PON là gì?Công nghệ truy cập băng thông rộng đang phát triển mạnh mẽ và nó được dự đoán sẽ trở thành một chiến trường nơi khói lửa sẽ không bao giờ tan.Hiện nay, xu hướng chủ đạo trong nước vẫn là công nghệ ADSL, nhưng ngày càng có nhiều nhà sản xuất và khai thác thiết bị chuyển sự chú ý sang công nghệ truy cập mạng quang.
Giá đồng tiếp tục tăng, giá cáp tiếp tục giảm và nhu cầu ngày càng tăng đối với các dịch vụ IPTV và trò chơi điện tử đang thúc đẩy sự phát triển của FTTH.Viễn cảnh tươi đẹp về việc thay thế cáp đồng và cáp đồng trục có dây bằng cáp quang, điện thoại, truyền hình cáp và phát ba dữ liệu băng thông rộng trở nên rõ ràng.
Hình 1: Cấu trúc liên kết PON
Mạng quang thụ động PON (Mạng quang thụ động) là công nghệ chính để triển khai cáp FTTH đến gia đình, cung cấp khả năng truy cập cáp quang điểm-đa điểm, như trong Hình 1, đó là OLT (thiết bị đầu cuối đường dây quang) và phía người dùng của phía văn phòng.ONU (Đơn vị mạng quang) và ODN (Mạng phân phối quang) được cấu thành. Nói chung, đường xuống áp dụng chế độ phát sóng TDM và đường lên áp dụng chế độ TDMA (Đa truy cập phân chia thời gian) để tạo thành cấu trúc liên kết cây điểm-đa điểm .Điểm nổi bật lớn nhất của PON là công nghệ truy cập quang là “thụ động”.ODN không chứa bất kỳ thiết bị điện tử đang hoạt động và nguồn điện điện tử nào.Tất cả chúng đều bao gồm các thành phần thụ động như bộ chia, có chi phí quản lý và vận hành thấp.
Lịch sử phát triển PON
Nghiên cứu công nghệ PON bắt nguồn từ năm 1995. Vào tháng 10 năm 1998, ITU đã áp dụng tiêu chuẩn công nghệ PON dựa trên ATM, G, do tổ chức FSAN (mạng truy cập dịch vụ đầy đủ) ủng hộ.983. Còn được gọi là BPON (Băng thông rộngPON).Tốc độ là 155Mbps và có thể tùy chọn hỗ trợ 622Mbps.
EFMA (Ethernetin the First Mile Alliance) đã giới thiệu khái niệm Ethernet-PON (EPON) vào cuối năm 2000 với tốc độ truyền 1 Gbps và lớp liên kết dựa trên việc đóng gói Ethernet đơn giản.
GPON (Gigabit-CapablePON) được tổ chức FSAN đề xuất vào tháng 9 năm 2002 và ITU đã thông qua thỏa thuận G vào tháng 3 năm 2003. 984.1 và G. 984.2.G. 984.1 Các đặc tính tổng thể của hệ thống truy cập GPON được chỉ định.G.984.2 chỉ định lớp con liên quan đến phân phối vật lý của ODN (Mạng phân phối quang) của GPON. Vào tháng 6 năm 2004, ITU lại vượt qua G.984.3, chỉ định các yêu cầu đối với lớp Hội tụ Truyền dẫn (TC).
So sánh sản phẩm EPON và GPON
EPON và GPON là hai thành viên chính của truy cập mạng quang, mỗi thành viên đều có những ưu điểm riêng, cạnh tranh với nhau, bổ sung cho nhau và học hỏi lẫn nhau.Sau đây so sánh chúng ở các khía cạnh khác nhau:
Tỷ lệ
EPON cung cấp tốc độ đường lên và đường xuống cố định 1,25Gbps, sử dụng mã hóa dòng 8b/10b và tốc độ thực tế là 1Gbps.
GPON hỗ trợ nhiều loại tốc độ và có thể hỗ trợ tốc độ không đối xứng đường lên và đường xuống, tốc độ tải xuống 2,5Gbps hoặc 1,25Gbps và đường lên 1,25Gbps hoặc 622Mbps.Theo nhu cầu thực tế, tốc độ đường lên và đường xuống được xác định và các mô-đun quang tương ứng được chọn để tăng tỷ lệ giá tốc độ của thiết bị quang.
Kết luận này: GPON tốt hơn EPON.
Tỷ lệ phân chia
Tỷ lệ phân chia là số lượng ONU (người dùng) được mang theo bởi một cổng OLT (văn phòng).
Tiêu chuẩn EPON xác định tỷ lệ phân chia là 1:32.
Tiêu chuẩn GPON xác định tỷ lệ phân chia thành 1:32 sau đây;1:64;1:128
Trên thực tế, hệ thống EPON kỹ thuật cũng có thể đạt được tỷ lệ phân chia cao hơn, chẳng hạn như 1:64, 1:128, giao thức điều khiển EPON có thể hỗ trợ nhiều ONU hơn. Tỷ lệ đường chủ yếu bị giới hạn bởi thông số hiệu suất của mô-đun quang và mức phân chia lớn tỷ lệ này sẽ khiến chi phí mô-đun quang tăng lên đáng kể.Ngoài ra, tổn thất chèn PON là 15 đến 18 dB và tỷ lệ phân chia lớn làm giảm khoảng cách truyền.Quá nhiều người dùng chia sẻ băng thông cũng là cái giá phải trả cho tỷ lệ phân chia lớn.
Kết luận này: GPON cung cấp nhiều tính chọn lọc, nhưng việc xem xét chi phí không rõ ràng.Khoảng cách vật lý tối đa mà hệ thống GPON có thể hỗ trợ.Khi tỷ lệ phân chia quang học là 1:16, khoảng cách vật lý tối đa phải được hỗ trợ là 20 km.Khi tỷ lệ phân chia quang học là 1:32, khoảng cách vật lý tối đa phải được hỗ trợ là 10km.EPON cũng vậy,kết luận này: bằng nhau.
QOS(Chất lượng dịch vụ)
EPON thêm MPCP 64 byte (giao thức điều khiển đa điểm) vào tiêu đề Ethernet tiêu đề MAC. MPCP kiểm soát quyền truy cập vào cấu trúc liên kết điểm-đa điểm P2MP thông qua tin nhắn, máy trạng thái và bộ hẹn giờ để triển khai phân bổ băng thông động DBA. MPCP liên quan đến phân bổ các khe thời gian truyền ONU, tự động phát hiện và nối các ONU cũng như báo cáo tắc nghẽn lên các lớp cao hơn để phân bổ băng thông động. MPCP cung cấp hỗ trợ cơ bản cho cấu trúc liên kết P2MP.Tuy nhiên, giao thức không phân loại mức độ ưu tiên của dịch vụ.Tất cả các dịch vụ cạnh tranh ngẫu nhiên về băng thông.GPON có DBA hoàn chỉnh hơn và khả năng dịch vụ QoS tuyệt vời.
GPON chia phương pháp phân bổ băng thông dịch vụ thành bốn loại.Mức độ ưu tiên cao nhất là cố định (Cố định), Được đảm bảo, Không được đảm bảo và BestEffort.DBA còn định nghĩa thêm bộ chứa lưu lượng (T-CONT) là đơn vị lập kế hoạch lưu lượng đường lên và mỗi T-CONT được xác định bằng Alloc-ID.Mỗi T-CONT có thể chứa một hoặc nhiều GEMPort-ID.T-CONT được chia thành năm loại dịch vụ.Các loại T-CONT khác nhau có các chế độ phân bổ băng thông khác nhau, có thể đáp ứng các yêu cầu QoS khác nhau của các luồng dịch vụ khác nhau về độ trễ, jitter và tốc độ mất gói.T-CONT Loại 1 được đặc trưng bởi một khe thời gian cố định băng thông cố định, tương ứng với phân bổ băng thông cố định (Cố định), phù hợp với các dịch vụ nhạy cảm với độ trễ, chẳng hạn như dịch vụ thoại.Loại 2 được đặc trưng bởi băng thông cố định nhưng khe thời gian không xác định.Việc phân bổ băng thông được đảm bảo (Assured) tương ứng phù hợp với các dịch vụ băng thông cố định không yêu cầu độ biến động cao, chẳng hạn như dịch vụ video theo yêu cầu.Loại 3 được đặc trưng bởi đảm bảo băng thông tối thiểu và chia sẻ động băng thông dự phòng, đồng thời có hạn chế về băng thông tối đa, tương ứng với phân bổ băng thông không đảm bảo (Non-Assured), phù hợp với các dịch vụ có yêu cầu đảm bảo dịch vụ và lưu lượng bùng nổ lớn.Chẳng hạn như tải xuống doanh nghiệp. Loại 4 có đặc điểm là BestEffort, không đảm bảo băng thông, phù hợp với các dịch vụ có yêu cầu độ trễ và độ giật thấp, chẳng hạn như dịch vụ duyệt WEB.Loại 5 là loại kết hợp, sau khi phân bổ băng thông đảm bảo và không bảo đảm, bổ sung các yêu cầu về băng thông được phân bổ tốt nhất có thể.
Kết luận: GPON tốt hơn EPON
Vận hành và duy trì OAM
EPON không quan tâm quá nhiều đến OAM mà chỉ xác định ONT chỉ báo lỗi từ xa, giám sát vòng lặp và liên kết và là hỗ trợ tùy chọn.
GPON định nghĩa PLOAM (PhysicalLayerOAM) ở lớp vật lý và OMCI (ONT ManagementandControlInterface) được xác định ở lớp trên để thực hiện quản lý OAM ở nhiều cấp độ. PLOAM được sử dụng để thực hiện mã hóa dữ liệu, phát hiện trạng thái và giám sát lỗi.Giao thức kênh OMCI được sử dụng để quản lý các dịch vụ được xác định bởi lớp trên, bao gồm bộ tham số chức năng của ONU, loại và số lượng dịch vụ T-CONT, tham số QoS, thông tin cấu hình yêu cầu và thống kê hiệu suất, và tự động thông báo các sự kiện đang chạy của hệ thống để thực hiện cấu hình OLT cho ONT.Quản lý chẩn đoán lỗi, hiệu suất và an toàn.
Kết luận: GPON tốt hơn EPON
Đóng gói lớp liên kết và hỗ trợ đa dịch vụ
Như được hiển thị trong Hình 2, EPON tuân theo định dạng dữ liệu Ethernet đơn giản, nhưng thêm giao thức điều khiển điểm-đa điểm MPCP 64 byte vào tiêu đề Ethernet để thực hiện phân bổ băng thông, quay vòng băng thông và khám phá tự động trong hệ thống EPON.Phân loại và các công việc khác.Chưa có nhiều nghiên cứu về hỗ trợ các dịch vụ khác ngoài dịch vụ dữ liệu (như dịch vụ đồng bộ TDM).Nhiều nhà cung cấp EPON đã phát triển một số sản phẩm phi tiêu chuẩn để giải quyết vấn đề này, nhưng chúng không lý tưởng và khó đáp ứng các yêu cầu QoS của cấp nhà cung cấp dịch vụ.
Hình 2: So sánh ngăn xếp giao thức GPON và EPON
GPON dựa trên lớp hội tụ truyền tải (TC) hoàn toàn mới, có thể hoàn thành việc thích ứng các dịch vụ đa dạng cấp cao.Như được hiển thị trong Hình 2, nó định nghĩa việc đóng gói ATM và đóng gói GFP (giao thức đóng khung chung).Bạn có thể chọn cả hai.Một là dành cho đóng gói kinh doanh.Do sự phổ biến hiện nay của các ứng dụng ATM, GPON chỉ hỗ trợ đóng gói GFP đã sẵn sàng.Thiết bị lite ra đời, loại bỏ ATM khỏi ngăn xếp giao thức để giảm chi phí.
GFP là thủ tục lớp liên kết chung cho nhiều dịch vụ, được ITU định nghĩa là G. 7041. Một số sửa đổi nhỏ đã được thực hiện đối với GFP trong GPON và PortID được đưa vào ở phần đầu của khung GFP để hỗ trợ ghép kênh nhiều cổng.Chỉ báo phân đoạn Frag (Fragment) cũng được giới thiệu để tăng băng thông hiệu quả của hệ thống.Và nó chỉ hỗ trợ chế độ xử lý dữ liệu cho dữ liệu có độ dài thay đổi và không hỗ trợ chế độ xử lý trong suốt dữ liệu cho các khối dữ liệu.GPON có khả năng mang đa dịch vụ mạnh mẽ.Lớp TC của GPON về cơ bản là đồng bộ, sử dụng tần số tiêu chuẩn 8 kHz (125μm) các khung có độ dài cố định, cho phép GPON hỗ trợ định thời từ đầu đến cuối và các dịch vụ gần như đồng bộ khác, đặc biệt để hỗ trợ trực tiếp các dịch vụ TDM, được gọi là NativeTDM.GPON có sự hỗ trợ “tự nhiên” cho các dịch vụ TDM.
Kết luận này: Lớp TC hỗ trợ GPON cho đa dịch vụ mạnh hơn MPCP của EPON.
Phần kết luận
EPON và GPON có những lợi thế riêng.GPON tốt hơn EPON về các chỉ số hiệu suất.Tuy nhiên, EPON có lợi thế về thời gian và chi phí.GPON đang bắt kịp.Mong muốn thị trường truy cập băng thông rộng trong tương lai có thể không phải là một sự thay thế, nó cần được bổ sung.Đối với các yêu cầu về băng thông, đa dịch vụ, QoS và bảo mật cao và công nghệ ATM là khách hàng xương sống, GPON sẽ phù hợp hơn.Đối với những khách hàng có yêu cầu về độ nhạy, QoS và bảo mật với chi phí thấp, EPON đã trở thành yếu tố chi phối.