- Mạng PON. - Mạng PON ghép kênh phân chia theo thời gian. - 39 Đoàn Đức Sinh 2 2.5. - Các dịch vụ sử dụng thuật toán DBA. - Phƣơng pháp điều khiển lớp MAC tiết kiệm năng lƣợng [5. - Xây dựng bài toán tạo chu trình cấp phép tiết kiệm năng lƣợng [5. - Thuật toán quy hoạch động cấp phép băng thông tiết kiệm năng lƣợng [5. - 67 CHƢƠNG IV - MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MẠNG PON. - Mô hình mạng dùng trong mô phỏng. - Các thông số mô phỏng. - Sơ đồ thuật toán mô phỏng. - Sơ đồ thuật toán mô phỏng lƣu lƣợng mạng. - Sơ đồ thuật toán mô phỏng hiệu năng của mạng PON. - Chƣơng trình mô phỏng. - Kết quả mô phỏng. - Hiệu năng của mạng PON. - Thời gian chu kỳ. - 85 Đoàn Đức Sinh 3 4.5.2.3. - Thời gian trễ của gói tin. - Chƣơng trình mô phỏng lƣu lƣợng mạng. - Chƣơng trình mô phỏng hiệu năng mạng của PON. - Tác giả luận văn Đoàn Đức Sinh Đoàn Đức Sinh 5 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tên đầy đủ Nghĩa tiếng Việt ADAEE Adaptive Delay Aware Energy Efficient Giải pháp tiết kiệm năng lƣợng nhận biết trễ tƣơng thích AON Active Optical Network Mạng quang tích cực ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền không đồng bộ CO Central Office Trạm trung tâm DBA Dynamic Bandwidth Assignment Cấp phát băng thông động DCS Downstream Centric Scheme Cơ chế truyền hƣớng xuống EMM Energy Management Mechanism Cơ chế quản lý năng lƣợng FSAN Full Service Access Network Mạng truy nhập đầy đủ dịch vụ FTTH Fiber To The Home Cáp quang đến tận nhà GEM GPON Encapsulation Method Phƣơng thức đóng gói GPON IPACT Interleaved Polling with Adaptive Cycle Time Vòng xen kẽ với chu kỳ đáp ứng JIT Just-In-Time Đúng thời gian LLID Link Logic ID Trƣờng nhận dạng kênh logic MAC Medium Access Control Điều khiển truy cập môi trƣờng MPCP Multipoint Control Protocol Giao thức điều khiển đa điểm NGN Next Generation Network Mạng thế hệ mới NID Node Identification Nhận diện node OLT Optical Line Terminal Thiết bị đầu cuối đƣờng dây Đoàn Đức Sinh 6 ONT Optical Network Terminal Thiết bị kết nối đầu cuối ONU Optical Network Unit Bộ kết nối đầu cuối PLOAM Physical Layer Operation, Administration and Maintenance Quản lý vận hành bảo dƣỡng lớp vật lý PMD Physical Media Dependent Phụ thuộc môi trƣờng vật lý PON Physical Media Dependent Mạng quang thụ động PS Passive Splitter Bộ chia quang thụ động QoS Quality of Service Chất lƣợng dịch vụ RTT Round Trip Time Thời gian từ lúc gửi đến lúc nhận SDBA Sleep Aware Dynamic Bandwidth Allocation Phân bổ băng thông động để nhận biết giấc ngủ SLA Service Level Agreement Thỏa thuận mức dịch vụ SNI Service Network Interface Giao diện mạng dịch vụ SRD Short Range Dependent Phụ thuộc thời gian ngắn TDMA Time Division Multiple Access Truy cập đa phân chia theo thời gian TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối UCS Upstream Centric Scheme Cơ chế truyền hƣớng lên UNI User Network Interface Giao diện mạng ngƣời dùng VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bƣớc sóng WS Window Size Kích thƣớc cửa sổ Đoàn Đức Sinh 7 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 – Bảng so sánh các chuẩn công nghệ TDM-PON. - 29 Bảng 2.1 - Cơ chế cấp phát cửa sổ truyền của một số dịch vụ. - 57 Bảng 4.1 - Thông số mô phỏng lưu lượng đi trong mạng. - 70 Bảng 4.2 - Thông số mô phỏng hiệu năng mạng PON. - 71 Bảng 4.3 - Kết quả mô phỏng lưu lượng đi trong mạng. - 80 Bảng 4.4 - Số liệu mô phỏng thời gian trung bình của 1 chu kỳ của các dịch vụ. - 82 Bảng 4.5 - Số liệu mô phỏng thời gian lớn nhất của 1 chu kỳ của các dịch vụ. - 84 Bảng 4.6 - Số liệu mô phỏng kích thước hàng đợi trung bình của các dịch vụ. - 87 Bảng 4.7 - Số liệu mô phỏng kích thước hàng đợi lớn nhất của các dịch vụ. - 89 Bảng 4.8 - Số liệu mô phỏng thời gian trễ trung bình của gói tin của các dịch vụ. - 92 Bảng 4.9 - Số liệu mô phỏng thời gian trễ lớn nhất của gói tin của các dịch vụ. - 94 Đoàn Đức Sinh 8 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 - Mạng PON với bộ chia quang thụ động Passive Splitter. - 14 Hình 1.2 - Mạng PON. - 15 Hình 1.3 - Bước sóng truyền trong mạng PON. - 16 Hình 1.4 – Cấu trúc tổng quan của một giải pháp PON. - 19 Hình 1.5 - Kiến trúc tổng quan của mạng PON. - 20 Hình 1.6 - Nguyên lý truyền dữ liệu hướng xuống theo phương thức quảng bá. - 22 Hình 1.7 - Nguyên lý truyền dữ liệu hướng lên theo cơ chế ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM. - 22 Hình 1.8 - Cấu trúc chung của OLT. - 23 Hình 1.9 - Cấu trúc chung của ONU. - 24 Hình 1.10 - ONU & OLT gửi bản tin yêu cầu cấp phát băng thông. - 27 Hình 2.1a – OLT gửi bản tin điều khiển đến ONU 1. - 33 Hình 2.1b – ONU 1 gửi dữ liệu lên cửa sổ được cấp. - 34 Hình 2.1c – OLT update thông tin vào bảng polling. - 35 Hình 2.1d – Các bước của thuật toán DBA. - 36 Hình 2.2 - Vị trí lồng bản tin điều khiển vào khung Ethernet. - 38 Hình 2.3 - Lập lịch cho bản tin Request. - 40 Hình 2.4 - Lập lịch bản tin Grant cho ONU thứ i, i+1, i+2 với i-1 bị ngắt. - 42 Hình 2.5 - Các thành phần của thời gian trễ của gói tin. - 45 Hình 3.1 - Sơ đồ chuyển trạng thái của ONU. - 56 Hình 3.2 - Minh họa phương pháp điều khiển lớp MAC tiết kiệm năng lượng. - 57 Hình 3.3 - Minh họa cơ chế tạo chu trình cấp phép tiết kiệm năng lượng. - 63 Hình 4.1 - Giao diện môi trường làm việc của phần mềm Matlab R2014a. - 68 Hình 4.2 - Kích thước trung bình của gói tin phụ thuộc vào tải & thời gian đến trung bình của gói tin. - 69 Hình 4.3 - Sơ đồ thuật toán mô phỏng lưu lượng mạng. - 72 Hình 4.4 - Sơ đồ thuật toán mô phỏng hiệu năng của mạng PON. - 73 Đoàn Đức Sinh 9 Hình 4.5 - Giao diện chương trình khởi động. - 75 Hình 4.6 - Giao diện chương trình chính. - 76 Hình 4.7 - Biểu đồ lượng dữ liệu đến ONU trong thời gian 1s. - 78 Hình 4.8 - Biểu đồ lượng dữ liệu đến ONU trong thời gian 10 ms. - 79 Hình 4.9 - Biểu đồ lượng dữ liệu đến ONU trong thời gian 1000 µs. - 79 Hình 4.10 - Đồ thị biểu diễn thời gian trung bình của 1 chu kỳ của từng dịch vụ. - 81 Hình 4.11 - So sánh thời gian trung bình của 1 chu kỳ của các loại dịch vụ. - 83 Hình 4.12 - So sánh thời gian lớn nhất của 1 chu kỳ của các loại dịch vụ. - 85 Hình 4.13 - Đồ thị biểu thị kích thước hàng đợi trung bình của từng dịch vụ. - 86 Hình 4.14 - So sánh kích thước hàng đợi trung bình của các loại dịch vụ. - 88 Hình 4.15 - So sánh kích thước hàng đợi lớn nhất của các loại dịch vụ. - 90 Hình 4.16 - Đồ thị biểu diễn thời gian trễ trung bình của gói tin của từng dịch vụ . - 91 Hình 4.17 - So sánh thời gian trễ trung bình của gói tin của các loại dịch vụ. - 93 Hình 4.18 - So sánh thời gian trễ lớn nhất của gói tin của các loại dịch vụ. - Lý do chọn đề tài Trong những năm gần đây, nhu cầu về băng thông đối với các dịch vụ viễn thông đã gia tăng một cách đáng kể. - Cùng với sự phát triển của xã hội thông tin, nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông ngày càng tăng, từ thoại đến truyền số liệu, hình ảnh đa phƣơng tiện, đặc biệt là nhu cầu về Internet. - Việc tích hợp tất cả các dịch vụ vào cùng một mạng (cụ thể là một đƣờng kết nối cho tất cả - all in one) đang trở nên cấp thiết và là vấn đề nóng bỏng của mạng viễn thông tại các quốc gia trên thế giới. - Hiện nay, hiệu suất năng lƣợng của các mạng viễn thông đang nhận đƣợc sự chú ý nhiều hơn so với trong quá khứ vì những nguyên nhân khách quan. - Việc mạng truy nhập đƣợc đặc biệt quan tâm vì nó bao gồm nhiều thiết bị sử dụng cuối, mà các thiết bị này làm tiêu tốn rất nhiều năng lƣợng. - Việc truy nhập Đoàn Đức Sinh 11 mạng là phân đoạn cuối cùng (hoặc đầu tiên) của mạng viễn thông. - Chúng kết nối trạm trung tâm của nhà cung cấp dịch vụ (CO) với các kết cuối sử dụng và tạo thành phần lớn nhất của mạng. - Chúng đòi hỏi năng lƣợng nhiều hơn ở các mạng lõi hoặc mạng metro (thành phố) bởi vì chúng bao gồm một lƣợng lớn các thiết bị hoạt động mà các thiết bị này tỷ lệ với số lƣợng của các kết cuối sử dụng. - Chính vì vậy, việc nghiên cứu các kỹ thuật tiết kiệm năng lƣợng là rất cần thiết đối với sự phát triển các mạng viễn thông trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. - Luận văn này đã nghiên cứu tìm hiểu cơ chế, lập lịch phân bổ băng thông để tiết kiệm năng lƣợng trong mạng truy nhập quang thế hệ mới, cụ thể ở đây là mạng quang thụ động - PON. - Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu kỹ thuật tiết kiệm năng lƣợng cho các mạng thế hệ mới 3. - Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu kỹ thuật phân bổ băng thông và lập lịch phân bổ băng thông tiết kiệm năng lƣợng trong mạng thế hệ mới PON. - Lập sơ đồ thuật toán và xây dựng chƣơng trình mô phỏng bằng Matlab để đánh giá hiệu năng mạng thế hệ mới PON. - Chƣơng 1 - Mạng quang thụ động PON - Chƣơng 2 - Cơ chế phân bổ băng thông động Đoàn Đức Sinh 12 - Chƣơng 3 - Phân bổ băng thông động tiết kiệm năng lƣợng với các ONU ở chế độ ngủ - Chƣơng 4 - Mô phỏng và đánh giá hiệu năng mạng PON 5. - Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp nghiên cứu xuyên suốt là kết hợp nghiên cứu lý thuyết và mô phỏng bằng chƣơng trình Matlab. - Đoàn Đức Sinh 13 CHƢƠNG I - MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON 1.1. - Mạng NGN ra đời đã thổi luồng gió mới vào thị trƣờng mạng viễn thông khi đƣa ra các dịch vụ mới dựa trên giao thức IP và đƣa ra mạng riêng ảo VPN – một hƣớng đi của các nhà cung cấp dịch vụ nhằm đáp ứng các nhu cầu của khách hàng bằng các kết nối dạng any-to-any, các dịch vụ giá thành thấp, tích hợp xuyên suốt và đồng bộ với các mạng Intranet/ Internet. - PON có những ƣu thế vƣợt trội AON nhƣng cốt lõi ở chi phí thi công lắp đặt và bảo trì hệ thống phân phối ít tốn kém hơn, điều này làm giảm chi phí cho cả nhà cung cấp dịch vụ và ngƣời sử dụng. - Chƣơng này sẽ trình bày về mạng truy nhập PON, khái quát về các cơ chế ghép kênh đối với truyền hƣớng xuống và hƣớng lên, khái quát về cấu trúc chung của Đoàn Đức Sinh 14 các khối thiết bị trong PON nhƣ là khối OLT và ONT/ONU. - Mạng truy nhập tƣợng trƣng cho phân đoạn cuối cùng của kết nối, nó liên kết trạm trung tâm của nhà cung cấp dịch vụ (CO) với các ngƣời dùng cuối. - Công nghệ FTTx sử dụng cáp quang để đƣa dịch vụ viễn thông đến các ranh giới của không gian. - Sự khác biệt chủ yếu của mạng quang chủ động (AON) và mạng quang thụ động (PON) là ở chỗ PON sử dụng một thiết bị chia quang thụ động: passive splitter. - Về cơ bản, Splitter là một lăng kính khuếch tán tín hiệu ánh sáng tới khách hàng không cần sử dụng thiết bị điện (một switch quang không dùng điện). - Lƣu lƣợng rỗi nhƣng các đầu thu ONT và các đƣờng truyền vẫn hoạt động Hình 1.1 - Mạng PON với bộ chia quang thụ động Passive Splitter Đoàn Đức Sinh 15 Các mạng viễn thông ở nƣớc ta hiện nay hầu nhƣ đều dựa trên các thiết bị chủ động, tại thiết bị tổng đài của nhà cung cấp dịch vụ lẫn thiết bị đầu cuối của khách hàng cũng nhƣ các trạm lặp, các thiết bị chuyển tiếp và một số các thiết bị khác trên đƣờng truyền. - Các thiết bị chủ động là các thiết bị mà cần phải cung cấp nguồn cho một số thành phần, thƣờng là bộ xử lý, các chíp nhớ… Với mạng PON, tất cả các thành phần chủ động giữa tổng đài CO và ngƣời sử dụng sẽ không còn tồn tại mà thay vào đó là các thiết bị quang thụ động, điều khiển lƣu lƣợng trên mạng dựa trên việc phân tích năng lƣợng của các bƣớc sóng quang học tới các điểm đầu cuối trên đƣờng truyền. - Việc thay thế các thiết bị chủ động sẽ tiết kiệm chi phí cho các nhà cung cấp dịch vụ vì họ không còn cần đến năng lƣợng và các thiết bị chủ động trên đƣờng truyền nữa. - PON cũng là sự lựa chọn đối với các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông và dịch vụ truyền hình. - Có rất nhiều công nghệ PON khác nhau: TPON (Telephony PONs) đƣợc triển khai vào những năm 90 BPON (Broadband PON) đƣợc chuẩn hóa dựa trên nền ATM năm 1998 EPON (Ethernet PON), GPON (Gigabit PON) ra đời năm WPON (Wavelength Division PON) Các nhà cung cấp thiết bị và các nhà máy đã cho ra đời các sản phẩm về công nghệ này. - Với công nghệ này, yêu cầu các nhà khai thác dịch vụ và các kỹ sƣ phải có kiến thức cơ bản về công nghệ truyền dẫn dựa trên cáp sợi quang, kiến thức về công nghệ mạng và giao thức MAC (Media Access Control)
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt