Đồ án tốt nghiệp nghiên cứu công nghệ GPON và ứng dụng triển khai trên mạng VNPT thừa thiên huế

Đồ án tốt nghiệp i Sinh viên: Bùi Thị Phong MỤC LỤC MỤC LỤC i BẢNG CHỮ CÁI VIẾT TẮT iii DANH SÁCH HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU v LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG .3 TỔNG QUAN MẠNG FTTx (FIBER TO THE X) 1.1 Tổng quan mạng FTTx .3 1.2 Môi trường truyền dẫn mạng FTTx .4 1.3 Các công nghệ sử dụng FTTx 1.3.1 Mạng quang tích cực AON 1.3.2 Mạng quang thụ động PON 1.4 Giới thiệu mạng FTTH .7 CHƯƠNG .9 TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG (PON) 2.1 Giới thiệu mạng quang thụ động PON 2.1.1 Mở đầu 2.1.2 Khái niệm PON 10 2.2 Kiến trúc PON 11 2.2.1 Kiến trúc 11 2.2.2 Quá trình truyền liệu PON 13 2.3 Đặc điểm PON 14 2.4 Phân loại PON 14 2.4.1 APON/BPON 15 2.4.2 GPON 16 2.4.3 EPON 17 2.4.3 WDMPON 17 2.4.4 Nhận xét 18 CHƯƠNG 21 CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG GPON 21 3.1 Kiến trúc mạng GPON 21 3.1.1 Thiết bị kết cuối đường dây OLT (Optical Network Terminal) 22 3.1.2 Khối mạng quang ONU (Optical Network Unit) 23 3.1.3 Mạng phân phối quang ODN (Optical Distribution Network) 24 3.2 Các thông số kĩ thuật GPON 26 3.2.1 Tốc độ bit 26 3.2.2 Khoảng cách logic 27 3.2.3 Khoảng cách vật lý 27 3.2.4 Khoảng cách sợi quang chênh lệch 27 3.2.5 Tỉ lệ chia 27 3.3 Kỹ thuật truy nhập phương thức ghép kênh 27 3.3.1 Kỹ thuật truy nhập 27 3.3.2 Phương thức ghép kênh 28 3.4 Mơ hình OSI chồng giao thức GPON 29 Mục lục TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp ii Sinh viên: Bùi Thị Phong 3.5 Cấu trúc phân lớp mạng quang GPON 30 3.5.1 Lớp truyền dẫn hội tụ GPON (GTC) 30 3.5.2 Chức phân lớp lớp truyền dẫn GTC 35 3.5.3 Lớp phụ thuộc phương tiện vật lý GMD (GPON Physical Media Dependent Layer) 36 3.6 Khung truyền dẫn GTC 37 3.6.1 Khung đường xuống 38 3.6.2 Khung đường lên 44 3.7 Phương thức đóng gói liệu GEM 49 3.8 Giao thức ranging (sắp xếp) GPON 52 3.8.1 Mục đích 52 3.8.2 Thủ tục xếp 52 3.8.3 Giao thức ranging GPON 53 3.9 Cấp phát băng thông động DBA GPON 55 3.9.1 Khái niệm cấp phát băng thông 55 3.9.2 Cấp phát băng thông động DBA 55 3.9.3 Các loại T-CONT tham số hoạt động 57 3.10 Bảo mật 58 3.11 Sửa lỗi FEC (Forward Error Corection) 60 3.12 Chuyển mạch bảo vệ phần mạng GPON 62 3.12.1 Chuyển mạch bảo vệ 62 3.12.2 Các kiểu cấu hình mạng GPON kép yêu cầu chuyển mạch bảo vệ 62 3.13 Kết luận 65 CHƯƠNG 67 4.1 Giới thiệu mạng MANE 67 4.1.1 Giới thiệu chung mạng MANE 67 4.1.2 Đánh giá công nghệ mạng Metro Ethernet 67 4.1.3 Ứng dụng mạng MANE 68 4.1.4 Kiến trúc mạng MANE 68 4.2 Mơ hình MANE Thừa Thiên Huế 70 4.2.1 Lớp truy nhập (Access) 71 4.2.2 Lớp thu gom (Aggregation) 72 4.3 Thiết bị GPON F61 hãng ECI 72 4.3.1 Đặc điểm kỹ thuật 72 4.3.2 Lợi ích 72 4.3.3 Cấu trúc phần cứng 73 4.3.4 Mơ hình cung cấp dịch vụ Triple play: bao gồm dịch vụ FTTH, dịch vụ LiveTV VoD 73 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 Mục lục TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp iii Sinh viên: Bùi Thị Phong BẢNG CHỮ CÁI VIẾT TẮT Bảng chữ viết tắt TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp iv Sinh viên: Bùi Thị Phong Bảng chữ viết tắt TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp v Sinh viên: Bùi Thị Phong DANH SÁCH HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU Hình 1-1: Các dạng FTTx Hình 1-2: Mơ hình mạng quang tích cực AON mạng quang thụ động PON Hình 2-1: Mơ hình mạng quang thụ động PON 12 Hình 2-2: Các kiểu kiến trúc PON 13 Hình 3-1: Cấu trúc mạng GPON 21 Hình 3-2: Sơ đồ khối OLT 22 Hình 3-3: Sơ đồ khối ONU 23 Hình 3-4: Cấu trúc mạng cáp quang thuê bao 24 Hình 3-5: Cấu trúc loại coupler 25 Hình 3-6: Coupler 8x8 tạo từ nhiều coupler 2x2 26 Hình 3-7: TDMA GPON 28 Hình 3-8: Sự tương ứng mơ hình OSI chồng giao thức GPON 29 Hình 3-9: Cấu trúc phân lớp mạng GPON 30 Hình 3-11: User and C/M Plane 32 Hình 3-12: Một T-CONT đại diện cho liên kết logic OLT ONU 33 Hình 3-13: T-CONT dựa ATM ATM dự GEM 34 Hình 3-14: Chức điều khiển truy nhập môi trường 35 Bảng 3-1: Dải bước sóng dùng GPON 21 Hình 3-15: Truyền dẫn đường xuống 38 Hình 3-16: Cấu trúc khung đường xuống 39 Hình 3-17: Mơ tả chi tiết cấu trúc khung đường xuống 40 Hình 3-18: Cơ chế trạng thái đồng ONU 40 Hình 3-19: Truyền dẫn đường lên 44 Hình 3-20: Cấu trúc khung đường lên 45 Hình 3-21: Mơ tả chi tiết cấu trúc khung đường lên 46 Hình 3-22: ATM upload 48 Hình 3-23: DBA payload 49 Hình 3-24: Các khung GEM phần tải luồng lên 49 Hình 3-25: Cấu trúc gói GEM 50 Hình 3-26: Quá trình phân mảnh liệu gói GEM 51 Hình 3-27: Cơ chế trạng thái mơ tả GEM 51 Hình 3-28: Sắp xếp GPON giai đoạn 53 Hình 3-29: Sắp xếp GPON giai đoạn 54 Hình 3-30: Các bước hoạt động DBA 57 Hình 3-31: Thuật tốn AES-CTR 60 Hình 3-32: Downstream FEC 61 Hình 3-33: Upstream FEC 62 Hình 3-34: Hệ thống quang kép 63 Hình 3-35: Hệ thống OLT kép 63 Hình 3-36: Hệ thống kép tồn 64 Hình 3-37: Hệ thống kép phần 65 Hình 4-1: Mơ hình mạng MANE theo lớp 68 Hình 4-2: Mơ hình điểm tham chiếu 70 Hình 4-3: Mơ hình mạng MANE Thừa Thiên Huế 70 Hình 4-4: Cấu trúc phần cứng 73 Danh sách hình vẽ, bảng biểu TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp vi Sinh viên: Bùi Thị Phong Hình 4-5: Mơ hình cung cấp dịch vụ triple play 74 MỤC LỤC i BẢNG CHỮ CÁI VIẾT TẮT iii DANH SÁCH HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU v LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN MẠNG FTTx (FIBER TO THE X) 1.1 Tổng quan mạng FTTx Hình 1-1: Các dạng FTTx 1.2 Môi trường truyền dẫn mạng FTTx 1.3 Các công nghệ sử dụng FTTx Hình 1-2: Mơ hình mạng quang tích cực AON mạng quang thụ động PON 1.3.1 Mạng quang tích cực AON 1.3.2 Mạng quang thụ động PON 1.4 Giới thiệu mạng FTTH CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG (PON) 2.1 Giới thiệu mạng quang thụ động PON 2.1.1 Mở đầu 2.1.2 Khái niệm PON 10 2.2 Kiến trúc PON 11 Danh sách hình vẽ, bảng biểu TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp Phong vii Sinh viên: Bùi Thị 2.2.1 Kiến trúc 11 Hình 2-1: Mơ hình mạng quang thụ động PON 12 Hình 2-2: Các kiểu kiến trúc PON 13 2.2.2 Quá trình truyền liệu PON 13 2.3 Đặc điểm PON 14 2.4 Phân loại PON 14 2.4.1 APON/BPON 15 2.4.2 GPON 16 2.4.3 EPON 17 2.4.3 WDMPON 17 2.4.4 Nhận xét 18 CHƯƠNG 21 CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG GPON 21 3.1 Kiến trúc mạng GPON 21 Hình 3-1: Cấu trúc mạng GPON 21 3.1.1 Thiết bị kết cuối đường dây OLT (Optical Network Terminal) 22 Hình 3-2: Sơ đồ khối OLT 22 3.1.1.2 Khối kết nối chéo (cross - connect shell) 23 Khối cung cấp chức kết nối chuyển mạch PON core shell Service shell Công nghệ để kết nối chéo phụ thuộc vào dịch vụ, kiến trúc bên OLT OLT cung cấp chức kết nối chéo tùy thuộc vào phương thức truyền dẫn lựa chọn (ATM/GEM) 23 3.1.1.3 Khối dịch vụ (service shell) 23 Phần hỗ trợ chuyển đổi giao diện dịch vụ giao diện khung bên phần mạng PON 23 3.1.2 Khối mạng quang ONU (Optical Network Unit) 23 Hình 3-3: Sơ đồ khối ONU 23 3.1.3 Mạng phân phối quang ODN (Optical Distribution Network) 24 Hình 3-4: Cấu trúc mạng cáp quang thuê bao 24 Hình 3-5: Cấu trúc loại coupler 25 Hình 3-6: Coupler 8x8 tạo từ nhiều coupler 2x2 26 3.2 Các thông số kĩ thuật GPON 26 3.2.1 Tốc độ bit 26 3.2.2 Khoảng cách logic 27 3.2.3 Khoảng cách vật lý 27 3.2.4 Khoảng cách sợi quang chênh lệch 27 3.2.5 Tỉ lệ chia 27 3.3 Kỹ thuật truy nhập phương thức ghép kênh 27 3.3.1 Kỹ thuật truy nhập 27 Hình 3-7: TDMA GPON 28 3.3.2 Phương thức ghép kênh 28 3.4 Mô hình OSI chồng giao thức GPON 29 Hình 3-8: Sự tương ứng mơ hình OSI chồng giao thức GPON 29 3.5 Cấu trúc phân lớp mạng quang GPON 30 Hình 3-9: Cấu trúc phân lớp mạng GPON 30 3.5.1 Lớp truyền dẫn hội tụ GPON (GTC) 30 3.5.1.1 Cấu trúc 30 Hình 3-11: User C/M Plane 32 Hình 3-12: Một T-CONT đại diện cho liên kết logic OLT ONU 33 Một ONU riêng lẽ ấn định với nhiều T-CONT (Hình 3-12) 33 Danh sách hình vẽ, bảng biểu TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp Phong viii Sinh viên: Bùi Thị Hình 3-13: T-CONT dựa ATM ATM dự GEM 34 Hình 3-14: Chức điều khiển truy nhập môi trường 35 3.5.2 Chức phân lớp lớp truyền dẫn GTC 35 3.5.2.1 Phân lớp đóng khung GTC (GTC framing sub-layer) 35 Phân lớp đóng khung GTC thực chức sau: 35 3.5.3 Lớp phụ thuộc phương tiện vật lý GMD (GPON Physical Media Dependent Layer) 36 Thơng tin truyền sóng mang quang laser Laser hoạt động bước sóng Những quy định việc sử dụng bước sóng cho upstream downstream cho bảng 3-1 37 Bảng 3-1 quy định loại cấu hình sợi quang dùng, cấu hình sợi cấu hình hai sợi quang Khi cơng nghệ truyền dẫn sợi quang sử dụng, có nhiều bước sóng dùng sợi Để ghép bước sóng sợi, kĩ thuật ghép kênh theo bước sóng WDM sử dụng Cịn công nghệ truyền dẫn sử dụng hai sợi quang, hướng truyền dẫn có sợi riêng bước sóng đơn Kĩ thuật điều chế sử dụng để mã hóa liệu vào sóng mang gọi mã NRZ, quy định sử dụng mức logic quang phát mức cao cho bit 1, phát mức thấp cho bit 37 Khoảng cách logic lớn OLT ONU 60 km Đây khoảng cách lý thuyết giới hạn quy định thực thi phần cứng Khoảng cách từ OLT đến ONU khác với khoảng cách từ OLT đến ONU Đây gọi khoảng cách chênh lệch logic, quy định không 20 km 37 Tỉ lệ chia tách chuẩn 1:64, lớp TC hỗ trợ 1:128 cho tương lai Tỉ lệ phụ thuộc quỹ công suất lối phát OLT suy hao đường truyền Tổng quỹ công suất chia cho tất ONU kết nối vào mạng Phía lớp vật lý, gói liệu mã hóa giải mã Lớp thực nhiệm vụ lớp truyền dẫn hội tụ GTC 37 3.6 Khung truyền dẫn GTC 37 3.6.1 Khung đường xuống 38 Hình 3-15: Truyền dẫn đường xuống 38 Hình 3-16: Cấu trúc khung đường xuống 39 Hình 3-17: Mơ tả chi tiết cấu trúc khung đường xuống 40 Hình 3-18: Cơ chế trạng thái đồng ONU 40 3.6.1.2.2 Trường ID (Ident) 41 3.6.1.2.3 Trường PLOAMd (Physical Layer Operation Aministrative Managemant) 41 3.6.1.2.4 Trường BIP (Bit Interleaved Parity) 42 3.6.1.2.5 Trường chiều dài tải hướng xuống Plend (Payload Length downstream) 42 3.6.1.2.6 Trường nhớ băng thông đường lên US BW (Upstream BW Map) 42 3.6.1.2.7 Trường tải (Payload) 43 3.6.2 Khung đường lên 44 Hình 3-19: Truyền dẫn đường lên 44 Hình 3-20: Cấu trúc khung đường lên 45 Hình 3-21: Mô tả chi tiết cấu trúc khung đường lên 46 3.6.2.2.1 Trường overhead lớp vật lí up lên (PLOu) 46 3.6.2.2.2 Trường PLOAMu 47 3.6.2.2.3 Trường PLSu (Chuỗi định mức công suất) 47 3.6.2.2.4 Trường báo cáo băng thông động DBRu 47 3.6.2.2.5 Phần tải 48 Hình 3-22: ATM upload 48 Hình 3-23: DBA payload 49 3.7 Phương thức đóng gói liệu GEM 49 Hình 3-24: Các khung GEM phần tải luồng lên 49 Danh sách hình vẽ, bảng biểu TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp ix Sinh viên: Bùi Thị Phong Hình 3-25: Cấu trúc gói GEM 50 Bảng 3-2: Các mã PTI tiêu đề GEM 50 Hình 3-26: Quá trình phân mảnh liệu gói GEM 51 Hình 3-27: Cơ chế trạng thái mơ tả GEM 51 3.8 Giao thức ranging (sắp xếp) GPON 52 3.8.1 Mục đích 52 3.8.2 Thủ tục xếp 52 3.8.3 Giao thức ranging GPON 53 Hình 3-28: Sắp xếp GPON giai đoạn 53 Hình 3-29: Sắp xếp GPON giai đoạn 54 3.9 Cấp phát băng thông động DBA GPON 55 3.9.1 Khái niệm cấp phát băng thông 55 3.9.2 Cấp phát băng thông động DBA 55 3.9.2.1 Các chức DBA 55 3.9.2.2 Hoạt động DBA 56 Hình 3-30: Các bước hoạt động DBA 57 3.9.3 Các loại T-CONT tham số hoạt động 57 3.10 Bảo mật 58 Hình 3-31: Thuật tốn AES-CTR 60 3.11 Sửa lỗi FEC (Forward Error Corection) 60 Hình 3-32: Downstream FEC 61 Hình 3-33: Upstream FEC 62 3.12 Chuyển mạch bảo vệ phần mạng GPON 62 3.12.1 Chuyển mạch bảo vệ 62 3.12.2 Các kiểu cấu hình mạng GPON kép yêu cầu chuyển mạch bảo vệ 62  Loại A, hệ thống quang kép 63 Hình 3-34: Hệ thống quang kép 63  Loại B, hệ thống OLT kép 63 Hình 3-35: Hệ thống OLT kép 63  Loại C, hệ thống kép toàn 64 Hình 3-36: Hệ thống kép toàn 64  Loại D, hệ thống kép phần 64 Hình 3-37: Hệ thống kép phần 65 3.13 Kết luận 65 CHƯƠNG 67 4.1 Giới thiệu mạng MANE 67 4.1.1 Giới thiệu chung mạng MANE 67 4.1.2 Đánh giá công nghệ mạng Metro Ethernet 67 4.1.3 Ứng dụng mạng MANE 68 4.1.4 Kiến trúc mạng MANE 68 Hình 4-1: Mơ hình mạng MANE theo lớp 68 Hình 4-2: Mơ hình điểm tham chiếu 70 4.2 Mơ hình MANE Thừa Thiên Huế 70 Hình 4-3: Mơ hình mạng MANE Thừa Thiên Huế 70 4.2.1 Lớp truy nhập (Access) 71 4.2.2 Lớp thu gom (Aggregation) 72 4.3 Thiết bị GPON F61 hãng ECI 72 4.3.1 Đặc điểm kỹ thuật 72 4.3.2 Lợi ích 72 4.3.3 Cấu trúc phần cứng 73 Hình 4-4: Cấu trúc phần cứng 73 Danh sách hình vẽ, bảng biểu TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp x Sinh viên: Bùi Thị Phong 4.3.4 Mơ hình cung cấp dịch vụ Triple play: bao gồm dịch vụ FTTH, dịch vụ LiveTV VoD 73 Hình 4-5: Mơ hình cung cấp dịch vụ triple play 74 KẾT LUẬN 67 Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu đố án “Nghiên cứu công nghệ GPON ứng dụng triển khai mạng VNPT Thừa Thiên Huế”, em nắm bắt vấn đề sau: 67  Hiểu cách tổng quát mạng FTTx 67  Các loại mạng quang thụ động PON 67  Các kĩ thuật, giao thức, cấu trúc khung truyền dẫn, cấp phát băng thơng động, kĩ thuật đóng khung GEM công nghệ mạng quang thụ động GPON 67  Và cuối tìm hiểu cấu trúc mơ hình ứng dụng công nghệ GPON vào mạng viễn thông Thừa Thiên Huế mạng MANE, FTTH 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 Bảng 3-2: Các mã PTI tiêu đề GEM 50 Danh sách hình vẽ, bảng biểu TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp 62 Sinh viên: Bùi Thị Phong Hình 3-33: Upstream FEC 3.12 Chuyển mạch bảo vệ phần mạng GPON Kiến trúc bảo vệ mạng GPON cần thiết cho việc tăng cường độ tin cậy cho mạng truy nhập Tuy nhiên, việc triển khai mạng bảo vệ xem chế tùy chọn việc phụ thuộc vào điều kiện kinh tế nhà khai thác mạng Sau số cấu hình mạng bảo vệ kép sử dụng GPON 3.12.1 Chuyển mạch bảo vệ Mạng GPON cần thiết phải có chế độ bảo vệ giao diện ODN OLT giao diện ODN ONU qua mạng phân phối quang ODN Có hai loại chuyển mạch bảo vệ mạng GPON là: chuyển mạch tự động chuyển mạch bắt buộc  Chuyển mạch tự động kích thích phát lỗi tín hiệu, khung, suy giảm tín hiệu…  Chuyển mạch bắt buộc kích hoạt trình quản trị mạng định tuyến lại tuyến quang, thay sợi quang… Cả hai loại chuyển mạch thực mạng GPON yêu cầu chức tùy chọn Cơ chế chuyển mạch bảo vệ thực trường OAM, trường thơng tin OAM phải dự trữ khung OAM 3.12.2 Các kiểu cấu hình mạng GPON kép yêu cầu chuyển mạch bảo vệ 3.12.2.1 Các kiểu cấu hình mạng GPON kép Chương 3: Công nghệ mạng quang thụ động GPON TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp 63 Sinh viên: Bùi Thị Phong Hầu hết mạng APON/BPON, GPON EPON theo cấu trúc hình cung cấp kết nối điểm đến đa điểm Splitter triển khai để chia tín hiệu quang nhận đến tất sợi quang phân bố Hình 3-34, 3-35, 3-36, 3-37 loại kiến trúc bảo vệ với cấp độ bảo vệ khác Về chúng làm giống hệt đường link sợi quang gốc thiết bị  Loại A, hệ thống quang kép Hình 3-34: Hệ thống quang kép Hình 3-34, cấu hình chuyển mạch kép sợi quang, có sợi quang gốc OLT splitter, có sợi dự phịng, cấu hình có sợi quang gốc bảo vệ Hai sợi quang có phối hợp với mà sợi quang bị đứt chuyển sang sợi dự phịng Trong suốt q trình chuyển mạch suy hao tín hiệu chí suy hao cell truyền tất yếu, tất kết nối node dịch vụ thiết bị đầu cuối giữ lại lúc chuyển mạch sợi quang OLT khơng có thiết bị dự phịng OLT bị lỗi mạng ngưng hoạt động Tất ONT/ONU sợi quang dự phịng trở nên vơ dụng OLT bị lỗi Trong loại bảo vệ người ta sử dụng splitter 1:N  Loại B, hệ thống OLT kép Hình 3-35: Hệ thống OLT kép Chương 3: Cơng nghệ mạng quang thụ động GPON TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp 64 Sinh viên: Bùi Thị Phong Hình 3-35, cấu hình kép OLT sợi quang OLT chia quang (mạch dự phịng nằm phía OLT), chia quang có hai cổng đầu ra/đầu vào phía OLT có thu phát quang OLT sợi quang gốc OLT ONU Cấu hình u cầu mạch dự phịng OLT khơng có dự phịng ONU Nếu OLT lỗi hay sợi quang OLT splitter bị đứt chuyển mạch sang dự phịng thơng qua điểu khiển đặt OLT Suy hao tín hiệu suy hao cell tất yếu trình chuyển mạch Trong loại bảo vệ người ta sử dụng splitter 2:N  Loại C, hệ thống kép tồn Hình 3-36: Hệ thống kép tồn Hình 3-36, cấu hình kép OLT, ONU, sợi quang chia quang, khơng có thu phát OLT mà cịn có thu phát ONU splitter Đây kiến trúc bảo vệ đầy đủ FTTH Trong cấu hình này, lỗi điểm khôi phục việc chuyển mạch đến thiết bị dự phịng Do chi phí cho cấu hình cao khơng kinh tế mạch dự phịng dùng mạng có lỗi  Loại D, hệ thống kép phần Đây cấu hình cho phép nhân đơi phần phía ONU (không phải tất ONU nhân đôi), Hình 3-37 Chương 3: Cơng nghệ mạng quang thụ động GPON TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp 65 Sinh viên: Bùi Thị Phong Hình 3-37: Hệ thống kép phần 3.12.2.2 Các yêu cầu chuyển mạch bảo vệ  Chức chuyển mạch bảo vệ nên chức tùy chọn  Cả chuyển mạch tự động chuyển mạch bắt buộc mạng GPON yêu cầu, cho dù chúng chức tùy chọn  Cơ chế chuyển mạch nhìn chung nhận chức trường OAM, trường thơng tin OAM phải lưu trữ khung OAM  Tất kết nối hỗ trợ node dịch vụ thiết bị đầu cuối phải giữ lại sau chuyển mạch 3.13 Kết luận Qua nghiên cứu trên, rút số đặc điểm công nghệ GPON sau: Cơng nghệ GPON ITU chuẩn hố tiêu chuẩn ITU G984.x, phát triển từ công nghê BPON hỗ trợ tốc độ cao hơn, tăng cường độ bảo mật, lựa chọn lớp giao thức ATM, GEM Ethernet với hiệu suất băng thông cao GPON công nghệ truy nhập quang ba dịch vụ (triple play) video, thoại, internet tốc độ cao, với dịch vụ địi hỏi băng thơng rộng như: HD TV (truyền hình độ nét cao), IPTV (truyền hình tương tác), VoD (xem phim theo yêu cầu), Video Conferrence (hội nghị truyền hình), IP Camera… Kỹ thuật truy nhập sử dụng GPON TDMA Hỗ trợ nhiều loại tốc độ truy nhập đường lên từ 155 Mbit/s đến 2.5 Gbit/s, hỗ trợ hai tốc độ truy nhập đường xuống 1.25 Gbit/s 2.5 Gbit/s Chương 3: Công nghệ mạng quang thụ động GPON TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp 66 Sinh viên: Bùi Thị Phong Vấn đề tắc nghẽn lưu lượng vấn đề liên quan mạng truy nhập quang tốc độ cao giải thủ tục định cỡ (ranging) cấp phát băng thông động Các thủ tục điều khiển báo hiệu GPON đơn giản đảm bảo giải vấn đề kỹ thuật mạng truy nhập băng rộng tốc độ cao, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật dịch vụ, điều khiến cho GPON công nghệ sử dụng băng thông hiệu loại cơng nghệ PON có Tuy nhiên, GPON có nhược điểm là: thiếu tính hội tụ IP, có kết nối OLT chia, kết nối tồn ONT/ONU không cung cấp dịch vụ Chương 3: Công nghệ mạng quang thụ động GPON TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp 67 Sinh viên: Bùi Thị Phong CHƯƠNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPON CUNG CẤP DỊCH VỤ FTTH TẠI VNPT THỪA THIÊN HUẾ 4.1 Giới thiệu mạng MANE 4.1.1 Giới thiệu chung mạng MANE MANE mạng sử dụng công nghệ Ethernet, kết nối mạng cục tổ chức cá nhân với mạng diện rộng WAN hay với Internet Việc áp dụng công nghệ Ethernet vào mạng cung cấp dịch vụ mang lại nhiều lợi ích cho nhà cung cấp dịch vụ lẫn khách hàng Bản thân công nghệ Ethernet trở nên quen thuộc mạng LAN doanh nghiệp nhiều năm quam, giá thành chuyển mạch Ethernet trở nên thấp, băng thông cho phép mở rộng với bước nhảy tùy ý ưu tuyệt đối Ethernet so với công nghệ khác Với tiêu chuẩn thêm vào, Ethernet mang lại giải pháp mạng có độ tin cậy, khả mở rộng hiệu cao chi phí đầu tư 4.1.2 Đánh giá cơng nghệ mạng Metro Ethernet  Tính dễ sử dụng Dịch vụ Ethernet dựa giao diện Ethernet chuẩn, dùng rộng rãi hệ thống mạng cục Hầu tất thiết bị máy chủ LAN kết nối dùng Ethernet, mở rộng việc sử dụng Ethernet để kết nối mạng cung cấp dịch vụ với đơn giản hóa q trình hoạt động chức quản trị, quản lí cung cấp (OAM &P)  Hiệu chi phí Dịch vụ Ethernet làm giảm chi phí đầu tư chi phí vận hành Sự phổ biến Ethernet hầu hết tất sản phẩm mạng nên giao diện Ethernet có chi phí khơng đắt Giá thành thiết bị thấp, chi phí quản trị vận hành thấp hơn, tốn dịch vụ cạnh tranh khác Nhiều nhà cung cấp dịch vụ Ethernet cho phép thuê bao tăng thêm băng thông cách mềm dẻo, cho phép thuê bao thêm băng thông cần thiết họ trả cho họ cần  Tính linh hoạt Dịch vụ Ethernet cho phép thuê bao thiết lập mạng họ theo cách phức tạp thực với dịch vụ truyền thống Chương 4: Ứng dụng công nghệ GPON cung cấp dịch vụ FTTH VNPT Thừa Thiên Huế TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp 68 Sinh viên: Bùi Thị Phong khác Ví dụ: cơng ty thuê giao tiếp Ethernet đơn kết nối nhiều mạng vị trí khác để thành lập Intranet VPN họ, kết nối đối tác kinh doanh thành Extranet VPN kết nối Internet tốc độ cao đến ISP Với dịch vụ Ethenet, thuê bao thêm vào thay đổi băng thơng vài phút thay vài ngày chí vài tuần sử dụng dịch vụ mạng truy nhập khác (Frame relay, ATM…) Ngoài ra, thay đổi khơng địi hỏi th bao phải mua thiết bị hay ISP cử cán kỹ thuật đến kiểm tra, hỗ trợ chỗ  Tính chuẩn hóa MEF tiếp tục định nghĩa chuẩn hóa loại dịch vụ thuộc tính này, cho phép nhà cung cấp dịch vụ có khả trao đổi giải pháp họ cách rõ ràng, thuê bao hiểu so sánh dịch vụ cách tốt 4.1.3 Ứng dụng mạng MANE Hỗ trợ nhiều loại ứng dụng dịch vụ thuộc hệ mạng Dưới số ứng dụng tiêu biểu: kết nối LAN, truyền tải đa ứng dụng, mạng riêng ảo Metro, kết nối điểm - điểm tốc độ cao, mạng lưu trữ, LAN Video/Video Training, ứng dụng lưu dự phịng, truyền số liệu Y tế, hình ảnh, Streaming Media, Server Backup, ứng dụng lưu trữ (iSCSI) 4.1.4 Kiến trúc mạng MANE Hình 4-1: Mơ hình mạng MANE theo lớp Theo định nghĩa Metro Ethernet Forum MEF4 – Metro Ethernet Architecture Framework part 1, mạng Metro Ethernet xây dựng theo lớp: Chương 4: Ứng dụng công nghệ GPON cung cấp dịch vụ FTTH VNPT Thừa Thiên Huế TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp 69 Sinh viên: Bùi Thị Phong Lớp dịch vụ Ethernet – hỗ trợ tính lớp, nhiều lớp truyền tải dịch vụ, bao gồm lớp dịch vụ ứng dụng hỗ trợ cho ứng dụng lớp Mơ hình mạng theo lớp dựa quan hệ client/server Bên cạnh đó, lớp mạng thiết kế theo mặt phẳng điều khiển, liệu, quản trị lớp Mơ hình mơ tả hình 4-1  Lớp dịch vụ Ethernet (ETH layer) Lớp dịch vụ Ethernet có chức truyền tải dịch vụ hướng kết nối chuyển mạch dựa địa MAC Các tin Ethernet truyền qua hệ thống thông qua giao diện hướng nội bộ, hướng bên quy định rõ ràng, gắn với điểm tham chiếu Lớp ETH phải cung cấp khả OAM, khả phát triển dịch vụ việc quản lý dịch vụ Ethernet hướng kết nối Tại giao diện hướng bên lớp ETH, tin bao gồm: Ethernet unicast, multicast broadcast, tuân theo chuẩn IEEE 802.3 – 2002  Lớp truyền tải dịch vụ Lớp truyền tải dịch vụ hỗ trợ kết nối phần tử lớp ETH Có thể sử dụng nhiều công nghệ khác dùng để thực việc hỗ trợ kết nối Một số ví dụ: IEEE 802.1, SONET/SDH, ATM VC, PDH DS1/E1, MPLS… Các công nghệ truyền tải trên, đến lượt lại nhiều công nghệ khác hỗ trợ, tiếp tục lớp vật lý cáp quang, cáp đồng, không dây  Lớp dịch vụ ứng dụng Lớp dịch vụ ứng dụng hỗ trợ dịch vụ sử dụng truyền tải mạng Ethernet mạng MEN Có nhiều dịch vụ bao gồm việc sử dụng lớp ETH lớp TRAN cho lớp khác như: IP, MPLS, PDH DS1/E1…  Các điểm tham chiếu Các điểm tham chiếu MEN định nghĩa điểm phân tách biên quản lý kết nối qua giao diện MEN Hình mơ tả mối quan hệ thành phần kiến trúc MEN Các thành phần bên bao gồm: Kết nối từ thuê bao tới MEN, kết nối với MEN khác, kết nối với mạng khác Ethernet Thuê bao kết nối tới MEN qua giao diện UNI – User - Network Interface Các thành phần bên MEN kết nối với qua giao diện NNI ( Interal Network-to-Network Interface) Hai mạng MEN kết nối với qua giao diện Chương 4: Ứng dụng công nghệ GPON cung cấp dịch vụ FTTH VNPT Thừa Thiên Huế TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp 70 Sinh viên: Bùi Thị Phong NNI (External Network – to – Network Interface Dưới mơ hình điểm tham chiếu: Hình 4-2: Mơ hình điểm tham chiếu 4.2 Mơ hình MANE Thừa Thiên Huế Hình 4-3: Mơ hình mạng MANE Thừa Thiên Huế Hiện mạng MANE VNPT Thừa Thiên Huế sử dụng thiết bị Cisco, chọn giải pháp MPLS Cisco đề xuất Nguyên lý hoạt động chủ yếu công Chương 4: Ứng dụng công nghệ GPON cung cấp dịch vụ FTTH VNPT Thừa Thiên Huế TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp 71 Sinh viên: Bùi Thị Phong nghệ MPLS thực gắn nhãn cho loại gói tin cần chuyển định tuyến nhãn biên LSR (Label Switch Router), sau gói tin trung chuyển qua định tuyến chuyển mạch nhãn đuờng LSR Các đường chuyển mạch nhãn LSP thiết lập người điều khiển, quản lý mạng sở đảm bảo số yêu cầu kỹ thuật định mức độ chiếm dụng đường thông, khả tắc nghẽn, chức kiến tạo đường hầm… Như vậy, hoạt động chuyển mạch LSR cho phép MPLS có khả tạo kết nối đầu cuối tới đầu cuối Ưu điểm MPLS  Công nghệ MPLS phù hợp với hầu hết cấu trúc topo mạng (ring, mesh)  Công nghệ MPLS cho phép truyền tải đa dịch vụ với hiệu suất truyền tải cao  Hỗ trợ truyền tải dịch vụ có yêu cầu QoS  Cung cấp dịch vụ VPN Layer Nhược điểm  Giá thành cao  Quản lý vận hành phức tạp Theo Cisco, kiến trúc MEN chia thành lớp: Access, Aggregation, Edge, Core, Service Application Trong VNPT Thừa Thiên Huế quản lý lớp Access lớp Aggregation lớp Edge, Core, Service Application công ty VTN quản lý 4.2.1 Lớp truy nhập (Access) Hiện VNPT Thừa Thiên Huế sử dụng 20 router Cisco 7606 làm chức truy nhập Lớp cung cấp truy cập băng rộng cho dịch vụ doanh nghiệp dân cư mơ hình retail wholesale, dựa xDSL (ADSL, ADSL 2+, VDSL, SHDSL), nút truy cập Ethernet ghép lưu lượng thuê bao 802.1q 802.1ad Thiết bị với chức U-PE: điểm phân tách khách hàng mạng nhà cung cấp dịch vụ Thơng thường thiết bị lớp đặt lớp Access đặt CP quản lý nhà cung cấp dịch vụ Chức U-PE ban đầu là:  Tổng hợp nhiều đường khách hàng lớp truy nhập  Định nghĩa dịch vụ Ethernet cách cung cấp đặc điểm UNI phù hợp, ví dụ 802.1Q tunneling (Q-in-Q) 802.1Q trunking Chương 4: Ứng dụng công nghệ GPON cung cấp dịch vụ FTTH VNPT Thừa Thiên Huế TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp 72 Sinh viên: Bùi Thị Phong  Cô lập lưu lượng khách hàng cách gán giá trị VLAN IDs nhà cung cấp dịch vụ  Đảm bảo băng thông phù hợp SLA cách phân loại lưu lượng, áp đặt sách, đánh dấu xếp hàng 4.2.2 Lớp thu gom (Aggregation) Bao gồm router Cisco 7609 làm chức thu gom Cung cấp dịch vụ vận chuyển lớp mạng truy cập lớp mạng biên, bao gồm nút phân phối tổng hợp kết nối topo vật lý khác Công nghệ Carrier Ethernet mạng tổng hợp dựa MPLS/IP cho phép tùy chọn vận chuyển L2 L3 ( Điểm – Điểm MP) dựa yêu cầu dịch vụ đặc biệt thiết bị cho Aggregation - PE-AGG: tổng hợp lưu lượng, quản lý tắc nghẽn, L2 Wholesale Handoff, ghép dịch vụ, chuyển mạch cục cho dịch vụ Ethernet 4.3 Thiết bị GPON F61 hãng ECI 4.3.1 Đặc điểm kỹ thuật  Thiết bị Hi-FOCuS F61 hỗ trợ truy nhập cáp quang cáp đồng với dịch vụ đồng thời liệu, thoại video  Hi-FOCuS lắp đặt trời nhà  Hỗ trợ tốc độ hướng xuống 2.5Gbps tốc độ hướng lên 1.25Gbps  Hỗ trợ 384 thuê bao ADSL2+/POTS 288 thuê bao VDSL2  Hỗ trợ 3000 thuê bao GPON  Hỗ trợ VoIP  Hỗ trợ tiêu chuẩn dành cho thuê bao băng rộng: ITU-T G.992.3/G992.4(ADSL2), ITU-T G992.5(ADSL2+), ITU-T G993.2(VDSL2), ITU-T G984(GPON), G992.1 (DTM Full Rate), G992.2 (G.lite), ANSI T1.413  Hỗ trợ giao thức mạng: PPPoE, IPoEoA traffic transport, IEEE 802.1q, 1p, 1d, 3x 1ad, RFC 2684, Port/PVC mapping to VLANs, IGMP, Cấu hình 1:1 1:N VLAN, IPoA-routed mode, DHCP relay agent 4.3.2 Lợi ích  Tối ưu hóa đầu tư hạ tầng mạng chi phí vận hành thơng qua giải pháp triển khai FTTx  Thiết bị thiết kế đặc biệt hoạt động mơi trường khắc nghiệt, khoảng không hẹp;  Hỗ trợ dịch vụ điểm – đa điểm, bảo mật chất lượng dịch vụ cho phép nhà cung cấp dịch vụ đưa nhiều dịch vụ gia tăng Chương 4: Ứng dụng công nghệ GPON cung cấp dịch vụ FTTH VNPT Thừa Thiên Huế TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp 73 Sinh viên: Bùi Thị Phong  Băng thông rộng cho phép hỗ trợ tới 128 kết nối GPON  Hỗ trợ quản lý tập trung thiết bị  Tuân thủ chuẩn GPON 4.3.3 Cấu trúc phần cứng Thiết bị Hi-FOCuS F61 thiết kế shelf bao gồm khe Hình 4-4: Cấu trúc phần cứng  Khe PFF bao gồm kết nối với hệ thống nguồn, đấu nối tới hệ thống cảnh báo ngoài, xung đồng bộ, điều khiển hệ thống quạt dùng cho việc cấu hình  Khe 217 dùng cho giao tiếp mạng hướng lên IPNI, hỗ trợ giao tiếp 1Gbps giao tiếp 10Gbps  Khe 201 đến 206 dùng cho card thuê bao dịch vụ GPON, ADSL2+, VDSL2, VoIP  Card GPLT4 cung cấp giao diện GPON tuân thủ ITU-T G984, kết nối tới card giao tiếp mạng IPNI cho phép điều khiển tín hiệu GPON hướng xuống hướng lên phía khách hàng Mỗi card GPLT4 hỗ trợ port GPON, port GPON hỗ trợ tối đa 128 thuê bao  Card V2U-C48 hỗ trợ cung cấp dịch vụ cho 48 thuê bao VDSL2 với hướng lên GPON  Card ATU-C64 hỗ trợ cung cấp dịch vụ cho 64 thuê bao ADSL2+  Card PTU-C64 hỗ trợ 64 port VoIP 4.3.4 Mơ hình cung cấp dịch vụ Triple play: bao gồm dịch vụ FTTH, dịch vụ LiveTV VoD Chương 4: Ứng dụng công nghệ GPON cung cấp dịch vụ FTTH VNPT Thừa Thiên Huế TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp 74 Sinh viên: Bùi Thị Phong Hình 4-5: Mơ hình cung cấp dịch vụ triple play Chương 4: Ứng dụng công nghệ GPON cung cấp dịch vụ FTTH VNPT Thừa Thiên Huế TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp 67 Sinh viên: Bùi Thị Phong KẾT LUẬN Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu đố án “Nghiên cứu công nghệ GPON ứng dụng triển khai mạng VNPT Thừa Thiên Huế”, em nắm bắt vấn đề sau:  Hiểu cách tổng quát mạng FTTx  Các loại mạng quang thụ động PON  Các kĩ thuật, giao thức, cấu trúc khung truyền dẫn, cấp phát băng thông động, kĩ thuật đóng khung GEM cơng nghệ mạng quang thụ động GPON  Và cuối tìm hiểu cấu trúc mơ hình ứng dụng công nghệ GPON vào mạng viễn thông Thừa Thiên Huế mạng MANE, FTTH Do thời gian có hạn khối lượng công việc lớn hạn chế khả thân nên đồ án em cịn nhiều sai sót Hi vọng thời gian tới em tiếp tục hướng phát triển số ý tưởng ứng dụng khác tiếp tục kết đồ án Em xin chân thành cám ơn Thầy Cô giáo trường Đại Học Khoa Học Huế, Kĩ sư Nguyễn Hồng Văn cơng tác VNPT tỉnh Thừa Thiên Huế, toàn thể bạn lớp ĐTVT K30 giúp đỡ em hoàn thành nội dung đồ án Huế, 06/2011 Sinh viên BÙI THỊ PHONG Kết luận TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Đồ án tốt nghiệp 67 Sinh viên: Bùi Thị Phong TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Bộ thông tin truyền thông, học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng, Viện Khoa Học Kĩ Thuật Bưu Điện Hà Nội, Chuyên đề Mạng Truy nhập quang tới thuê bao GPON (2007) [2] Ths Đặng Ngọc Khoa, Mạng toàn quang-xu hướng tương lai [3] Hồng Đặng Ngọc Ân, đồ án tốt nghiệp đại học, Thiết kế FTTH dựa công nghệ mạng quang thụ động (2009), Học viện cơng nghệ bưu viễn thơng thành phố Hồ Chí Minh Tiếng Anh [1] DBA (Dynamic Bandwidth Allocation), EFM Internrim (2001) [2] Joanna Ozimkiewicz, Sarah Ruepp, Lars Dittmann, Henri Wessing, Dynamic Bandwidth Allocation in GPON Network, Technical University of Denmark [3] Paola Garfias Hernández, New Dynamic Bandwidth Allocation Algorithm Analysis, Ddspon For Ethernet Passive Optical Networks, Master Project, Universitat Politecnica De Catalunya [4] Jia Li (2009), 10G GPON Management System Study and Implementation, Institutionen for systemteknik Department of Electrical Engineering, Stockholm [5] Christiaan Boomsma (2006), Ethernet over Passive OpticalNetworks, Master thesis, Chair for Telecommunication Engineering, Department of Electrical Engineering, University of Twente [6] Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON): General characteristics, “Series G: Transmission Systems And Media, Digital Systems And Networks” Tài liệu tham khảo TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat ... triển khai tương lai Đồ án ? ?Nghiên cứu công nghệ GPON ứng dụng triển khai mạng VNPT Thừa Thiên Huế? ?? nhằm mục đích tìm hiểu đặc điểm kỹ thuật cơng nghệ GPON tìm hiểu ứng dụng triển khai công nghệ. .. tìm hiểu nghiên cứu đố án ? ?Nghiên cứu công nghệ GPON ứng dụng triển khai mạng VNPT Thừa Thiên Huế? ??, em nắm bắt vấn đề sau: 67  Hiểu cách tổng quát mạng FTTx 67  Các loại mạng quang... động, kĩ thuật đóng khung GEM công nghệ mạng quang thụ động GPON 67  Và cuối tìm hiểu cấu trúc mơ hình ứng dụng cơng nghệ GPON vào mạng viễn thông Thừa Thiên Huế mạng MANE, FTTH 67 TÀI