP vẫn đang tiếp tục được xây dựng và phát triển bởi nhóm 802.3ah của IEEE. Đây là nhóm có nhiệm vụ phát triển và đưa ra các giải pháp Ethernet cho các thuê bao của mạng truy nhập. 3.2.4. EPON với kiến trúc 802. Kiến trúc IEEE 802 định nghĩa hai phương thức: chia sẻ trung gian và song công. Trong phương thức chia sẽ trung gian (Share Medium), tất cả các trạm được kết nối đến miền truy nhập đơn, ở đó phần lớn một trạm có thể phát tại một lúc và tất cả các trạm có thể nhận bất cứ lúc nào. Trong phương thức song công, đó là sự kết nối PtP kết nối hai trạm và cả hai trạm có thể phát và nhận đồng thời. Dựa vào định nghĩa đó, các cầu không bao giờ chuyển tiếp khung quay trở lại cổng vào của nó. Nói khác, nó cho rằng tất cả các trạm được kết nối đến cùng một cổng của cầu và có thể truyền thông với nhau mà không cần thông qua cầu. Phương thức này đã tạo ra khả năng các người dùng được kết nối đến các ONU khác nhau trong cùng mạng PON và có thể truyền thông với nhau mà dữ liệu không cần xử lý ở lớp 3 hoặc lớp cao hơn. Để giải quyết vấn đề này và đảm bảo thích hợp với các mạng Ethernet khác, các thiết bị gắn liền với EPON sẽ có ở lớp con thêm vào, dựa trên cấu hình của nó sẽ chọn Share Medium hoặc Point to Point Medium. Lớp con này được xem như là lớp con Share Medium Emulation (PtPE). Lớp con này phải ở dưới lớp MAC để đảm bảo hoạt động của Ethernet MAC hiện tại được định nghĩa trong chuẩn P802.3 của IEEE. Hoạt động của lớp Emulation dựa vào tagging của Ethernet với tag duy nhất cho mỗi ONU. Những tag này được gọi là LinkID và được đặt vào trong mào đầu trước mỗi khung. Hình 3.13. Trường link ID được nhúng trong mào đầu. Để bảo đảm sự duy nhất cho LinkID, OLT sẽ ấn định một hoặc nhiều tag cho mỗi ONU trong suốt quá trình đăng ký lúc đầu. Point to Point Emulation Trong mô hình này, OLT phải có N cổng MAC, một cổng cho một ONU ( hình 3.14.a) Khi một khung được gửi xuống (từ OLT đến ONU), lớp con PtPE trong OLT sẽ chèn LinkID kết hợp với cổng MAC cụ thể vào khung dữ liệu. Các khung sẽ được chia sẽ cho từng ONU nhưng chỉ một lớp MAC của nó. Ở lớp MAC của các ONU còn lại sẽ không nhận được khung này. Trong khả năng này, nó sẽ xuất hiện nếu chỉ khi khung được gửi theo kết nối PtP chỉ cho một ONU. Hình 3.14.a. Hướng xuống trong PtPE. Ở hướng lên, ONU sẽ chèn LinkID được ấn định của nó vào mào đầu của mỗi khung được chuyển. Lớp con PtPE trong OLT sẽ tách khung để nhận biết cổng MAC chính xác dựa vào LinkID duy nhất cho mỗi ONU Hình 3.14.b. Hướng lên trong PtPE. Cấu hình PtPE thích hợp với cầu khi mỗi ONU được kết nối đến một cổng độc lập của cầu. Cầu được đặt trong OLT sẽ chuyển tiếp lưu lượng vào trong ONU giữa các cổng của nó. Hình 3.15. Cầu giữa các ONU trong PtPE. Share Medium Emulation. Trong SME, bất kỳ một Node nào (OLT hay ONU) sẽ chuyển khung dữ liệu và sẽ được nhận ở tất cả các Node (OLT và ONU). Trong hướng xuống, OLT sẽ chèn một LinkID quảng bá mà mọi ONU đều chấp nhận (hình 3.16.a). Để đảm bảo hoạt động Share Medium cho hướng lên, lớp con SME trong OLT phải nhản ánh tất cả các khung trở lại hướng xuống để tất cả các ONU nhận chính khung dữ liệu của nó thì lớp con SME ở ONU chỉ thừa nhận khung nếu LinkID của khung đó khác với LinkID của nó. Hình 3.16.a. Hướng truyền xuống trong SME. Hình 3.16.b. Hướng truyền lên trong SME. SME chỉ yêu cầu một cổng MAC trong OLT. Chức năng vật lý của lớp này (lớp con SME) là cung cấp truyền thông ONU đến ONU, không cần cầu liên kết. 3.3. Trễ và các phương pháp phân phối băng thông trong EPON. Đối với các dịch vụ viễn thông thì vấn đề chất lượng dịch vụ giữ vai trò quan trọng. Nó quyết định đế sự thành công hay thất bại của dịch vụ đó. Ở đây với mạng truy nhập quang thụ động Ethernet EPON thì chất lượng mà cụ thể ở đây là trễ trong truyền tải, khả năng cấp phát băng thông truyền tải cho từng ONU khi lượng byte của chúng thay đổi. Trễ ở đây chủ yếu phụ thuộc vào sự phân bố băng thông cho từng ONU trong mạng. Trong mục này sẽ trình bày dữ liệu được phát lên trong ONU như thế nào, thuật toán phân bố băng thông Iterleaved-Polling mô hình tính toán trễ và đưa ra các phương pháp phân phối băng thông cho các ONU cũng như hàng đợi của chúng: cấp phát băng thông cố định, cấp phát băng thông tương đối, cấp phát băng thông theo quyền ưu tiên dịch vụ và phương pháp SLA aware p- DPA. 3.3.1. Mô hình mô phỏng của mạng truy nhập EPON. Trong phần này xét mạng truy cập gồm 1 OLT và N ONU được kết nối sử dụng mạng thụ động (hình 3.17). Mỗi ONU được ấn định một trễ truyền xuống (từ OLT đến ONU) và trễ truyền lên từ ONU đến OLT. Trong khi với mô hình cây, cả trễ hướng lên và trễ hướng xuống là như nhau thì mô hình vòng hai trễ đó khác nhau. Một cách mô hình, ta giả thiết các độ trễ độc lập nhau và chọn tùy ý trong khoảng [50ms ¸ 100ms]. Những giá trị này tương đương với khoảng cách giữa OLT và ONU trong khoảng từ 10 ¸ 20 km Hình 3.17. Mô hình mô phỏng mạng truy nhập EPON. Từ phía truy cập, lưu lượng có thể đến ONU từ một người dùng đơn hoặc từ một cổng (Gateway) của mạng LAN chẳng hạn như lưu lượng có thể được tập hợp từ một số người dùng. Khung Ethernet sẽ được đệm vào ONU cho đến khi ONU được phép truyền đi. Tốc độ truyền của mạng PON và kết nối truy cập của người dùng không nhất thiết phải giống nhau. Trong mô hình của chúng ta, chúng ta gọi Rn(Mbps) là tốc độ dữ liệu mạng (hướng lên từ ONU đến OLT). Chúng ta đề cập ở đây là nếu Rn ≥N´Ru thì vấn đề phân bổ băng thông là không tồn tại khi khả năng cung cấp băng thông của hệ thống cao hơn tổng lưu lượng tải tất cả các ONU. Trong mô hình này, chúng ta xét hệ thống với N = 16 và Ru và Rn lần lượt là 100Mbps và 1000Mbps. Một tập hợp N khe thời gian cùng với khoảng bảo vệ kết hợp của nó được gọi là chu kỳ. Nói một cách khác, một chu kỳ là một khoảng thời gian giữa hai khe thời gian liên tiếp được ấn định đến một ONU. Chúng ta ký hiệu chu kỳ là T. Nếu T quá lớn sẽ làm tăng độ trễ cho tất cả các gói kể cả các gói có quyền ưu tiên cao. Nếu T quá nhỏ thì thời gian bảo vệ làm phí băng thông. Để đạt được một sự phân tích chính xác và thực tế về chất lượng, điều quan trọng là mô tả hành vi của hệ thống với lưu lượng thích hợp được xen vào hệ thống. Để phát lưu lượng, chúng ta sử dụng phương thức sau: kết quả lưu lượng là tập hợp của nhiều luồng, mỗi luồng gồm khoảng thời gian ON/OF được phân bố luân phiên nhau. Hình 3.18 minh họa phương thức mà lưu lượng được phát trong từng ONU. Trong thời kỳ ON, mỗi nguồn phát các gói back to back. Mỗi nguồn được ấn định một giá trị ưu tiên đặc biệt cho tất cả các gói của nó. Các gói được phát bởi n nguồn và được ghép vào một đường đơn nhưng mà các gói từ các nguồn khác nhau không gối lên nhau. Sau đó những gói này được chuyển đến từng hàng đợi riêng dựa trên ấn định ưu tiên của nó và những hàng đợi này được phục vụ theo thứ tự ưu tiên của nó. Hình 3.18. Sự phát triển lưu lượng trong ONU. 3.3.2. Thuật toán InterleAved Polling. Trong phần này chúng ta xét xem tổng quan thuật toán được đề xuất.Để đơn giản, chúng ta sẽ xét hệ thống với 3 ONU. Hình dung rằng, tại một lúc nào đó của thời gian đến, OLT biết chính xác có bao nhiêu byte đang chờ đợi trong từng bộ đệm của ONU và RTT của từng ONU, OLT sẽ lưu dữ liệu này vào bảng dò được minh họa hình 3.19. Tại lúc đến, OLT gửi một bản tin điều khiển đến ONU1 cho phép nó gửi 6000 byte. Chúng ta gọi bản tin này là Grant. Khi đó, hướng xuống OLT gửi dữ liệu đến tất cả các ONU, Grant chứa ID đích của OUN cũng như kích thước cửa sổ được chấp nhận. Vào lúc đang nhận Grant OLT, ONU1 bắt đầu gửi dữ liệu của nó theo kích thước được cấp. Trong ví dụ này, ta có 6000 byte. Cùng lúc đó ONU ghi dữ liệu mới nhận được từ người dùng của nó. Ở cuối cửa sổ truyền của nó, ONU1 sẽ phát bản tin điều khiển của chính nó. Bản tin này báo cho OLT biết được số lượng byte trong bộ đệm của ONU1 vào lúc đó. Trong trường hợp của chúng ta là 550 byte a) b) c) d) Hình 3.19. Các bước của thuật toán Interleaved Plolling. Ngay trước khi OLT nhận được từ ONU1, nó biết khi nào bit cuối cùng ONU1 sẽ đến. Điều này đượ OLT tính toán như sau: Bit đầu tiên sẽ đến ngay sau RTT time. RTT trong tính toán của chúng ta gồm RTT thực tế, thời gian xử lý Grant, thời gian phát Request và mào đầu của OLT để định dạng sự xếp hàng của bit và byte trong dữ liệu nhận được, chính xác là khoảng thời gian giữa gửi Grant đến ONU và nhận được dữ liệu từ cùng ONU. Khi mà OLT biết bao nhiêu byte mà nó cho phép ONU1 gửi thì nó biết khi nào bit cuối cùng tử ONU1 sẽ đến. Sau đó nhận biết được RTT của ONU2, OLT sẽ sắp xếp 1 Grant đến ONU2 mà bít đầu tiên từ ONU2 sẽ đến với khoảng bảo vệ nhở sau khi bit cuối cùng từ ONU1. Khoảng bảo vệ cung cấp sự bảo vệ cho sự thay đổi của RTT và thời gian xử lý bản tin điều khiển của các ONU khác nhau. Ngoài ra, bộ thu của OLT cần một ít thời gian để sửa lại tín hiệu đến vì các ONU có các mức năng lượng khác nhau do có khoảng cách đến OLT khác nhau. Sau một lúc, dữ liệu từ ONU1 đến. Ở cuối đường truyền của ONU1 có một Request mới chứa thông tin về khối lượng byte trong bộ đệm của ONU1 trước khi truyền Request. OLT sẽ gửi thông tin này để cập nhập vào bảng dò (Polling table). Bằng cách ghi lại thời gian khi mà Grant gởi đi và dữ liệu được nhận về, OLT liên tục cập nhập RTT cho các ONU tương ứng. Tương tự bước 4. OLT tính toán thời gian mà bít cuối cùng từ ONU2 sẽ đến. Do đó, nó sẽ biết khi nào gởi Grant đến ONU3 vì vậy dữ liệu của nó được nối vào phần cuối dữ liệu của ONU2. Sau một lúc, dữ liệu sẽ đến từ ONU2 sẽ đến. OLT sẽ cập nhập một lần nữa vào bảng của nó, thời gian này được lưu vào cho ONU2. Nếu một ONU không có dữ liệu trong bộ đệm, nó sẽ gửi o byte trở lại OLT. Do đó, ở chu kỳ tiếp theo ONU sẽ được cấp o byte, chẳng hạn nó sẽ gửi một yêu cầu mới nhưng không có dữ liệu. Chú ý rằng, kênh thu của OLT được sử dụng hầu hết 100%. Các ONU trống không được cấp cửa sổ truyền. Điều này dẫn tới chu kỳ thời gian được rút ngắn, nên tần số dò các ONU tích cực thường xuyên hơn. Như vậy, theo sự mô tả trên thì không cần đồng bộ cho các ONU. Mỗi ONU thực hiện cùng một thủ tục thông qua bản tin Grant nhận từ OLT. Toàn bộ sự sắp xếp và thuật toán định vị băng thông cũng không cần chuyển sang các thiết lập đồng hồ mới. Nếu như OLT cho phép từng ONU gửi toàn bộ dung bộ đệm của nó trong một lần truyền đi thì dung lượng dữ liệu của các ONU có thể chiếm toàn bộ băng thông. Để tránh điều này, OLT sẽ gửi hạn cửa sổ truyền tối đa. Vì vậy, mỗi ONU sẽ thiết lập một Grant dể gửi càng nhiều byte mà nó đã yêu cầu trong chu kỳ trước nhưng nhiều hơn giới hạn cực đại. Có nhiều sơ đồ khác nhau để xác định giới hạn, có thể là cố định dựa trên Service Level Agreement (SLA) cho từng ONU hoặc là động dựa trên tải mạng trung bình. Phần tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét vấn đề này. 3.3.3. Kế hoạch phân bổ băng thông. Thực chất của giao thức MPCP là ấn định khe thời gian có kích thước thay đổi đến từng ONU dựa trên kế hoạch phân bổ băng thông. Để ngăn cản một ONU chiếm hết kênh lên với lượng dữ liệu cao thì có một giới hạn kích thước cửa sổ truyền tối đa cho từng ONU và được ký hiệu của Wimax sẽ xác định chu kỳ được cấp cực đại dưới điều kiện tải nặng cho từng ONU là Tmax Tmax=i=1N(G+8xWimaxR) (3.1) Với: Wimax Kích thước cửa sổ cực đại cho UNO thứ i (byte) G Khoảng thời gian bảo vệ N Số ONU R Tốc độ đường truyền [bps]. Khoảng thời gian bảo vệ cung cấp sự bảo vệ cho sự thay đổi của Round-Triptime ( thời gian lên và xuống) của các ONU khác nhau. Ngoài ra, đầu thu OLT cần một ít thời gian để điều chỉnh cho thích hợp bởi vì thực tế tín hiệu từ các ONU khác nhau có thể có mức năng lượng khác nhau. Nếu Tmax quá lớn sẽ làm tăng trễ cho tất cả các khung Ethernet kể cả các gói IP được ưu tiên cao ( thời gian thực ). Nếu Tmax quá nhỏ thì khoảng thời gian bảo vệ sẽ làm hao phí băng thông. Ngoài chu kỳ cực đại Wimax cũng quyết định băng thông tối thiểu có thể dùng của ONUi. Gọi Aimin là băng thông tối thiểu của ONUi[bps]. Aimin=8xWimaxTmax (3.2) Chẳng hạn như ONU được cam đoan băng thông tối thiểu là Wimax byte trong hầu hết thời gian Tmax. Dĩ nhiên, băng thông của các ONU sẽ bị giới hạn tại băng thông tối thiểu của nó nếu như tất cả các ONU trong hệ thống sử dụng tất cả băng thông cho phép của nó. Nếu ít nhất một ONU không có dữ liệu, nó sẽ được cấp cửa sổ truyền nhỏ hơn dẫn đến chu kỳ thời gian bảo vệ nhỏ hơn băng thông cho phép của các ONU còn lại sẽ tăng lên theo tỉ lệ Wimax của nó. Trong trường hợp đặc biệt khi chỉ có một ONU có dữ liệu, băng thông cho phép của ONU đó sẽ là: Aimin=8xWimaxN×G+8xWimaxR (3.3) Trong mô phỏng, chúng ta cho rằng tất cả các ONU có cùng bằng thông cam đoan: Wimax = Wmax với mọi i, suy ra: Tmax= N×[G8xWimaxR] (3.4) Chúng ta cho rằng Tmax = 2ms và G = 5s là lựa chọn hợp lý. Khi đó Wmax = 15000 byte. Với các thông số lựa chọn này, mỗi ONU sẽ có băng thông tối thiểu là 60Mbps và băng thông cực đại là 600Mbps. 3.3.4. Các thành phần của trễ gói. Hình 3.20. Các thành phần của trễ gói. Trễ gói d bằng: d=dpoll+dcycle+dqueue Trong đó dpoll: thời gian giữa gói đến và Report tiếp theo được ONU gửi đi Trung bình dpoll =1/2T. dcycle: thời gian từ khi yêu cầu cửa sổ truyền của ONU cho đến khi được cấp khe thời gian và khung dữ liệu được truyền. Trễ này có thể trải qua nhiều chu trình phụ thuộc vào số lượng khung có trong hàn đợi lúc khung mới đến. T,Q≤W dcycle= T×Q-WW , Q≥W Q: kích thước hàng đợi W: kích thước cửa sổ được cấp dqueue: khoảng thời gian từ khi bắt đầu được cấp khe thời gian cho đến khi khung đó được truyền. QRn,Q≤W dcycle= (Q-W)modWmaxRn, Q ≥W Câu hỏi đặt ra là làm cách nào để OLT có thể xác định kích thước cửa sổ nếu kích thước cực đại được định nghĩa trước ở đây chúng ta sẽ phân phối cửa sổ theo tải có trong hàng đợi nhưng không vượt quá wmax. 3.3.5. Sự cấp phát băng thông. Cấp phát băng thông cố định (SBA) Trong SBA, sự giải quyết về vấn đề cấp phát băng thông là không bị tác động bởi thông tin nhận được từ ONU. là phần băng thông hàng đợi thứ i trong ONU thứ j được cam đoan trong SLA. Thì kích thước cửa sổ được tính theo công thức (3.5) và là độ dài chu kỳ thứ n winj= (3.5) Trong SBA, nhiều hơn các thuật toán khác, các trễ gói trung bình phụ thuộc trực tiếp vào việc cấp phát băng thông cho lớp riêng của lưu thông. Nếu tất cả dung tích mong muốn của truyền thông có thể được truyền trong cửa sổ truyền đạt được cấp, thì chịu một mất mát nhỏ. Ngược lại, các trễ sẽ tăng nếu cửa sổ truyền tải cung cấp quá nhỏ, thì khi đó không có các điều chỉnh được tạo ra đối với băng thông được cấp. SBA chỉ phù hợp trong trường hợp mà ở đó số lượng lưu thông có thể dự đoán một cách chính xác và những thay đổi trong dung tích đi theo mẫu nào đó được biết đối với OLT. Sự lưu thông thể hiện trong các hệ thống mạng máy tính hiện đại cho thấy sự bùng nổ tự phát với sự thay đổi dung tích trung bình và trong các điều kiện như vậy tính năng của SBA có thể dẫn đến sự gia tăng trễ và thông lượng sẽ thấp hơn. Cấp phát băng thông tương đối Thuật toán P-DBA dựa trên cơ chế tận dụng hoàn toàn các cập nhật về trạng thái kết nối các ONU để tính toán kích thước các cửa sổ truyền tải. Thuật toán làm việc trên nguyên tắc băng thông được phân chia giữa các hàng đợi cân xứng với báo cáo chiếm dụng bộ đệm. Qi(j) là lượng byte được báo cáo trong hàng đợi i của ONU thứ j. Phần băng thông cấp phát tới hàng đợi được tính theo (3.6). βi(j)=Qi(j)i,jQi(j) (3.6) Giả sử rằng độ dài chu kỳ là được biết là τ(n), chiều dài cửa sổ truyền tải cho hàng đợi thứ j của ONU thứ i được cho bởi công thức (3.7). Hơn nữa phương thức này đảm bảo chắc rằng tất cả băng thông là được sử dụng hiệu quả: wi(j)=τ(n). Qi(j)i,jQi(j) (3.7) Thuận lợi chính của P-DBA là tính đáp ứng nhanh và cân đối của nó. Vì sự cấp phát dựa vào các báo cáo cuối cùng, nên khả năng tắt nghẽn có thể được giải quyết nhanh chóng và các gói backlogged được truyền tải. Sự định vị cân đối là không thiên vị và tất cả các loại lưu thông được xử lý như nhau. Đây là điều tuyệt vời khi mà tất cả những người dùng đồng ý với các SLA của họ. Mặc khác, sự lưu thông từ các nguồn Non-compliant sẽ tác động đến phân phối QoS đến các nguồn khác. Trong trường hợp này, P-DBA không phù hợp cho các ứng dụng DiffServ. Sự cấp phát băng thông theo quyền ưu tiên. Trong SP-DBA, cho các lớp lưu thông đòi hỏi QoS nhiều hơn được thực hiện bằng việc đưa ra sự sắp hàng theo tính ưu tiên nghiêm ngặt. Quá tình cấp phát băng thông gồm ba bước: Dựa trên các báo cáo nhận được để tính toán tổng lượng băng thông đòi hỏi bởi các loại dịch vụ khác nhau. Băng thông cấp phát cho các lớp dịch vụ dựa trên thuộc tính ưu tiên của chúng. Các lớp có tính ưu tiên đầu được xem xét đầu tiên. Một sự hợp lý ở đây các lớp có mức ưu tiên thấp hơn được cấp phát băng thông ít hơn yêu cầu hoặc không có. Băng thông được cấp phát tới lớp dịch vụ đã cho được phân chia cho tất cả các hàng đợi như trong cơ chế P-DBA. Điều này đảm bảo rằng nếu băng thông cấp phát ít hơn đòi hỏi của tất cả các hàng đợi thì sẽ được đối xử như nhau. Hai mục tiêu phải đối đầu trước quá trình thực hiện SP- DBA trong EPON với sựu định vị băng thông tập trung: Hỗ trợ tốt hơn cho mô hình DiffServ. Cho thấy rằng với phương thức tập trung cùng tính năng hoạt động có thể đạt được trong EPON nơi mà phân phối sắp hàng Inter và Intra của ONU được thực hiện. Nó được dự đoán trước rằng sự sắp xếp theo nguyên tắc ưu tiên sẽ có khả năng cung cấp những đòi hỏi QoS cho các lớp lưu thông có mức ưu tiên cao. Khía cạnh khác, điều này có thể dẫn đến sự thực thi kém hơn đối với những lớp lưu thông có mức ưu tiên trung bình và thấp, khi tải nặng thì sự cấp phát băng thông cho các lớp này bị hạn chế trầm trọng. 3.3.6. SLA aware P- DBA. Trong mục này đưa ra thuật toán SLA-DBA. Tính năng hoạt động của thuật toán này dựa chủ yếu vào phương thức P-DBA để quản lý sự cấp phát tối ưu các nguồn tài nguyên sẵn có và khả năng đáp ứng tốt đối với sự thay đổi các điều kiện mạng. Trong thuật toán SLA-DBA đạt được QoS khác nhau cho các loại lưu thông khác nhau là mục địch cốt lõi. Từ quan điểm về hoạt tính phương thức này gồm 3 bước. Trong phần đầu thuật toán cấp phát băng thông tương ứng với chiều dài hàng đợi được báo cáo. Đây chính là hoạt tính của P-DBA. Như được giới thiệu trong 3.3.5 phương thức này dẫn đến không có sự bảo vệ của các thông số lưu thông. Để đáp ứng đúng lượng băng thông cho hàng đợi, trong phần 2 của thuật toán ép buộc đồng ý trong SLA được tính đến. Qi(J) là số lượng byte được báo cáo trong hàng đợi J của ONU I và βik(j) là số byte được cấp phát đối với hàng đợi này trong bước K của thuạt toán. Số lượng các byte mà có thể được gửi trong một chu kỳ đảm bảo đặc biệt được cho là β(n) phải chụi rằng buộc sau: τmin≤ β(n).8Cl ≤τmax (3.8) Với τmin và τmax là hai giá trị min và max của chu kỳ đảm bảo và Cl là dung lượng đường truyền tính bằng bits. Trong phần một, lượng băng thông được cấp phát cho hàng đợi riêng có thể được tính: βJI(J)=Qi(J)∑i.j Qi(j)β(n) (3.9) Cũng trong phần này băng thông không vượt quá β(n) được tính toàn như là tổng của băng thông của tất cả các hàng đợi có đặc tính ưu tiên thấp. Trong phần cuối lượng băng thông vượt qua được phân chia giữa các hàng đợi có tính ưu tiên cao hơn nếu băng thông được cấp phát ở phần đầu nhỏ hơn giá trị cực tiểu mong muốn. Ƴimin(j) and Ƴimax(j) là hai giá trị min và max của các byte đảm bảm đối với hàng đợi. Trong các ràng buộc đưa ra trong các SLA được thực hiện cho tất cả các lớp có thuộc tính trung bình và cao. Ba trạng thái riêng biệt được xét như sau: βiII(j) = Ƴimax(j) βiI(j) ≥ Ƴimin(j) and βiI(j) < Ƴimax(j) băng thông yêu cầu trong các giới hạn của SLA. Không có sự thay đổi nào được thực hiện và βiII(j)= βiI(j) βiI(j) < Ƴimin(j) trong trường hợp này nơi đây có đủ băng thông vượt mức βax thì băng thông cấp phát bằng Ƴimin(j) . Hơn thế nữa lượng băng thông cấp phát là không thay đổi. Băng thông mà không được cấp phát trong phần hai là được dùng cho tất cả các hàng đợi. lượng băng thông cấp phát cho hàng đợi được tính như sau: βiIII(j)= βiII(j)+βax βiI(j) (3.10) Sau cùng băng thông mới cấp phát cho mỗi hàng đợi cửa sổ truyền mới được gán. Kích thước của cửa sổ mới được tính, với τ(N) là chu kỳ được tính từ công thức (3.11): τ(N)=QtatalCl win(j)= τ(N)Bi,ji,jBi,j (3.11) 3.3.7. SLA aware Adaptive DBA. Thực hiện sự phân tích thuật toán cấu trúc của SBA và P-DBA để đi đến một phương thức khác nhau đối với vấn đề. Như được thấy trong thuật toán SBA lượng băng thông cố định được cấp phát đến một lớp lưu thông. Ngược lại, P-DBA phản ứng nhanh đối với điều kiện thay đổi do vậy băng thông cấp phát chỉ dựa trên các bản báo cáo nhận được từ các ONU. Trong sự cố gắng nhằm kết hợp hai phương thức SBA và P-DBA thành một thì thuật toán A-DBA được thiết lập. Để đạt được tính thực thi tốt nhất nó giả sử rằng lượng băng thông đánh dấu tùy thuộc vào chiều dài báo cáo của hàng đợi. Để cạnh tranh với mức hỗ trợ QoS được đưa ra bởi SBA, thì lượng băng thông cho phép cực đại mà nó có thể gán cho hàng đợi là được đưa ra. Giá trị băng thông cho phép là vấn đề thảo luận ngoại tuyến giữa khách hàng và nhà cung cấp mạng được thiết lập trong SLA. Các thông số cơ bản trong SLA được chọn trong một cách sao cho miễn là một nguồn đặc biệt truyền cho những gói có tốc độ thấp hơn, giá trị cực đại, chúng được đảm bảo được truyền đi mà không có trễ cộng thêm vào. Nếu tài nguyên vượt quá giá trị cực đại cho phép thì các gói của nó sẽ đạt được gởi tại tốc độ cực đại cho phép và phần dữ liệu còn lại sẽ được nằm trong bộ đệm cho đến khi tài nguyên giảm xuống và tốc độ của nó dưới mức hoặc là các nguồn tài nguyên khác không có dữ liệu được gửi. Giống như trong thư mục trước Qi,j(n), là chiều dài hàng đợi tính bằng byte của hàng đợi thứ j ONU thứ I trong chu kỳ ∑ là số lượng của các byte được đánh dấu trong chu kỳ thứ n và βi,jmax là giá trị cực đại của các byte mà có thể gửi một hàng đợi riêng biệt trong một chu kỳ. Thời gian chu kỳ đảm bảo τ(N) tùy thuộc vào tổng lượng băng thông cấp phát đến các hàng đợi và được đưa ra ở Thời τ(N) không lớn hơn τmax cái này được tính theo công thức CL τ(N)=i,jβi[n](j)8CL τmax = i,jβimax(j)8CL (3.12) Dựa trên các giá trị tính được từ việc xếp hàng, OLT tính toán các cửa sổ truyền mới theo công thức với τ(N) giống như các mục trước, là chiều dài của chu kỳ như được tính ở công thức sau: τ(N)=QtatalCL wi(n)(j)= τ(N).βin(j) ∑i,j. βin(j) (3.13) 3.4. Kết luận chương. Nội dung trên đã cho thấy được sự kết hợp giữa mạng truy nhập quang thụ động PON và công nghệ Ethernet đã tạo ra một khuynh hướng mạng triển vọng cho mạng truy nhập thế hệ sau. EPON là một bước phát triển trong tiến trình cáp quang hoá mạng truy nhập thế hệ sau để xây dựng mạng truy nhập băng rộng. Với sự quan tâm đặc biệt đến mạng EPON, mạng truy nhập thế hệ sau sẽ giống như một mô hình kết hợp Ethernet điểm - điểm và điểm - đa điểm, tối ưu hoá cho truyền tải dữ liệu IP cũng như các dịch vụ thoại và video theo thời gian thực. Cùng với đó là sự cấp phát băng thông tử OLT đến các ONU sao cho hợp lý, để đảm bảo tận dụng được tối đa nguồn băng thông. CHƯƠNG IV: KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI TẠI VIỆT NAM Hiện nay, ở Việt Nam mạng truy nhập quang AON chưa được triển khai, tuy nhiên mạng truy nhập quang PON đã được triển khai ở một số nhà mạng như VNPT, Viettel, FPT.[5] [7]. 4.1. Tình hình triển khai mạng truy nhập quang Việt Nam. Theo thống kê của Trung tâm Internet Việt Nam (VNNIC), tính đến tháng 05/2012, tại Việt Nam có trên 4 triệu thuê bao internet cố định băng rộng do 13 đơn vị cung cấp dịch vụ. Số lượng người sử dụng dịch vụ truy nhập internet khoảng trên 30 triệu người. Internet đã và đang đóng một vai trò hết sức quan trọng trong sự phát triển kinh tế, xã hội và khoa học kỹ thuật của Việt Nam. Theo số liệu mới nhất của Telecomasia.net mới chỉ hơn 7% doanh nghiệp ở Việt Nam sử dụng internet cáp quang. Vẫn còn ít nhất 300.000 doanh nghiệp, hàng triệu hộ gia đình có nhu cầu dịch vụ này. Thị trường đầy tiềm năng vẫn còn chờ các nhà cung cấp dịch vụ đường truyền internet nhanh chân khai thác. Tại Việt Nam, FPT Telecom ‘‘ mở màn’’ thị trường FTTx bằng việc thử nghiệm công nghệ từ tháng 12-2006. Tiếp ngay sau dó, VNPT, Viettel và một số nhà mạng khác cũng vào cuộc và đang khai thác cung cấp dịch vụ internet qua đường truyền cáp quang tới các doanh nghiệp và hộ gia đình. Tình hình triển khai PON. Năm 2010 VNPT đang triển khai công nghệ GPON tại Hà Nội và Thành Phố Hồ Chí Minh sử dụng thiết bị của hãng Huawei và Alcatel, dự kiến hai hệ thống này có thể cung cấp được trên 140.000 thuê bao FTTx. Công ty Hạ tầng Viễn thông CMC (thuộc tập đoàn CMC) tuy mới được thành lập nhưng đã ngay lập tức cung cấp dịch vụ FTTx với công nghệ FTTH-GPON hoàn chỉnh, có tốc độ lên tới 2,5 Gbps (gấp khoảng 200 lần ADSL). Các hệ thống PON đang được triển khai trên thế giới như APON, BPON, WDMPON, GPON và EPON. Trong đó APON, BPON là những hệ thống được nghiên cứu và triển khai từ giữa những năm 90 của thế kỷ 20, đây là các hệ thống truy nhập quang băng rộng hỗ trợ chỉ cho lưu lượng ATM. GPON với việc cải thiện hơn về tốc độ, hỗ trợ nhiều tốc độ khác nhau cho cả đường lên và đường xuống, đặc biệt là hỗ trợ cả lưu lượng ATM và IP. GPON được nghiên cứu muộn hơn, từ năm 2001, hệ thống EPON cũng đã đươc triển khai khá phổ biến tại một số nước trên thế giới. EPON được xây dựng trên cơ sở công nghệ Ethernet, khác với GPON, EPON chỉ hỗ trợ truyền dẫn đối xứng. Đặc điểm nổi trội của mạng truy nhập quang là: Băng thông lớn, dễ nâng cấp, chất lượng tín hiệu ổn định, không bị suy hao, không bị nhiễu bởi môi trường truyền, tính bảo mật cao, hỗ trợ đa dịch vụ như data, thoại hình ảnh… Truy cập quang đáp ứng nhu cầu nâng cao hiệu quả các ứng dụng công nghệ thông tin trong hoạt động sản xuất, kinh doanh của khách hàng doanh nghiệp và cả người dùng hộ gia đình. 4.2. Áp dụng triển khai thực tế tại Việt Nam. Với những đặc điểm riêng về công nghệ EPON và GPON được áp dụng vào từng khu vực cụ thể khác nhau, mỗi công nghệ đều có những lợi thế riêng của nó trong các mạng truy nhập thuê bao, EPON tập chung vào các ứng dụng truyền tải trên nền IP, truy cập internet tốc độ cao, IPTV, VoIP áp dụng cho các hộ gia đình, trung cư, khu dân phố... Trong khi GPON tập chung vào hỗ trợ đầy đủ các dịch vụ mới và các dịch vụ truyền thông hiện có như ATM và TDM. Mạng GPON sẽ triển khai tại các tòa nhà lớn, tập đoàn, công ty lớn cần lưu lượng cao sẽ tận dụng được tối đa băng thông của mạng, tiết kiệm chi phí đầu tư các thiết bị cũng như hạ tầng mạng. 4.2.1. Nhu cầu sử dụng internet băng rộng tại Việt Nam. Ngày càng nhiều dịch vụ truy nhập băng rộng ra đời mà băng thông của các loại hình dịch vụ đó rất lớn. Bảng 4.1 cho ta thấy nhu cầu về băng thông cho một số loại hình dịch vụ như vậy. Bảng 4.1: Nhu cầu băng thông của một số loại hình dịch vụ. Server Bandwidh (downstream) Broadcast TV (MPEG 2) 2 – 6 Mbps HDTV (MPEG 4) 6 – 12 Mbps High Speed Internet 3 – 10 Mbps Video Coferencing 300 – 570 Kbps Voice/Video Telephony 64 – 570 Kbps VoD 2 – 6 Mbps Tính đến thời điểm 9/2008 số thuê bao băng rộng ở nước ta vượt 1.8 triệu thuê bao. So với năm 2007 số thuê bao tăng thêm khoảng 50%. Tốc độ tăng chậm một phần do ảnh hưởng của suy thoái kinh tế. Dự đoán trong các năm tới sẽ tương đương và thậm chí là nhanh hơn khi nền kinh tế ổn định và phát triển. Mặc dù vậy, theo xu hướng chung của thế giới, tốc độ tăng trưởng thuê bao sẽ giảm dần và đạt khoảng 15% mỗi năm tính từ 2016, tương đương với tỷ lệ thuê bao trên dân số khoảng 20 – 25%. Biểu đồ dưới đây cho biết dự báo về tốc độ tăng trưởng thuê bao internet tại Việt Nam tính từ năm 2008 đến 2018. Qua biểu đồ này, ta có thể thấy thị phần của thị trường internet băng rộng sẽ tăng dần so với thị phần internet chung và sẽ đạt mức tối đa 20% thị phần vào năm 2015. Hình 4.1. Dự báo tăng trưởng Internet tại Việt Nam (nguồn CMC Telecom) Tốc độ tăng số lượng người dùng Internet, cũng như số lượng thuê bao quy đổi tại Việt Nam đang dần đi vào ổn định ở mức 20 – 30%. Số lượng người gia tăng do tác động của hội nhập, phát triển và một phần do tác động của công nghệ với mục tiêu ngày càng tạo điều kiện thuận lợi hơn cho người sử dụng với tốc độ ngày càng cao. Trong sự phát triển đó thì một phần là sự chuyển đổi của người sử dụng Internet từ công nghệ cũ (dial up) sang các công nghệ mới (đặc biệt là ADSL). Minh chứng là tốc độ tăng thuê bao quy đổi khá ổn định khoảng 30% năm nhưng tốc độ tăng thuê bao băng rộng trong suốt mấy năm qua luôn ở mức trên 200% năm. Để ngày càng phát triển, đuổi kịp các nước phát triển khác, Việt Nam vẫn phát triển mạnh, nhanh của thuê bao Internet để có thể phổ cập Internet rộng khắp trên đất nước hơn 80 triệu dân này. Năng lực mạng quốc gia: Dung lượng kết nối quốc tế liên tục tăng, đặc biệt năm 2008 dung lượng tăng gần gấp đôi năm 2007. Trong thời gian tới khi FPT Telecom triển khai xong đường cáp quang biển dung lượng sẽ tăng lên đến 40 Gb, VNPT cũng có kết nối vào hệ thống này. Nhận định: năng lực kết nối của các ISP ra quốc tế có tốc độ tăng nhanh qua các năm, ở mức trên 90% năm, điều đó chứng tỏ nhu cầu gia tăng về cả chất lượng cũng như số lượng người sử dụng Internet. Mạng Internet đường trục của Việt Nam thường được thiết kế với 3 cổng Internet đặt tại 3 miền, có hệ thống cáp biển và hệ thống cáp ngầm được thiết kế theo kiểu vòng rinh nhằm hỗ trợ lẫn nhau khi có sự cố và chủ yếu vẫn kết nối với 3 điểm chính là Nhật Bản, Hồng Kông và Singapore thông qua hệ thông cáp quang biển.VNPT vẫn là đơn vị dẫn đầu về năng lực mạng lưới, tiếp theo là FPT và Viettel. Mạng Internet phủ đi các tỉnh thì phần lớn vẫn phát triển tập trung bởi VNPT, Viettel và một phần là FPT, SPT và EVN. 4.2.1. Nhu cầu sử dụng IPTV của mạng VNPT tại Việt Nam. Từ năm 2006, nhìn thấy được xu hướng phát triển mạnh mẽ của IPTV, VNPT đã giao cho Công Ty Phần mềm và Truyền thông VASC nghiên cứu thị trường, xây dựng kế hoạch phát triển và triển khai dịch vụ. Tại thời điểm đó, dù IPTV vẫn còn là một khái niệm khá mới mẻ, nhưng những kết quả nghiên cứu thị trường của VASC đã cho thấy tiểm năng của việc triển khai IPTV tại Việt Nam. Để xây dựng phương án triển khai dịch vụ IPTV VASC đã khảo sát tại 4 tỉnh thành phố lớn là Hà Nội, Tp Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Hải Phòng và tập trung vào các đối tượng là cá nhân trong độ tuổi 18-50, có quan tâm đến các dịch vụ giải trí truyền hình và biết sử dụng Iternet. Mục tiêu của cuộc khảo sát nhằm tìm hiểu thói quen giải trí của công chúng, tìm hiểu mức độ chấp nhận của công chúng đối với dịch vụ truyền hình trực tuyến, video theo yêu cầu và các dịch vụ giải trí gia tăng của IPTV, dự báo nhu cầu sử dụng dịch vụ IPTV. Kết quả cho thấy, với sự phát triển không ngừng của kinh tế - xã hội, nhu cầu giải trí của người dân ngày càng cao. Gần 1/3 đối tượng được khảo sát có nhu cầu truy cập Internet, 1/8 có thói quen xem phim tại rạp và chới video game. Đặt biệt,1/2 đối tượng được khảo sát có đăng ký sử dụng truyền hình cáp/ kỹ thuật số, cho thấy sự quan tâm của họ đối với các loại hình dịch vụ này, trong đó trung bình có trên 50% đối tượng cho biết sẽ đăng ký sử dụng dịch vụ. Đây là những dự báo lạc quan cho thấy IPTV sẽ được đón nhận như một luồng gió mới về công nghệ giải trí tiện ích. Bên cạnh đó, Việt Nam đang có nhiều yếu tố thuận lợi để phát triển IPTV, trong đó phải kể đến tỷ lệ dân số trẻ chiếm hơn 70%, tốc độ tăng trưởng thuê bao Internett băng thông rộng ngày càng cao, hạ tầng truyền dẫn không ngừng lâng cấp… chính vì vậy, không chỉ xét trên góc độ đáp ứng nhu cầu thị trường, việc triển khai cung cấp dịch vụ IPTV sẽ tạo cơ hội kinh doanh mới cho các nhà cung cấp dịch vụ, đặc biệt là tạo nên sự tăng trưởng thuê bao, góp phần tăng doan thu và khai thác tối đa mạng băng rộng hiện có. 4.2.2. Dịch vụ VoIP tại Việt Nam. Trong xã hội thông tin với nền kinh tế toàn cầu thì nhu cầu liên lạc quốc tế ngày càng tăng trong khi đó cước phí của các cuộc gọi đường dài rất cao. Đầu năm 1995, công ty VocalTec đưa ra sản phẩm phần mềm thoại qua Iterner (kết nối điểm-điểm) lần đầu tiên trên thế giới. Sau đó, nhiều cồng ty đã đầu tư nghiên cứu và đưa ra các sản phẩm thương mại. Hỗ trợ giao tiếp thoại sử dụng giao thức Iternet(IP), hay VoIP, trở nên rất hấp dẫn vì nó cung cấp một giá cước thấp, đồng hạng. Thực tế, giá cước cuộc gọi trên IP đang trở thành một trong những yếu tố bản lề dẫn tới sự hấp dẫn công nghệ truyền thoại, video và dữ liệu. Sự khả thi trong việc truyền thoại và các tín hiệu cuộc gọi trên mạng Internet đã được chứng thực nhưng việc mang lại các sản phẩm chất lượng cao, thiết lập các dịch vụ công cộng, cũng như thuyết phục người sử dụng chúng thì chỉ mới bắt đầu. Các nhà cung cấp dịch vụ: Dịch vụ 178 của Viettel: mặc dù là doanh nghiệp đầu tiên cung cấp dịch vụ điện thoại đường dài trong nước và quốc tế sử dụng công nghệ VoIP qua mã số 178 nhưng chỉ hơn một năm sau, Viettel không còn là nà cung cấp duy nhất dịch vụ này. Khách hàng đã biết đến những nhà cung cấp khác qua dịch vụ gọi 171 hoặc 177. Với điểm yếu là vùng phủ sóng của 178 chưa được rộng. Viettel nhận thức rõ chỉ có cách thu hút khách hàng bằng chính chất lượng dịch vụ. Viettel mở rộng thêm các luồng, kênh mới, áp dụng công nghệ hiện đại trong việc quản lý mạng lưới, cung câp dịch vụ nhằm hạn chế nhất hiện tượng nghẽn mạng. Hiện nay dung lượng mạng 178 đã đạt 30 phút/ tháng cho phép thuê bao 22 tỉnh thành trong cả nước gọi đến hơn 200 nước trên thế giới. Dịch vụ 177 của Công ty cổ phần dịch vụ Bưu chính viễn thông Sài gòn: 177 là dịch vụ điện thoại, Fax, truyền số liệu…. đường dài trong nước và quốc tế theo giao thức IP với chất lượng tốt và mức giá rẻ, chỉ bằng khoảng 44% mức cước liên lạc đường dài đang áp dụng. Dịch vụ 177… phục vụ tại các tỉnh thành như Tp.HCM, Hà Nội, Đà Nẵng, Đồng Nai, Cần Thơ, Vũng Tàu, Long An, Vĩnh Long, Thừa Thiên Huế, Quảng Ninh, Hải Phòng, Sóc Trăng… liên lạc cho nhau và đi tất cả các nước trên thế giới. Đồng thời dịch vụ 177 .. cũng áp dụng hình thức thanh toán trả tiền trước với mức thấp hơn hình thức trả tiền sau 30%. Dịch vụ gọi 171 của VNPT Từ ngày 22/9/2003, dịch vụ VoIP của VNPT đã được mở tại tất cả các tỉnh, thành trên toàn quốc. Sự kiện VNPT hoàn thành mở dịch vụ gọi 171 trong nước đến 61/61 tỉnh, thành trên toàn quốc thực sự là một trong những nỗ lực đáng ghi nhận trong việc phổ cập loại hình dịch vụ điện thoại giá rẻ đáp ứng nhu cầu của mọi đối tượng Một điều cần được ghi nhận nữa là dịch vụ gọi 171 không chỉ có mức giá phù hợp mà nó còn có một chất lượng đảm bảo. Nếu như trong những ngày đầu triển khai, vấn đề chất lượng dịch vụ là một thách thức khá lớn đối với VNPT mà cả doanh nghiệp cùng tham gia cung cấp dịch vụ VoIP già rẻ, thì cho tới nay dã có thể tự tin rằng với lưu lượng truyền tải khoảng 15 triệu phút/ tháng, VNPT hoàn toàn đáp ứng được nhu cầu sử dụng của khách hàng với chất lượng gói tốt. 4.3. Kết luận. Công nghệ PON là công nghệ phù hợp cho triển khai mạng cáp quang hiện tại và trong tương lai. Với những nhu cầu sử dụng lớn như vừa nêu lên thì công nghệ truy nhập quang sẽ giúp phát triển các dịch vụ Internet cũng như các dịch vụ giải trí khác của người dân. Để tiết kiệm chi phí, không phá vỡ cấu trúc mạng và không phải đầu tư các tuyến quang, giai đoạn đầu ta có thể triển khai AON, khi nhu cầu dịch vụ, băng thông tăng lên ta có thể triển khai PON. Mạng truy nhập quang được xem là cơ sở hạ tầng tốt nhất cho các nhà mạng băng rộng. Việc nghiên cứu các mô hình mạng truy nhập quang mới vẫn đang được quan tâm. Mục tiêu hướng tới là mềm dẻo, giảm giá thành, nâng cao hiệu quả sử dụng băng tần sợi quang. Hai loại mạng truy nhập quang chính hiện nay là AON và PON trong đó PON với nhiều ưu điểm của mình đang dần thay thế các mạng AON ở những nơi đông dân cư, nhu cầu sử dụng dịch vụ băng thông rộng lớn. Trong các giải pháp PON thì công nghệ EPON là giải pháp hợp lý nhất đối với ba mục tiêu mà mạng truy nhập quàn hướng tới, Thứ nhất: không phải thay đổi cấu hình hoặc hoặc xây lắp mới tuyến quang mà chỉ cần đặt bộ chia tại điểm tập chung cáp. Thứ 2: giảm được chi phí nhờ sử dụng chung được môi trường truyền dẫn giữa nhiều người sử dụng. Thứ 3: phù hợp với mọi loại hình truyền thông tin nhờ băng thông rộng của sợi quang. Công nghệ EPON hứu hẹn sẽ giải quyết được các vấn đề tắc nghẽn băng thông cho phép xây dựng cáp quang truy nhập băng rộng có tính tương thích cao. KẾT LUẬN CHUNG Cùng với sự phát triển của các công nghệ viễn thông, mạng FTTx với chuẩn EPON ra đời với các tính năng ưu việt có thể khắc phục được phần lớn các hạn chế của hệ thống mạng viễn thông sử dụng cáp đồng truyền thống . Đứng trước nhu cầu phát triển ngày càng cao của khách hàng về dịch vụ số liệu cũng như các dịch vụ tích hợp thì việc triển khai mạng EPON rất cấp thiết trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng .Tuy nhiên việc triển khai mạng EPON còn gặp nhiều khó khăn đối với các nhà khai thác mạng .Do đó việc tìm hiểu hệ thống mạng FTTx với chuẩn EPON là vấn đề cấp thiết để có thể đưa ra giải pháp triển khai phù hợp với tình hình phát triển viễn thông của Việt Nam trong những năm tới . Trong quá trình thực hiện đồ án, bản thân em đã thu nhận được một số kết quả sau : Tìm hiểu mạng FTTx và các công nghệ triển khai FTTx. Thành phần cư bản của mạng quang thụ động EPON. Ứng dụng mạng quang thụ động EPON. Do thời gian có hạn và khối lượng công việc khá lớn cùng với trình độ của bản thân còn hạn chế nên em chưa tìm hiểu sâu về các cấu trúc cũng như các dịch vụ của GPON. Hi vọng trong thời gian tới em có thể tiếp tục hướng phát triển này và nghiên cứu các dịch vụ trên nền công nghệ băng rộng EPON. LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin chân thành cảm ơn T.S. Trần Hoài Trung, với sự chỉ bảo tận tình cùng với những tài liệu quí báu của Thầy đã giúp em hoàn thành đồ án này. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy, Cô giáo trong Bộ môn Kỹ thuật Viễn thông trường Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội. Đã tạo mọi điều kiện cho em học tập và nghiên cứu cho em trong suốt bốn năm học vừa qua. Xin cảm ơn bố mẹ, anh chị cùng toàn thể bạn bè đã động viên, giúp đỡ em trong xuốt quá trình làm đồ án. Do thời gian và kiến thức hạn hẹp, các yếu tố khác tác động nên đồ án sẽ không trách khỏi sai sót. Em rất mong sẽ nhận được những ý kiến đóng góp xây dựng của Thầy Cô và các bạn đồ án tốt nghiệp của em được hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cảm ơn ! NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ĐÁNH GIÁ:………………………………………………………………… NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN: ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ĐÁNH GIÁ:………………………………………………………………… TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TU.983.1 (1998), Broadband Optical Access Systems Based on Passice Optical Network (PON). [2] Biên soạn: Nguyễn Việt Hùng (2007), Tài liệu giảng dạy: Công nghệ truy nhập trong mạng NGN- Học Viện Công nghệ Bưu chính viễn thông. [3] KS. Phạm Tiến Đạt, KS. Nguyễn Quang Nghĩa, KS. Võ Đức Hùng, “Ethernet PON- Giải pháp cho mạng truy nhập thế hệ sau” Tạp chí Bưu Chính Viễn Thông và Công nghệ thông tin [4] Kramer and G. Pesavento, "Ethernet Passive Optical Network(EPON): Building a Next-Generation Optical Access Network," IEEE Communications Magazine. 66-73, Feb. 2002 [5] Vi Quang Hiếu, luận văn thạc sĩ: “ Nghiên cứu mạng truy nhập quang ứng dụng cho VNPT lạng sơn” [6] Đồ án: ‘‘ Mạng truy nhập quang đa dịch vụ’’ Phạm Đức Hiếu lớp Kỹ thuật Viễn thông A-k47. Trường Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội. [7] Và một số tài liệu trên mạng Internet.: