Công nghệ GPON và các giải pháp FTTx GPON cho mạng truy nhập băng rộng

Ngoài việc cung cấp cho con người các dịch vụ thiết thực, phục vụ cho nhu cầu đời sống của con người, thông tin còn có ý nghĩa quyết định đến thành công của một doanh nghiệp và sự phát t

Người hướng dẫn khoa học: TS VŨ TUẤN LÂM

Phản biện 1: ………

Phản biện 2: ………

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ

tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

Vào lúc: giờ ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

LỜI NÓI ĐẦU

Từ xưa đến nay thông tin liên lạc luôn đóng một vai trò quan trọng trong đời sống con người Ngoài việc cung cấp cho con người các dịch vụ thiết thực, phục

vụ cho nhu cầu đời sống của con người, thông tin còn có ý nghĩa quyết định đến thành công của một doanh nghiệp và sự phát triển của con người trong tương lai

Trong những năm qua, hạ tầng mạng Viễn thông đã phát triển nhanh cả về công nghệ và chất lượng cung cấp dịch vụ Viễn thông đã trải qua một quá trình phát triển lâu dài với nhiều bước ngoặt trong phát triển công nghệ và phát triển mạng lưới Việt Nam cũng như các nước trên thế giới, hiện nay có rất nhiều nhà khai thác Viễn thông khác nhau với sự đa dạng của công nghệ và cấu hình mạng cũng như cung cấp dịch vụ

Ngày nay, cùng với sự phát triển chóng mặt của khoa học kỹ thuật đã và đang gặt hái được rất nhiều những thành công rực rỡ thì những nhu cầu về giải trí, học tập và nắm bắt thông tin của con người cũng ngày một tăng lên Nắm bắt được những nhu cầu ấy các nhà khai thác Viễn thông đang đưa ra được rất nhiều những công nghệ khác nhau nhằm đáp ứng nhu cầu khách hàng và công nghệ PON là một trong những công nghệ đang phát triển tại Việt Nam

Nội dung của luận văn bao gồm 3 chương:

Chương 1 có tiêu đề “Tổng quan về Công nghệ GPON” trình bày tổng

quan về Công nghệ PON bao gồm TDM PON, WDM PON và CDMA PON, nghiên cứu về GPON là giao thức FSAN TDMA PON thứ 2 được định nghĩa trong chuỗi khuyến nghị G.984 của ITU-T

Chương 2 có tiêu đề “Đánh giá thiết bị truy nhập Huawei” trình bày về

các thiết bị truy nhập Huawei tham gia trong mạng GPON đáp ứng với các giải pháp FTTx tương ứng

Chương 3 có tiêu đề “Đề xuất ứng dụng thiết bị Huawei cho mạng truy nhập băng rộng FTTx - GPON” trình bày về tình hình triển khai FTTx của các

nhà khai thác trên thế giới, đề xuất các giải pháp FTTx của hang Huawei mà cụ thẻ

là đề xuất triển khai dịch vụ FTTH của VNPT Hà Nội

Cuối luận văn là “Kết luận” đánh giá kết quả nghiên cứu đã đạt được và

đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ PON

1.1 Giới thiệu mạng quang thụ động Passive Optical Network (PON)

PON là từ viết tắt của Passive Optical Network hay còn gọi là mạng quang thụ động Công nghệ mạng quang thụ động PON còn được hiểu là mạng công nghệ quang truy nhập giúp tăng cường kết nối giữa các nốt mạng truy nhập của nhà cung

cấp dịch vụ và người sử dụng

1.1.1 Tổng quan về công nghệ PON

Mạng quang thụ động PON sử dụng phần tử chia quang thụ động trong phần mạng phân bố nằm giữa thiết bị đường truyền quang Otical Line Terminal (OLT) và thiết bị kết cuối mạng quang Optical network Unit (ONU), Passive Optical Splitter là bộ chia quang thụ động

1.1.2 Đặc điểm của PON

1.1.3 Thành phần cơ bản của mạng quang thụ động PON

Sợi quang và cáp quang

Bộ tách / ghép quang

Đầu cuối đường quang OLT (Optical Line Terminal) Đơn vị mạng quang ONU (Optical Network Unit) Mạng phân phối quang ODN (Optical Distribute Network)

1.2 Gigabit PON (GPON)

1.2.1.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

1.2.2 Lớp truyền dẫn hội tụ GPON

a Chức năng của GTC

b Tốc độ bit của GPON

1.2.3 Khung truyền dẫn GPON

a Cấu trúc khung hướng xuống

b Cấu trúc khung hướng lên

 Vùng overhead lớp vật lí hướng lên

 Vùng vận hành, quản lí và bảo dưỡng lớp vật lí PLOAMu

 Vùng san bằng công suất PLSu

 Vùng báo cáo băng thông động DBRu

 Phần tải

c Phân bổ băng tần động DBA trong GPON

1.2.4 Bảo mật

Kết luận:

Mạng truy nhập tồn tại ở nhiều dạng khác nhau do nhiều lí do khác nhau

và PON là một trong những dạng đó So với mạng truy nhập cáp đồng truyền thống, sợi quang hầu như không giới hạn băng thông (hàng THz) Việc triển khai sợi quang đến tận nhà thuê bao sẽ là mục đích phát triển trong tương lai

Với những ưu điểm vượt trội, mạng quang thụ động PON( Passive Optical Network) là một sự lựa chọn thích hợp nhất cho mạng truy nhập

CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ TRUY NHẬP HUAWEI

2.1 Các thiết bị truy nhập Huawei tham gia trong mạng GPON:

Trong giải pháp FTTx, các thiết bị tham gia bao gồm: OLT, MDU, SBU, CBU, và ONT

Bảng 2-1 Danh sách các thiết bị với các giải pháp ứng dụng tương ứng

HW6503T

CPE8240, CPE8245, CPE8247 FTTB/FTTC HW6500T

HW6503T

HW5612 HW5616

/

HW6503T

HW5626 HW5628

/

2.2 Các thiết bị đáp ứng với các giải pháp FTTx tương ứng

2.2.1 OLT

HW6500T và HW6503T là các dòng thiết bị truy nhập đa dịch vụ sản xuất bởi Công ty Huawei, trong đó HW6500T là sản phẩm đáp ứng với dung lượng lớn, với dung lượng vừa và nhỏ thì sản phẩm HW5603T được lựa chọn

Bảng 2-2 Dữ liệu cấu hình của HW6500T/HW6503

Tham số cấu hình Dữ liệu cấu hình

(HW6500T)

Dữ liệ cấu hình (HW6503T)

Số lượng cổng vận hành

và bảo dưỡng

Cổng 10M/100M MEth: 01 Cổng Serial: 01

Cổng 10M/100M MEth:

01 Cổng Serial: 01

Số lượng cổng giám sát Cổng Serial giám sát môi

• 20 cards modular system

• 21” ETSI rack mounting

• 1000 BaseSX / LX

1/2x XFP uplink:

• 10G Base-R

2.2.2 MDU – Multi-Dwelling Unit

HW5616, HW5626 và HW5628 là các sản phẩm MDU được sản xuất từ Công ty Huawei để đáp ứng giải pháp FTTB Chúng cung cấp các giao diện người

sử dụng như GE, FE, ADSL2+, VDSL2, và POTS

pháp FTTB HW5626/HW5628 làm việc với OLT để cung cấp các dịch vụ truyền hình, thoại và dữ liệu chất lượng với tốc độ cao trong giải pháp FTTB

Các giao diện chức năng của thiết bị GPON MDU HW5628:

CPE850a Brigde ONT, hỗ trợ

Voip Giao diện GPON 2 POTS + 4 FE

CPE8240 Gateway ONT Giao diện GPON 2 POTS + 4 FE +

2.4 Đánh giá thiết bị truy nhập của Hãng Huawei:

Huawei là một trong các hãng phát triển công nghệ truy nhập FTTx hàng đầu trên thế giới Giải pháp FTTx-GPON của Huawei là giải pháp tòa diện với các tính năng nổi trội như sau:

 Hỗ trợ nhiều mô hình kinh doanh khác nhau: Nhà dân (HDTV, VoD, HSI, Online - Gaming, P2P Download ), doanh nghiệp (HSI, Voice, E1, VPN ), Trung kế di động ( TDM, CESoP ), các đại lý

 Module outdoor linh hoạt

 Khả năng thích ứng với nhiều mô hình mạng khác nhau tốt

 Đảm bảo yêu cầu về chất lượng dịch vụ

Các thiết bị khác của mạng ODN cũng được Huawei cung cấp đầy đủ như: ODF, Splitter, FDB, TB

Kết luận:

Huawei là một trong các hãng cung cấp thiết bị hàng đầu trên thế giới với sự đa dạng về chủng loại, thiết kế trên một nền mạng thống nhất:

- Thiết bị OLT: Dung lượng được thiết kế tới mức Tbit đảm bảo cho khả năng

mở rộng mạng, hỗ trợ nhiều mô hình kinh doanh khác nhau, hỗ trợ nhiều cấp chất lượng dịch vụ

- Thiết bị ONU/MDU/SBU/ONT: Lắp đặt nhanh chóng, dễ dàng khai thác, bảo dưỡng, dung lượng lớn đảm bảo làm việc ở nhiều môi trường khác nhau

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG THIẾT BỊ HUAWEI CHO MẠNG TRUY NHẬP BĂNG RỘNG FTTx – GPON

3.1 Tình hình triển khai FTTx của các nhà khai thác trên thế giới:

3.1.1 Thị trường FTTx trên thế giới:

Thị trường truy cập FTTx toàn cầu tiếp tục phát triển trong năm 2011 Tổng số thuê bao FTTx vào cuối năm 2011 là hơn 220,8 triệu, với tốc độ duy trì tăng trưởng FTTx khoảng 25% trong nửa cuối năm 2011

3.1.2 Tình hình các thị trường chính của FTTx:

Nhật Bản vẫn là nước đứng đầu thế giới về thuê bao FTTH/B, bám sát theo đó là Trung Quốc Tuy nhiên, xét về sự tăng trưởng, hai nước này đang trải qua những tình hình khác biệt rõ rệt Trung Quốc ngày càng xuất hiện nhiều hơn những hoạt động, với mức tăng trưởng 44% so với 6% đối với Nhật Bản từ tháng Sáu năm

2011 và tháng 12 năm 2011 Và xu hướng này sẽ chỉ nhận được mạnh mẽ hơn bởi

vì, trong nửa trước, tốc độ tăng trưởng tương ứng là 14% và 5% Xu hướng này có thể sớm dẫn đến Trung Quốc và Nhật Bản đảo ngược vị trí trong bảng xếp hạng của các quốc gia trên toàn thế giới với các thuê bao FTTH/B

3.1.3 Xếp hạng các nhà khai thác FTTx trên toàn thế giới

Châu Á / Thái Bình Dương thống trị phần lớn thị trường FTTH / B, với hơn 75% tổng số thuê bao, các nhà khai thác cũng chiếm ưu thế Trên thực tế, có 7 nhà khai thác châu Á nằm trong số 10 nhà khai thác về số lượng thuê bao FTTH / B trên toàn thế giới

Dẫn đầu tiếp tục vẫm là nhà điều hành đương nhiệm Nhật Bản, NTT, với hơn 16 triệu thuê bao FTTH / B vào cuối năm 2011 Theo sau là hai nhà khai thác chính của Trung Quốc, China Telecom và China Unicom, cũng tham gia vào việc triển khai kiến trúc FTTx + LAN Thị trường Trung Quốc dường như cung cấp sự tăng trưởng rất mạnh mẽ trong việc triển khai cáp quang Ví dụ, giữa tháng sáu và tháng mười hai năm 2011, China Unicom tăng 177% số lượng các ngôi nhà thông qua mạng FTTH / B và đối thủ cạnh tranh của nó nhìn thấy một tốc độ tăng trưởng 80% trong các hộ gia đình thông qua FTTH / B

Tuy nhiên, vai trò lãnh đạo ở châu Á / Thái Bình Dương là tương đối Tăng trưởng mạnh mẽ ở Trung Quốc đòi hỏi phải có thị trường ổn định

Các nhà điều hành hàng đầu của Mỹ, Verizon, có hơn 60% thuê bao FTTH / B tại Hoa Kỳ Tốc độ tăng trưởng tương đối ổn định trong suốt quý II năm

2011 với sự gia tăng của số thuê bao FTTH của nó là 8% nhưng nó vẫn thu hút được một vị trí vị trí thứ 5 trong top 10 nhà khác thác hàng đầu trên toàn thế giới về FTTH / B Ngoài ra, Verizon tập trung nhiều hơn vào việc mua lại các thuê bao mới thay vì mở rộng mạng sợi quang

Đối với châu Âu, chỉ có một nước nằm trong danh sách bảng xếp hạng, Nga với ER Telecom và các nhà khai thác Beeline Chiến lược sợi của họ dựa trên tăng tốc bảo hiểm cũng như sự gia tăng số thuê bao FTTH / B

3.2 Đề xuất các giải pháp FTTx của hãng Huawei:

3.2.1 Giải pháp FTTH – GPON (Fiber to the home)

a Mô hình thiết bị:

Hình 3.1: Cấu trúc mạng FTTH

Các thiết bị tham gia:

HW6503T

CPE850a CPE8240 CPE8245 CPE8247

b Đối tƣợng khách hàng và các dịch vụ triển khai:

Giải pháp FTTx cung cấp truy nhập mở các dịch vụ truyển hình, thoại và truy nhập Internet tốc độ cao từ ONT đến OLT đến khách hàng là các hộ dân cư Khách hàng có thể lựa chọn RSPs tùy theo nhu cầu thực tế để cung cấp các dịch vụ tương ứng

HDTV@50M Dịch vụ thoại Dịch vụ dữ liệu

c Kế hoạch và thiết kế mạng:

Kế hoạch VLAN:

Kế hoạch địa chỉ IP Đảm bảo QoS

3.3.2 Giải pháp FTTB/FTTC – GPON (Fiber to the building/ Fiber to the curb)

a Mô hình thiết bị:

Giải pháp FTTB được ứng dụng cho các tòa nhà doanh nghiệp hoặc những căn hộ mà có mật độ vừa những người sinh sống Trong một giải pháp FTTB, OLT được kết nối bằng các sợi quang đến các ONU được lắp đặt trong hành lang tòa nhà,

và các ONU được kết nối với tất cả các thiết bị đầu cuối của người dùng bởi các đôi cáp xoắn, để cung cấp các dịch vụ thoại, dữ liệu và video cho người sử dụng trong tòa nhà

Giải pháp FTTC được áp dụng cho các khu công nghiệp, hoặc các căn hộ nằm rải rác Trong một giải pháp FTTC, OLT được kết nối bằng các sợi quang học đến các ONU được lắp đặt trong các hộp phân phối cáp ở lề đường, các ONU được kết nối với tất cả các thiết bị đầu cuối của người dùng bằng cáp xoắn đôi, để cung cấp các dịch vụ thoại, dữ liệu và các dịch vụ video cho người sử dụng trong căn hộ/công viên

Hình 3.4: Cấu hình mạng FTTB/FTTC

Các thiết bị tham gia:

FTTB/FTT

C

HW6500T HW6503T

HW5612 HW5616

b Đối tƣợng khách hàng và các dịch vụ triển khai:

Giải pháp FTTB được ứng dụng cho các tòa nhà doanh nghiệp hoặc những căn hộ mà có mật độ vừa những người sinh sống, còn giải pháp FTTC được ứng dụng cho các khu công nghiệp, hoặc các căn hộ nằm rải rác

Giải pháp FTTB / FTTC có thể cung cấp dịch vụ truy cập Internet VDSL2 tốc độ cao, dịch vụ thoại, và dịch vụ truyền hình độ nét cao 50 Mbit /s cho người dùng Hình 3.5 minh họa ứng dụng dịch vụ cho người dùng gia đình

Hình 3.5: Các dịch vụ cung cấp trong giải pháp FTTB/FTTC

Dịch vụ thoại Dịch vụ dữ liệu Dịch vụ truyền hình

- Dịch vụ IPTV

- Dịch vụ truyền hình CATV

c Kế hoạch triển khai mạng:

Kế hoạch VLAN

Thông thường có hai cơ chế được sử dụng cho kế hoạch VLAN của mạng FTTB/FTTC, là chế độ đa cạnh dựa trên mỗi thuê bao mỗi dịch vụ và mỗi VLAN (PUPSPV) và cơ chế đơn cạnh trên mỗi thuê bao mỗi VLAN (PUPV)

- PUPSPV multi-edge mode

- Cơ chế đơn cạnh PUPV

Kế hoạch QoS Bảo mật và độ tin cậy MDU trước khi triển khai Thiết lập kênh quản lí cho MDU

3.3.3 Giải pháp FTTO – GPON (Fiber to the office)

a Mô hình thiết bị:

HW5626 đóng vai trò như SBU và OLT là hai thiết bị chính trong mạng FTTO, được mô tả như trong hình 3.13

Hình 3.12: Cấu trúc mạng FTTO

Các tính năng của mạng FTTO:

Sử dụng công nghệ PON để hỗ trợ các dịch vụ với khoảng cách xa mà công nghệ truy nhập cáp đôi không thể đáp ứng

Cung cấp giao diện E1 để đáp ứng yêu cầu dịch vụ truy nhập TDM cung cấp bởi các thiết bị có sẵn như PBX

Hỗ trợ các giao diện FE/GE để cung cấp dịch vụ dữ liệu cho các doanh nghiệp và thực hiện liên kết nối giữa các doanh nghiệp

Các thiết bị tham gia:

HW6503T

HW5626 HW5628

b Đối tƣợng khách hàng và triển khai dịch vụ doanh nghiệp

Mô hình FTTO được áp dụng chủ yếu cho các cơ quan, doanh nghiệp

Dịch vụ thoại Dịch vụ dữ liệu



FTTH/ FiberVNN qua các máy tính PC/ LAN, Wifi với tốc độ cao, ổn định

 Doanh nghiệp CNTT, GTGT sử dụng đường truyền phục vụ hosting Web Server, Game Server

MAN E VNPT Hà Nội

QinQ QinQ

GPON OLT

ONT

Splitter 1: n

PE VTN

BRAS HNI E320

Ứng dụng:



FiberVNN qua các máy tính PC/ LAN, Wifi với tốc độ cao, ổn định

 Xem truyền hình tương tác với 12 kênh HD, 64 kênh SD Sử dụng các dịch vụ theo yêu cầu như VoD, TVoD, Karaoke, Chia sẻ hình ảnh

Mô hình kết nối:

MAN SW

MAN SW Internet VN2/VTN

MAN E VNPT Hà Nội

QinQ QinQ

GPON OLT

ONT

Splitter 1: n

PE VTN

BRAS HNI E320

3.16: FiberVNN + MyTV HD cung cấp trên hệ thống GPON VNPT Hà Nội

Dịch vụ FiberVNN : Dịch vụ MyTV HD (cung cấp đồng thời với FiberVNN)

cao:

Mô tả dịch vụ:

cao (VPN L3) cho khách hàng sử dụng công nghệ GPON

ONT

MAN E VNPT Hà Nội

PON OLT

BRAS VNPT

Hà Nội

Hình 3.17: OLT/G-PON cung cấp dịch vụ MegaWan nội tỉnh tốc độ cao

d Dịch vụ MetroNet cung cấp kết nối MegaWAN liên tỉnh tốc độ cao:

Mô tả dịch vụ:

Sử dụng công nghệ FTTx/G-PON phần mạng truy nhập và công nghệ IP/MPLS trên MAN-E của VNPT Hà Nội để cung cấp kết nối MegaWAN liên tỉnh của VTN

QinQ GPON OLT

ONT

Splitter 1: n

Hình 3.18: OLT/G-PON cung cấp dịch vụ MegaWan liên tỉnh tốc độ cao