1. CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG
AON VÀ PON
TRUNG TÂM CỐ ĐỊNH- VIETTEL TELECOM
2. Nội dung
MẠNG QUANG TÍCH CỰC AON
MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON
CÁC CHUẨN MẠNG PON
CÔNG NGHỆ G-PON
Viettel Telecom
2
3. Mạng quang tích cực AON
Mô hình kết nối mạng quang tích cực AON: Điểmđiểm
Viettel Telecom
3
4. Mạng quang tích cực AON
Các thiết bị sử dụng trong mạng quang tích cực:
Switch: switch L2, metro Access switch.
Router
DSLAM
Thiết bị đầu cuối khách hàng CPE
Viettel Telecom
4
5. Mạng quang tích cực AON
Cơ chế chuyển mạch trong công nghệ AON
Viettel Telecom
5
6. Mạng quang thụ động PON
Mô hình kết nối mạng quang thụ động
PON: Điểm- đa điểm
Viettel Telecom
6
7. Mạng quang thụ động PON
Các thiết bị sử dụng trong mạng quang thụ động:
Thiết bị kết cuối kênh quang OLT (Optical line terminal)
Giao diện Uplinks: GE hoặc 10 GE
Giao diện Downlinks: PON port (tối đa 2.5 Gbps đối với
GPON)
Viettel Telecom
7
8. Mạng quang thụ động PON
Thiết bị kết cuối mạng quang ONT/ONU (Optical network
terminal/Optical Network Unit)
Giao diện Uplinks: PON port
Giao diện Downlinks: GE, FE (Quang hoặc điện), ADSL,
VDSL, VoIP …
Viettel Telecom
8
9. Mạng quang thụ động PON
Splitter: là thiết bị thụ động dùng để chia/ghép tín
hiệu quang, có các loại 1:2, 1:4, 1:8, 1:16, 1:32, 1:64,
1:128
Viettel Telecom
9
10. Cơ chế hoạt động mạng PON
Cơ chế hoạt động hướng xuống (downstream):
broadcast mode
Viettel Telecom
10
11. Cơ chế hoạt động mạng PON
Cơ chế hoạt động hướng lên (upstream): TDMA
mode
Viettel Telecom
11
12. So sánh PON và AON
Đặc điểm
AON
PON
Mô hình kết nối
Điểm- Điểm
Điểm- Đa điểm
Thiết bị sử dụng
Các loại thiết bị chủ động Thiết bị chủ động OLT,
(dùng điện): switch, router, ONT/ONU và thiết bị thụ
CPE
động Splitter (không sử
dụng điện)
Băng thông uplink 1 GE hoặc 10 GE
1 GE hoặc 10 GE
Băng thông
downlink
GE hoặc FE
Tối đa lên tới 2.5 Gbps đối
với GPON
Phương thức hoạt
động
Routing/Switching
Broadcast mode/TDMA
mode
Viettel Telecom
12
14. Các chuẩn mạng PON
B-PON:
Chuẩn hóa theo chuỗi khuyến nghị G.938 của
ITU-T.
Dữ liệu được đóng khung theo cấu trúc của tế
bào ATM.
Tốc độ đường xuống: 155 Mbps hoặc 622
Mbps.
Tốc độ đường lên: 155 Mbps.
Sử dụng giao thức DBA để điều khiển việc
phân bổ băng thông.
Viettel Telecom
14
15. Các chuẩn mạng PON
E-PON (Ethernet- PON)
Được chuẩn hóa bởi IEEE 802.3
Băng thông 1 Gbps cho cả hai hướng
upstream và downstream.
Dữ liệu được đóng khung theo khuôn dạng
Ethernet.
Sử dụng giao thức điều khiển đa điểm
MPCPDU để điều khiển việc cấp phát băng
thông cho các ONT.
Viettel Telecom
15
16. Các chuẩn mạng PON
G-PON (GIGABIT- PON)
Tổ chức chuẩn hóa bởi ITU-T (G.984 Series)
Băng thông lên tới 2.488 Gbps cho cả hai
hướng upstream và downstream.
Dữ liệu được đóng khung theo khuôn dạng
GEM hoặc ATM
Sử dụng giao thức điều khiển đa điểm DBA
để điều khiển việc cấp phát băng thông cho
các ONT.
Viettel Telecom
16
17. Các chuẩn mạng PON
WDM- PON
Sử dụng phương thức đa ghép kênh phân chia theo
bước sóng thay vì theo thời gian như trong phương
thức TDMA.
Viettel Telecom
17
18. Các chuẩn mạng PON
CDMA PON:
Sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia
theo mã
CDMA-PON truyền tải các tín hiệu khách
hàng với nhiều phổ tần truyền dẫn trải trên
cùng một kênh thông tin.
Ưu điểm chính của CDMA-PON là cho phép
truyền tải lưu lượng cao và có tính năng bảo
mật nổi trội so các chuẩn PON khác.
Viettel Telecom
18
19. Công nghệ GPON
ITU-T G.984.1
• Mô tả những thông số cơ bản của công
nghệ GPON
ITU-T G.984.2
• Những yêu cầu về mạng ODN
• Những yêu cầu về cổng quang Downlink và Uplink
• Sự phân bổ dung lượng mào đầu ở lớp vật lý
ITU-T G-984.1/2/3/4
ITU-T G.984.3
• Cấu trúc của GTC frame
• Quá trình đăng ký và kích hoạt ONU
• Mô tả về thuật toán DBA
Viettel Telecom
ITU-T G.984.4
• Định dạng bản tin OMCI
• Nguyên tắc hoạt động của OMCI
19
20. Công nghệ GPON
Các thông số cơ bản của GPON:
–
Tốc độ truyền tải dữ liệu được chia là 7 mức:
0.15552 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down
0.62208 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down
1.24416 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down
0.15552 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down
0.62208 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down
1.24416 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down
2.48832 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down
Trong các loại trên 1.24416 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down là
tốc độ chính được sử dụng hiện nay.
Khoảng cách tối đa theo lý thuyết: 60 km
Khoảng cách tối đa thực tế: 20 km
Loại sợi quang sử dụng: quang 1 sợi, bước sóng 1490 nm cho
chiều xuống và 1310 nm cho chiều lên.
Tỉ lệ chia tối đa của Splitter : 1:128
Viettel Telecom
20
21. Kiến trúc ghép kênh trong GPON
OLT
O
N
U
IFpon
Port
T-CONT Port
Port
T-CONT
T-CONT
Port
Port
T-CONT
Port
T-CONT
GEM Port: đơn vị nhỏ nhất dùng để truyền tải các
dịch vụ.
T-CONT: là một kiểu bộ nhớ đệm dùng để truyền
tải các dịch vụ. Nó được dùng chủ yếu ở hướng
lên.
IF pon: GPON interface.
Các loại dữ liệu khác nhau sẽ được đóng vào các
GEM port sau đó là các T-CONT, một GEM port có
thể tương ứng với một T-CONT hoặc nhiều GEM
port sẽ tương ứng với một T-CONT.
Một giao diện GPON của một ONU sẽ chứa nhiều TCONT.
Port
U
O
N
T-CONT Port
U
ONU-ID
identifies
ONUs
Viettel Telecom
GEM Port
GEM Port
O
N
ONT
Alloc-IDs
identifies TCONTs
Port-ID
identifies
GEM ports
21
Page21
22. Cấu trúc frame của GPON
Downstream Framing
125us
Physical Control Block
Downstream (PCBd)
Upstream
Payload
Bandwidth Map
ONT1
AllocID
Start
End
AllocID
Start
End
1
100
200
2
300
500
OLT
T-CONT1
T-CONT 2
(ONT 1)
(ONT 2)
Slot
Slot
Slot
Slot
100
200
300
500
ONT64
PLOu
PLOAMu
PLSu DBRu X Payload x
DBRu Y
Upstream Framing
Viettel Telecom
22
Payload y
23. DBA
DBA là gì?
DBA là giao thức gán băng thông động (Dynamic Bandwidth
Assignment)
Tại sao cần phải dùng DBA?
Dùng DBA để tối ưu việc sử dụng băng thông đường lên của các
cổng PON.
-> Người dùng có thể sử dụng băng thông một cách hiệu quả hơn.
Viettel Telecom
23
24. Cơ chế hoạt động của DBA
OLT
ONU
DBA report
DBA algorithm
Control
platform
logic
BW Map
Data
platform
T-CONT
T-CONT
Time slot
Scheduler
T-CONT
Khố i đ iề u khiể n DBA tạ i OLT sẽ thu thậ p thông tin từ các DBA report mộ t cách đị nh kỳ từ
các ONU sau đ ó gử i trả kế t quả cho các ONU dướ i dạ ng bả n đồ bă ng thông.
D a trên các bả n đồ bă ng thông nhậ n đượ c các ONU sẽ gử i dữ liệ u lên vào các thờ i đ iể m
ự
đượ c dành cho chúng và qua đ ó tố i ư u hóa việ c sử dụ ng bă ng thông.
Viettel Telecom
24
25. Phương thức hoạt động của DBA
ONT
SR(Status Reporting )-DBA
OLT
①
D/S Direction
PCBd
US BW
Map
Payload
Dựa trên kết quả cuả thuật toán
vào lần trước OLT sẽ gửi bản
đồng băng thông dưới dạng các
header của frame hướng xuống
.
②
Dựa trên các thông tin phân bổ
băng thông ONU gửi các báo
cáo về trạng thái của các dữ liệu
đang chờ ở các T-CONT.
OLT nhận các báo cáo của ONU
cập nhật bản đồ băng thông
bằng cách sử dụng thuật toán
DBA sau đó gửi lại bản đồ băng
thông trong frame kế tiếp.
ONU nhận được bản đồ băng
thông từ OLT và gửi dữ liệu vào
các thời điểm được phép.
U/S Direction
Data
Report
③
④
Viettel Telecom
25
26. Phương thức hoạt động của DBA
NSR (Non Status Reporting)-DBA
NSR là một thuật toán dùng để dự đoán băng thông phân
bổ dành cho các ONU dựa trên lượng traffic nhận được từ
các ONU.
Các bước thực hiện:
Bước 1: thống kê số gói dữ liệu nhận được từ
OLT trong một khoảng thời gian nhất định.
Bước 2: sử dụng kết quả nhận được từ bước 1 để
tính toán tỉ lệ sử dụng băng thông.
Bước 3: phát hiện ra việc nghẽn băng thông thông
qua việc so sánh tỉ lệ sử dụng với giới hạn cho
phép.
Viettel Telecom
26
27. Các loại T-CONT
T-CONT loạ i 1 là loạ i T-CONT bă ng thông cố đị nh và đượ c sử dụ ng chủ yế u cho các dị ch vụ nhạ y c ả m vớ i
độ trễ và nhữ ng dị ch vụ có độ ư u tiên cao như dị ch vụ .
T-CONT loạ i 2 và 3 là loạ i T-CONT bă ng thông đả m bả o và đượ c sử dụ ng chủ yế u cho các dị ch vụ video và
data là nhữ ng loạ i dữ liệ u có độ ư u tiên cao.
T-CONT loạ i 4 là T-CONT dùng cho các dị ch vụ dữ liệ u có độ ư u tiên thấ p như Internet hay email. Nhữ ng
dị ch vụ này đ òi hỏ i bă ng thông không cao.
T-CONT loạ i 5 là loạ i T-CONT kế t hợ p củ a các loạ i T-CONT trên, nó dùng để truyề n tả i tấ t cả các loạ i dị ch
vụ .
Viettel Telecom
27
28. Kỹ thuật QoS tại ONU
Traffic-flow
VOD
DATA
Scheduling
differentia
And buffer
based on
802.1p
Traffic-flow
GPON
Service
control
VOIP
Service
Scheduling
differentia
And buffer
based on
control
802.1p
TDM
Service traffic based on
OLT
GEM Port-id
Splitter
VOIP
VOD
GPON
TDM
Dữ liệ u đượ c phân loạ i dự a trên tiêu chuẩ n LAN/
802.1q.
Các dị ch vụ đượ c lậ p lị ch để truyề n dự a trên thuậ t toán Strict Priority hoặ c Round Robin.
Việ c truyề n tả i còn dự a trên việ c gắ n kế t các T-CONT khác nhau nhằ m nâng cao hiệ u quả sử
dụ ng bă ng thông và độ tin c ậ y.
Viettel Telecom
28
29. Kỹ thuật QoS tại OLT
Ethernet
VOIP
bridging
BTV
GE/10GE
DATA
BSR
Nonblocking
TDM
802.1p
COS
Queuing &
scheduling GPON
switching DBA
GPON
OLT
TDM Gateway
PSTN
Upstream
service traffic
based on
different VLANs
D liệ u đượ c phân loạ i dự a trên tiêu chuẩ n LAN/
ữ
802.1q.
Các dị ch vụ đượ c lậ p lị ch để truyề n dự a trên thuậ t toán Strict
Priority hoặ c Round Robin.
Sử dụ ng thuậ t toán DBA để tố i ư u hóa bă ng thông uplinks.
Sử dụ ng ACL- Access Control List để kiể m soát nhữ ng lớ p trên lớ p
2.
Viettel Telecom
29
30. Mã hóa AES
1
OLT
1 3 2
Encryption
3
1 3 1
2
1
3
1 3 2
1
3
ONT
1
1
End User
11
1End User
1
Decryption
1 3 1
End User
End User
22
2
ONT
Decryption
2
AES: Advanced Encrypt Standard
A globally-used encryption algorithm
1
3
1
ONT
3
3
End User
End User
33
Decryption
OLT sử dụng thuật toán mã hóa AES- Advanced Encryption Standard 128 bit
để mã hóa dữ liệu.
Chỉ có dữ liệu được mã hóa (không mã hóa các tham số điều khiển- header).
Hệ thống GPON khởi tạo các khóa AES mới theo chu kỳ để nâng cao tính bảo
mật.
Viettel Telecom
30
31. Câu hỏi kiểm tra
Hãy so sánh những đặc điểm nổi bật của hai
công nghệ AON và PON?
Bước sóng được sử dụng trong công nghệ
GPON là bao nhiêu?
Khoảng cách tối đa theo lý thuyết mà công
nghệ GPON đáp ứng được là bao nhiêu?
Tỉ lệ chia tối đa của Splitter sử dụng trong công
nghệ GPON là bao nhiêu?
Viettel Telecom
31
