Đang tải... (xem toàn văn)
Mạng đường trục Bắc – Nam nước ta sử dụng mạng Ring cáp quang SDH 20 Gbps. Các mạng liên tỉnh sử dụng các hệ thống cáp quang SDH với dung lượng 622 Mbps và 2,5 Mbps.
LỜI CẢM ƠN Suốt trong thời gian học tập vừa qua, được sự quan tâm, giúp đỡ của trường Đại học Bách Khoa, khoa Điện Tử Viễn Thông, nay em đã hoàn thành khoá học của mình. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: - Quý thầy cô trong khoa Điện Tử Viễn Thông đã tận tình chỉ bảo em trong suốt quá trình học tập. - Quý thầy cô ở các khoa có liên quan đã cung cấp cho em những kiến thức cần thiết cho một sinh viên. - Trường Đại học Bách Khoa 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 NGUYỄN TẤN HƯNG đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp này. Cảm ơn tất cả bạn bè đã giúp đỡ tôi và chia sẽ những khó khăn trong quá trình thực hiện đồ án này. Sinh viên thực hiện VÕ DŨNG LỜI CAM ĐOAN Đồ án này đã được hoàn thành sau một thời gian nghiên cứu và tìm hiểu các nguồn tài liệu đã học, sách báo chuyên ngành cũng như các thông tin trên mạng mà theo em là hoàn toàn tin cậy. Do thời gian thực hiện đồ án có hạn nên trong quá trình nghiên cứu và tìm hiểu còn gặp nhiều thiếu sót. Em xin cam đoan đồ án này không giống với bất kỳ công trình nghiên cứu hay đồ án nào trước đây mà em đã biết. Đà Nẵng, tháng 06 năm 2006. Người thực hiện VÕ DŨNG MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .A LỜI CAM ĐOAN . B MỤC LỤC C BẢNG TỪ VIẾT TẮT F LỜI MỞ ĐẦU .H CHƯƠNG1 1 HIỆN TRẠNG MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG TRUY NHẬP CỦA THẾ GIỚI 1 1.1 Giới thiệu chương 1 1.2 Hiện trạng mạng truyền thông của Việt Nam 1 1.2.1 Truyền dẫn Quốc Tế 1 1.2.2 Truyền dẫn Quốc Gia 1 1.2.3 Truyền dẫn nội tỉnh .2 1.3 Sự phát triển của lưu lượng 2 1.4 Xu hướng phát triển hiện nay .3 1.5 Mạng truy nhập thế hệ sau .4 1.6 So sánh giữa các giải pháp truy nhập và thị trường mạng quang thụ động toàn cầu .5 Bảng 1.1 Thị trường mạng quang thụ động toàn cầu 2003-2008 5 1.7 Kết luận chương 7 CHƯƠNG2 8 MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG – PON .8 2.1 Giới thiệu chương 8 2.2 Tổng quang về công nghệ PON 8 2.2.1 Bộ tách / ghép quang 9 2.2.2 Các đầu cuối mạng PON 11 2.2.3 Mô hình PON .11 2.2.4 WDM và TDM PON 13 2.3 Kết luận chương 15 CHƯƠNG3 16 CÔNG NGHỆ ETHERNET 16 3.1 Giới thiệu chương 16 3.2 Tổng quan về Ethernet 17 3.3 Các phần tử của mạng Ethernet .17 3.4 Kiến trúc mô hình mạng Ethernet .18 3.5 Quan hệ vật lý giữa IEEE802.3 và mô hình tham chiếu ISO 19 3.6 Lớp con MAC Ethernet 21 3.6.1 Dạng khung cơ bản của Ethernet 21 3.6.2 Sự truyền khung dữ liệu 22 3.6.2.1 Truyền đơn công phương thức truy nhập CSMA/CD 23 3.6.2.2 Truyền song công-một cách tiếp cận để hiệu quả mạng cao hơn 24 3.7 Lớp vật lý Ethernet .24 3.8 Quan hệ giữa lớp vật lý Ethernet và mô hình tham chiếu ISO .25 3.9 Kết luận chương 26 CHƯƠNG4 27 MẠNG TRUY CẬP QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET – EPON 27 4.1 Giới thiệu chương 27 4.2 Lợi ích của mạng truy cập quang thụ động Ethernet _ PON 27 4.3 Mạng truy cập quang thụ động EPON 28 4.3.1 Nguyên lý hoạt động 28 4.3.2 Giao thức điều khiển đa điểm MPCP(Multi Point Control Protocol) 30 4.3.3 EPON với kiến trúc 802 .34 4.3.3.1 Point to Point Emulation 35 4.3.3.2 Share Medium Emulation 36 4.4 Kết luận chương 37 CHƯƠNG5 39 KHẢO SÁT TRỄ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN PHỐI BĂNG THÔNG TRONG EPON 39 5.1 Giới thiệu chương 39 5.2 Mô hình của EPON .39 5.3 Thuật toán Interleaved Polling .41 5.4 Kế hoạch phân bổ băng thông (cửa sổ truyền cực đại) .44 5.5 Các thành phần của trể gói .46 5.6 Cấp phát băng thông cố định 47 5.7 Cấp phát băng thông cân đối 48 5.8 Sự cấp phát băng thông theo quyền ưu tiên .49 5.9 SLA aware p-DBA .50 5.10 SLA aware Adaptive DBA 52 5.11 Kết luận chương 53 CHƯƠNG6 54 GIAO DIỆN CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 54 6.1 Giới thiệu chương 54 6.2 Giao diện chính của chương trình mô phỏng .54 6.3 Giao diện thể hiện mô phỏng quá trình truyền dữ liệu từ OLT đến các ONU (hướng xuống) 55 6.4 Giao diện mô phỏng quá trình truyền dữ liệu từ các ONU đến OLT (hướng lên) .56 6.5 Cấp phát băng thông truyền tải theo tỷ lệ lượng bytes có trong hàng đợi cho từng ONU 56 6.6 Tỷ lệ cấp phát băng thông cho các ONU 58 6.7 Thuật toán phân bổ băng thông theo tỷ lệ bytes có trong hàng đợi dựa trên tính ưu tiên của dịch vụ .58 6.8 Thuật toán tính toán trễ trong mạng truy nhập quang – EPON .63 6.9 Kết luận chương 65 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI .II TÀI LIỆU THAM KHẢO III PHỤ LỤC . V BẢNG TỪ VIẾT TẮT TỪ VIẾT TẮT TÊN TIẾNG ANH TÊN TIẾNG VIỆT A-DBA Adaptive Dynamic Bandwidth Allocation Cấp phát băng thông thích ứng dữ liệu ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dị bội CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect Đa truy nhập cảm nhận sóng mang có phát hiện xung đột DA Destination Address Địa chỉ đích DCE Data Communication Equipment Thiết bị giao dịch dữ liệu DTE Data Terminal Equipment Thiết bị dữ liệu đầu cuối DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số EMS Element Management System Hệ thống quản lý EPON Ethernet Passive Optical Network Mạng quang thụ động Ethernet FCS Frame Check Sequence Kiểm tra khung tuần tự FR Frame Relay Công nghệ Frame Relay FSAN Full Service Access Network Mạng truy cập dịch vụ đầy đủ FTTB Fiber To The Building Sợi quang đến tòa nhà FTTC Fiber To The Curb Sợi quang đến cụm thuê bao FTTH Fiber To The Home Sợi quang đến tận nhà thuê bao IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers Hiệp hội các kỹ sư điện và điện tử thế giới ID Indentify Destination Chỉ định địa chỉ đích IP Internet Protocol Giao thức Internet ISDN Integrated Services Digital Network Mạng tích hợp dịch vụ số ITU International Telecommunication Union Liên hiệp viễn thông quốc tế LAN Local Area Network Mạng cục bộ LLC Logical Link Control Điều khiển kết nối logic MAN Metropolitan Area Network Mạng khu vực thủ đô MAC Media Access Control Lớp điều khiển truy nhập phương tiện MDI Medium Depentdent Interface Giao diện phụ thuộc phương tiện MII Medium Indepentdent Interface Giao diện độc lập phương tiện MPCP MultiPoint Control Protocol Giao thức điều khiển đa điểm MPtP MultiPoint to Point Mô hình điểm đa điểm NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau NIC Network Interface Card Card giao tiếp mạng OLT Optical Line Terminal Kết cuối đường truyền quang ONU Optical Network Unit Đơn vị mạng quang PC Personal Computer Máy vi tính PCS Physical Coding Sublayer Lớp con mã hóa vật lý PDH Plesiochoronous Digital Hierarchy Phân cấp số cận đồng bộ PMA Physical Medium Attachment Lớp con thuộc lớp vật lý PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động POTS Plain Old Telephony System Hệ thống điện thoại kiểu cũ PRE Preamble Mào đầu PtP Point to Point Mô hình điểm-điểm PtPE Point-to-Point Emulation PtMP Point-to-Multi-Point Mô hình điểm đa điểm QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ SA Source Address Địa chỉ nguồn SDH Synchoronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộ SDM Space Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo không gian SFD Start of Frame Delimiter Byte xác định sự bắt đầu khung SLA-DBA Service Level Agreement Dynamic Bandwidth Allocation Cấp phát băng thông động theo mức dịch vụ cam kết SBA Static Bandwidth Allocation cấp phát băng thông cố định SP-DBA Strict Priority Dynamic Bandwidth Allocation Cấp phát băng thông động theo chế độ ưu tiên SLA Service Level Agreement Cam kết mức độ dịch vụ SME Shared Medium Emulation SONET Synchoronous Optical Network Mạng quang đồng bộ TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian WAN Wide Area Network Mạng truy nhập diện rộng LỜI MỞ ĐẦU Mạng đường trục Bắc – Nam nước ta sử dụng mạng Ring cáp quang SDH 20 Gbps. Các mạng liên tỉnh sử dụng các hệ thống cáp quang SDH với dung lượng 622 Mbps và 2,5 Mbps. Vào cuối năm 2004, mạng NGN đã chính thức được đưa vào khai thác với khả năng cung cấp dịch vụ đa dạng, hội tụ cả thoại, video và dữ liệu, nhưng mạng truy nhập hầu như không có một sự phát triển nào đáng kể.Tuy nhiên mạng truy nhập lại chủ yếu sử dụng cáp đồng, do đó không khai thác hết tính năng của mạng NGN. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để mạng truy nhập phát triển tương xứng với mạng đường trục đặc biệt là mạng NGN đồng thời đáp ứng ngày càng nhiều các dịch vụ mới đòi hỏi băng thông cao cho người dùng. Trong khi đó, 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 sáu chương theo cơ cấu như sau: Chương 1 HIỆN TRẠNG MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG TRUY NHẬP CỦA THẾ GIỚI. Chương này cho ta biết một cách tổng quan về mạng truyền dẫn hiện tại của Việt Nam, phân tích xu hướng phát triển mạng truy nhập trên thế giới dựa trên nhu cầu về dịch vụ. Trên cơ sở đó, mục đích của chương này là nói lên tính tất yếu phải nâng cấp mạng truy nhập hiện nay và mạng truy nhập quang thụ động là giải pháp được lựa chọn. Chương 2 MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG – PON Chương này cho ta biết một cách tổng quang về mạng PON, đưa ra các mô hình cơ bản của mạng, phân tích các thành phần tồn tại chủ yếu trong mạng là OLT và ONU. Chương này cũng đưa ra hai kỹ thuật được sử dụng trong việc truyền tải của mạng PON đó là WDM và TDM. Từ đó đưa ra ưu nhược từng kỹ thuật để đi đến lý do chọn kỹ thuật TDM. Chương 3 CÔNG NGHỆ ETHERNET Trong chương này sẽ giới thiệu tổng quan về kỹ thuật Ethernet, quan hệ giữa mô hình Ethernet với mô hình 7 lớp OSI , kiến trúc khung của Ethernet, các phương thức phát dữ liệu của Ethernet cũng như các chuẩn của nó. Từ đó cho thấy được thế mạnh của công nghệ này trong mạng truy nhập quang thụ động. Chương 4 MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG EHTERNET – EPON Chương này nói lên những ích lợi của việc sử dụng mạng truy nhập EPON, phân tích nguyên lý hoạt động của nó, phân tích về chuẩn IEEE 802. Chương cũng phân tích hai mô hình Share Medium và song công. Từ đó cho thấy quá trình truyền dữ liệu trong mạng EPON. Chương 5 KHẢO SÁT TRỄ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN PHỐI BĂNG THÔNG TRONG EPON Chương này đưa ra các phương pháp phân phối băng thông cơ bản được sử dụng trong mạng EPON và phân tích tính toán các thành phần trễ ảnh hưởng đến quá trình truyền tải của mạng. Chương 6 GIAO DIỆN MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN Chương này đưa ra giao diện mô phỏng và hình ảnh đồ thị cũng như ma trận của quá trình tính toán của chương trước, cũng như đưa ra các thuật toán sử dụng để tính toán. Thuật toán được viết dựa trên ngôn ngữ MathCad, giao diện mô phỏng viết trên ngôn ngữ Visual Basic. Đó là tổng quan về đề tài mà em sẽ trình bày sau đây. Tuy đã cố gắng trong quá trình thực hiện đề tài này, song do sự hạn chế về kiến thức nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em mong được sự phê bình, chỉ dẫn của thầy cô và bạn bè để đề tài được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy NGUYỄN TẤN HƯNG người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong quá trình làm đề tài này. Em cũng chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này . Sinh viên thực hiện VÕ DŨNG [...]... lược phát triển viễn thông phụ thuộc rất nhiều vào hiện trạng mạng viễn thông và định hướng phát triển viễn thông ở mỗi nước Ở Việt Nam thì đây cũng không phải là một ngoại lệ Chương này sẽ trình bày về hiện trạng mạng truyền dẫn của Việt Nam, xu hướng phát triển viễn thông trên thế giới và tổng quan về mạng truy nhập quang thụ động 1.2Hiện trạng mạng truyền thông của Việt Nam Mạng viễn thông Việt Nam... nhập trên TG CHƯƠNG1 HIỆN TRẠNG MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG TRUY NHẬP CỦA THẾ GIỚI 1.1Giới thiệu chương Với những ưu điểm vượt trội của thông tin quang thì việc ứng dụng thông tin quang trong mạng truy cập là điều cần thiết và tất yếu của xu hướng hiện nay Mục đích của việc này là nhằm đáp ứng các nhu cầu ngày càng gia tăng của người dùng viễn thông trong nước và quốc tế với các... 754,7 2007 979,9 2008 1161,5 Chương 1: Hiện trạng mạng VT Việt Nam và xu hướng phát triển mạng truy nhập trên TG Bảng 1.2 So sánh giữa các giải pháp truy nhập Công nghệ Tốc độ Khoảng Đánh giá cực đại cách Chi Tốc độ Khoảng Chia (Mbit/s) cực đại cách sẽ môi phí (m) trường Cáp đồng DSL Đồng trục CAT5(6) Sợi quang Đa mode Đơn mode PON Công lao động Độ tin cậy 1.5 10 3200 3200 Thấp T/bình T/bình T/bình Không... và cáp modem đều không thể theo kịp nhu cầu Cả hai công nghệ này đều là những kiến trúc truyền thông được xây dựng hàng đầu hiện nay nhưng không tối ưu hoá cho lưu lượng dữ liệu Trong mạng cáp Modem, chỉ một vài kênh RF được chỉ định cho dữ liệu trong khi phần lớn băng thông dành cho video tương tự Mạng cáp đồng DSL không thể phù hợp với tốc độ dữ liệu ở khoảng cách yêu cầu do méo và nhiễu xuyên tâm... cách giữa chuyển mạch và người dùng không đáng kể) nhưng sẽ làm tăng số lượng bộ thu phát lên 2N+2 (hình 1.2b) Ngoài ra, kiến trúc mạng chuyển mạch cụm thuê bao (Curb-Switched) yêu cầu năng lượng điện cũng như năng lượng sao lưu tại Curb-switch Hiện tại, một trong những chi phí cao nhất của các nhà cung cấp tổng đài nội hạt là cung cấp và bảo quản năng lượng điện trong vòng nội hạt Cho nên, thật hợp... quang điểm đa điểm( PtMP: Point to MultiPoint) với các phần tử không kích hoạt trong đường dẫn tín hiệu từ nguồn đến đích Chỉ các phần tử được sử dụng bên trong mạng PON là các linh kiện quang thụ động như là sợi quang, bộ nối và bộ chia quang Một mạng truy nhập dựa trên một sợi quang đơn chỉ yêu cầu N+1 bộ thu phát và L km sợi quang 1.6 So sánh giữa các giải pháp truy nhập và thị trường mạng quang thụ... băng rộng Quốc Tế Gateway Quốc Tế Gateway Quốc Tế Quốc gia TOLL quốc gia TOLL quốc gia Nội tỉnh Host Host Hình 1.1: Cấu trúc mạng viễn thông Việt Nam hiện tại 1.2.3Truyền dẫn nội tỉnh Các tuyến vi ba số PDH Các tuyến cáp quang nội tỉnh Mạng truy nhập thuê bao sử dụng cáp đồng 1.3 Sự phát triển của lưu lượng Lưu lượng dữ liệu ngày càng tăng với một tốc độ chưa từng thấy Có thể chứng minh được tốc... quang (hay còn gọi là mạng quang ngoại vi) bao gồm các phần tử như sợi quang, các bộ tách /ghép quang thụ động, các đầu nối và các mối hàn quang Các phần tử tích cực như OLT và các ONU đều nằm ở đầu cuối của mạng PON Tín hiệu trong PON có thể được phân ra và truyền đi theo nhiều sợi quang hoặc được kết hợp lại và truyền đi trên một sợi quang thông qua bộ ghép quang, phụ thuộc tín hiệu đó đi theo hướng... 3.5 minh hoạ các yêu cầu tương thích khác nhau được lợi dụng bởi lớp vật lý và lớp MAC trong truyền thông dữ liệu cơ sỏ trên kết nối Ethernet Hình 3.5 Lớp vật lý và lớp MAC tương thích với các yêu cầu cho truyền thông dữ liệu cơ sở Lớp MAC điều khiển sự truy nhập của một node đến phương tiện truyền thông của mạng và đặc biệt là đến các giao thức riêng biệt Tất cả lớp MAC phải có 20 Chương 3:Công nghệ... 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 3.6.2 Sự truyền khung dữ liệu Bất cứ lúc nào, một trạm MAC đầu cuối nhận một yêu cầu truyền khung kèm theo địa chỉ và thông tin dữ liệu từ lớp con LLC, lớp MAC bắt đầu truyền một cách tuần tự bằng cách truyền thông tin LLC vào bộ đệm khung lớp MAC . Khoa, khoa Điện Tử Viễn Thông, nay em đã hoàn thành khoá học của mình. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: - Quý thầy cô trong khoa Điện Tử Viễn Thông. cạnh đó, chiến lược phát triển viễn thông phụ thuộc rất nhiều vào hiện trạng mạng viễn thông và định hướng phát triển viễn thông ở mỗi nước. Ở Việt Nam
