Đồ án Tốt nghiệp: Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

LỜI CẢM ƠN

Suốt trong thời gian học tập vừa qua, được sự quan tâm, giúp đỡ của trường Cao

Đẳng Công Nghệ Thông Tin hữu nghị Việt - Hàn, khoa Công Nghệ Thông Tin Ứng

Dụng, nay em đã hoàn thành khoá học của mình. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành

đến quý thầy cô trong khoa Công Nghệ Thông Tin Ứng Dụng và các khoa có liên quan

đã tận tình chỉ bảo, cung cấp cho em những kiến thức cần thiết và bổ ích trong suốt

quá trình học tập. Cảm ơn Trường Cao Đẳng CNTT hữu nghị Việt Hàn đã tạo điều

kiện cho em học tập trong suốt thời gian qua.

Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến thầy Dương Hữu Ái

đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp

này.

Sinh viên thực hiện

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

i

BÙI NGỌC LÂM

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................i

MỤC LỤC ..................................................................................................................... ii

DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................iv

DANH MỤC BẢNG .....................................................................................................vi

DANG MỤC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................................... vii

LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG ........................... 2

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG ........................................................................................ 2

1.2 CẤU HÌNH CƠ BẢN CỦA MẠNG TRUY NHẬP QUANG ........................... 3

1.3 CẤU HÌNH THAM CHIẾU MẠNG TRUY NHẬP QUANG ......................... 3

1.4 CÁC KHỐI CHỨC NĂNG CƠ BẢN................................................................. 4

1.4.1 Khối kết cuối đường quang OLT ................................................................. 4

1.4.2 Khối mạng quang ONU ................................................................................ 4

1.4.3 Mạng phân phối quang ODN ....................................................................... 5

1.4.3.1 Bộ tách/ghép quang ........................................................................................... 5

1.4.3.2 Mạng cáp quang thuê bao ................................................................................. 5

1.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG ....................................................................................... 6

CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET – EPON

......................................................................................................................................... 7

2.1 MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON ................................................................... 7

2.1.1 Khái niệm mạng quang thụ động PON ....................................................... 7

2.1.2 Đặc điểm của hệ thống .................................................................................. 7

2.1.3 Cấu trúc mạng quang thụ động PON.......................................................... 7

2.1.4 Các chuẩn của PON .................................................................................... 10

2.1.5 Ưu, nhược điểm của mạng PON ................................................................ 11

2.2 GIỚI THIỆU VỀ MẠNG EPON ...................................................................... 12

2.2.1 Lợi ích của mạng EPON ............................................................................. 12

2.2.2 Nguyên lý hoạt động của EPON ................................................................ 13

2.2.3 Giao thức điều khiển đa điểm MPCP (Multi Point Control Protocol) .. 14

2.2.4 EPON với kiến trúc 802 .............................................................................. 18

2.2.4.1 Point to Point Emulation (PtPE) .................................................................... 19

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

ii

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

2.2.4.2 Share Medium Emulation ............................................................................... 20

2.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG ..................................................................................... 21

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠNG TRUY NHẬP EPON DỰA TRÊN PHẦN

MỀM OPTISYSTEM .................................................................................................. 22

3.1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM OPTISYSTEM ................................................... 22

3.1.1 Giới thiệu chung .......................................................................................... 22

3.1.2 Các ứng dụng của phần mềm OptiSystem................................................ 22

3.1.3 Các đặc điểm chính của phần mềm OptiSystem ...................................... 23

3.1.3.1 Thư viện các phần tử ...................................................................................... 23

3.1.3.2 Các công cụ hiển thị ........................................................................................ 24

3.1.3.3 Khả năng kết hợp với các công cụ phần mềm khác....................................... 24

3.1.3.4 Mô phỏng phân cấp với các hệ thống con ..................................................... 24

3.1.3.5 Ngôn ngữ SCIPT mạnh................................................................................... 25

3.1.3.6 Thiết kế nhiều lớp ............................................................................................ 25

3.1.3.7 Trang báo cáo .................................................................................................. 25

3.1.3.8 Quét tham số và tối ưu hóa ............................................................................. 25

3.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠNG EPON ......................................................... 25

3.2.1 Các thông số thiết lập mạng EPON ........................................................... 25

3.2.2 Sơ đồ hệ thống mạng EPON ....................................................................... 29

3.3 PHÂN TÍCH MẠNG TRUY NHẬP EPON DỰA TRÊN PHẦN MỀM

OPTISYSTEM ......................................................................................................... 31

3.3.1 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng quang ......................................... 31

3.3.1.1 Tỉ số lỗi Bit Ber ................................................................................................ 31

3.3.1.2 Hệ số phẩm chất Q .......................................................................................... 33

3.3.1.3 Đồ thị mắt ......................................................................................................... 34

3.3.1.4 Mối quan hệ giữa tỉ lệ lỗi bit với đồ thị mắt ................................................... 35

3.3.2 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến mạng quang ................................... 35

3.3.2.1 Đo kiểm các thông số cơ bản của mạng ......................................................... 35

3.3.2.2 Ảnh hưởng của khoảng cách .......................................................................... 38

3.3.2.3 Ảnh hưởng của công suất phát ....................................................................... 40

3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG ..................................................................................... 42

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ................................................... 43

ĐÁNH GIÁ VÀ NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN ................................................... 44

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

iii

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 45

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Mạng truy nhập quang ..................................................................................... 2

Hình 1.2: Cấu hình của mạng truy nhập quang ............................................................... 3

Hình 1.3 Cấu hình tham chiếu của mạng truy nhập quang ............................................. 3

Hình 1.4: Các khối chức năng của OLT .......................................................................... 4

Hình 1.5: Các khối chức năng của ONU ......................................................................... 4

Hình 1.6: Các bộ ghép 8x8 được tạo ra từ các bộ ghép 2x2. .......................................... 5

Hình 1.7: Cấu trúc cơ bản mạng cáp quang thuê bao. ..................................................... 5

Hình 2.1: Mô hình chung của mạng quang thụ động PON ............................................. 8

Hình 2.2: Các dạng kiến trúc của PON ........................................................................... 8

Hình 2.3: Bộ chia công suất quang ................................................................................ 10

Hình 2.4: Lưu lượng hướng xuống trong EPON ........................................................... 13

Hình 2.5: Lưu lượng hướng lên trong EPON ................................................................ 14

Hình 2.6: Thời gian Round-trip ..................................................................................... 15

Hình 2.7: Giao thức MPCP-hoạt động của bản tin Gate ............................................... 16

Hình 2.8: Giao thức MPCP-hoạt động của bản tin Report ............................................ 17

Hình 2.9: Trường LinkID được nhúng trong mào đầu .................................................. 18

Hình 2.10: Hướng xuống trong PtPE ............................................................................ 19

Hình 2.11: Hướng lên trong PtPE ................................................................................. 19

Hình 2.12: Cầu giữa các ONU trong PtPE .................................................................... 20

Hình 2.13: Hướng truyền xuống trong SME ................................................................. 20

Hình 2.14: Hướng truyền lên trong SME ...................................................................... 21

Hình 3.1: Giao diện người sử dụng của OptiSystem ..................................................... 22

Hình 3.2: Thiết lập các thông số cho đường xuống ...................................................... 27

Hình 3.3: Thiết lập các thông số cho đường lên ............................................................ 28

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

iv

Hình 3.5: Sơ đồ kết nối mạng EPON ............................................................................ 29

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

Hình 3.6: Cấu trúc khối ONU ........................................................................................ 30

Hình 3.7: Mối liên quan giữ tín hiệu nhận được và hàm phân bố xác suất. .................. 31

Hình 3.8: Mối quan hệ giữa hệ số phẩm chất Q và tỉ lệ lỗi bit BER ............................. 33

Hình 3.9: Hệ số Q tính theo biên độ .............................................................................. 34

Hình 3.10: Công suất đo tại đầu ra của OLT khi Pphát =1 dBm ..................................... 35

Hình 3.11: Công suất đo tại đầu vào của ONU 1 khi Pphát = 1dBm .............................. 36

Hình 3.12: Đồ thị Min BER tại người sử dụng 1 trong trường hợp 1 ........................... 36

Hình 3.13: Đồ thị mắt tại người sử dụng 1 trong trường hợp 1 .................................... 37

Hình 3.14: Đồ thị hệ số phẩm chất Q tại người sử dụng 1 trong trường hợp 1 ............ 37

Hình 3.15: Đồ thị Min BER tại người sử dụng 1 trong trường hợp 2 ........................... 38

Hình 3.16: Đồ thị mắt tại người sử dụng 1 trong trường hợp 2 .................................... 39

Hình 3.17: Đồ thị hệ số phẩm chất Q tại người sử dụng 1 trong trường hợp 2 ............ 39

Hình 3.18: Công suất đo được tại đầu ra của bộ OLT khi Pphát = -1dBm ..................... 40

Hình 3.19: Công suất đo được tại đầu vào của bộ ONU1 khi Pphát = -1dBm ................ 40

Hình 3.20: Đồ thị Min BER tại người sử dụng 1 trong trường hợp 3 ........................... 41

Hình 3.21: Đồ thị mắt tại người sử dụng 1 trong trường hợp 3 .................................... 41

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

v

Hình 3.22: Đồ thị hệ số phẩm chất Q tại người sử dụng 1 trong trường hợp 3 ............ 42

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1: Kết quả đo tại người sử dụng 1 trong trường hợp 1 ..................................... 36

Bảng 3.2: Kết quả đo tại người sử dụng 1 trong trường hợp 2 với L = 15km .............. 38

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

vi

Bảng 3.3: Kết quả đo tại người sử dụng 1 trong trường hợp 3 với Pphát = -1dBm ...... 40

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

DANG MỤC TỪ VIẾT TẮT

TỪ VIẾT TẮT TÊN TIẾNG ANH TÊN TIẾNG VIỆT

ADSL Asymmetric Digital Subscriber Đường dây thuê bao bất

Line đối xứng

Mạng quang chủ AON Active Optical Network động

ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dị bội

Mạng quang thụ APON ATM Passive Optical Network đông ATM

Bit Error Rate (The ITU-T uses Bit Tỉ lệ lỗi bít BER Error Ratio)

Broadband Passive Optical Mạng quang thụ BPON Network động băng rộng

CATV Cable Television Truyền hình cáp

Đa truy nhập cảm Carrier Sense Multiple Access with nhận sóng mang có CSMA/CD Collision Detect phát hiện xung đột

DBA Dynamic Bandwidth Alocation Cấp phát băng thông động

Đường dây thuê bao DSL Digital Subscriber Line số

EMS Element Management System Hệ thống quản lý

Mạng quang thụ EPON Ethernet Passive Optical Network động Ethernet

Sợi quang đến tòa Fiber To The Building FTTB nhà

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

vii

FTTC Fiber To The Curb Sợi quang đến cụm

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

thuê bao

Sợi quang đến tận FTTH Fiber To The Home nhà thuê bao

Mạng quang thụ GPON Gigabit Passive Optical Network động Gigabit

Hiệp hội các kỹ sư Institute of Electrical and điện và điện tử thế IEEE Electronics Engineers giới

Local Area Network Mạng cục bộ LAN

Metropolitan Area Network Mạng khu vực thủ đô MAN

Lớp điều khiển truy Media Access Control MAC nhập phương tiện

Giao thức điều khiển

MPCP

MultiPoint Control Protocol đa điểm

Mô hình điểm đa MPtP MultiPoint to Point điểm

ODF Optical Distribution Frame Hộp phân phối quang

Mạng phân phối ODN Optical Distribution Network quang

Kết cuối đường OLT Optical Line Terminal truyền quang

Giao diện điều khiển ONT Management Control quản lý thiết bị đầu OMCI Interface cuối mạng

Optical Network Thiết bị đầu cuối ONT Terminal/Termination mạng

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

viii

Optical Network Unit Đơn vị mạng quang ONU

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

Mạng quang thụ PON Passive Optical Network động

Hệ thống điện thoại POTS Plain Old Telephone System kiểu cũ

Mào đầu PRE Preamble

PtP Point to Point Mô hình điểm-điểm

PtPE Point-to-Point Emulation

Mô hình điểm đa PtMP Point-to-Multi-Point điểm

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

SA Source Address Địa chỉ nguồn

SONET Synchoronous Optical Network Mạng quang đồng bộ

Ghép kênh phân chia TDM Time Division Multiplexing theo thời gian

Giao diện người sử UNI User Network Interface dụng mạng

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

ix

Mạng truy nhập diện WAN Wide Area Network rộng

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của các khu vực kinh tế, các tổ chức xã hội đã

tạo ra nhu cầu rất lớn trong việc sử dụng các dịch vụ tiện ích, thoại, hình ảnh và dữ

liệu. Sự phát triển của các loại hình dịch vụ mới, đòi hỏi hạ tầng mạng truy nhập phải

đáp ứng các yêu cầu về băng thông rộng, tốc độ truy nhập cao. Vậy nên mạng quang là

một giải pháp cần thiết và quan trọng để giải quyết các vấn đề trên. Trong đó, mạng

truy nhập quang thụ động EPON là một giải pháp triển vọng đầy hứa hẹn trong mạng

truy nhập để làm giảm bớt hiện tượng tắc nghẽn mạng. Với những ưu điểm vượt trội

của mình, EPON (Ethernet Passive Optical Network) đã tạo ra một sự chuyển biến rõ

rệt trong mạng truy nhập. Đây cũng là giải pháp mà đề tài này đề cập cho mạng truy

nhập tại Việt Nam. Nội dung của đề tài này được chia làm ba chương theo cơ cấu như

sau:

Chương 1: TỔNG QUANG VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG

Chương 2: MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET – EPON

Chương 3: THIẾT KẾ MẠNG TRUY NHẬP EPON DỰA TRÊN PHẦN MỀM

OPTISYSTEM

Tuy đã cố gắng trong quá trình thực hiện đề tài này, nhưng vẫn còn nhiều hạn

chế về kiến thức nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em mong được sự góp ý,

chỉ dẫn của thầy cô để đề tài được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Dương Hữu Ái người đã tận tình hướng dẫn và

giúp đỡ em trong quá trình làm đề tài này.

Sinh viên thực hiện

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

1

BÙI NGỌC LÂM

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Mạng truy nhập quang được chia làm hai loại cơ bản là mạng truy nhập quang

tích cực AON và mạng truy nhập quang thụ động PON. Mạng AON sử dụng các thiết

bị tích cực như các bộ chia tích cực hoặc các bộ ghép kênh ở đoạn phân bố của mạng

truy nhập. Mạng PON không chứa bất kỳ một phần tử tích cực nào mà cần phải có sự

chuyển đổi điện - quang. Thay vào đó, PON sẽ chỉ bao gồm: sợi quang, các bộ chia, bộ

kết hợp, bộ ghép định hướng, thấu kính, bộ lọc... Điều này giúp cho PON có một số ưu

điểm như: không cần nguồn điện cung cấp nên không bị ảnh hưởng bởi lỗi nguồn, có

độ tin cậy cao và không cần phải bảo dưỡng do tín hiệu không bị suy hao nhiều như

đối với các phần tử tích cực.

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

2

Hình 1.1: Mạng truy nhập quang

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

1.2 CẤU HÌNH CƠ BẢN CỦA MẠNG TRUY NHẬP QUANG

Cấu hình mạng cơ bản của mạng truy nhập quang được trình bày ở hình 1.2:

Hình 1.2: Cấu hình của mạng truy nhập quang

 FTTCab-Cáp quang tới tủ đấu dây; FTTC-Cáp quang tới cụm thuê bao;

FTTB-Cáp quang tới toà nhà; FTTH-Cáp quang tới tận nhà.

1.3 CẤU HÌNH THAM CHIẾU MẠNG TRUY NHẬP QUANG

Cấu hình tham chiếu của mạng truy nhập quang được trình bày trên hình 1.3:

Hình 1.3 Cấu hình tham chiếu của mạng truy nhập quang

Cấu trúc trên hình 1.3 bao gồm 4 khối cơ bản: đầu cuối đường quang (OLT),

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

3

mạng phối dây quang (ODN), khối mạng quang (ONU) và khối chức năng phối hợp.

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

Điểm tham chiếu chủ yếu gồm có: điểm tham chiếu phát quang S, điểm tham chiếu thu

quang R, điểm tham chiếu giữa các nút dịch vụ V, điểm tham chiếu đầu cuối thuê bao

T và điểm tham chiếu a ở giữa các ONU. Giao diện bao gồm: giao diện quản lý mạng

Q3 và giao diện giữa thuê bao với mạng UNI.

1.4 CÁC KHỐI CHỨC NĂNG CƠ BẢN

Hệ thống mạng truy nhập quang bao gồm ba thành phần cơ bản: OLT, ONU và

ODN. Hệ thống AON có các khối chức năng đơn giản, cơ bản hơn so với hệ thống

PON. Ở đây chỉ nêu các khối chức năng của PON.

1.4.1 Khối kết cuối đường quang OLT

Các khối OLT chính được mô tả trong hình 1.4:

Hình 1.4: Các khối chức năng của OLT

1.4.2 Khối mạng quang ONU

Cấu hình điển hình của một ONU được mô tả trong hình 1.5:

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

4

Hình 1.5: Các khối chức năng của ONU

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

1.4.3 Mạng phân phối quang ODN

1.4.3.1 Bộ tách/ghép quang

Các bộ tách/ghép NxN được chế tạo bằng cách ghép nhiều tầng bộ 2x2 với nhau

như hình 1.6 hoặc sử dụng công nghệ ống dẫn sóng phẳng.

Hình 1.6: Các bộ ghép 8x8 được tạo ra từ các bộ ghép 2x2.

Các bộ tách/ghép được đặc trưng bằng các tham số sau: suy hao chia, suy hao

ghép, điều hướng.

1.4.3.2 Mạng cáp quang thuê bao

Mạng cáp thuê bao quang được xác định trong phạm vi ranh giới từ giao tiếp sợi

quang giữa thiết bị OLT đến thiết ONU/ONT. Cấu trúc mạng cáp quang thuê bao xem

trong hình 1.7:

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

5

Hình 1.7: Cấu trúc cơ bản mạng cáp quang thuê bao.

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

1.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG

Mạng truy nhập quang là mạng truy nhập có nhiều ưu điểm như: Dung lượng

lớn, kích thước và trọng lượng cáp nhỏ, không bị nhiễu điện, tính bảo mật cao, giá

thành cáp quang rẻ, chất lượng truyền dẫn tốt, an toàn cho thiết bị, tốc độ truy nhập

cao, nâng cấp băng thông dễ dàng. Vì vậy nó phù hợp để triển khai các dịch vụ băng

rộng (truy cập Internet tốc độ cao, truyền hình độ nét cao…) giữa các khối kết cuối

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

6

đường dây ở xa (ONU) và kết cuối mạng (OLT).

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG

ETHERNET – EPON

2.1 MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON

2.1.1 Khái niệm mạng quang thụ động PON

Mạng quang thụ động PON là một mạng quang không có các phần tử điện phụ

hay thiết bị quang điện tử. PON là công nghệ sử dụng các bộ chia quang (Splitter) để

nối tới rất nhiều thiết bị đầu cuối mạng quang. Như vậy, trong PON sẽ bao gồm: Sợi

quang, các bộ chia, bộ kết hợp, bộ ghép định hướng, bộ lọc.

2.1.2 Đặc điểm của hệ thống

 Đặc trưng của hệ thống PON là thiết bị thụ động phân phối sợi quang đến từng

nhà thuê bao sử dụng bộ chia splitter có thể lên tới 1:128.

 PON hỗ trợ giao thức ATM, Ethernet

 PON hỗ trợ các dịch vụ voice, data và video tốc độ cao

 Khả năng cung cấp băng thông cao

 Trong hệ thống PON băng thông được chia sẻ cho nhiều khách hàng điều này

sẽ làm giảm chi phí cho khách hàng sử dụng.

 Khả năng tận dụng công nghệ WDM, ghép kênh phân chia theo dải tần và

cung cấp băng thông động để giảm thiểu số lượng cáp quang cần thiết để kết nối giữa

OLT và splitter.

 PON thực hiện truyền dẫn 2 chiều trên 2 sợi quang hay 2 chiều trên cùng 1 sợi

quang.

 PON có thể hỗ trợ cấu trúc mạng hình cây, sao, bus và ring

2.1.3 Cấu trúc mạng quang thụ động PON

Cấu trúc mạng PON cơ bản gồm các thành phần là OLT, splitter quang,

ONU/ONT. OLT chính là thiết bị đầu cuối phía nhà sản xuất, có nhiệm vụ kết nối tất

cả các loại dịch vụ lại và truyền tín hiệu thông qua sợi cáp quang. Tín hiệu từ OLT sẽ

đến các splitter quang. Splitter quang được sử dụng để phân chia công suất từ một sợi

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

7

duy nhất đến x người sử dụng (x có thể là 32, 64 hoặc 128, điều đó phụ thuộc vào hệ

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

số chia của splitter) trên một khoảng cách tối đa là 20 km. Để thu được tín hiệu từ

OLT, tại phía người sử dụng cần có các bộ ONU/ONT.

Hình 2.1: Mô hình chung của mạng quang thụ động PON

Từ mô hình chung ở trên, mạng PON còn được triển khai dưới các dạng kiến trúc

như sau:

Hình 2.2: Các dạng kiến trúc của PON

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

8

Các thành phần chính của một mạng PON là:

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

 OLT: Đây là thiết bị kết cuối kênh quang đặt tại Center Office. Nó là thành

phần quan trọng nhất trong hệ thống PON, cung cấp các giao diện truy nhập PON cho

thiết bị ONU phía người sử dụng và các giao diện khác cho tín hiệu phía đường lên.

 ONU: Đây là thiết bị lắp đặt tại phía khách hàng. Nó là điểm cuối của mạng

quang FTTH. ONU có nhiệm vụ chuyển tín hiệu quang từ giao diện PON thành các

chuẩn tín hiệu cho các thiết bị mạng, tín hiệu truyền hình, tín hiệu thoại được sử dụng

tại thuê bao.

 ONT: Đây là thiết bị đầu cuối phía người sử dụng, là điểm cuối cùng của

ODN.

 ODN: Hệ thống phân phối cáp quang tính từ sau OLT đến ONU/ONT. Cụ thể,

hệ thống phân phối quang ODN bao gồm các thành phần sau đây:

- Măng xông quang

- Dây nhảy quang

- Hộp phối quang ODF

- Splitter (bộ chia/ghép quang). Ở đây bộ chia/ghép quang chính là bộ chia công

suất quang. Dùng để chia một tín hiệu quang ở đầu vào thành nhiều tín hiệu ở đầu ra.

Các hệ số chia thông thường là 1:4, 1:8… Đây là bộ chia thụ động tức là không phải

cấp nguồn. Suy hao trong bộ chia phụ thuộc vào hệ số chia. Hệ số chia càng lớn thì

suy hao càng lớn. Với hệ số chia là 1:2 thì suy hao khoảng 3 dB, với hệ số chia là 1:32

thì suy hao tối thiểu là 15dB. Suy hao này chính là suy hao xen tạo ra bởi sự chưa hoàn

hảo trong quá trình xử lý. Hình 2.3 cho biết nguyên lý chung của bộ chia công suất

quang. Giả sử tại đầu vào có 3 bước sóng λ1 ở đường xuống, λ2, λ3 ở đường lên, với

bộ chia công suất có hệ số chia là 1:2 thì đầu ra có 2 cửa ra, một cửa có bước sóng vào

là λ2và bước sóng ra là λ1, một cửa khác lại có bước sóng vào là λ3và bước sóng ra là

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

9

λ1.

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

Hình 2.3: Bộ chia công suất quang

2.1.4 Các chuẩn của PON

 ITU-TG983

 APON (ATM Passive Optical Network) - Mạng quang thụ động ATM. Đây là

chuẩn mạng quang thụ động đầu tiên. Từng được sử dụng chủ yếu cho các ứng dụng

thương mại trên nền ATM.

 BPON (Broadband PON) là chuẩn trên nền APON. Được bổ xung để hỗ trợ

cho WDM ghép kênh phân chia theo bước sóng, cấp phát băng thông đường lên rộng

và lớn hơn, tính chọn lọc cao. Đồng thời tạo ra giao diện quản lý chuẩn gọi là OMCI,

giữa OLT và ONU/ONT, cho phép các mạng cung cấp hỗn hợp, cụ thể :

- G983.1: Năm 1998, trình bày về lớp vật lý cưa hệ thống APON/BPON.

- G983.2: Năm 1999, đặc tính của giao diện điều kiện và quản lý ONT.

- G983.3: Thông quan năm 2001, đặc tính mở rộng cung cấp những dịch vụ

thông qua phân bổ bước sóng.

- G983.4: Thông qua năm 2001, mô tả những cơ chế cần thiết để hỗ trợ phân bổ

băng tần động trong các ONT của cùng một mạng PON.

- G983.5: Thông qua năm 2002, xác định những cơ chế chuyển mạch bảo vệ cho

BPON.

- G983.6: Thông qua năm 2002, định nghĩa những mở rộng cho giao diện điều

kiện cần thiết cho quản lý những chức năng chuyển mạch tại ONT.

- G983.7: Thông qua năm 2001, định nghĩa những mở rộng cho giao diện điều

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

10

kiện cần thiết cho quản lý những chức năng DBA tại ONT.

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

 ITU-T984

 GPON (Gigabit PON) là một sự phát triển của chuẩn BPON. Nó hỗ trợ tốc độ

cao hơn, tăng cường bảo mật và chọn lớp giao thức (ATM, GEM, Ethernet).

- G984.1: Mô tả những đặc tính chung của hệ thống GPON như là kiến trúc, tốc

độ bít, bảo vệ và bảo mật

- G984.2: Xác định những thông số của GPON tại tốc độ lên là (155Mb/s,

622Mb/s, 1,5 Gb/s, 2,5Gb/s), xuống là (1,5Gb/s và 2,5Gb/s)

- G983.4: Mô tả những đặc tính về khung hội tụ truyền dẫn của GPON, bản tin,

phương pháp xác định khoảng, hoạt động, giám sát, những chức năng bảo dưỡng và

bảo mật.

 IEEE 802.3ah

EPON hay GEPON (Ethernet PON) là một chuẩn IEEE để sử dụng Ethernet cho

dữ liệu gói.

Trong các giải pháp mạng PON, giải pháp EPON được hỗ trợ và phát triển nhanh

nhất. Nhiều nhà cung cấp dịch vụ đã chọn giải pháp này để làm mạng truy nhập và

truyền tải lưu lượng Metro (MEN) để cung cấp đa dịch vụ.

2.1.5 Ưu, nhược điểm của mạng PON

 Ưu điểm

 Sử dụng các thiết bị thụ động nên không cần cấp nguồn, giá thành rẻ

 Giảm chi phí bảo dưỡng và vận hành

 Tốc độ download và upload cao

 Giảm chi phí sợi quang và giảm chi phí các thiết bị cho phép nhiều người

dùng chia sẻ chung một sợi.

 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

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

11

(càng nhiều splitter thì khoảng cách truyền càng giảm).

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

 Khó dự đoán giá thành khi có thuê bao phát sinh

 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.

2.2 GIỚI THIỆU VỀ MẠNG EPON

2.2.1 Lợi ích của mạng 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 đắc đỏ

 Các lênh kiện quang thụ động sống lâu 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

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

12

và video, cho phép nhà cung cấp nâng cao dịch vụ băng rộng và linh hoạt. Ngoài ra, nó

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

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.

2.2.2 Nguyên lý hoạt động của EPON

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 trường 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 (Media

Access Control) trước khi truyền các gói tin còn lại đến người dùng.

Hình 2.4: Lưu lượng hướng xuống trong EPON

Ở hướng lên, vì 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 sẽ dung lượng kênh quang hợp lý. Ở đây, luồng dữ liệu hướng lên được phân bố

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

13

theo thời gian.

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

Hình 2.5: 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).

2.2.3 Giao thức điều khiển đa điểm MPCP (Multi Point Control Protocol)

Để hỗ 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 gởi 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

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

14

một thủ tục dựa vào sự cạnh tranh. Ở lớp cao hơn nó làm việc như sau:

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

1. 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.

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 được lấy theo đồng hồ của nó.

3. 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.

4. 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.

5. 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 2.6, 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 2.6: Thời gian Round-trip

Từ nhiều ONU chưa khởi tạo, có thể đáp ứng cùng bản tin khởi tạo Gate, bản tin

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

15

Report có thể xung đột. Trong trường hợp đó, bản tin Report của ONU bị xung đột sẽ

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

không thiết lập bất kỳ khe nào cho hoạt động bình thường của nó. Nếu như ONU

không nhận được khe thời gian trong khoảng thời gian nào đó, nó sẽ kết luận rằng sự

xung đột đã xảy 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:

1. 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 2.7).

Hình 2.7: Giao thức MPCP-hoạt động của bản tin Gate

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 được 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 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

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

16

tạo tiếp theo để khởi tạo lại.

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

4. 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 gởi 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 (hình 2.8). 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 2.8: 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

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

17

từ trước bắt nguồn từ sự thay đổi trong chiết suất của sợi quang do nhiệt độ thay đổi.

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

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.

2.2.4 EPON với kiến trúc 802

Kiến trúc IEEE 802 định nghĩa hai phương thức: Share Medium 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. 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 (hình

2.9). Những tag này được gọi là LinkID và được đặt vào trong mào đầu trước mỗi

khung.

Hình 2.9: Trường LinkID được nhúng trong mào đầu

Để bảo đảm sự duy nhất cho LinkID, OLT sẽ ấn định một hoặc nhiều tag cho

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

18

mỗi ONU trong suốt quá trình đăng ký lúc đầu.

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

2.2.4.1 Point to Point Emulation (PtPE)

Trong mô hình này, OLT phải có N cổng MAC, một cổng cho một ONU (hình

2.10). 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 2.10: 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 2.10).

Hình 2.11: 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

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

19

các cổng của nó.

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

Hình 2.12: Cầu giữa các ONU trong PtPE

2.2.4.2 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 2.13). 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.

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

20

Hình 2.13: Hướng truyền xuống trong SME

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

Hình 2.14: 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.

2.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG

Nội dung trên đã trình bày cho ta biết tổng quan về mạng truy nhập quang thụ

động PON và mang truy nhập quang thụ động EPON. Và cũng cho ta thấy cấu trúc cơ

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

21

bản của nó.

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠNG TRUY NHẬP EPON DỰA

TRÊN PHẦN MỀM OPTISYSTEM

3.1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM OPTISYSTEM

3.1.1 Giới thiệu chung

Cùng với sự bùng nổ về nhu cầu thông tin, các hệ thống thông tin quang ngày

càng trở nên phức tạp. Để phân tích, thiết kế các hệ thống này bắt buộc phải sử dụng

các công cụ mô phỏng như OptiSystem. OptiSystem là phần mềm mô phỏng hệ thống

thông tin quang. Phần mềm này có khả năng thiết kế, đo kiểm tra và thực hiện tối ưu

hóa rất nhiều loại tuyến thông tin quang, dựa trên khả năng mô hình hóa các hệ thống

thông tin quang trong thực tế. Bên cạnh đó, phần mềm này cũng có thể dễ dàng mở

rộng do người sử dụng có thể đưa thêm các phần tử tự định nghĩa vào. Phần mềm có

giao diện thân thiện, khả năng hiển thị trực quan.

Hình 3.1: Giao diện người sử dụng của OptiSystem

3.1.2 Các ứng dụng của phần mềm OptiSystem

Phần mềm OptiSystem cho phép thiết kế tự động hầu hết các loại tuyến thông tin

quang ở lớp vật lý, từ hệ thống đường trục cho đến các mạng LAN, MAN quang.

Các ứng dụng cụ thể bao gồm:

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

22

Thiết kế hệ thống thông tin quang từ mức phần tử đến mức hệ thống ở lớp vật lý

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

Thiết kế mạng TDM/WDM và CATV

Thiết kế mạng FTTx dựa trên mạng quang thụ động (PON)

Thiết kế hệ thống ROF (Radio Over Fiber)

Thiết kế bộ thu, bộ phát, bộ khuếch đại quang

Thiết kế sơ đồ tán sắc

Đánh giá BER và penalty của hệ thông với các mô hình bộ thu khác nhau

Tính toán BER và quỹ công suất tuyến của các hệ thống có sử dụng khuếch

đại quang

3.1.3 Các đặc điểm chính của phần mềm OptiSystem

3.1.3.1 Thư viện các phần tử

Optisystem có một thư viện các phần tử phong phú với hàng trăm phần tử được mô

hình hóa để có đáp ứng giống như các thiết bị trong thực tế. Cụ thể bao gồm:

Thư viện nguồn quang

Thư viện các bộ thu quang

Thư viện sợi quang.

Thư viện các bộ khuếch đại (quang, điện).

Thư viện các bộ MUX, DEMUX.

Thư viên các bộ lọc (quang, điện).

Thư viện các phần tử FSO.

Thư viện các phần tử truy nhập.

Thư viện các phần tử thụ động (quang, điện).

Thư viện các phần tử xử lý tín hiệu (quang, điện).

Thư viện các phần tử mạng quang.

Thư viện các thiết bị đo quang, đo điện.

Ngoài các phần tử đã được định nghĩa sẵn, OptiSystem còn có:

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

23

Các phần tử Measured components. Với các phần tử này, Optisystem cho phép

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

nhập các tham số được đo từ các thiết bị thực của các nhà cung cấp khác nhau.

Các phần tử do người sử dụng tự định nghĩa (User-defined Components).

3.1.3.2 Các công cụ hiển thị

Optisystem có đầy đủ các thiết bị đo quang, đo điện. Cho phép hiển thị tham số,

dạng, chất lượng tín hiệu tại mọi điểm trên hệ thống.

 Thiết bị đo quang:

Phân tích phổ (Spectrum Analyzer)

Thiết bị đo công suất (Optical Power Meter)

Thiết bị đo miền thời gian quang (Optical Time Domain Visualizer)

Thiết bị phân tích WDM (WDM Analyzer)

Thiết bị phân tích phân cực (Polarization Analyzer)

Thiết bị đo phân cực (Polarization Meter)

 Thiết bị đo điện:

Oscilloscope.

Thiết bị phân tích phổ RF (RF Spectrum Analyzer)

Thiết bị phân tích biểu đồ hình mắt (Eye Diagram Analyzer)

Thiết bị phân tích lỗi bit (BER Analyzer)

Thiết bị đo công suất (Electrical Power Meter)

Thiết bị phân tích sóng mang điện (Electrical Carrier Analyzer)

3.1.3.3 Khả năng kết hợp với các công cụ phần mềm khác

Optisystem cho phép người dùng sử dụng kết hợp với các công cụ phần mềm

khác của Optiwave như: OptiAmplifier, OptiBPM, OptiGrating, WDM_Phasar và

OptiFiber để thiết kế ở mức phần tử.

3.1.3.4 Mô phỏng phân cấp với các hệ thống con

Để việc mô phỏng phân cấp với các hệ thống con (SubSystem) được thực hiện

một cách linh hoạt và hiệu quả, Optisystem cung cấp mô hình mô phỏng tại các mức

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

24

khác nhau, bao gồm mức hệ thống, mức hệ thống con và mức phần tử.

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

3.1.3.5 Ngôn ngữ SCIPT mạnh

Người sử dụng có thể nhập các biểu diễn số học của tham số và tạo ra các tham

số toàn cục. Các tham số toàn cục này sẽ được dùng chung cho tất cả các phần tử và hệ

thống con của hệ thống nhờ sử dụng chung ngôn ngữ VB Script.

3.1.3.6 Thiết kế nhiều lớp

Trong một file dự án, Optisystem cho phép tạo ra nhiều thiết kế, nhờ đó người sử

dụng có thể tạo ra và sửa đổi các thiết kế một cách nhanh chóng và hiệu quả. Mỗi file

dự án thiết kế của Optisystem có thể chứa nhiều phiên bản thiết kế. Mỗi phiên bản

được tính toán và thay đổi một cách độc lập nhưng kết quả tính toán của các phiên bản

khác nhau có thể được kết hợp lại, cho phép so sánh các phiên bản thiết kế một cách

dễ dàng.

3.1.3.7 Trang báo cáo

Trang báo cáo của Optisystem cho phép hiển thị tất cả hoặc một phần các tham

số cũng như các kết quả tính toán được của thiết kế tùy theo yêu cầu của người sử

dụng. Các báo cáo tạo ra được tổ chức dưới dạng text, dạng bảng tinh, đồ thị 2D và

3D. Cũng có thể kết xuất báo cáo dưới dạng file HTML hoặc dưới dạng các file

template đã được định dạng trước.

3.1.3.8 Quét tham số và tối ưu hóa

Quá trình mô phỏng có thể thực hiện lặp lại một cách tự động với các giá trị khác

nhau của tham số để đưa ra các phương án khác nhau của thiết kế. Người sử dụng cũng có

thể sử dụng phần tối uu hóa của Optisystem để thay đổi giá trị của một tham số nào đó để

đạt được kết quả tốt nhất, xấu nhât hoặc một giá mục tiêu nào đó của thiết kế.

3.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠNG EPON

3.2.1 Các thông số thiết lập mạng EPON

Trường hợp 1: Thiết lập các thông số cho mạng EPON với hệ số tỉ lệ chia của bộ

splitter là 1:8 như sau:

 Đường xuống:

Phương thức mã hóa: NRZ

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

25

Công suất phát Pphát = 1 dBm

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

Tốc độ bit: 1244,16Mbps

Bước sóng đường xuống: 1550 nm

Độ rộng mỗi kênh: 10 MHz

 Kênh truyền:

Sợi đơn mode có chiều dài L = 20km

Suy hao: 0,4 dB/km

Độ tán sắc: 16,75 ps/nm/km

 Đường lên:

Phương thức mã hóa: NRZ

Tốc độ bit: 1244,16Mbps

Bước sóng đường lên: 1310 nm

Độ rộng mỗi kênh: 10 MHz

Công suất phát Pphát = -1 dBm

 Các tham số toàn cục bao gồm:

Tốc độ bit (Bit rate): 1224.16 Mbps

Chiều dài chuỗi bit (Sequence length): 256 bit

Số lượng mẫu trên mỗi bit (Number of samples per bit): 32

Cửa sổ thời gian (Time windown) = chiều dài chuỗi bit số mẫu trên một bit

=

(s) =

Số lượng mẫu (Number of samples) = chiều dài chuỗi bít số mẫu trên một bit

=

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

26

= (mẫu)

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

Tốc độ lấy mẫu (Samples rate) = Số lượng mẫu / cửa sổ thời gian

=

= (mẫu/s)

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

27

Hình 3.2: Thiết lập các thông số cho đường xuống

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

Hình 3.3: Thiết lập các thông số cho đường lên

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

28

Hình 3.4: Thiết lập các thông số toàn mạng

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

3.2.2 Sơ đồ hệ thống mạng EPON

Hình 3.5: Sơ đồ kết nối mạng EPON

Mô hình kết nối mạng theo chuẩn EPON được mô tả ở hình 3.5. Trong sơ đồ trên

PON có các thành phần chính là:

 Thiết bị đầu cuối phía nhà sản xuất OLT. Đó chính là bộ ghép kênh phân chia

theo bước sóng. Ở đây các dữ liệu đã được điều chế lên các bước sóng thuộc cửa sổ

quang 1550 nm. Sau khi điều chế các tín hiệu sẽ được đưa vào bộ ghép kênh theo bước

sóng WDM.

 Thiết bị Circulator dùng để tách một bước sóng ra để phân tích tín hiệu trên

đường truyền quang.

 Sử dụng sợi quang đơn mode có chiều dài là 20 km tính từ phía OLT đến ONU.

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

29

 Splitter quang: Về bản chất, splitter quang là một bộ chia công suất. Có nhiều

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

loại splitter quang, có loại thì công suất ở các ngõ đầu ra bằng nhau nhưng cũng có

loại thì công suất đầu ra theo các tỉ lệ 1:2, 1:3… Hơn thế nữa, nó cũng là bộ chia băng

thông. Giả sử, tốc độ đường xuống là 1,244 Gbps, hệ số chia của splitter là 1:8 thì

băng thông tối đa dành cho các user đường xuống sẽ là 1,244 : 8 = 0.1555 Gbps hay là

155.5 Mbps.

 ONU là thiết bị đầu cuối phía người sử dụng. Nó có chức năng là biến đổi tín

hiệu quang thành tín hiệu điện. Số lượng ONU là 8. Cấu trúc bên trong của ONU được

cụ thể như hình 3.6. Ta có thể thấy trong sơ đồ, ONU sẽ gồm 2 phần thu và phát.

Hình 3.6: Cấu trúc khối ONU

- Phần thu gồm có một bộ tách quang, một bộ lọc Bessel. Tín hiệu khi đến đầu

vào của ONU tín hiệu quang được chuyển sang tín hiệu điện nhờ Photodiode, bộ lọc

Besel thu lại tín hiệu có tần số thấp rồi qua bộ khôi phục tín hiệu và cuối cùng đưa vào

bộ phân tích tỉ lệ lỗi bit BER.

- Phần phát gồm một bộ phát quang có các tham số đã được thiết lập như

hình vẽ. Tín hiệu quang được truyền qua các bộ Dynamic Select và đi theo đường

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

30

lên.

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

3.3 PHÂN TÍCH MẠNG TRUY NHẬP EPON DỰA TRÊN PHẦN MỀM

OPTISYSTEM

3.3.1 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng quang

3.3.1.1 Tỉ số lỗi Bit Ber

Định nghĩa: Là tỉ lệ bit bị lỗi trên tổng số bit truyền đi. Trong đó, xác suất lỗi bit là

một trong những cách hiệu quả để đánh giá hiệu năng hệ thống một cách định lượng.

Tín hiệu quang đi đến ONU sẽ được chuyển sang miền điện. Tín hiệu điện được

đưa qua mạch khôi phục dữ liệu. Dựa vào mức ngưỡng để xác định bit “1” và bit “0”. Tỉ lệ lỗi bit trong hệ thống thông tin quang thường là 10-9. Cách tính BER với nhiễu

biên độ tuân theo hàm phân bố Gaussian.

Hình 3.7: Mối liên quan giữ tín hiệu nhận được và hàm phân bố xác suất.

Hình 3.7(a) chỉ ra dạng tín hiệu nhận được. Giá trị dòng điện I dao động từ I0 tới

I1 và ID là dòng ngưỡng. Nếu I > ID thì đó là bit “1” còn ngược lại đó là bit “0”. BER

có thể được tính theo xác xuất lỗi bit:

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

31

BER = P(1)P(0/1) + P(0)P(1/0)

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

Trong đó:

P(1) và P(0) là xác suất nhận được bit 1 và 0.

P(0/1) là xác suẩt lựa chọn bit 0 khi bit 1 được nhận.

P(1/0) là xác suất lựa chọn bit 1 khi bit 0 được nhận.

Do có thể xảy ra trường hợp: P(1) = P(0) = 1/2.

Khi đó:BER=[P(0/1) +P(1/0)]

Hình 3.7 (b) chỉ ra xác suất P (0/1) và P (1/0) phụ thuộc vào hàm mật độ xác

suất P(I). Dạng hàm P (I) phụ thuộc vào thống kê nguồn nhiễu. Với nhiễu biên độ

tuân theo hàm phân bố Gaussian, ta có:

Mỗi một hàm Gaussian có một giá trị σ khác nhau. Trong đó erfc là hàm bù lỗi

được định nghĩa như sau:

Phương trình này chỉ ra rằng BER phụ thuộc vào dòng ngưỡng ID. Trên thực tế ID

được đánh giá dựa trên giá trị BER nhỏ nhất. Trường hợp nhỏ nhất khi ID được chọn

theo công thức:

Tính xấp xỉ ta có :

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

32

Suy ra:

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

Ta có: σ0 = σ1

Khi đó, BER min. Khi đó P(1/0) = P(0/1). Điều này có thể nhìn thấy rõ trong

hình 3.7(b). Thay các giá trị tìm được vào công thức tính BER ta có:

Với

Phương trình trên chỉ ra mối quan hệ giữa BER và hệ số Q: Q giảm thì BER tăng

và ngược lại. Ta có thể thấy rõ điều đó thông qua đồ thị dưới đây:

Hình 3.8: Mối quan hệ giữa hệ số phẩm chất Q và tỉ lệ lỗi bit BER

3.3.1.2 Hệ số phẩm chất Q

Định nghĩa: Hệ số chất lượng tín hiệu là tỉ số tương đương với tỉ lệ tín hiệu trên

nhiễu (SNR) của tín hiệu điện ở bộ thu sau khi được khuếch đại. Hệ số này được tính

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

33

dựa theo công thức.

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

Hình 3.9: Hệ số Q tính theo biên độ

3.3.1.3 Đồ thị mắt

Định nghĩa: Biểu đồ mắt hay mẫu mắt là một hình ảnh cho thấy rất rõ mức độ

méo của tín hiệu số. Ở đầu ra phần băng gốc của hệ thống (sau khi lọc băng gốc, trước

khi lấy mẫu quyết định bit truyền là 1 hay 0), các hệ thống luôn có một điểm đo, từ đó

dẫn tín hiệu vào một oscilloscope. Nếu tần số quét của oscilloscope bằng với tốc độ bit

của tín hiệu thì trên màn hình hiển thị của oscilloscope, các tín hiệu sẽ dừng lại trùng

lên nhau. Nếu xem mức tín hiệu dương là mí mắt bên trên, tín hiệu âm là mí mắt bên

dưới, ta sẽ có một hình ảnh như một mắt người mở. Đó chính là mẫu mắt. Mẫu mắt

với vô số tín hiệu đi vào oscillocscope thì chồng lên nhau. Những hình ảnh đó cho

thấy mức độ méo của tín hiệu và độ dự trữ tạp âm.

Gọi giá trị đỉnh dương của tín hiệu không méo lý tưởng là 1 còn giá trị đỉnh âm

của tín hiệu không méo lý tưởng là -1 thì độ mở của mẫu mắt lý tưởng sẽ là

(2/2)x100% = 100%, trong thực tế thì độ mở mẫu mắt sẽ là khoảng trắng lớn nhất giữa

các đường cong tín hiệu âm và dương, chia 2 và tính theo phần trăm. Mẫu mắt càng

mở (số % càng lớn ) thì chất lượng tín hiệu càng tốt. Ngược lại với độ mở mẫu mắt là

độ đóng mẫu mắt

Mẫu mắt được gọi là mở nếu độ mở mẫu mắt lớn hơn 0. Mẫu mắt được gọi là

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

34

đóng nếu độ mở bằng 0. Mẫu mắt thường là từ 20% – 30%, tùy theo hệ thống có mã

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

chống nhiễu hay không. Mẫu mắt được xem là bình thường nếu ở khoảng lớn hơn

50%. Thực tế thì yêu cầu lớn hơn, khoảng 75%.

3.3.1.4 Mối quan hệ giữa tỉ lệ lỗi bit với đồ thị mắt

Đồ thị mắt thể hiện một cách trực quan các chuỗi bit “0” và “1” nhưng bỏ qua

một số thông số khác. Thông thường, đồ thị mắt là sự kết hợp của các mẫu điện áp

hoặc thời gian của các tín hiệu gốc. Một oscilloscope, có thể có tốc độ lấy mẫu là 10

Gbps. Điều đó có nghĩa là phần lớn các mẫu mắt được tạo ra từ một số ít các mẫu tín

hiệu. Nhưng một vấn đề dễ gặp phải đó là khi số mẫu ít khi xuất hiện. Những kết quả

này có thể có liên quan đến nhau, nhiễu liên quan đến hoặc xuất phát từ các hiệu ứng

khác như hiệu ứng crosstalk và các hiệu ứng giao thoa. Nó có thể không xuất hiện

trong đồ thị mắt nhưng nó lại ngăn cản việc liên kết các mức tín hiệu (có thể hiểu ở

đây là các mức điện áp đặc trưng cho các bit “0” và “1”).

3.3.2 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến mạng quang

3.3.2.1 Đo kiểm các thông số cơ bản của mạng

Với các thông số đã được thiết lập trong trường hợp 1, chúng ta tiến hành đo và

có những kết quả sau đây:

 Công suất.

Sử dụng thiết bị Optical Power Meter để đo công suất tại các điểm cần đo.

- Công suất đo tại đầu ra của OLT khi công suất đường xuống là Pphát =1dBm.

Hình 3.10: Công suất đo tại đầu ra của OLT khi Pphát =1 dBm

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

35

- Công suất đo tại đầu vào của ONU1 công suất đường xuống là Pphát =1dBm.

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

Hình 3.11: Công suất đo tại đầu vào của ONU 1 khi Pphát = 1dBm

Sử dụng thiết bị Ber Analyzer để đo BER, hệ số phẩm chất Q và đồ thị mắt tại

phía người sử dụng 1 ta có kết quả bảng 3.1.

Max. Q Factor

5.11769

Min. BER

1.54418e-007

Eye Height

3.55307e-006

Threshold

4.24588e-006

Bảng 3.1: Kết quả đo tại người sử dụng 1 trong trường hợp 1

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

36

Hình 3.12: Đồ thị Min BER tại người sử dụng 1 trong trường hợp 1

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

Hình 3.13: Đồ thị mắt tại người sử dụng 1 trong trường hợp 1

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

37

Hình 3.14: Đồ thị hệ số phẩm chất Q tại người sử dụng 1 trong trường hợp 1

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

3.3.2.2 Ảnh hưởng của khoảng cách

Trường hợp 2: Giữ nguyên các tham số của mạng trong trường hợp 1 chỉ thay

đổi khoảng cách truyền dẫn là L = 15km. Tiến hành phân tích lại các thông số cơ bản

tại phía người sử dụng 1 để thấy chất lượng truyền dẫn trong mạng thay đổi như thế

nào.

Trong trường hợp 1 nêu trên với khoảng cách truyền dẫn là L = 20km, công suất

phát tại đường xuống là Pphát = 1dBm ta thu được các kết quả đo tại người sử dụng 1

như bảng 3.1.

Trong trường hợp 2, với khoảng cách truyền dẫn là L = 15km, Pphát = 1dBm ta có

kết quả đo tại người sử dụng 1 như bảng 3.2.

8.12147

Max. Q Factor

2.29978e-016

Min. BER

8.60224e-006

Eye Height

6.77551e-006

Threshold

Bảng 3.2: Kết quả đo tại người sử dụng 1 trong trường hợp 2 với L = 15km

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

38

Hình 3.15: Đồ thị Min BER tại người sử dụng 1 trong trường hợp 2

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

Hình 3.16: Đồ thị mắt tại người sử dụng 1 trong trường hợp 2

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

39

Hình 3.17: Đồ thị hệ số phẩm chất Q tại người sử dụng 1 trong trường hợp 2

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

Đánh giá: Qua các kết quả đo ở trên ta thấy rằng, ở khoảng cách càng ngắn thì tỉ

lệ lỗi bit càng giảm. Với khoảng cách truyền dẫn là L = 15km thì đo được Min BER tại

phía người sử dụng 1 là 2.29978e-016 còn ở khoảng cách L = 20 km thì Min BER là

1.54418e-007. Rõ ràng sự chênh lệch giữa hai khoảng cách này là rất lớn. Và độ mở

mắt của đồ thị mắt đã to hơn, chứng tỏ tín hiệu được truyền trong mạng đã tốt hơn, vì

khoảng cách truyền ngắn hơn nên tỉ lệ lỗi bít cũng như các ảnh hưởng của môi trường

truyền dẫn như: suy hao, nhiễu, tán sắc.. đã ít hơn. Mạng đã truyền tốt hơn.

3.3.2.3 Ảnh hưởng của công suất phát

Trường hợp 3: Giữ nguyên các tham số của mạng trong trường hợp 1 chỉ giảm

công suất phát của đường xuống xuống -1dBm, Pphát = -1dBm. Tiến hành thiết kế lại

các thông số cơ bản tại phía người sử dụng 1.

Hình 3.18: Công suất đo được tại đầu ra của bộ OLT khi Pphát = -1dBm

Hình 3.19: Công suất đo được tại đầu vào của bộ ONU1 khi Pphát = -1dBm

Nhận thấy khi giảm công suất phát Pphát = -1dBm tại đường xuống thì công suất

tại đầu vào ONU cũng tăng giảm theo tỉ lệ thuận.

Kết quả thiết kế tại người sử dụng 1 là:

3.21738

Max. Q Factor

0.00064576

Min. BER

3.64877e-007

Eye Height

2.66115e-006

Threshold

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

40

Bảng 3.3: Kết quả đo tại người sử dụng 1 trong trường hợp 3 với Pphát = -1dBm

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

Hình 3.20: Đồ thị Min BER tại người sử dụng 1 trong trường hợp 3

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

41

Hình 3.21: Đồ thị mắt tại người sử dụng 1 trong trường hợp 3

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

Hình 3.22: Đồ thị hệ số phẩm chất Q tại người sử dụng 1 trong trường hợp 3

Đánh giá: Qua những kết quả đo ở trên, ta thấy khi giảm công suất phát xuống

Pphát = -1dBm thì tỉ lệ lỗi bit tại phía người sử dụng tăng lên. Đồ thị mắt thu được đã

rối hơn và độ mở của mắt cũng giảm dần. Chất lượng mạng đã giảm đi.

3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG

Từ những kết quả thiết kế trên chúng ta thấy rằng có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới

chất lượng truyền tải của mạng EPON như là khoảng cách truyền dẫn, tỉ lệ bộ chia

splitter hay công suất phát… Để tăng chất lượng mạng chúng ta cần phải xem xét tổng

thể hệ thống và tùy điều kiện thực tế mà lựa chọn nhóm các phương pháp phù hợp để

tăng chất lượng mạng truy nhập EPON. Việc đo kiểm các tham số trên mạng truy nhập

như công suất phát, tỉ lệ lỗi bit, hệ số phẩm chất… có ý nghĩa rất quan trọng trong quá

trình lắp đặt và bảo dưỡng để đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng dịch vụ cung

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

42

cấp.

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

Qua những kết quả trên đây, chúng ta có thể đưa ra kết luận, EPON có rất nhiều ưu

điểm. Một trong những ưu điểm nổi bật nhất của EPON là tốc độ cao, ngoài ra khả năng

tích hợp nhiều dịch vụ trên một đường dây cũng là ưu điểm lớn để EPON dần thay thế

ADSL trong những năm tới. Trong đồ án tốt nghiệp của mình, em đã trình bày chi tiết về

mạng truy nhập quang với công nghệ EPON. Đưa ra mô phỏng hệ thống mạng quang

theo chuẩn EPON trên phầm mềm Optisystem và phân tích những ảnh hưởng của một vài

yếu tố tới chất lượng mạng quang như khoảng cách đường truyền và công suất phát.

Thông thường trong hệ thống thực tế, người ta ít quan tâm đến các chỉ tiêu về tỉ lệ lỗi bit

BER hay là đồ thị mắt… mà chủ yếu là quan tâm đến chất lượng hệ thống dựa trên

Budget của đường truyền. Tuy nhiên những kết quả khảo sát phần nào đã phản ánh được

chất lượng của mạng EPON. Hướng phát triển tiếp theo của em là nghiên cứu để mô

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

43

phỏng mạng quang theo chuẩn mới hơn như là GPON.

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

ĐÁNH GIÁ VÀ NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

.................................................................................................................

.................................................................................................................

.................................................................................................................

.................................................................................................................

.................................................................................................................

.................................................................................................................

.................................................................................................................

.................................................................................................................

.................................................................................................................

.................................................................................................................

.................................................................................................................

.................................................................................................................

.................................................................................................................

.................................................................................................................

.................................................................................................................

.................................................................................................................

.................................................................................................................

.................................................................................................................

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

44

Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt:

[1] Công nghệ và chuẩn hóa mạng quang thụ động- Quang Minh.

[2] 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, Kỳ 1-tháng 6/2004, trang 14-17.

[3] Mạng và các công nghệ truy nhập. Học Viên CNBCVT- Ths. Dương Thị Thanh

Tú.

Tiếng Anh:

[1] Cedric F.Lam, Passive Optical Networks: Principles and Practice, 2007.

[2] OptiSystem Component Library - Optical Communication System Design

Software

[3] PON-Passive Optical Networking - Nguồn: Alcatel, 2009

Danh mục các Website tham khảo:

[1] http://www.optiwave.com/

[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Passive_optical_network

[3] http://my.metadata.vn/share/proxy/alfresconoauth/api/internal/shared/node/dx7

0-NRmReCxXVhKhnCUQQ/content/ch5.pdf

[4] http://dlib.ptit.edu.vn/bitstream/123456789/636/1/VI%20QUANG%20HIEU.pdf

SVTH: Bùi Ngọc Lâm – Lớp: CCVT05A

45

[5] https://www.google.com.vn/