Công nghệ cáp quang thuê bao FTTH

CHƯƠNG 3 CÔNG NGHỆ CÁP QUANG THUÊ BAO FTTH 3.1 Giới thiệu công nghệ cáp quang thuê bao FTTH Công nghệ cáp quang thuê bao FTTH (Fiber-To-The-Home) là mạng viễn thông băng thông rộng bằng cáp quang được nối đến tận nhà để cung cấp các dịch vụ tốc độ cao như điện thoại, Internet tốc độ cao và TV. Nguồn: Các tài liệu về PON trên Vntelecom.org Hình 3.1: Mô hình mạng FTTH Hiện nay, công nghệ FTTH (Fiber-To-The-Home) đang được triển khai. Khi dùng công nghệ FTTH, đường truyền dẫn hoàn toàn bằng cáp quang tới tận phòng máy của người sử dụng. Chất lượng truyền dẫn tín hiệu bền bỉ ,ổn định không bị suy hao tín hiệu bởi nhiễu điện từ, thời tiết hay chiều dài cáp như đối với ADSL và độ bảo mật rất cao. Với ADSL, khả năng bảo mật thấp hơn vì có thể bị đánh cắp tín hiệu trên đường dây, còn với FTTH thì hầu như không thể bị đánh cắp. Với công nghệ FTTH, nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp tốc độ download lên đến 10 Gigabit/giây, nhanh gấp 200 lần so với ADSL 2+ (hiện chỉ có thể đáp ứng 20 Megabit/giây). Tốc độ truyền dẫn với ADSL không cân bằng, có tốc độ tải lên luôn nhỏ hơn tốc độ tải xuống và tối đa 20 Mbps. Còn FTTH cho phép cân bằng, tốc độ tải lên và tải xuống như nhau và cho phép tối đa là 10 Gbps, có thể phục vụ cùng một lúc cho hàng trăm máy tính. FTTH đặc biệt hiệu qủa với các dịch vụ: Hosting Server riêng, VPN (mạng riêng ảo), Truyền dữ liệu, Game Online, IPTV (truyền hình tương tác), VoD (xem phim theo yêu cầu), Video Conferrence (hội nghị truyền hình), IP Camera. Với ưu thế băng thông truyền tải dữ liệu cao, có thể nâng cấp lên băng thông lên tới 1Gbps, An toàn dữ liệu, Độ ổn định cao, không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện, từ trường. Báo cáo mới nhất của Heavy Reading, số hộ gia đình sử dụng kết nối băng rộng FTTH trên toàn thế giới sẽ tăng trưởng hàng năm trên mạnh mẽ trên thế giới. 30% cho đến năm 2012 và đạt 89 triệu hộ khi đó. Hiện Nhật Bản, Trung Quốc và Mỹ là các quốc gia đi đầu trong lĩnh vực băng thông rộng sử dụng công nghệ cáp quang này. Công nghệ FTTH đã có khoảng 20 triệu kết nối toàn cầu, chỉ tính riêng ở 3 nước Nhật Bản, Trung Quốc và Mỹ đã có thêm khoảng 6 triệu thuê bao, trong đó châu Á được đánh giá là thị trường có tiềm năng phát triển lớn. Theo dự đoán, vào cuối năm 2012, riêng châu Á sẽ có 54 triệu kết nối FTTH, tiếp theo là châu Âu/ khu vực Trung Đông/ châu Phi với 16 triệu, rồi đến Bắc Mỹ và Nam Mỹ với 15 triệu. Hiện nay, quá trình chuyển đổi sang FTTH đang được thực hiện ở nhiều nước, gồm Đan Mạch, Pháp, Hồng Kông, Nhật Bản, Hàn Quốc, Thụy Điển, Đài Loan và Mỹ. Mô hình triển khai mạng FTTH ` Hiện nay, công nghệ FTTH (Fiber-To-The-Home là mạng viễn thông băng thông rộng bằng cáp quang được nối đến tận nhà để cung cấp các dịch vụ tốc độ cao như điện thoại, Internet tốc độ cao và TV) đang được triển khai khá mạnh mẽ trên thế giới. Nguồn: Tài liệu về FTTX của công ty CMC-IT Hình 3.2: Mô hình triển khai mạng FTTH Tại nước ta, FTTH cũng đã được FPT Telecom triển khai tại một số thành phố lớn. Mô hình triển khai được thể hiện như Hình 3.2. Tiêu chuẩn này còn được gọi bằng tên khác là FTTB (Fiber To The Building), khác với FTTC (Fiber To The Curb) - đường dẫn cáp đến bên ngoài đường thôi, còn dẫn vào nhà vẫn là tiêu chuẩn dây đồng như cũ.Tốc độ đi Internet cam kết tối thiểu của Fiber to the x >= 256 Kbps, lớn hơn tốc độ đi Internet của tất cả các gói ADSL. Với ADSL, chiều dài cáp tối đa cần 2,5 Km để đạt sự ổn định cần thiết, còn với FTTH thì còn số này lên tới 10 km. Dự kiến FTTH sẽ dần thay thế ADSL trong tương lai gần một khi băng thông ADSL không đủ sức cung cấp đồng thời các dịch vụ trực tuyến trong cùng một thời điểm. 3.2 ATM trên nền PON – ATM PON (APON) 3.2.1 Mô hình tham chiếu APON Hệ thống bao gồm OLT, ONU, cáp quang sử dụng cấu hình PON trong đó có một bộ chia quang thụ động. Các ONU chia sẻ chung dung lượng của một sợi quang, khi sử dụng bộ chia, vấn đề ta cần đặc biệt quan tâm là sự bảo mật. Ở đường lên, cần phải sử dụng giao thức một phương thức đa truy nhập. Q3 ODN ONU ONU R/S IFPON S/R IFPON Node dịch vụ SNI UNI Chức năng quản lý hệ thống mạng truy nhập OLT AF Nguồn: Công nghệ truy nhập trong mạng NGN-HVCNBCVT Hình 3.3: Cấu hình tham chiếu APON Mạng phân phối quang ODN cung cấp 1 hoặc nhiều hơn các đường dẫn quang từ OLT đến một hoặc nhiều hơn các ONU. Mỗi đường dẫn quang được định nghĩa giữa điểm tham chiếu S và R trong 1 cửa sổ bước sóng nhất định. Hai hướng truyền dẫn trong ODN được định nghĩa như sau: Đường xuống cho tín hiệu từ OLT đến ONU. Đường lên cho tín hiệu từ ONU đến OLT. Giao diện tại hai điểm tham chiếu S, R (được gọi chung là IFPON) hỗ trợ tất cả các thành phần giao thức cần thiết để cho phép truyền dẫn giữa OLT và ONU. ONU có thể có một chức năng thích ứng cho truyền dẫn đường dây thuê bao số DSL qua cáp đồng đến nhà thuê bao. OAM được quản lý thông qua giao diện quản trị Q3 3.2.2 Các đặc tả cho APON APON là sự kết hợp giữa phương thức truyền tải không đồng bộ ATM với mạng truy nhập quang thụ động PON. Mạng APON sử dụng công nghệ ATM là giao thức truyền tin. Công nghệ ATM cung cấp sự mềm dẻo theo khái niệm độ trong suốt dịch vụ và phân bổ băng tần,ngoài ra còn có những tính năng rất hữu ích cho hoạt động khai thác và bảo dưỡng các kết nối từ đầu cuối đến đầu cuối nhờ đó giảm được chi phí hoạt động của mạng. Các ưu điểm của ATM được kết hợp với môi trường truyền dẫn là sợi quang với tài nguyên băng tần dường như là vô hạn đã tạo ra một mạng truy nhập băng rộng được biết tới như là BPON (Broadband PON - mạng PON băng rộng). Như mọi hệ thống khác, APON cũng được chia thành các lớp, lớp con với cácnhiệm vụ cụ thể. Các lớp này thuộc một trong hai mặt bằng: Một là mặt bằng dữ liệu có nhiệm vụ phân phối lưu lượng đến và đi từ các thiết bị đầu cuối, trong trường hợp này là các cổng tại OLT và ONU. Hai là mặt bằng điều khiển, hay mặt bằng OAM hay hệ thống hỗ trợ hoạt động (OSS), thực hiện các chức năng vận hành, điều khiển, quản lý. Những chức năng này có tính chất không liên tục, ví dụ như là các chức năng OAM: khởi tạo, khôi phục lỗi, báo cáo trạng thái, với trường hợp mạng quang có các chức năng riêng biệt như điều chỉnh công suất laser. Thông tin điều khiển chứa trong các trường tiêu đề, tiêu đề con, hay các phần thông tin mào đầu trước lưu lượng người dùng. Phải nói rằng, thông tin tiêu đề thuộc về một lớp sẽ không được nhìn thấy bởi các lớp ở trên tại cả phía gửi và phía nhận. Miêu tả cấu trúc ngữ pháp các bản tin bằng cách liệt kê từng bit, từng byte trong định dạng bản tin. Thực tế, chỉ cần xem bản tin của một lớp nói gì, nghe gì ta có thể hoàn toàn biết chức năng của giao thức lớp đó. Hoạt động của APON cũng sẽ được đề cập thông qua việc mô tả quá trình trao đổi bản tin giữa các thực thể ngang hàng theo thời gian, việc trao đổi các lệnh và các đáp ứng giữa các lớp liền kề theo chiều dọc trong ngăn xếp giao thức. 3.2.3 Cấu trúc phân lớp APON Mô hình phân lớp mạng ATM gồm có lớp môi trường truyền dẫn và lớp đường, lớp môi trường truyền dẫn phân chia thành lớp môi trường vật lý và lớp hội tụ truyền dẫn. Trong mạng ATM-PON lớp đường tương ứng với lớp đường ảo của lớp ATM Lớp dưới cùng là lớp phương tiện vật lý thực hiện giao tiếp với phần quang của mạng (hay chính là mạng phân phối quang ODN). Lớp này thực hiện các chức năng: chuyển đổi điện-quang, nhận/truyền các tín hiệu đến/đi ở phương tiện vật lý tại một trong ba bước sóng quang (1310, 1490, 1550nm), kết nối với sợi quang của ODN. Cấu trúc của lớp tuân theo tập các tham số quang điện đã được chuẩn hóa. Giữa lớp phương tiện vật lý và lớp đường (giao điện mà qua đó tế bào ATM được phân phối tới lớp khách hàng) là lớp hội tụ truyền dẫn TC (tương ứng với lớp 2 trong mô hình OSI). Lớp TC được phân chia thành lớp con truyền dẫn PON và lớp con thích ứng nằm ở trên, tương ứng với lớp con hội tụ truyền dẫn của mô hình B-ISDN. Lớp con thích ứng được chuẩn hóa dựa trên chuẩn ATM trên cơ sở cáp đồng truyền thống. Chức năng của lớp này là chuyển đổi giữa khung 125ms mức người dùng (đơn vị dữ liệu giao thức PDU) và tế bào ATM. 3.2.3.1 Lớp vật lý Lớp này không giống như các lớp trên là các thành phần phần cứng chứ không phải là phần mềm. Phần cứng này được định nghĩa bởi các chuẩn [G.983.1 & G.983.3] và tuân theo các tham số sau: Tốc độ bit: 155.52 hoặc 622.08Mb/s ở đường xuống và 155.52Mb/s đường lên Bước sóng: 1260 đến 1360nm đường lên, 1480 đến 1580nm đường xuống Dạng lưu lượng: số ở cả hai hướng, hỗ trợ tương tự ở đường xuống Tỉ lệ chia công suất quang: lên đến 32, con số này bị giới hạn bởi suy hao ODN. Lớp đường Chuyển đổi tế bào ATM và các khung dữ liệu người dùng Lớp Môi trường truyền dẫn Lớp hội tụ truyền dẫn Lớp con Thích ứng Lớp thích ứng của B-ISDN Lớp con truyền dẫn PON -Xắp xếp -Cấp phát khe tế bào -Cấp phát băng tần -Bảo mật và an toàn -Đồng chỉnh khung -Đồng bộ cụm(Burst) -Đồng bộ bit/byte Lớp vật lý -Tương thích E/O -Ghép bước sóng -Kết nối sợi quang Nguồn: Công nghệ truy nhập trong mạng NGN-HVCNBCVT Hình 3.4: Cấu trúc phân lớp mạng APON 3.2.3.2 Lớp hội tụ truyền dẫn Lớp con hội tụ truyền dẫn bao gồm lớp con truyền dẫn PON và lớp con thích ứng được thể hiện như sau: Lớp con truyền dẫn PON hoàn toàn làm việc với tế bào. Theo hướng về, lớp này nhận các tế bào từ tín hiệu điện do lớp phương tiện vật lý đưa đến, đồng bộ tại mức bit và byte, giới hạn tế bào và khung được xác định, mào đầu được tách và xử lý, chuyển các luồng tế bào lên lớp cao hơn tiếp theo. Theo hướng đi, quá trình xử lý diễn ra ngược lại. Trong lớp này, giao thức sắp xếp được sử dụng để đảm bảo rằng các tế bào đến từ các ONU khác nhau không chồng lấp lên nhau. Lớp con thích ứng: đây là lớp trong đó có sự chuyển đổi diễn ra giữa tế bào ATM và PDU (có thể là: SONET/SDH, xDSL, các PDU dựa trên khung 125ms) Lớp này không cung cấp giao diện với các lưu lượng trên cơ sở gói như Ethernet hay IP. Để cung cấp những giao diện này ta phải có 1 phần mềm chuyển đổi thêm vào, phần này không ở trong phạm vi chuẩn. 3.2.4 Khung truyền dẫn APON/BPON ITU-T G.983.1 định rõ kiến trúc tham chiếu, đặc điểm của bộ thu phát, cấu trúc khung truyền tải và các chức năng sắp xếp trong APON/BPON. Tín hiệu APON/BPON được truyền trong khe thời gian. Mỗi khe thời gian chứa một cell ATM hay một cell hoạt động, quản lí và bảo dưỡng lớp vật lí (PLOAM - Physical LayerOperation, Administration and Maintenance). Cell PLOAM được dùng để truyền thông tin quản lí của lớp vật lí như là các bản tin giao thức dùng cho việc sắp xếp, trộn khóa với dữ liệu và cập nhật. Các khe thời gian hướng xuống là các cell ATM và PLOAM có độ dài mỗi cell là 53 byte. Một cell PLOAM được chèn vào cứ mỗi 28 khe thời gian (hay 27 cell ATM). Ở tốc độ 155.52Mbps, APON/BPON quy định khung xuống có 54 cell ATM là truyền dữ liệu như vậy tốc độ xuống thực sự là: 54/56 × 155.52 Mbps = 149.97 Mbps Và 2 cell PLOAM dành cho đồng bộ, điều khiển lỗi, bảo mật, bảo dưỡng và phân phối băng thông. Khung lên có 53 khe như vậy khung lên thực sự ở tốc dộ 155.52 Mbps là: 53/56 × 155.52 Mbps = 147.19 Mbps, và mỗi khe lên được chia thành nhiều khe con, mỗi khe con chứa 3 byte overhead đặt trước cell ATM và PLOAM. Bên cạnh đó, mỗi khe hướng lên có thể được chia thành nhiều khe nhỏ. Hình 3.5 (a,c) mô tả khung xuống và lên của APON/BPON tại 155.52 Mbps. Cấu trúc khung tại 622.08 Mbps và 1244.16 Mbps thì tương tự ngoại trừ số khe thời gian trên khung tăng lên lần lượt 4 và 8 lần. Cấu trúc PLOAM hướng xuống mô tả ở Hình 3.5 (b) nó gồm các phần sau: 5 byte header cụ thể được mô tả như bảng 3.1. Bảng 3.1: năm byte header Vùng IDENT có nằm vị trí đầu tiên trong PLOAM hướng xuống Kế tiếp là 2 byte đồng bộ. PLOAM có 27 grant, cứ mỗi 6-7 grant thì được kiểm tra CRC. MSG_PON_ID đánh địa chỉ cho mỗi ONU. Trong thủ tục sắp xếp ONU được gán số nhận dạng PON_ID. Số nhận dạng này có giá trị từ 0 đến 63. MSG_ID mô tả loại bản tin. MESSAGE_FIELD chứa bản tin cảnh báo, xử lí các bản tin nhận được ở ONU liên quan đến thủ tục sắp xếp. BIP8 (bit-interleaved parity) có 8 bit, cho phép ONU kiểm tra tốc độ lỗi bit BER. Mỗi bit của BIP8 sẽ XOR với tất cả bit ở cùng vị trí trong một byte. ONU sẽ so sánh BIP8 nhận được với BIP8 được tính trên luồng nhận được, mỗi bit không giống sẽ được tính toán. Nguồn: ITU-T Recommendation G.983.1, Broadband optical access systems based on Passive Optical Networks (PON), 2005. Hình 3.5: Cấu trúc khung hướng xuống và lên của APON Việc truyền cell ATM, cell PLOAM ở hướng lên được điều khiển bởi OLT thông qua cell PLOAM truyền ở hướng xuống.Chuẩn G.983 yêu cầu tối thiểu cứ mỗi 100 ms có một cell PLOAM trên một ONU. Ngoài ra 3 byte đầu ở hướng lên chứa thời gian nghỉ, lời mở đầu và ranh giới bắt đầu cell. APON/BPON chỉ định thời gian nghỉ tối thiểu là 4 bit. Nó cung cấp thời gian nghỉ giữa 2 cell hay khe con liền kề để tránh đụng độ. Lời mở đầu lấy pha của cell đến hay khe con để đồng bộ bit và khôi phục biên độ. Ranh giới là phần chỉ định bắt đầu cell ATM hay khe con, mà có thể được dùng để thực hiện đồng bộ byte. Hình 3.5(a) mô tả khuôn dạng khung hướng xuống ở tốc độ 155 Mbps, Hình 3.5(b) mô tả khuôn dạng bản tin PLOAM hướng xuống, Hình 3.5(c) mô tả khuôn dạng của bản tin hướng lên, Hình 3.5(d) mô tả khuôn dạng bản tin PLOAM hướng lên. Khuôn dạng cell PLOAM lên được mô tả ở hình 3.5 (d) bao gồm các phần sau: Giống như khung hướng xuống nó cũng có 5 byte header và 1 byte IDENT bắt đầu khung hướng lên. MSG_PON_ID và MSG_ID phục vụ cho việc nhận dạng ONU. Byte CRC truyền cảnh báo các thông tin hoạt động, quản lí và bảo dưỡng từ ONU. Kế đó là 17 byte điều khiển nguồn laser: sử dụng cho ONU để báo cáo các mức công suất cho mỗi nguồn laser của ONU để chúng có thể duy trì giá trị thích hợp. Tiếp theo là 16 byte điều khiển bộ thu được dùng ở bộ thu của OLT để hiệu chỉnh mức ngưỡng cho việc phát hiện mức 0 và mức 1. Cuối cùng, BIP cũng có chức năng tương tự như ở khung hướng xuống BPON Lịch sử phát triển của BPON: Năm 1997: Phát triển BPON dựa trên nền tảng ATM leased-line. Năm 1999: Giới thiệu các thiết bị đầu cuối (End-User) cho FTTB tại Mỹ. Năm 2000: Phát triển thiết bị đầu cuối cho khu dân cư và các module quang các ONT nhận biết và tách dữ liệu đường xuống của mình dựa vào VCI/VPI của ATM cell. Hình 3.6: Mô hình BPON Luồng xuống : Băng tần cơ bản 1,480–1,500 Luồng lên: Băng tần cơ bản :1,260-1,360 Hình 3.6 chỉ ra kiến trúc của BPON (Broadband PON). Trong kiến trúc này, OLT kết nối đến ONU qua bộ chia 1:N. Khoảng cách truyền dẫn tối đa là 10-20 km. Lưu lượng hướng lên từ ONU được truyền ở bước sóng 1310 nm và hướng xuống từ OLT là bước sóng 1490 nm và bước sóng 1550 nm được dùng để tải hình ảnh. Dữ liệu hướng xuống sẽ truyền tất cả các gói dữ liệu đến tất cả ONU và nó sẽ nhận gói mà đúng địa chỉ của nó còn ở hướng lên thì các gói từ các ONU sẽ truyền lần lượt các gói đến OLT thông qua sự điều khiển của OLT. OLT sẽ qui định khe thời gian mà ONU nào được truyền tại thời điểm đó để có thể tránh được sự đụng độ. Trong thiết bị, OLT thường được tạo thành line card và được ghép vào trong bộ khung và kết nối đến mạng lõi/metro. Còn ONU thì có một hay nhiều cổng dành cho kết nối thoại (T1/E1) và data (10/100BASE-T Ethernet) đến khách hàng. Mạng quang thụ động băng rộng B-PON được chuẩn hóa trong chuỗi các khuyến nghị G.938 của ITU-T. 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, giao thức truy nhập hướng lên TDMA, các giao tiếp vật lý, các giao tiếp quản lý và điều khiển ONT/ONU và DBA. Trong mạng B-PON, dữ liệu được đóng khung theo cấu trúc của các tế bào ATM. Một khung hướng xuống có tốc độ 155Mbit/s (56 tế bào ATM có khích thước 53byte), hoặc 622 Mbit/s (4*56 tế bào ATM) và một tế bào quản lý vận hành bảo dưỡng lớp vật lý (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 vận hành quản lý và bảo dưỡng OAM. Nguồn: CEDRIC F. LAM , Passive Optical Networks Principles and Practice, October 2007. Hình 3.7: Kiến trúc hệ thống BPON 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. Cấu trúc khung hướng lên bao gồm 56 tế bào ATM (53 byte). Mỗi một kênh gồm có một tế bào ATM/PLOAM và 24 bít từ mào đầu. Từ mào đầu mang thông tin về thời gian bảo vệ, 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. B-PON sử dụng giao thức gán băng thông động DBA để cho phép OLT nhận biết lượng băng thông cần thiết cấp cho các ONT/ONU. OLT có thể giảm hoặc tăng băng thông cho các ONT/ONU dựa vào gửi các tế báo ATM rỗi hoặc làm đầy tất cả hướng lên bởi dữ liệu của ONT/ONU. OLT dừng định kỳ việc truyền hướng lên do vậy nó có khả năng mời bất kỳ ONT/ONU mới nào tham gia vào hoạt động hệ thống. Các ONT/ONU 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/ONU mới muốn tham gia. OLT xác định khoảng cách tới mỗi ONT/ONU mới bằng việc gửi tới ONT/ONU một bản tin đo cự ly và xác định thời gian bao lâu để thu được bản tin phúc hồi. Sau đó OLT gửi tới ONT/ONU một giá trị trễ, giá trị này được sử dụng để xác định thời gian bảo vệ ứng với các ONT/ONU. Gigabit PON (GPON) Hệ thống GPON G-PON là giao thức FSAN TDMA PON thứ 2 được định nghĩa trong chuỗi khuyến nghị G.984 của ITU-T. G-PON được xây dựng trên trải nghiệm của B-PON và E-PON. GPON viết tắt của từ Gigabit Passive Optical Network. GPON là sự phát triển của APON/BPON nó hoạt động ở tốc độ lên tới hàng Gbps và đã được chuẩn hóa thành ITU-T G.984. GPON không phụ thuộc vào ATM, GPON sử dụng lớp con truyền dẫn hội tụ (GTC- GPON Transmission Convergence), khung GTC có thể đóng gói các cell ATM. Không giống như APON/BPON, khung GTC có thể đóng gói trực tiếp các gói dữ liệu thông qua phương pháp đóng gói GPON (GEM- GPON Encapsulation Method). Phần tải khung GTC chứa cả ATM và GEM. Mặc dù G-PON 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 G-PON (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. G-PON sử dụng cấu trúc khung GTC (G-PON 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 hoặc các tế bào ATM. PLOAM gồm có thông tin cấu trúc khung và sắp đặt băng thông cho ONT/ONU 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 B-PON, nhưng cũng bao hàm tổng hợp các yêu cầu băng thông của các ONT. Các yêu cầu băng thông chi tiết hơn được gửi đi kèm với các nhóm hướng lên khi có yêu cầu từ OLT. OLT gán các thời gian cho việc gửi dữ liệu hướng lên từ cho mỗi ONT/ONU. Tối ưu hóa cho truyền tải các khung Ethernet bằng phương thức GEM (GPON encapsulation method). Sử dụng cấu trúc khung GTC (GPON tranmission coversion) cho cả hai hướng lên và xuống. Hình 3.8: Lớp con truyền dẫn hội tụ 3.4.2 Lớp truyền dẫn hội tụ GPON 3.4.2.1 Chức năng của GTC Chức năng chính của lớp truyền dẫn hội tụ GPON (GTC- GPON Transmission Convergence) là để cung cấp ghép kênh vận chuyển giữa OLT và ONU. Các chức năng khác bao gồm: Thích nghi với giao thức tín hiệu lớp con, các chức năng hoạt động, quản lí và bảo dưỡng lớp vật lí PLOAM, giao diện phân phối băng tần động, sắp xếp và đăng kí ONU, sửa lỗi (mặc định), mật mã luồng dữ liệu hướng xuống (mặc định) và kênh thông tin cho giao diện quản lý và điều khiển ONT/ONU. Hệ thống GTC cung cấp điều khiển đa truy nhập cho lưu lượng hướng lên. Trong khái niệm cơ bản, các khung hướng xuống chỉ thị vùng được phép truyền lưu lượng lên trong khung hướng lên đồng bộ với khung hướng xuống. Nguồn: ITU-T Recommendation G.983.1, Broadband optical access systems based on Passive Optical Networks (PON), 2005. Hình 3.9 : Khái niệm điều khiển đa truy nhập GPON Khái niệm điều khiển đa truy nhập GPON được mô tả ở Hình 3.9. OLT gửi các con trỏ trong khối điều khiển vật lí PCBd, các con trỏ này chỉ thị thời gian bắt đầu và kết thúc mà mỗi container truyền dẫn (T-CONT) có thể dùng để truyền dữ liệu hướng lên. Bằng cách này, chỉ có một ONU truy nhập mạng tại bất kì thời điểm nào không có sự tranh chấp trong hoạt động bình thường. Các con trỏ được đưa vào các khối byte, cho phép OLT điều khiển môi trường mạng với tốc độ 64 kbps. Tuy nhiên, chuẩn cho phép nhà khai thác dịch vụ thêm các tốc độ lớn hơn. 3.4.2.2 Tốc độ bit của GPON Khi tốc độ bit tăng lên đến hàng gigabit thì cần có bộ phát công suất cao và do đó dẫn đến là cũng cần có bộ thu có độ nhạy cao hơn. Điều này có thể được khắc phục bằng cách sử dụng cơ chế cân bằng công suất. Cơ chế cân bằng công suất hỗ trợ cho việc điều chỉnh các mức công suất của ONU làm giảm vùng chênh lệch công suất nhận được ở OLT. Một ONU ở gần OLT thì suy hao thấp, Sẽ khởi tạo nhỏ hơn công suất ONU ở xa. Bảng 3.1: Liệt kê tốc độ bit trong GPON 3.4.3 Khung truyền dẫn GPON 3.4.3.1 Cấu trúc khung hướng xuống Mỗi khung hướng xuống GTC dài 125 μs ở cả tốc độ khung là 1.24416 Gbit/s và 2.48832 Gbit/s, chứa khối điều khiển vật lí (PCBd- downstream Physical Control Block) và phần tải được mô tả ở hình 3.10. Header của khối điều khiển vật lí bao gồm phần cố định và phần có thể thay đổi. Phần cố định chứa vùng đồng bộ vật lí, vùng ID và vùng PLOAM. Phần có thể thay đổi bao gồm chiều dài tải ở hướng xuống (Plend-Payload length downstream) và bộ nhớ băng thông hướng lên. Chi tiết các vùng được mô tả ở Hình 3.11. Nguồn: ITU-T Recommendation G.983.1, Broadband optical access systems based on Passive Optical Networks (PON), 2005. Hình 3.10 : Khung hướng xuống GTC Vùng đồng bộ vật lí Vùng đồng bộ vật lí được cố định là 4 byte và nó bắt đầu ở mỗi khối PCBd. ONU sử dụng phần này để tìm vị trí bắt đầu khung. ONU thực hiện cơ chế đồng bộ như hình 3.12. ONU bắt đầu trạng thái tìm kiếm. ONU tìm ra Psync trong hàng đợi. Mỗi lần nó tìm ra Psync thì nó sẽ chuyển thành pre-sync và thiết lập bộ đếm cài giá trị là 1. Sau đó, ONU sẽ tìm Psync khác sau chu kì 125 μs. Cứ mỗi Psync đúng, bộ đếm sẽ tăng thêm 1. Nếu Psync không đúng, ONU sẽ truyền ngược lại trạng thái tìm kiếm. Trong trạng thái pre-sync, nếu bộ đếm truyền đúng tới M1 thì ONU sẽ truyền đến trạng thái đồng bộ sync. Mỗi lần ONU đến trạng thái sync, ONU biểu thị nó đã tìm ra cấu trúc khung hướng xuống và bắt đầu xử lí thông tin PCBd. Nếu ONU phát hiện vùng Psync M2 kế tiếp không đúng, nó sẽ biểu thị là mất khung và trở về trạng thái tìm kiếm. b. Vùng ID Vùng ID có 32 bit trong đó một bit dùng để kiểm tra lỗi khung FEC ở hướng xuống, một bit để dành và 30 bit chỉ thị cấu trúc khung lớn hơn. Bộ đếm siêu khung này được dùng cho hệ thống mã hóa dữ liệu của ngừơi dùng và cũng có thể được dùng để cung cấp tín hiệu tham chiếu đồng bộ tốc độ thấp. 30 bit của vùng ID dùng để đếm và mỗi ID của khung sẽ lớn hơn khung trước đó. Bất cứ khi nào bộ đếm tăng tới giá trị tối đa thì nó sẽ quay về 0 cho khung tiếp theo. c. Vùng quản lý, vận hành và bảo dưỡng lớp vật lý PLOAM Vùng PLOAM có 13 byte trong khối điều khiển vật lí, nó chứa các bản tin OAM lớp vật lí. Hoạt động, quản lí và bảo dưỡng OAM liên quan đến các cảnh báo gây ra bởi các sự kiện được truyền qua các bản tin trong vùng PLOAM 13 byte. Tất cả kích hoạt đều liên quan đến bản tin được ánh xạ trong vùng PLOAM. ONU ID đánh địa chỉ cho mỗi ONU riêng. Trong lúc sắp xếp, ONU sẽ được gán một số gọi là ONU ID. Số này có giá trị từ 0 đến 253. Lúc chưa được sắp xếp vùng này có giá trị là 0xFF để quảng bá cho tất cả ONU. Bản tin ID chỉ thị loại bản tin. Dữ liệu được dùng cho phần tải của bản tin truyền dẫn hội tụ GPON GTC. CRC dùng để kiểm tra lỗi khung. d. Vùng BIP Vùng BIP có 8 bit chứa số bit chẵn lẻ được chèn vào của tất cả byte truyền đi, đầu thu cũng tính số bit được chèn vào là chẵn hay lẻ, sau đó so sánh với kết quả của BIP được truyền để đo số lỗi trên đường link. e. Vùng chiều dài tải ở hướng xuống Vùng chiều dài tải ở hướng xuống (Plend) chỉ định chiều dài bộ nhớ băng thông và phần dành riêng cho ATM trong container truyền dẫn. Vùng này được gửi 2 lần. Trong đó 12 bit đầu biểu diễn chiều dài bộ nhớ băng thông. Điều này giới hạn số ID phân bổ có thể được gán chỉ lên tới 4095. Chiều dài phần dành riêng cho ATM được biểu diễn ở 12 bit tiếp theo. Điều này cho phép hướng lên 4095 cell ATM trong một khung và tốc độ lên tới 10 Gbps. 8 bit cuối kiểm tra CRC. Đầu thu của vùng Plend sẽ thực hiện phát hiện và sửa lỗi. f. Vùng bộ nhớ băng thông Vùng bộ nhớ băng thông là một mảng có cấu trúc 8 byte. Mỗi vùng trong mảng này biểu thị phần băng thông cho một container truyền dẫn riêng. Toàn bộ số vùng trong bộ nhớ được biểu diễn ở chiều dài tải Plend. Khuôn dạng mỗi vùng được mô tả ở Hình 3.11. Nguồn: ITU-T Recommendation G.983.1, Broadband optical access systems based on Passive Optical Networks (PON), 2005. Hình 3.11 : Mô tả chi tiết khung hướng xuống GTC Vùng phân bổ ID chứa 12 bit chỉ thị CON-T riêng mà nó được gán thời gian luồng lên của mạng PON. Tiếp theo là Vùng cờ chứa 12 bit chỉ thị cách phân phối đã dùng (Hình 3.11 biểu diễn các chức năng của 12 bit cờ) . Tiếp đó là Bit 11 gửi PLSu (power levelling sequence upstream): nếu bit này được cài đặt, ONU sẽ gửi thông tin PLSu trong lúc phân bổ. Nếu không được cài đặt thì ONU sẽ không gửi thông tin PLSu trong lúc phân bổ. Bit 10 gửi PLOAMu: nếu bit này được cài đặt, ONU sẽ gửi thông tin PLOAMu trong lúc phân bổ. Nếu không được cài đặt thì ONU sẽ không gửi thông tin PLOAMu trong lúc phân bổ. Bit 9 sử dụng sửa lỗi FEC (forward error correction): nếu bit này được cài đặt ONU sẽ tính toán và chèn FEC trong lúc phân bổ. Bit 7 và 8 gửi báo cáo băng thông động DBRu (Dynamic Bandwidth Report upstream): phụ thuộc vào nội dung 2 bit ONU sẽ gửi DBRu phù hợp với vị trí ID hay không. Và 00: không gửi DBRu, 01: gửi DBRu mode 0 (2 byte), 10: gửi DBRu mode 1 (3 byte), 11: gửi DBRu mode 2 (5 byte) cuối cùng là Bit 0-6: để dành. Hình 3.12 : Cơ chế trạng thái đồng bộ ONU Vùng StartTime chứa 16 bit chỉ thị thời gian bắt đầu phân bổ. Thời gian này tính bằng byte, bắt đầu khung là 0. Điều này giới hạn kích thước của khung lên là 65,536 byte. Điều này đủ để đánh địa chỉ cho tốc độ hướng lên tới 2.488 Gbps. Thời gian bắt đầu trỏ đến nơi bắt đầu truyền dữ liệu không bao gồm thời gian overhead của lớp vật lí. Vùng StopTime chứa 16 bit chỉ thị thời gian kết thúc phân bổ. Thời gian này được tính bằng byte, bắt đầu khung là 0. Thời gian kết trúc trỏ đến byte dữ liệu cuối cùng được kết hợp với việc phân bổ này. Vùng CRC: cấu trúc phân bổ được bảo vệ sử dụng CRC-8. g. Vùng tải Vùng tải truyền dẫn hội tụ có 2 phần: phần dành riêng cho ATM và phần dành riêng cho GEM. Phần dành riêng cho ATM: chứa 53 cell ATM. Kích thước phần này được đưa vào vùng Plend dành cho ATM. Do đó vùng này cũng có kích thước là bội số 53 byte. Các cell ở hướng xuống thì được lọc ở ONU dựa vào chỉ số nhận dạng đường ảo VPI chứa trong mỗi cell. Phần dành riêng cho GEM: chứa một số khung GEM phác họa thành đa khung. Kích thước của phần dành riêng GEM thì bằng toàn bộ chiều dài khung trừ đi khối điều khiển PCBd và phần ATM. Khung hướng xuống được lọc ở ONU dựa vào 12-bit Port-ID chứa trong mỗi phân đoạn khung. 3.4.3.2 Cấu trúc khung hướng lên Cấu trúc khung hướng lên được biểu diễn ở Hình 3.13. Chiều dài khung thì giống như khung hướng xuống. Mỗi khung chứa một số truyền dẫn từ một hay nhiều ONU. Bộ nhớ băng thông chỉ định việc sắp xếp truyền dẫn này. Mỗi chu kì phân phối phải theo sự điều khiển của OLT, ONU có thể truyền một đến bốn overhead và dữ liệu người dùng. Bốn loại overhead là: Overhead lớp vật lí (PLOu- Physical layer overhead). Các hoạt động, quản lí và bảo dưỡng lớp vật lí (PLOAMu-Physical layer operations, administration and management upstream). San bằng công suất (PLSu- Power levelling sequence upstream). Báo cáo băng thông động (DBRu-Dynamic Bandwidth Report upstream). Hình 3.14 chỉ ra chi tiết các overhead. OLT chỉ thị thông qua cờ trong bộ nhớ băng thông có hay không thông tin vùng PLOAMu, PLSu hay DBRu được gửi trên mỗi vùng phân bổ. Trạng thái của PLOu thì ẩn trong vùng sắp xếp khi phân phối. Quy luật là mỗi lần một ONU chuyển qua môi trường mạng PON . Nguồn: ITU-T Recommendation G.984.3, Gigabit-capable Passive Optical Networks (G-PON): Transmission convergence layer, 02/2004. Hình 3.13 : Khung hướng lên GTC a. Vùng overhead lớp vật lí hướng lên Vùng overhead lớp vật lí hướng lên gồm các vùng là lời mở đầu, vùng ranh giới và 3 vùng dữ liệu tương ứng với ONU. Để duy trì kết nối với ONU, OLT sẽ thử cấp việc truyền lên của mỗi ONU trong khoảng thời gian tối thiểu. Khoảng thời gian này được xác định bởi các thông số dịch vụ của ONU. OLT sẽ định dạng và điều khiển lời mở đầu và ranh giới trong các bản tin overhead. Vùng BIP có 8 bit. Trước khi ONU-ID được gán, ONU đặt giá trị không xác định là 255 trong vùng này. OLT có thể kiểm tra vùng này để xác nhận địa chỉ phân bố và truyền đúng đến ONU. Vùng ID cung cấp trạng thái ONU thời gian thực báo cáo cho OLT. Khi ONU chỉ ra một PLOAM khẩn cấp đang đợi, OLT sẽ cấp một vị trí ở hướng lên cho phép ONU gửi bản tin PLOAM. Thời gian đáp lại sẽ ít hơn 5 ms. b. Vùng vận hành, quản lý và bảo dưỡng lớp vật lý PLOAMu Các hoạt động, quản lí và bảo dưỡng lớp vật lí PLOAMu có 13 byte chứa các bản tin PLOAM đã được mô tả ở phần PLOAMd. Nguồn: CEDRIC F. LAM , Passive Optical Networks Principles and Practice, October 2007. Hình 3.14 : Mô tả chi tiết khung hướng lên GTC c.Vùng san bằng công suất PLSu Trình tự san bằng công suất PLSu có kích thước 120 byte, ONU sử dụng cho việc đo công suất. Chức năng giúp điều chỉnh mức công suất ONU. Vùng này được gửi khi có chỉ thị cờ. Cơ chế điều khiển công suất thì có lợi trong 2 trường hợp là khởi tạo công suất ban đầu của bộ phát ONU (chỉ xảy ra lúc kích hoạt ONU) và thay đổi công suất của bộ phát ONU (xảy ra lúc hoạt động cũng như lúc kích hoạt). PLSu có thể được yêu cầu ở bất kì thời điểm nào. Ở nhiều trường hợp, trong lúc kích hoạt, OLT có thể cài đặt bit PLSu để quảng bá cho phép ONU thiết lập bộ phát. Nếu ONU không sử dụng vùng PLSu thì ONU sẽ không kích hoạt bộ phát. Điều này làm giảm sự đụng độ. d. Vùng báo cáo băng thông động DBRu Cấu trúc DBRu chứa thông tin T-CONT. Vùng này được gửi khi có chỉ thị cờ. Vùng DBA chứa trạng thái lưu lượng của T-CONT. Vùng 8, 16 hay 32-bit được dùng cho mục đích này. Vùng CRC: cấu trúc DBRu được bảo vệ sử dụng CRC-8. Đầu thu của DBRu sẽ thực hiện phát hiện và sửa lỗi CRC-8. Nếu CRC chỉ thị rằng lỗi không thể sửa được thì thông tin trong DBRu sẻ bị loại bỏ. e. Phần tải Phần tải đưa lên có thể là cell ATM, khung GEM hay báo cáo DBA. Phần tải ATM hướng lên có 53 byte. Chiều dài của phần tải này phải nhỏ hơn chiều dài overhead được yêu cầu. OLT sắp xếp các con trỏ để phần tải ATM luôn là 53 bytes. Nếu tải không đủ 53 bytes thì nó sẽ độn thêm cho đủ 53 byte, các cell ATM ở hướng lên được trình bày như Hình 3.15. Nguồn: ITU-T Recommendation G.984.3, Gigabit-capable Passive Optical Networks (G-PON): Transmission convergence layer, 02/2004 Hình 3.15 : Các cell ATM ở hướng lên Phần tải hướng lên GEM chứa một số khung GEM (Hình 3.16). Chiều dài của phần tải này phải nhỏ hơn chiều dài overhead được yêu cầu. Phần tải hướng lên DBA chứa báo cáo phân bổ băng thông động từ ONU như trong Hình 3.17. Báo cáo băng thông động đầu tiên được xếp hàng ở các byte đầu tiên tại vị trí bắt đầu phân bổ, tất cả báo cáo thì liên tiếp nhau. Nếu chiều dài phân bổ không khớp với toàn bộ chiều dài báo cáo thì ONU sẽ bỏ bớt phần cuối của báo cáo hay đệm thêm các bit 0 ở phần cuối nếu không đủ. Chú ý rằng ONU phải phản hồi việc phân bố tải DBA thậm chí nếu mode này của DBA không hỗ trợ thì nó vẫn duy trì phần tải này. Nguồn: ITU-T Recommendation G.984.3, Gigabit-capable Passive Optical Networks (G-PON): Transmission convergence layer, 02/2004 Hình 3.16 Các khung GEM ở hướng lên Nguồn: ITU-T Recommendation G.984.3, Gigabit-capable Passive Optical Networks (G-PON): Transmission convergence layer, 02/2004 Hình 3.17 : Báo cáo DBA ở hướng lên 3.4.4 Phân bổ băng tần động DBA trong GPON Phương pháp cơ bản nhất của phân phối băng thông hướng lên là phân bổ bằng nhau giữa các ONU. Phương pháp này không hiệu quả. Đặc biệt là lưu lượng gói bởi nhu cầu băng thông của các ONU thì ít khi bằng nhau tại mỗi thời điểm. Việc tận dụng toàn bộ băng thông có thể được thực hiện nếu băng thông hướng lên được phân phối động tùy theo nhu cầu của ONU. Trong khi ITU-T không quy định thuật toán DBA, G.983.4 quy định khung và cơ chế để thực hiện DBA trong hệ thống BPON và GPON. G.983.4 quy định 2 cơ chế gán băng tần động như sau: Với phương pháp đầu tiên, ONU đóng vai trò là bị động, OLT giám sát băng thông của mỗi ONU được sử dụng dựa trên số cell ATM nhàn rỗi và khung GEM nhàn rỗi mà nó nhận trong khung GTC hướng lên. Vì lí do này, phương pháp này được coi như là “điều chỉnh cell nhàn rỗi”. Phương pháp này còn được gọi là báo cáo không trạng thái. Có nhiều băng thông hơn được gán cho ONU nếu việc tận dụng băng thông vượt quá ngưỡng quy định. Thuận lợi của phương pháp này là làm đơn giản hóa ONU và tránh việc sử dụng băng thông hướng lên cho việc báo cáo nhu cầu băng thông. Với phương pháp thứ 2, ONU báo cáo trạng thái bộ đệm đến OLT. Do vậy, nó được gọi là báo cáo trạng thái bộ đệm hay báo cáo trạng thái SR (Status Reporting). Chỉ thị nhu cầu băng thông trong loại T-CONT được truyền trong vùng overhead lớp vật lí cụ thể hơn là vùng báo cáo băng thông động DBRu. OLT sử dụng thông tin báo cáo trạng thái để quyết định phân bổ băng thông phù hợp cho mỗi vị trí ID. 3.4.5 Bảo mật Trong hệ thống PON thì hướng xuống, dữ liệu được truyền broadcast đến tất cả ONU. Mỗi ONU chỉ có thể truy cập dữ liệu của mình, nhưng nếu người dùng nào có ý định phá hoại thì có thể giả ONU của người dùng khác để truy cập dữ liệu, hệ thống bảo mật PON sẽ ngăn chặn việc này. Giống như các mạng khác, GPON sử dụng thủ tục mật mã để ngăn ngừa việc nghe trộm các tín hiệu không mong muốn. Không giống như truy cập wireless hay modem, trong mạng PON, bất kì ONU nào cũng không thể thấy được lưu lượng hướng lên của ONU khác. Điều này cho phép làm đơn giản hóa thủ tục mật mã. Đầu tiên là chỉ cần mật mã ở hướng truyền xuống của dữ liệu. Thứ 2 là dữ liệu hướng lên có thể truyền khóa mật mã. GPON sử dụng chuẩn mật mã AES (Advanced Encryption Standard). Đó là một khối mật mã mà nó hoạt động trên một khối dữ liệu 16 byte (128 bit). Đặc biệt chế độ đếm được sử dụng. Khối mật mã giả ngẫu nhiên 16 byte được phát ra và XOR với dữ liệu ngõ vào để tạo ra dữ liệu mật mã ở OLT. Ở ONU, dữ liệu được mật mã này thì XOR với chuỗi giả ngẫu nhiên 16 byte tương tự như ở OLT để tạo lại dữ liệu ban đầu. Với ATM chỉ có 48 byte được mật mã, với GEM chỉ có phần tải GEM được mật mã. OLT khởi tạo việc trao đổi khóa bằng việc gửi bản tin đến ONU thông qua kênh PLOAM. Sau đó ONU sẽ chịu trách nhiệm tạo ra khóa và phát ngược trở về OLT. 3.5 Ethernet PON (EPON) 3.5.1 Tổng quan về Ethernet Thuật ngữ Ethernet được cho vào họ sản phẩm của mạng LAN thuộc chuẩn 802.3 và được định nghĩa như là một giao thức CSMA/CD (Carrier Sence Multiple Access/Collision Detect). Hiện tại có 4 tốc độ dữ liệu được định nghĩa cho hoạt động trên cáp sợi quang: 10Mps-10Base-T Ethernet, 100Mbps-Fast Ethernet, 1000Mbps-Gigabit Ethernet và 10000Mbps-10Gigabit Ethernet. Nhiều giao thức và công nghệ khác nhau được đưa ra nhưng Ethernet vẫn tồn tại như là một công nghệ LAN bởi giao thức của nó có những đặc tính sau: Dễ hiểu, dễ thực hiện, dễ quản lý và bảo dưỡng, cho phép triển khai mạng với chi phí thấp, cung cấp nhiều mô hình linh hoạt cho việc cài đặt mạng và bảo đảm kết nối thành công và hoạt động theo tiêu chuẩn của sản phẩm. 3.5.2 Các phần tử của mạng Ethernet Mạng LAN Ethernet bao gồm các node mạng và phương tiện liên kết. Các node mạng nằm trong hai lớp chính: DTE (Data Terminal Equipment): là thiết bị nguồn hay đích của khung dữ liệu. Các thiết bị DTE điển hình như PC, trạm làm việc, file server hoặc print server như là một nhóm ở trạm đầu cuối. DCE (Data Communication Equipment): là các thiết bị mạng trung gian có nhiệm vụ nhận và chuyển tiếp các khung dữ liệu thông qua mạng. DCE có thể là các thiết bị như là bộ lặp, bộ chuyển mạch hay các thiết bị giao tiếp truyền thông như là Card giao tiếp. Các thiết bị mạng trung gian được xem như là một node trung gian hoặc DCE. Card giao tiếp mạng được xem như là một NIC (Network Interface Card). 3.5.3 Kiến trúc mô hình mạng Ethernet Mạng LAN có nhiều mô hình kiến trúc khác nhau, tất cả đều kết hợp từ ba kiến trúc kết nối cơ bản: Kiến trúc đơn giản nhất là kết nối điểm-điểm như Hình 3.18. Chỉ 2 đơn vị mạng được kết nối với nhau và kết nối này có thể là DTE với DTE, DTE với DCE, DCE với DCE. Dây cáp trong kết nối điểm điểm được gọi là network link. Chiều dài cho phép lớn nhất của cáp phụ thuộc vào kiểu cáp và phương thức truyền được sử dụng. Hình 3.18: Mô hình kết nối điểm-điểm Mạng Ethernet cơ sở được thực hiện với kiến trúc bus cáp đồng trục như Hình 3.19. Chiều dài của đoạn được giới hạn ở 500m và có thể kết nối 100 trạm vào một đoạn. Từng đoạn có thể kết nối với các trạm lặp, miễn là nhiều đường không tồn tại giữa hai trạm bất kỳ trên mạng và số lượng DTE không vượt quá giá trị qui định. Mặc dù những mạng mới không được kết nối trong cấu hình bus nhưng một vài mạng bus cũ vẫn tồn tại và vẫn được sử dụng hữu ích. Hình 3.19: Mô hình kết nối Bus đồng trục Hình 3.20: Mô hình kết nối sao . Từ đầu thập niên 90, cấu hình mạng được lựa chọn là mô hình kết nối sao như Hình 3.20. Đơn vị mạng trung tâm là bộ lặp đa cổng (còn gọi là Hub) hoặc là một chuyển mạch mạng. Tất cả kết nối trong mạng sao là kết nối điểm điểm được thực hiện với cáp sợi quang. 3.5.4 Dạng khung cơ bản của Ethernet Chuẩn 802.3 định nghĩa dạng khung dữ liệu cơ bản được yêu cầu cho tất cả sự thi hành của MAC, cộng thêm một vài khuôn dạng để chọn bổ sung mà được sử dụng để mở rộng giao thức. Dạng khung dữ liệu cơ sở gồm có 7 trường: PRE (Preamble): gồm có 7 byte. PRE là các mức logic 0 và 1 xen kẻ nhau để báo cho trạm nhận khung dữ liệu đang đến và cung cấp phương tiện để đồng bộ mức thu nhận khung của lớp vật lý bên nhận với luồng bit đến. DA (Destination Address): trường DA xác định trạm sẽ nhận khung. Một bit ngoài cùng bên trái chỉ định có phải là địa chỉ của một địa chỉ cá nhân ( chỉ định bởi 0) hoặc của một nhóm địa chỉ (chỉ định bởi 1). Bit thứ hai kể từ bên trái chỉ định có phải DA là điều hành toàn bộ, được chỉ định mức 0 hoặc điều hành nội bộ (chỉ định mức 1), 46 bit còn lại là một nhóm các trạm hoặc tất cả các trạm trên mạng. SA( Source Address): 6 byte: trường SA xác định trạm nguồn (trạm phát). Trường SA luôn là địa chỉ duy nhất và bit đầu tiên bên trái luôn ở mức 0. Dạng khung dữ liệu MAC Ethernet cơ bản Hình 3.21 Dạng khung cơ bản của Ethernet Length/Type-4byte: Trường này chỉ định số byte dữ liệu của lớp con MAC-Client mà được chứa trong trường dữ liệu của khung hoặc kiểu ID khung, nếu khung được tập hợp sử dụng một dạng khung lựa chọn. Nếu giá trị của trường Length/Type ít hơn hoặc bằng 1500, số byte của LLC trong trường dữ liệu bằng giá trị của trường Length/Type. Nếu lớn hơn 1536, khung này là một kiểu khung lựa chọn và giá trị của trường Length/Type chỉ định kiểu của khung sẽ được gởi và nhận. Dữ liệu (Data): Là sự nối tiếp của n byte giá trị bất kỳ với n £ 1500. Nếu chiều dài của trường dữ liệu nhỏ hơn 46, trường dữ liệu phải được mở rộng bằng cách thêm một bộ lọc thích hợp để mang trường dữ liệu dài 46 byte. FCS (Frame Check Sequence): 4 byte: trường này chứa một giá trị 32 bit, kiểm tra độ dư vòng được tạo bởi lớp MAC bên gởi và được tính toán lại ở lớp MAC bên thu để kiểm tra độ hư hại của khung. FCS được phát trên các trường DA,SA, Length/Type và Data. 3.5.5 Kiến trúc EPON E-PON là giao thức mạng truy nhập đầy đủ dịch vụ FSAN (Full Service Access Network) TDMA PON thứ nhất được phát triển dựa trên khai thác các ưu điểm của công nghệ Ethernet ứng dụng trong thông tin quang. E-PON được chuẩn hóa bởi IEEE 802.3. Trong E-PON dữ liệu hướng xuống được đóng khung theo khuôn dạng Ethernet. Các khung E-PON 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. 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 E-PON 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 E-PON, các khe thời gian và giao thức xác định cự ly là khác so với B-PON và G-PON. OLT và các ONU duy trì các bộ đếm cục bộ riêng và tăng thêm 1 sau mỗi 16ns. Mỗi một đơn vị giao thức điều khiển điểm đa điểm MPCPDU mang theo một thời gian mẫu, mẫu này là giá trị của bộ đệm cục bộ của ONU tương ứng. Tốc độ truyền dữ liệu E-PON có thể đạt tới 1Gbit/s. Một chuẩn khác cũng cùng họ với E-PON là chuẩn Gbit/s Ethernet PON (IEEE 802.3av – Gbit/s PON). Chuẩn này là phát triển của E-PON tại tốc độ 10Gbit/s và được ứng dụng chủ yếu trong các mạng quảng bá hình ảnh số. Gbit/s PON cho phép phân phối nhiều dịch vụ đòi hỏi băng thông lớn, độ phân giải cao, đóng gói IP các luồng dữ liệu hình ảnh, ngay cả khi hệ số chia OLT/ONT là 1:64 hoặc cao hơn. Kiến trúc IEEE 802 cho rằng tất cả mọi trạm truyền thông trong từng phần của một mạng LAN đều được kết nối tới một thiết bị dùng chung. Trong một thiết bị dùng chung, tất cả các trạm đều được coi như thuộc về một phạm vi truy nhập đơn, ở đây phần lớn các trạm có thể phát tín hiệu ở một thời gian và tất cả các trạm khác có thể nhận tín hiệu trong toàn bộ khoảng thời gian đó. Những vùng đa truy nhập có thể được nối liền với nhau bằng một thiết bị được gọi là cầu nối. Những cầu nối lựa chọn chuyển tiếp những gói tin để tạo ra một cấu trúc của mạng LAN bao gồm toàn bộ các vùng truy nhập. Việc lựa chọn chuyển tiếp sẽ ngăn chặn việc truyền dẫn một gói tin trong những vùng mà không chứa bất cứ một trạm đích của gói tin này. Cầu nối của nhiều LAN đuợc sử dụng mở rộng để cung cấp khả năng quản lý độc lập của những vùng truy nhập, để tăng số trạm hoặc phạm vi vật lý của một mạng xa hơn giới hạn của những phần LAN riêng biệt, và để cải thiện số lượng đầu vào. Trong một trường hợp ở xa, một vùng truy nhập có thể bao gồm một trạm. Tiêu biểu là nhiều vùng trạm đơn được kết nối bằng liên kết điểm - điểm (P2P) tới một cầu nối, cấu hình của một LAN chuyển mạch. Dựa vào khái niệm vùng truy nhập, những bridge không bao giờ chuyển tiếp một khung trở lại cổng lối vào của nó. Trong trường hợp vùng truy nhập bao gồm nhiều trạm, nó được cho rằng toàn bộ các trạm đã kết nối tới cổng giống nhau trên cầu nối có thể liên lạc với một trạm khác không thông qua cầu nối. Trong truờng hợp LAN chuyển mạch, không thể có sự dễ dàng tiếp nhận trong vùng truy nhập của nơi gửi, vì không có khung nào được chuyển tiếp trở lại. Có một vấn đề cần quan tâm trong phương thức hoạt động cầu nối này đó là: Người dùng đã kết nối tới những ONU khác trong cùng một PON không thể thuộc cùng LAN và không có khả năng liên lạc với một người dùng khác ở lớp 2 (lớp liên kết dữ liệu). Nguyên nhân là phương tiện PON không cho phép các ONU liên lạc theo một hướng khác, bởi tính định hướng của những bộ tách/ghép thụ động. OLT chỉ có một cổng đơn kết nối tới tất cả các ONU, và một cầu nối được đặt vào trong OLT sẽ không bao giờ chuyển tiếp một khung dữ liệu trở lại cổng mà nó đi vào. 3.5.5.1 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 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. 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. Lưu lượng hướng xuống trong EPON được thể hiện như trong Hình 3.22 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. 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 theo thời gian. Lưu lượng hướng lên trong EPON được thể hiện như trong Hình 3.23. Hình 3.22: Lưu lượng hướng xuống 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. 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 (SLAs :Service Level Agreements). Hình 3.23: Lưu lượng hướng lên trong EPON 3.5.5.2 Giao thức điều khiển đa điểm MPCP(Multi Point Control Protocol) Giao thức điều khiển đa điểm MPCP sử dụng khối dữ liệu giao thức điều khiển đa điểm (MPCPDU- Multipoint Control Protocol Data Unit) để thực hiện tìm ra ONU và các chức năng sắp xếp. Nó cũng hỗ trợ cơ chế phân xử để điều khiển truy nhập ở hướng lên giữa các ONU. 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 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 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 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 việc 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 nào, được phép truyền. 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 ở hình 3.24, 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. Từ nhiều ONU chưa 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 nhận được khe thời gian trong khoảng thời gian nào đó, nó sẽ kết luận rằng sự xung đột đã xãy ra và nó sẽ thử khởi tạo lại sau khi bỏ qua một số bản tin khởi tạo Gate ngẫu nhiên. Số bản tin bỏ được chọn ngẫu nhiên từ một khoảng thời gian gấp đôi sau mỗi lần xung đột. Nguồn: CEDRIC F. LAM , Passive Optical Networks Principles and Practice, October 2007. Hình 3.24: Thời gian Round-trip Dưới đây là việc 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 như trong Hình 3.25). 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. Nguồn: CEDRIC F. LAM , Passive Optical Networks Principles and Practice, October 2007. Hình 3.25: Giao thức MPCP-hoạt động của bản tin Gate 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. Nguồn: CEDRIC F. LAM , Passive Optical Networks Principles and Practice, October 2007. Hình 3.26: Giao thức MPCP-hoạt động của bản tin Report 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 như Hình 3.26. 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. 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 như trong Hình 3.26. 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. Để xử lý các yêu cầu về lưu lượng trong luồng lên, EPON sử dụng giao thức điều khiển đa điểm MPCP. Đây là giao thức dựa trên việc truyền các khung, dựa trên việc truyền các bản tin điều khiển lớp MAC 64 byte. Các bản tin này kết hợp với lưu lượng đường xuống để cung cấp việc truyền dẫn tùy ý cho các khung Ethernet 802.3. Các chức năng của MPCP là : Yêu cầu và phân bổ băng tần, thỏa thuận các tham số, quản lý và định thời luồng xuống từ các ONU để tránh đụng độ, sắp xếp và tối ưu hóa các khe thời gian luồng xuống để giám sát độ trễ, tự động khôi phục và đăng ký các ONU. 3.5.5.3 Mô hình ngăn xếp EPON Ngăn xếp của EPON đã có một sự thay đổi lớn so với Ethernet 802.3 ban đầu bởi vì những những chuẩn cấu hình của các PON. Ngăn xếp EPON mới với một sự thích ứng cho P2MP được chỉ ra ở Hình 3.27. Ở đây có bổ sung lớp điều khiển MAC đa điểm. Tiến trình sắp xếp đo thời gian RTT giữa OLT và ONU, OLT có thể bù các khe thời gian phù hợp cho ONU để tránh sự đụng độ ở hướng lên. Nó đạt được thông qua khốigiao thức điều khiển đa điểm MPCPDU Gate và Report. Cả OLT và ONU đều giữ bộ đếm 32 bit với thời gian 16 ns. Trong tiến trình sắp xếp, OLT gửi bản tin Gate với nhãn T1 biểu diễn thời gian thực. ONU nhận bản tin Gate tại T2 sau độ trễ truyền dẫn và khởi động lại thời gian T1. Sau một thời gian trì hoãn tiến trình, ONU gửi bản tin Report với thời gian là T3 với nhãn T4 = T1 + (T3 - T2). OLT nhận bản tin Report với nhãn T4 với thời gian thực là T5 được chỉ định trong Hình 3.28. RTT chỉ đơn giản là T5-T4. Nguồn: CEDRIC F. LAM , Passive Optical Networks Principles and Practice, October 2007. Hình 3.27 : Ngăn xếp EPON Nguồn: CEDRIC F. LAM , Passive Optical Networks Principles and Practice, October 2007. Hình 3.28: Thủ tục sắp xếp EPON 3.5.5.4 Bảo mật trong EPON Các kỹ thuật PON rất hạn chế trong việc chống nghe lén và chống ăn cắp các dịch vụ , những đề nghị về cơ cấu bảo mật trong tiêu chuẩn 802.3ah không có được những hỗ trợ cần thiết, thay vào đó là các tiêu chuẩn về cơ cấu bảo mật. Do các tiêu chuẩn này không hoàn thành vào đúng lúc các tiêu chuẩn về EPON ra đời nên hầu hết các mạng EPON được triển khai trên thế giới hiện nay đều sử dụng một cơ chế bảo mật duy nhất. Trong vài trường hợp, các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông lớn đưa ra cơ chế bảo mật riêng của mình, cơ chế này không những đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật cần thiết mà còn có thể được coi là môi trường giám sát nội hạt. Cơ cấu mật mã hóa của EPON được dựa trên thuật toán mật mã hóa tiên tiến AES (Advance Encryption Standard) do viện kỹ thuật và tiêu chuẩn của Hoa Kỳ xuất bản . AES cho phép sử dụng các từ khóa 128 bit, 192 bit hay 256 bit. Để đảm bảo tính cá nhân cao, phương pháp này mật mã hóa toàn bộ một khung Ethernet, bao gồm cả phần header Ethernet và trường FCS. Các bản tin OAM và MPCP cũng được mật mã hóa. 3.6 Phương pháp tính suy hao trên tuyến Giá trị suy hao của tuyến quang giữa S và R được tính theo công thức sau: Trong đó: PS-R: Giá trị suy hao giữa S và R L: Chiều dài sợi cáp quang (Km) Ar: Suy hao sợi cáp quang/1Km AS: Suy hao đầu nối cáp quang AC: Suy hao đầu nối tích cực giữa S và R MC: Suy hao đầu nối cơ khí giữa S và R ST: Suy hao của bộ chia quang Bảng 3.3: Suy hao connector Loại Connector SC SC/APC LC Suy hao (dB) 0.3 0.3 0.2 Suy hao lớn nhất 0.5 0.5 0.4 Bảng 3.4: Suy hao sợi quang (bao gồm suy hao các mối hàn) Loại sợi Bước sóng Suy hao (dB/Km) sợi đa mode 850 3.0 Sợi đơn mode 1310 0.35 Sợi đơn mode 1490 0.35 Sợi đơn mode 1550 0.25 Bảng 3.5: Suy hao các bộ chia quang Tỷ lệ chia 1:2 1:4 1:8 1:16 1:24 1:32 1:64 Suy hao lớn nhất (db) 3,5 7,3 10,5 13,8 15,5 17,1 20,5 3.7 Sự lựa chọn mô hình PON Từ quan điểm kĩ thuật, một điểm khác nhau cơ bản giữa GPON và EPON là cách hỗ trợ mạch TDM. GPON chia tín hiệu lên và xuống thành khung 125μs. Khung dữ liệu được đóng gói sử dụng kĩ thuật đóng gói GEM. Còn trong EPON khung Ethernet có chiều dài có thể thay đổi được dùng ở lớp vận chuyển. Mô phỏng mạch thì cần để thực hiện mạch TDM có băng thông cố định. Trong khi EPON thì tối ưu hóa vận chuyển gói Ethernet, đóng gói GEM cho phép thích nghi hơn với dạng tín hiệu khác. Trong hệ thống EPON, chức năng báo cáo và chấp nhận băng thông được bổ sung sử dụng MPCPDU. Mỗi port ONU với LLID (logical link indentifier) khác nhau yêu cầu khung Gate và Report riêng, mà chúng là khung Ethernet. Càng nhiều ID được phân phối thì càng có nhiều overhead của giao thức điều khiển đa điểm MPCP. Trái ngược lại, các chức băng báo cáo và nhận băng thông GPON có thể được đội lên thành phần đầu của khối điều khiển vật lí PCB của khung GTC. Mỗi PCBd chứa thông tin phân phối băng thông cho tất cả container truyền dẫn được phân bổ. Điều này làm cho GPON hiệu quả hơn so với EPON. Bộ chia 1:32 cho EPON và GPON, hệ thống EPON cung cấp băng thông trung bình là 31.25 Mbps trên mỗi ONU ở cả hướng xuống và lên, trong khi GPON với tốc độ truyền 2488Mbps đối xứng ở hướng xuống và lên thì băng thông cấp cho mỗi ONU là 77.75 Mbps. 3.8 Phương pháp phân phối băng thông 3.8.1 Thuật toán Interleaved Polling Thuật toán Interleaved Polling là thuật toán kiểm soát vòng với chu kỳ thời gian phù hợp là phương pháp phân bổ băng tần hiệu quả phổ biến với chi phí thấp. Trong phương pháp này OLT thăm dò ONU gán băng thông tùy theo nhu cầu của nó, OLT phân phối băng thông mà không cần thông báo cho ONU biết. OLT gán yêu cầu cho ONU dựa vào chu kỳ kiểm soát vòng đứng trước , đó là lý do tại sao các gói tới sau bị trễ ít nhất một chu kỳ kiểm soát vòng kế tiếp. Chu kỳ vòng điều chỉnh các yêu cầu băng thông của ONU và định nghĩa cửa sổ truyền dẫn tối đa cho phép ONU với lưu lượng cao không chiếm giữ toàn bộ băng thông. Trong phần này, xem xét tổng quan thuật toán được đề xuất. Để đơn giản, sẽ xét hệ thống với 3 ONU. . 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 thời gian round trip RTT của từng ONU. OLT sẽ lưu dữ liệu này vào bảng dò được thể hiện trong Hình 3.29. Tại lúc đến, OLT gởi một bản tin điều khiển đến ONU1 cho phép nó gửi 6000byte. Bản tin này là Grant. Khi đó, hướng xuống OLT gởi dữ liệu đến tất cả các ONU, Grant chứa ID đích của của ONU cũng như kích thước cửa sổ được chấp nhận. Vào lúc đang nhận Grant OLT, ONU1 bắt đầu gởi 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 này là 550 byte. a) b) c) d) Nguồn: Ching-Hung Chang, Dynamic Bandwidth Allocation MAC Protocols for Gigabit-capable Passive Optical Networks, July 2008. Hình 3.29: Các bước của thuật toán InterleavedPolling Ngay trước khi OLT nhận trả lời từ ONU1, nó biết khi nào bit cuối cùng của ONU1 sẽ đến. Điều này được OLT tính toán như sau: Bit đầu tiên sẽ đến ngay sau RTT time. RTT trong tính toán của chúng ta bao 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 lúc gởi Grant đến ONU và nhận dữ liệu từ cùng ONU. Khi mà OLT biết bao nhiêu byte mà nó cho phép ONU1 gởi thì nó biết khi nào bit cuối cùng từ ONU1 sẽ đến. Sau đó nhận biết được RTT của ONU2, OLT sẽ sắp xếp 1 Grant đến ONU2 mà bit đầu tiên từ ONU2 sẽ đến với khoảng bảo vệ nhỏ sau khi bit cuối cùng từ ONU1 đến, thể hiện ở Hình 3.29 b. 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 là 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 sử dụng thông tin này để cập nhật vào bảng dò (Polling table) như trong Hình 3.29 c. Bằng cách ghi lại thời gian khi mà Grant gởi đi và dữ liệu được nhận về, OLT liên tục cập nhật RTT cho các ONU tương ứng. Tượng tự như trên OLT tính toán thời gian mà bit 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 từ ONU2 sẽ đến. OLT sẽ cập nhật một lần nữa vào bảng của nó, thời gian này được lưu vào cho ONU2 như Hình 3.29d. Nếu một ONU không có dữ liệu trong bộ đệm, nó sẽ gởi 0 byte trở lại OLT. Do đó, ở chu kỳ tiếp theo ONU sẽ được cấp 0 byte, chẳng hạn nó sẽ gởi một yêu cầu mới nhưng không có dữ liệu. 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 là ở tại OLT. Các ONU không cần dàn xếp hoặc nhận biết các thông số mới cũng không cần chuyển sang các thiết lập đồng hồ mới. Nếu như OLT cho phép từng ONU gởi toàn bộ nội dung bộ đệm của nó trong một lần truyền thì dung lượng dữ liệu cao của các ONU có thể chiếm toàn bộ băng thông. Để tránh điều này, OLT sẽ giới hạn cửa sổ truyền tối đa. Vì vậy, mỗi ONU sẽ thiết lập một Grant để gởi càng nhiều byte mà nó đã yêu cầu trong chu kỳ trước nhưng không 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. 3.8.2 Phân phối băng thông cố định Phương pháp phân bổ băng tần cố định là phân bổ chiều dài khe thời gian cố định cho mỗi ONU với thời gian như nhau bất chấp nhu cầu băng thông của nó. Như biểu diễn ở Hình 3.30, với phương pháp phân bổ băng tần cố định, băng thông và độ trễ thì giữ cố định, điều này sẽ không hiệu quả bởi băng thông sẽ bị chiếm hữu thậm chí là khi nó không có dữ liệu hướng lên. Để khắc phục mặt hạn chế này thì giao thức phân bổ băng tần động (DBA-Dynamic bandwidth allocation) được triển khai để giảm hiệu suất truyền dẫn và giảm độ trễ gói bằng việc phân phối động các khe thời gian hướng lên tùy thuộc vào nhu cầu băng thông của các ONU. Nếu không được thiết kế hợp lí thì nó sẽ dẫn tới làm tăng độ trễ thậm chí là giảm băng thông. Hình 3.30: Phân bổ khe thời gian cố định 3.8.3 Mô tả hoạt động phân phối băng tần động cơ bản Hoạt động phân phối băng tần động DBA đơn giản được mô tả trong Hình 3.31. ONU lưu các dữ liệu nhận được từ các user trong bộ đệm. Khối dữ liệu được lưu trong bộ đệm báo cho OLT như là request tại thời điểm OLT quy định. OLT sẽ báo thời gian bắt đầu truyền và khoảng thời gian có thể sử dụng (cửa sổ truyền dẫn) cho ONU chứa trong grant. ONU sẽ đợi thời gian được cấp và sau đó truyền khối dữ liệu được quy định đến OLT. Nguồn: CEDRIC F. LAM , Passive Optical Networks Principles and Practice, October 2007. Hình 3.31: Mô hình phân bổ băng tần động cơ bản 3.9 Chức năng hoạt động, quản lí và bảo dưỡng trong mạng quang thụ động PON Trong mạng truyền thống, nhà cung cấp dịch vụ có nhiệm vụ là cung cấp và quản lí cáp truyền dẫn và các thiết bị đầu cuối mạng. Việc thực thi, hoạt động và quản lí của mạng yêu cầu khả năng cấu hình và kiểm tra các thiết bị mạng một cách nhanh chóng và dễ dàng để các kết nối và dịch vụ luôn được sẵn sàng. Việc phát hiện ra các trạng thái hoạt động bất thường trong mạng sẽ khắc phục được các sự cố đang tiềm ẩn và có thể dẫn đến sự cố lớn hơn như là hư mạng. Trong mạng PON thì khác với mạng truyền thống ở chỗ tại đầu cuối ở phía khách hàng thì nó là thiết bị nằm trong nhà khách hàng và nó thuộc quyền sở hữu của khách hàng, vì thế mà khách hàng phải tự bảo dưỡng thiết bị của mình và nhà cung cấp dịch vụ chỉ có trách nhiệm với thiết bị ở trạm trung tâm và cáp ở bên ngoài không thuộc quyền sở hữu của khách hàng. Trong phần này, chúng ta sẽ nói về chức năng hoạt động, quản lí và bảo dưỡng trong mạng quang thụ động PON. 3.9.1. Quản lí mạng Hình 3.32 chỉ ra các thành phần hệ thống quản lí mạng điển hình và các mối quan hệ của chúng. Nơi điều khiển quản lí mạng là một trạm làm việc với phần mềm quản lí mạng chuyên biệt. Tại trạm làm việc người làm việc ở đó có thể quan sát được các trạng thái của mạng, có thể kiểm tra tất cả thiết bị đang hoạt động, các thiết bị này được cấu hình đúng hay chưa và phần mềm ứng dụng có được cập nhật hay không. Người quản lí mạng có thể nhìn thấy mạng đang hoạt động. Thêm vào đó trạm làm việc có thể điều khiển nguồn tài nguyên mạng. Thiết bị được quản lí trong mạng PON là OLT, ONU, nguồn dự phòng và bộ nguồn. Mỗi thiết bị được giám sát và điều khiển bởi hệ thống quản lí chung (EMS - Element Management System). Điểm quan trọng ở đây mặc dù ở phía khách hàng tự bảo dưỡng thiết bị ONU nhưng để hoạt động trong mạng PON thì thiết bị này cũng phải được hỗ trợ tư vấn trạng thái và điều khiển các chức năng từ hệ thống EMS. Các module phần mềm quản lí được gọi là agent nằm trong bộ vi xử lí bên trong nó thu thập và biên dịch thông tin liên tục về các trạng thái và việc thực thi các thiết bị. Các agent này sẽ lưu các thông tin dựa trên thông tin quản lí (MIB - Management Information Base) tại trạm trung tâm và sau đó nó cung cấp thông tin để quản lí các thực thể bên trong hệ thống quản lí mạng (NMS - Network Management System) đặt ở trạm làm việc. MIB thì dựa trên thông tin đã được số hóa, nó xác định dữ liệu và số nhận dạng thích hợp như là các vùng trong cơ sở dữ liệu. Thông tin này được lưu trong bảng, bộ đếm. MIB không vạch rõ cách thu thập và sử dụng dữ liệu nhưng nó chỉ định rõ những gì mà agent có thể thu thập và cách tổ chức dữ liệu để hệ thống khác có thể sử dụng chúng. Khi agent thông báo các vấn đề mà nó đang giám sát ví dụ như có sự giảm công suất ngõ ra ở OLT hay ONU, trạng thái nguồn dự phòng bất thường hay tốc độ lỗi bị vượt quá giới hạn, nó sẽ gửi các cảnh báo đến thực thể quản lí. Nguồn: Gerd Keiser, FTTX Concepts and Applications,2006 Hình 3.32 :Các thành phần hệ thống quản lí mạng và mối quan hệ của chúng Vào lúc nhận được cảnh báo, các thực thể quản lí có thể khởi tạo một hay nhiều hoạt động như là thông báo hoạt động, ghi sự kiện, thoát khỏi hệ thống hay tự động thử cách li hay sửa lỗi. Hệ thống EMS cũng có thể truy vấn và thăm dò trong hệ thống để kiểm tra các trạng thái. Việc thăm dò này có thể tự động hoặc được khởi tạo bởi người quản lí. 3.9.2 Các chức năng quản lí 3.9.2.1 Quản lí thực thi Hệ thống viễn thông sử dụng thủ tục quản lí thực thi để giám sát và điều khiển các thông số chính để đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS đến các đầu cuối mạng. Trong mạng FTTH, các thông số này bao gồm chức năng loop-back điều khiển từ xa, giám sát lỗi, thống kê lỗi ở ONU và chuyển mạch nguồn trong trường hợp có sự cố ở ONU. Ví dụ các thông số được giám sát tại lớp vật lí là tốc độ lỗi bit và các mức công suất quang ở OLT và ONU. Thủ tục quản lí thực thi gán giá trị ngưỡng cho các thông số và thông báo cho hệ thống quản lí hay phát ra cảnh báo khi nó tiến đến ngưỡng. 3.9.2.2. Quản lí cấu hình Mục tiêu của quản lí cấu hình là giám sát thông cài đặt và cấu hình thiết bị mạng. Mục đích của điều này là để kiểm tra và quản lí hiệu suất hoạt động mạng cấu thành từ phần mềm và phần cứng khác nhau. Quản lí cấu hình cho phép hệ thống cung cấp tài nguyên và dịch vụ mạng, giám sát và điều khiển các trạng thái và thu thập thông tin trạng thái. Việc cung cấp này bao gồm cài đặt các mức công suất quang tự động (ví dụ như trong GPON ngõ ra của ONU có thể được cài đặt một trong ba mức khác nhau), gán băng thông hay cài đặt các tính năng riêng được yêu cầu bởi khách hàng, phân phối phần mềm, nâng cấp agent và cấu hình thiết bị để cô lập lỗi. Quản lí cấu hình lưu tất cả thông tin này trong cơ sở dữ liệu có thể truy cập dễ dàng để khi có sự cố nó được tìm thấy dễ dàng để giải quyết vấn đề. 3.9.2.3 Quản lí kế toán Chức năng quản lí kế toán là để đo các thông số khởi tạo mạng để riêng một cá nhân hay một nhóm khách hàng trong mạng có thể điều chỉnh và đăng nhập vào các dịch vụ phù hợp. Do đó, quản lí kế toán đo đạt, thu thập và thống kê tài nguyên và việc sử dụng mạng. Thêm vào đó, quản lí kế toán có thể khảo sát các mẫu sử dụng hiện thời để phân phối mạng. Từ việc thống kê, nhà cung cấp dịch có thể phát hóa đơn và đánh thuế cho việc sử dụng dịch vụ. 3.9.2.4 Quản lí lỗi Lỗi trong mạng như là đứt cáp trong truyền dẫn sợi quang, sự cố ở OLT hay ONU có thể xảy ra trong mạng FTTH. Lỗi trong mạng có thể do bởi thời gian chết của hệ thống hay do sự giảm sút của mạng, quản lí lỗi là một trong những chức năng quan trọng và được bổ sung đầy đủ nhất. Khách hàng thì mong đợi cách giải quyết nhanh chóng và đáng tin cậy khi mạng có lỗi. Hình 3.33 mô tả quản lí lỗi bao gồm quy trình sau: Giám sát cảnh báo được dùng để báo cáo các cảnh báo và các nguyên nhân có thể xảy ra cho hệ thống quản lí mạng. Quản lí lỗi có thể tóm lược các cảnh báo và cho phép nhà quản lí truy tìm quan sát thông tin cảnh báo từ log cảnh báo. Kĩ thuật cô lập lỗi quyết định nguồn gốc, vị trí và các nguyên nhân có thể gây nên lỗi có thể là do tự động hoặc có sự can thiệp của nhà điều hành mạng. Nó bao gồm chức năng cảnh báo liên quan đến từ các phần khác nhau trong mạng và chạy thử. Thẻ sự cố được cấp bởi hệ thống quản lí mạng. Các thẻ này cho biết đó là lỗi gì và cách giải quyết nó. Khi lỗi được cấp thành thẻ thì chúng sẽ có thể nhờ sự can thiệp của nhà điều trong cơ sở dữ liệu. Kiểm tra thử được thực hiện mỗi lần khi có sự cố. Trong thủ tục sửa lỗi thì việc kiểm tra thử là công việc chủ yếu trong mạng. Nó bao gồm kiểm tra thực thi, kiểm tra tiến trình xử lí và ghi lại kết quả. 3.9.2.5. Quản lí bảo mật Trong mạng PON, dữ liệu ở hướng xuống từ OLT quảng bá đến tất cả ONU, mỗi bản tin được truyền trong cùng một OLT đều giống nhau. BPON, GPON và EPON đều có các phương pháp riêng để đảm bảo rằng user chỉ truy cập được dữ liệu của mình. Một kĩ thuật chuẩn được gọi là mật mã, nó sẽ chuyển dữ liệu thành dạng khó hiểu tại đầu gửi để bảo vệ chúng việc truy cập trái phép, việc sửa đổi, việc sử dụng miễn phí hay sự phá hoại khi dữ liệu truyền qua mạng. Nguồn: Gerd Keiser, FTTX Concepts and Applications,2006. Hình 3.33: Các tiến trình quản lý lỗi Chuẩn BPON ITU-T G.983 mô tả kĩ thuật cơ chế bảo mật gọi là trộn, nó chỉ mật mã dữ liệu ở hướng xuống. Cơ chế này sử dụng số không thay thế cho mỗi 4 bit trên và dưới của mỗi byte và mật mã sử dụng từ khóa riêng. Mỗi từ khóa được trộn được cài đặt và cập nhật ít nhất một lần ở mỗi giây từ mỗi ONU riêng và ở hướng lên thì mỗi ONU sẽ gửi từ khóa này cho OLT để OLT sử dụng làm từ khóa để mật mã. OLT cũng có thể yêu cầu mật khẩu từ mỗi ONU để ngăn chặng việc phá hoại ở các ONU khác. (người sử dụng khác). Ở hướng lên thì không mật mã bởi việc nghe lén ở hướng này là rất khó do mỗi ONU không thể nhìn thấy nhau tức không thể liên lạc trực tiếp với nhau mà đều phải thông qua OLT. Chuẩn GPON mô tả việc sử dụng cơ chế mật mã điểm- điểm P2P. Đây là chuẩn mật mã cao cấp, được dùng để bảo vệ thông tin dữ liệu cho khung GPON. Thuật toán mật mã cao cấp này mật mã và giải mã khối dữ liệu 128 bit từ khuôn dạng dữ liệu gốc. Giao thức Ethernet không có bất kì cơ chế bảo mật nào, tuy nhiên việc phát triển EPON kết hợp chặt chẽ với cơ chế bảo mật điểm đến đa điểm. Cơ chế này dựa trên cơ chế bảo mật đa tầng như là bức tường lửa, kĩ thuật mạng riêng ảo và bảo mật giao thức Ethernet. 3.10 Hoạt động quản lý bảo dưỡng trong hệ thống FTTH Để thõa mãn nhu cầu của khách hàng và đáp ứng dịch vụ chất lượng cao, mạng FTTH phải triển khai thủ tục hoạt động quản lí và bảo dưỡng đáng tin cậy. Thủ tục này hỗ trợ việc tính cước, bảo mật, bảo dưỡng, cung cấp và giám sát hiệu suất mạng. Nó có thể thực hiện việc sử dụng các chuẩn hay dụng cụ phần mềm hệ thống hỗ trợ hoạt động mở rộng trong hệ thống quản lí mạng. Có nhiều chương trình hỗ trợ hoạt động có thể cấp quyền thông qua trình duyệt web và việc chọn lựa các ứng dụng rộng rãi, nó cho phép quản lí mạng cấu hình và điều khiển hàng trăm phần tử trong đó. Việc cung cấp phân phối các mức dịch vụ cung cấp và cấu hình khác nhau cho các loại dịch vụ thoại, dữ liệu và video cho khách hàng. Nhà điều hành mạng cũng như cơ chế tự động cần xác định nếu thiết bị tại đầu cuối khách hàng có thể cung cấp các dịch vụ được yêu cầu. Ví dụ như việc cung cấp phải xác định nếu ONU có khả năng điều khiển tốc độ dữ liệu của mình dù có khả năng kết hợp với kiểm tra hay không thì nó cũng hỗ trợ hoạt động từ xa. Điều này thì quan trọng đối với nhà cung cấp dịch vụ, việc quản lí và xác định các vấn đề từ xa có thể ngăn ngừa việc yêu cầu các dịch vụ chi phí đắt đỏ. Chức năng bảo dưỡng hay quản lí lỗi để tránh các lỗi tiềm ẩn và sự giảm sút trong mạng FTTH. Nếu lỗi xảy ra, tiến trình bảo dưỡng cần xác định và làm rõ càng nhanh càng tốt để thõa mãn nhu cầu khách hàng. Khả năng kết hợp với kiểm tra để thay đổi thông tin trạng thái giữa ONU và OLT bao gồm chức năng loop-back điều khiển từ xa phát hiện lỗi trên mạch hay cáp, thống kê lỗi ở ONU và thoát khỏi nguồn trong trường hợp có sự cố tại ONU. Hình 3.34 mô tả tín hiệu điều khiển trạng thái mạch vòng, nó được khởi tạo ở OLT và truyền đến ONU sau đó ONU báo cáo trạng thái và truyền ngược về OLT. Việc báo cáo này chỉ thị mọi thứ đã hoạt động tốt hay chúng có thể được dùng để xác định nguyên nhân tốc độ lỗi bit cao. Nguồn: Gerd Keiser, FTTX Concepts and Applications,2006 Hình 3.34 : OLT khởi tạo loop-back điều khiển từ xa 3.11 Kết luận Nội dung của Chương 3 đã trình bày được các mô hình PON được triển khai trong mạng FTTH, như là: APON, BPON, GPON, EPON. Từ đó có thể lựa chọn phương pháp hay mô hình phù hợp đối với hệ thống FTTH mà đảm bảo được điều kiện cơ sở vật chất sẵn có cũng như đáp ứng được đầy đủ nhu cầu của khách hàng. Nội dung của Chương tiếp theo sẽ đề cập tới vấn đề triển khai mạng cáp quang thuê bao trên giới và tại Việt Nam.