So Sánh Aon Và Pon Về Chi Phí Vận Hành Và Bảo Trì Hệ Thống

Hình 2.4 đưa ra những mô hình mềm dẻo, phù hợp với nhu cầu phát triển của thuê bao cũng như đòi hỏi ngày càng tăng về băng thông. Bằng cách sử dụng bộ ghép 1:2 và các bộ chia 1:N, PON có thể triển khai theo bất cứ cấu hình nào theo Hình 2.4. PON có thể thu gọn lại thành các vòng ring kép, hình cây hay một nhánh của cây. Các tuyến truyền dẫn trong PON đều được thực hiện giữa OLT và ONU.

2.3.2 Các chuẩn mạng PON

Các chuẩn mạng PON có thể chia thành 2 nhóm: nhóm 1 bao gồm các chuẩn theo phương thức ghép kênh TDM PON như là APON, BPON (Broadband PON), EPON (Ethernet PON), GPON (Gigabit PON); nhóm 2 bao gồm chuẩn theo các phương thức truy nhập khác như WDM-PON (Wavelength Division Multiplexing PON) và CDMA-PON (Code Division Multiple Access PON).

2.3.2.1 APON

Đây là mạng PON truyền theo kiểu không đồng bộ. APON do chuẩn G.983 của ITU-T quy định. Đây cũng là chuẩn mạng PON đầu tiên trên thế giới.

2.3.2.2 BPON

Mạng quang thụ động băng rộng BPON được chuẩn hóa trong chuỗi các khuyến nghị G.938. Các khuyến nghị này đưa ra các tiêu chuẩn về các khối chức năng ONT và OLT, khuôn dạng và tốc độ khung của luồng dữ liệu hướng lên và hướng xuống, các giao tiếp vật lý, giao tiếp quản lý và điều khiển ONT và DBA.

Hình 2.5 Kiến trúc mạng BPON

Trong mạng BPON, dữ liệu được đóng khung theo cấu trúc của các tế bào ATM. Một khung hướng xuống có tốc độ 155Mbit/s hoặc 622 Mbit/s và một tế bào quản lý vận hành bảo dưỡng lớp vật lý OAM (PLOAM – Physical layer Operation Administration and Maintenance) được chèn vào cứ mỗi 28 tế bào trong kênh. PLOAM có một bít để nhận dạng các tế bào PLOAM. Ngoài ra các tế bào PLOAM có khả năng lập trình được và chứa thông tin như là băng thông hướng lên và các bản tin OAM.

Căn cứ vào các thông tin về mã số nhận dạng kênh ảo và nhận dạng đường ảo (VPI/VCI) trong cấu trúc ATM, các ONT nhận biết và tách dữ liệu đường xuống của mình. Mỗi một kênh (time slot) gồm có một tế bào ATM/PLOAM và 24 bit từ mào đầu. Từ mào đầu mang thông tin về thời gian bảo vệ (guard time), mào đầu cho phép đồng bộ và khôi phục tín hiệu tại OLT, và thông tin nhận dạng điểm kết thúc của từ mào đầu. Chiều dài của từ mào đầu và các thông tin chứa trong đó được lập trình bởi OLT. Các ONT thực hiện gửi các tế bào PLOAM khi chúng nhận được yêu cầu từ OLT. BPON sử dụng giao thức DBA để cho phép OLT nhận biết lượng băng thông cần thiết cấp cho các ONT. OLT có thể giảm hoặc tăng băng thông cho các ONT dựa vào gửi các tế bào ATM rỗi hoặc làm đầy tất cả hướng lên bởi dữ liệu của ONT. OLT dừng định kỳ việc truyền hướng lên do vậy nó có khả năng mời bất kỳ ONT mới nào tham gia vào hoạt động hệ thống. Các ONT mới phát một bản tin phúc hồi trong cửa sổ này với thời gian trễ ngẫu nhiên để tránh xung đột khi mà có nhiều ONT mới muốn tham gia. OLT xác định khoảng cách tới mỗi ONT mới bằng việc gửi tới ONT một bản tin đo cự ly và xác định thời gian bao lâu để thu được bản tin phúc đáp. Sau đó OLT gửi tới ONT một giá trị trễ, giá trị này được sử dụng để xác định thời gian bảo vệ ứng với các ONT.

2.3.2.3 EPON

EPON được chuẩn hóa bởi IEEE 802.3. Trong EPON dữ liệu hướng xuống được đóng khung theo khuôn dạng Ethernet. Các khung EPON có cấu trúc tương tự như các liên kết Gigabit Ethernet điểm tới điểm ngoại trừ từ mào đầu và thông tin

xác định điểm bắt đầu của khung được thay đổi để mang trường nhận dạng kênh logic (LLID – Link logic ID) nhằm xác định duy nhất một ONU MAC.

Hình 2.6 Kiến trúc mạng EPON

Trong hướng lên, các ONU phát các khung Ethernet trong các khe thời gian đã được phân bổ. ONU sử dụng giao thức điều khiển đa điểm PDU (MPCPDU – Multi Point Control Protocol Data Unit) để gửi các bản tin “Report” yêu cầu băng thông, trong khi đó OLT gửi bản tin “Gate” cấp phát băng thông cho các ONU. Các bản tin “Gate” bao gồm thông tin về thời gian bắt đầu và khoảng thời gian cho phép truyền dữ liệu đối với ONU. OLT cũng định kỳ gửi các bản tin “Gate” tới các ONU hỏi xem chúng có yêu cầu băng thông hay không. Các ONU cũng có thể gửi “Report” cùng với dữ liệu được phát trong hướng lên. Ngoài ra, giao thức DBA cũng có thể được sử dụng trong EPON để thực hiện cơ chế điều khiển phân bổ băng thông. Do không có cấu trúc khung thống nhất đối với hướng xuống và hướng lên, do vậy trong cấu trúc của EPON, các khe thời gian và giao thức xác định cự ly là khác so với BPON và GPON. OLT và các ONU duy trì các bộ đếm cục bộ riêng và tăng thêm 1 sau mỗi 16ns. Tốc độ truyền dữ liệu EPON có thể đạt tới 1Gbit/s.

2.3.2.4 GPON

Hình 2.7 Kiến trúc mạng GPON

GPON được xây dựng dựa trên BPON và EPON. Mặc dù GPON hỗ trợ truyền tải tin ATM, nhưng nó cũng đưa vào một cơ chế thích nghi tải tin mới mà được tối ưu hóa cho truyền tải các khung Ethernet được gọi là phương thức đóng gói GPON (G-PON Encapsulation Method - GEM). GEM là phương thức dựa trên thủ tục đóng khung chung trong khuyến nghị G.701 ngoại trừ việc GEM tối ưu hóa từ mào đầu để phục vụ cho ứng dụng của PON, cho phép sắp xếp các dữ liệu Ethernet vào tải tin GEM và hỗ trợ sắp xếp TDM.

GPON sử dụng cấu trúc khung GTC (GPON Transmission Conversion) cho cả hai hướng xuống và hướng lên. Khung hướng xuống bắt đầu với một từ mào đầu PLOAM, tiếp sau đó là vùng tải tin GEM và/hoặc các tế bào ATM. PLOAM gồm có thông tin cấu trúc khung và sắp đặt băng thông cho ONT gửi dữ liệu trong khung hướng lên tiếp theo. Khung hướng lên bao gồm các nhóm khung gửi từ các ONT. Mỗi một nhóm được bắt đầu với từ mào đầu lớp vật lý mà có chức năng tương tự trong BPON, nhưng cũng bao hàm tổng hợp các yêu cầu băng thông của các ONT.

2.3.3 Ưu nhược điểm mạng PON

2.3.3.1 Ưu điểm

 Sử dụng các thiết bị thụ động nên không cần cấp nguồn, loại bỏ hoàn toàn sự cần thiết của nguồn ngoài. Dẫn tới giá thành rẻ.

 Giảm chi phí bảo dưỡng và vận hành.

 Tốc độ down load và up load cao.

 Giảm chi phí sợi quang và giảm chi phí các thiết bị cho phép nhiều người dùng chia sẻ chung một sợi.

2.3.3.2 Nhược điểm

 Giới hạn băng thông cho các thuê bao vì splitter chia đều băng thông

 Giới hạn vùng phủ sóng: tối đa là 20 km, phụ thuộc vào số lượng splitter (càng nhiều splitter thì khoảng cách truyền càng giảm)

 Khi có OLT mới cần lắp đặt thì giá thành đối với mỗi thuê bao có kết nối đến OLT đó sẽ tăng lên cho đến khi các port của OLT lấp đầy

2.3.4 So sánh mạng PON và AON

Có rất nhiều yếu tố để so sánh ưu điểm và nhược điểm của hai kỹ thuật PON và AON. Tuy nhiên, ở đây chúng ta sẽ xem xét một số thông số quan trọng như băng thông, khả năng điều khiển luồng, khoảng cách… Đó là những thông số về kỹ thuật. Ngoài ra, 2 chỉ tiêu rất quan trọng khi người ta đánh giá mức độ khả thi của một dự án chính là vốn đầu tư cho thiết bị và kinh phí cho khai thác, vận hành và bão trì hệ thống.

2.3.4.1 Về băng thông và lưu lượng

Ngày càng có nhiều dịch vụ viễn thông yêu cầu tốc độ cao như IPTV, VOD,

Conference meeting… Do đó băng thông là một vấn đề vô cùng quan trọng.

Các chuẩn của mạng PON được nghiên cứu rộng rãi cho phép băng thông cấp phát đến các port tại OLT là giống nhau. Và để điều chỉnh băng thông và lưu lượng của một thuê bao thì rất khó vì nó phụ thuộc vào cấu trúc của mạng PON. Điều này có thể được cải tiến nếu cấu trúc mạng PON có cấu hình dự phòng n +1.

Mạng AON: với mỗi một thuê bao sử dụng riêng một đường cáp quang thì băng thông có thể nằm trong khoảng từ 100Mbps đến 1Gbps (đối với hộ gia đình hoặc một công ty). Việc điều chỉnh băng thông khá dễ dàng. Khi một node truy cập được cấu tạo từ các module thì người ta có thể nâng cấp được băng thông cho một thuê bao nào đó bằng cách can thiệp vào phần cứng.

2.3.4.2 Về tính kinh tế

Vốn đầu tư cho thiết bị của các hãng:

Bảng 2.1 So sánh AON và PON về giá thành thiết bị

AON

PON

Giá thành

Giá thành thiết bị đầu cuối

Thấp

Bởi vì các chuẩn Ethernet đã được sử dụng nên thiết bị đầu cuối tại phía người sử dụng tương đối rẻ.

Cao

Cấu trúc mạng không giống những mạng truyền thống nên phải xây dựng các chuẩn mới nên thiết bị đầu cuối cũng khó khăn hơn trong

việc nghiên cứu và chế tạo.

AON ưu

thế hơn

Giá thành các thành phần cấu thành nên mạng (các thiết bị chủ động)

Cao

Một thuê bao cần có một port laser tại node truy cập nên một đường quang được chia ra làm nhiều kết nối thì công suất của

các thiết bị cũng phải tăng lên.

Thấp

Bởi vì một port trên OLT có thể cung cấp cho nhiều thuê bao nên khi số lượng thuê bao tăng lên người ta có thể sử dụng các splitter

PON

chiếm ưu

thế

Giá thành các thành phần mạng (các thiết bị thụ động và cấu trúc hạ tầng)

Cao

Số lượng các giao diện quang

trên các node truy cập khá lớn.

Thấp

Vì mỗi một nguồn laser trên OLT sẽ chia sẻ cho nhiều thuê bao.

PON ưu

thế hơn

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 90 trang tài liệu này.

Kinh phí cho khai thác vận hành và bảo trì hệ thống :

Bảng 2.2 So sánh AON và PON về chi phí vận hành và bảo trì hệ thống

AON

PON	Đánh giá
Nguồn điện tiêu thụ
Lớn	Nhỏ	PON tốt hơn
Chi phí bảo dưỡng
Mỗi một node truy cập yêu cầu một nguồn điện riêng. Do đó khó bảo dưỡng và chi phí bảo dưỡng cao.	Trong một cabinet đặt ở ngoài trời, splitter gần như không cần bảo dưỡng và cũng không cần nguồn ngoài để cung cấp cho thiết bị này.	PON tốt hơn vì có ít thiết bị thụ động hơn trong cấu hình mạng.
Giá thành các thành phần mạng (các thiết bị thụ động và cấu trúc hạ tầng)
Cao Bởi vì số lượng các giao diện quang trên các node truy cập là khá lớn.	Thấp Vì mỗi một nguồn laser trên OLT sẽ chia sẻ cho nhiều thuê bao.	PON ưu thế hơn

Tóm lại, mỗi cấu hình mạng đều có những ưu điểm riêng của nó. Tùy vào khả năng tài chính của từng nhà cung cấp dịch vụ cũng như các điều kiện khác mà lựa chọn mạng PON hay là AON. Tuy nhiên với những ưu điểm đặc biệt, mạng PON đang dần chiếm lĩnh thị trường băng rộng.

2.4 Công nghệ GPON (Gigabit PON)

2.4.1 Giới thiệu

Bộ khuyến nghị G.984 của ITU đưa ra tiêu chuẩn cho mạng PON tốc độ gigabit (GPON) là phiên bản mới nhất đối với công nghệ mạng PON. Mạng GPON có dung lượng ở mức gigabit cho phép cung cấp các ứng dụng video, tru y nhập internet tốc độ cao, multimedia, và các dịch vụ băng thông rộng. Tiêu chuẩn mới này đưa ra khả năng xử lý IP và Ethernet hiệu quả hơn.

Hệ thống GPON thông thường gồm một thiết bị kết cuối đường dây OLT (Optical Line Termination) và thiết bị kết cuối mạng ONU (Optical Network Unit) hay ONT (Optical Network Termination) được nối với nhau qua mạng phân phối quang ODN (Optical Distribution Network). Quan hệ giữa OLT và ONU là quan hệ một-nhiều, một OLT sẽ kết nối với nhiều ONU.

2.4.2 Kiến trúc mạng GPON

Hình 2.8 dưới mô tả cấu trúc hệ thống GPON bao gồm OLT, các ONU, một bộ chia quang và các sợi quang. Sợi quang được kết nối với các nhánh OLT tại bộ chia quang ra 64 sợi khác và các sợi phân nhánh được kết nối với ONU.

Hình 2.8 : Kiến trúc mạng GPON

Trong đó :

OLT (Optical Line Terminal) : thiết bị kết nối cáp quang tích cực lặp đặt tại

phía nhà cung cấp dịch vụ, thường được đặt tại các trạm đài.

ONT (Optical Network Terminal): thiết bị kết nối OLT thông qua mạng phân

phối quang (ODN) dùng cho trường hợp kết nối quang tới nhà thuê bao (FTTH)

ONU (Optical Network Unit): thiết bị kến nối OLT thông qua mạng phân phối quang (ODN) dung cho trường hợp kết nối quang tới buiding hoặc tới các vỉa hè, cabin (FTTB, FTTC, FTTN).

Bộ chia/ ghép quang thụ động (Splitter): dùng để chia/ghép thụ động tín hiệu quang từ nhà cung cấp dịch vụ đến khách hàng và ngược lại giúp tận dụng hiệu quả