BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI THIẾT KẾ MẠNG GPON

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠNG GPON Môn: Mạng hệ Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Việt Hà Lớp: K60-KTVT2 Sinh viên thực hiện: Lê Anh Công - 191402432 Nguyễn Kiên Cường - 191413922 Nguyễn Tiến Dũng - 191492763 Hà Nội, tháng 10/2022 Mục lục Phân chia nhiệm vụ .3 Giới thiệu I Tổng quan mạng quang thụ động (PON) Tổng quan cáp quang .5 a Lịch sử phát triển cáp quang .5 b Khái niệm cấu tạo cáp quang c Phân loại cáp quang d Ứng dụng Giới thiệu mạng quang thụ động PON Ưu điểm mạng quang thụ động PON Kiến trúc PON Các hệ thông PON triển khai a APON/BPON .9 b GPON 10 c EPON .10 d WDW – PON 11 II Các thành phần mạng truy nhập GPON FTTH 11 Thiết bị đầu cuối dòng quang OLT 11 Bộ chia quang .12 Thiết bị đầu cuối mạng quang ONT 12 II Kiến trúc mạng truy nhập GPON FTTH 13 Mạng lõi 13 Văn phòng trung tâm 14 Mạng trung chuyển 14 Mạng lưới phân phối 14 Khu vực người dùng 14 III Lưu lượng truy cập mạng truy cập FTTH GPON 15 IV Thiết kế truy cập mạng FTTH GPON kết .19 KẾT LUẬN 21 Tài liệu tham khảo .22 Phân chia nhiệm vụ Họ tên Mã sinh viên Nguyễn Tiến Dũng 19149276 Nguyễn Kiên Cường 19141392 Lê Anh Cơng 19140243 Nhiệm vụ Nhóm trưởng Thuyết trình Tìm tài liệu Làm slide powerpoint Dịch tài liệu Làm báo cáo Tổng hợp cáo cáo Thuyết trình Dịch tài liệu Làm báo cáo Thuyết trình Làm slide % Đóng góp 100% 100% 100% Giới thiệu Nhu cầu ngày tăng Internet tốc độ cao động lực cho cơng nghệ truy cập cho phép trải nghiệm băng thơng rộng thực Chính nhu cầu không ngừng tăng lên với yêu cầu chất lượng đặt cho viễn thông toán tăng tốc độ truyền dẫn Fiber To The Home FTTH xuất lựa chọn phù hợp cho mục tiêu dài hạn: khách hàng phục vụ toàn cáp quang, dễ dàng tăng băng thông tương lai FTTH giải pháp minh chứng tương lai cho việc cung cấp dịch vụ băng thông rộng Video on nhu cầu, Trò chơi trực tuyến, TV HD VoIP Mạng truy nhập FTTH dựa mạng quang thụ động (PON) kiến trúc mạng điểm-đa điểm, cáp quang đến sở, tách quang không cấp nguồn sử dụng phép cáp quang phục vụ nhiều sở, thường 32–128 Mạng FTTH khai thác độ suy giảm thấp (0,2–0,6 dB / km) băng thông cao (> 30.000 GHz) cáp quang đơn mode để cung cấp băng thông gấp nhiều lần so với công nghệ băng thơng rộng có Ngồi ra, mạng có khả cung cấp tất dịch vụ truyền thông viz.voice, liệu video từ tảng mạng Điều làm tiết kiệm chi phí bảo dưỡng, phân phối thiết bị, cấp nguồn tận dụng kiến trúc mạng quang Một số công nghệ TDM PON ghép kênh phân chia theo thời gian tiêu chuẩn hóa cho việc triển khai FTTH, Bảng tóm tắt tiêu chuẩn với tham số quan trọng chúng Nhược điểm TDM PON cho nhà khai thác khác chia sẻ vật lý s quang Việc triển khai đa sợi quang cần thiết để chia sẻ mạng truy cập cách vật lý Bảng 1: Tiêu chuẩn TDM PON Công nghệ truy nhập quang thụ động GPON ITU chuẩn hóa, công nghệ ưu tiên lựa chọn cho triển khai mạng truy nhập nhiều nước giới GPON công nghệ hướng tới cung cấp dịch vụ mạng đầy đủ, tích hợp thoại, hình ảnh số liệu với băng thông lớn tốc độ cao Do GPON công nghệ lựa chọn để triển khai ứng dụng tương lai Đề tài nghiên cứu “Thiết kế mạng GPON” nhằm mục đích tìm hiểu thành phần bản, kiến trúc, ứng dụng triển khai công nghệ GPON Ngồi phần lời giới thiệu, báo cáo cịn chia thành phần sau: Phần 1: Tổng quan mạng quang thụ động Phần 2: Giới thiệu thành phần mạng truy nhập GPON FTTH Phần 3: Trình bày kiến trúc chung GPON FTTH Phần 4: Lưu lượng truy cập mạng truy FTTH GPON Phần 5: Thiết kế truy cập mạng FTTH GPON kết I Tổng quan mạng quang thụ động (PON) Tổng quan cáp quang a Lịch sử phát triển cáp quang Năm 1966, Charles Kuen Kao George Hockman, hai kỹ sư trẻ tao phòng thí nghiệm chuẩn viễn thơng (Anh) cơng vố khám phá đầu hứa hẹn khả năn sợi quang - thủy tinh suốt, linh hoạt mỏng sợi tóc Khi đó, việc sử dụng sợi quang để truyền thông tin hạn chế Một thông điệp chuyển thành xung ánh sáng, di chuyển dọc theo sộ quang đến điểm đầu bên Tuy nhiên, chúng khảng cách ngắn trước ánh sáng bắt đầu biến Đây tượng giảm cường độ theo dB/km (dB – viết rắt decibel – đơn vị đo cường độ âm thanh) Charles Kao quan sát sợi quang có khả chứa gigaheztz (GHZ) thông tin – tương đương với 200 kênh TV hay 200.000 đường điện thoại Ơng thấy ánh sáng với tốc độ 1.000 dB/km, nghĩa tín hiệu chưa đến nửa dù du chuyển vài mét Sau nhiều ngày nghiên cứu, tiến sĩ Kao phát tình trạng khơng phải chất vốn có sợi thủy tinh mà vài khiếm khuyết bên vật liệu Nếu loại bỏ vấn đề đó, tỷ lệ thất ánh sáng giảm xuống mức chấp nhận 20 dB/km Kết luận Kao nghe hoang đừơng nên ơng chịu sức ép lớn Mãi năm sau, năm 1970 công ty viễn thông định triển khai sử dụng công nghệ Mạng cáp quang bắt đầu phổ biến thành phố lịng đại dương làm nên cách mạng cào năm 90 Internet khiến công nghệ cáp quang thực bùng nổ “Cáp quang sở Internet wi fi Hiện nay, doanh nghiệp với mạng LAN sử dụng Mọi người nhờ đến cáp quang gửi e-mail, tin nhắn SMS, ảnh, video file liệu khác”, Philip Hargrave, chuyên gia hãng cung cấp giải pháp truyền thơng Nortel, nhận xét Cáp quang đóng vai trò quan trọng nhiều lĩnh vực truyền hình mạng IPTV tương lai trụ cột mạng giải trí gia đình b Khái niệm cấu tạo cáp quang Cáp quang loại cáp viễn thông phổ biến Cáp quang làm nhựa thủy tinh, sử dụng ánh sáng để truyền dẫn tín hiệu Cáp quang có thiết kế đường kính nhỏ mỏng cáp đồng Các sợi cáp quang xếp bó, tốc độ đường truyền cao, bị nhiễu truyền xa nhiều so với cáp đồng Cấu tạo cáp quang gồm thành phần sau:  Lõi (Core): Lõi cáp quang làm sợi thủy tinh plastic, chức truyền dẫn ánh sáng Đây phần trung tâm phản chiếu sợi quang nơi ánh sáng  Lớp phản xạ ánh sáng (Cladding): Lớp bao bọc bên lớp core, chức bảo vệ phản xạ ánh sáng trở lại vào lõi core  Lớp phủ (coating): Đây lớp phủ dẻo bên ngồi (cịn gọi lớp vỏ nhựa PVC), chức bảo vệ lớp core cladding bên trong, ngăn không cho bụi bẩn, nước xâm nhập vào bên trong, giảm gãy gập, uốn cong sợi cáp quang  Thành phần gia cường (Srength member): Lớp thường làm từ sợi tơ Aramit (Kevlar) kim loại có dạng sợi, lớp băng thép mỏng dập gợn sóng thành hình sin; lớp chịu nhiệt, chịu kéo căng tốt  Lớp vỏ ngồi (Outer Jacket): Lớp đóng vai trị lớn bảo vệ ruột cáp khỏi tác động trực tiếp từ mơi trường bên ngồi va đập, mưa gió, lồi gặm nhấm… c Phân loại cáp quang Có loại cáp quang sử dụng rộng rãi thị trường:  Cáp quang Single Mode (SM): Loại cáp quang có đường kính lõi nhỏ (khoảng micro) nên truyền bước sóng, khơng bị ảnh hưởng tượng tán sắc, sử dụng nguồn sáng laser truyền tia sáng xun suốt, tốc độ lớn tín hiệu bị suy hao  Cáp quang Multimode (MM): Cáp quang MM có đường kính lõi lớn nhiều so với cáp quang SM (từ 6-8 lần), truyền nhiều bước sóng lõi MM sử dụng nguồn sáng laser Led để truyền tia sáng thường hoạt động bước sóng 1300nm, 850nm Cáp quang MM có mức suy hao cao tốc độ chậm Multimode có hai kiểu truyền là: chiết xuất bước chiết xuất liên tục Trong đó, chiết xuất bước tính phổ biến thấp, thường dùng cho cáp quang POF Chiết xuất liên tục suy hao có tốc độ truyền dẫn cao so với chiết xuất bước Trong hai kiểu truyền chiết xuất liên tục sử dụng phổ biến d Ứng dụng Cáp quang Multimode sử dụng cho truyền tải tín hiệu khoảng cách ngắn, phổ biến đèn soi (đối với Step index) dùng mạng LAN (đối với Graded index) Cáp quang Single mode dùng cho khoảng cách xa, lên đến hàng nghìn km, sử dụng phổ biến mạng truyền hình cáp, mạng điện thoại, mạng đường kính 8um… mà không cần khuếch đại Giới thiệu mạng quang thụ động PON PON (Passiver Optical Network) – mạng quang thụ động Công nghệ mạng quang thụ động PON cịn hiểu mạng cơng nghệ quang truy nhập giúp tăng cường kết nối nốt mạng truy nhập nhà cung cấp dịch vụ người sử dụng Cơng nghệ PON biết tới TPON (Telephony PON) triển khai vào năm 90, tiếp năm 1998, mạng BPON (Broadband PON) chuẩn hóa dựa ATM Hai năm 2003 2004 đánh dấu đời hai dịng cơng nghệ Ethernet PON (EPON) Gigabit PON (GPON), nói hai cơng nghệ mở hội cho nhà cung cấp dịch vụ giải hàng loạt vấn đề truy nhập băng thông rộng tới người sử dụng đầu cuối Thành viên gia đình PON WDM PON (Wavelength Division Multiplexer PON) Trong công nghệ PON, tất thành phần chủ động tổng đài CO (Central Office) người sử dụng khơng cịn tồn mà thay vào thiết bị quang thụ động, để điều hướng lưu lượng mạng dựa việc phân chia lượng tới điểm đầu cuối đường truyền Vì mà người ta gọi công nghệ mạng quang thụ động (PON) Vị trí hệ thống PON mạng truyền dẫn: Mạng quang thụ động PON dạng mạng truy nhập quang Mạng truy nhập hỗ trợ kết nối đến khách hàng Nó đặt gần đầu cuối khách hàng triển khai với số lượng lớn Mạng truy nhập tồn nhiều dạng khác nhiều lí khác PON dạng So với mạng truy nhập cáp đồng truyền thống, cáp quang không giới hạn băng thông (hàng THz) Việc triển khai cáp quang đến tận nhà thuê bao mục đích phát triển tương lai Với ưu điểm vượt trội, mạng quang thụ động PON( Passive Optical Network) lựa chọn thích hợp cho mạng truy nhập Ưu điểm mạng quang thụ động PON Các phần tử thụ động PON nằm mạng phân bố quang (hay gọi mạng quang ngoại vi), bao gồm phần tử sợi quang, tách /ghép quang thụ động, đầu nối mối hàn quang Các phần tử tích cực OLT ONU nằm đầu cuối mạng PON Tín hiệu PON phân truyền theo nhiều sợi quang kết hợp lại truyền sợi quang thơng qua ghép quang, phụ thuộc tín hiệu theo hướng lên hay xuống mạng quang thụ động PON Từ đó, ta thấy ưu điểm mà mạng quang thụ động PON đem lại cho ngành công nghệ bây giờ:  Mạng quang thụ động (PON) xây dựng nhằm giảm số lượng thiết bị thu, phát sợi quang mạng thông tin quang FTTH  Công nghệ mạng quang thụ động PON giúp tăng cường kết nối nốt mạng truy nhập nhà cung cấp dịch vụ người sử dụng hệ thồng PON thiết bị thụ động phân phối cáp quang đến nhà thuê bao sử dụng chia lên tới 1:128  PON hỗ trợ giao thức ATM, Ethernet PON hỗ trợ dịch vụ thoại, liệu hình ảnh với tốc độ cao khả cung cấp băng thông rộng  Trong hệ thống PON, băng thông chia sẻ cho nhiều khách hàng, Điều làm giảm chi phí cho khách hành sử dụng  Khả tận dụng công nghệ WDW, ghép kênh phân chia theo dải tần, TDMA cung cấp băng thông để giảm thiểu số lượng cáp quang cần thiết để kết nối OLT chia  PON thực hiền truyền dẫn chiều cáp quang hay chiều sợi quang PON hỗ trợ mô hình: hình cây, hình sao, hình bus hình vịng Kiến trúc PON Các phần tử thụ động PON đề nằm mạng phân bố quang (hay gọi mạng ngoại vi) bao gồm phần tử sợi quang, tách/ghép quang thụ động, đầu nối mối hàn quang Các phần tử tích cực OLT ONU nằm đầu cuối PON, tín hiệu PON phân truyền theo nhiều sợ quang kết hợp lại truyền sợ quang thông qua ghép quang, phụ thuộc vào tín hiệu truyền theo nhiều sợi quang kết hợp lại truyền sợ quang thông qua ghép quang, phụ thuộc vào tín hiệu theo hướng lên hay hướng xuống PON PON thường triển khai sợi quang đơn mode, với cấu hình phổ biến, PON triển khai theo cấu hình vịng ring cho khu thương mại theo cấu hình bus triển khai khu trường sở Mộ hình mạng quang thụ động với phần tử biểu diễn hình 1-1 Về mặt Logic, PON sử dụng mạng truy cập kết nối điển – đa điểm theo chiều CO phục vụ cho nhiều thuê bao kết nối điểm – điểm theo chiều ngược lại Có số cấu hình kết nối điểm – đa điểm phù hợp cho mạng truy cập cấu hình cây, nhánh, vịng ring, bus Bằng cách sử dụng ghép 1:2 chia quang 1:N, PON triển khai theo cấu hình Ngồi ra, PON cịn thu gọn lại thành tập mạng : Vòng ring kép, hay tập mạng hình cây.Tất tuyến truyền dẫn PON đề thực giữ OLT ONU, OLT nằm CO kết nối mạng truy nhập quang với mạng đô thị (MAN) hay mạng diện rộng (WAN), mạng đường trục ONU nằm 16 vị trí đầu cuối người sử dụng (FTTH hay FTTB FTTC) Đây cấu hình mềm dẻo, phù hợp với nhu cầu phá trieern thuê bao, đồi hỏi ngày tăng băng thông Các hệ thông PON triển khai a APON/BPON Từ năm 1995, nhà khai thác mạng hàng đầu giới lập nên nhóm FSAN ( Full service Access Network ) với mục tiêu thống tiêu chí cho mạng truy cập băng thơng rộng Hiện thành viên FSAN tăng lên 40 có nhiều hãng sản xuất cung cấp thiết bị viễn thông lớn giới Các thành viên FSAN phát triển tiêu chí cho mạng truy nhập PON sử dụng công nghệ ATM giao thức lớp Hệ thống gọi APON (ATM PON) Cái tên APON sau thay BPON với ý diễn đạt PON băng rộng Hệ thống BPON có khả cung cấp nhiều dịch vụ băng rộng Ethernet, Video, đường riêng ảo (VPL), kênh thuê riêng v.v Năm 1997 nhóm FSAN đưa đề xuất tiêu BPON lên ITU-T để thơng qua thức Từ đó, tiêu chuẩn ITU.983.x cho mạng BPON thông qua Hệ thống BPON hỗ trợ tốc độ không đối xứng 155Mbps hướng lên 622Mbps hướng xuống tốc độ đối xứng 622Mbps Các hệ thống BPON sử dụng nhiều nơi, tập chung Bắc Mỹ, Nhật Bản, số nước Châu Âu b GPON Gbit/s PON cho phép phân phối nhiều dịch vụ đòi hỏi băng thơng lớn, độ phân giải cao, đóng gói IP luồng liệu hệ số chưa OLT/ONU 1:64 cao Tại thời điển tại, tốc độ chiều xuống GPON khoảng 2,5 Gbps, chiều lên 1.25 Gbps Nếu OLT phụ vụ th bao đạt khai thác tồn băng thơng trên, nhiên thông thường mạng triển khai số nước giới, nhà cung cấp thường thiết kế tốc độ cho thuê bao sử dụng PON vào khoảng 100 Mbps cho chiều xuống 40 Mbps cho chiều lên Với tốc độ truy nhập vậy, băng thông thỏa mãn cho hầu hết ứng dụng cao cấp HDTV (khoảng 10 Mbps, chiều lên xuống, chiều lên cho peer-to-peer HDTV) Tuy nhiên GPON có nhược điểm là: thiếu tính hội tụ IP, có kết nối OLT chia, kết nối toàn ONT không cung cấp dịch vụ c EPON Năm 2001, IEEE thành lập nhóm nghiên cứu Ethernet đường dài (EFM) với mục tiêu mở rộng công nghệ Ethernet sang mạng truy nhập vùng, hướng tới mạng đến thuê bao doanh nghiệp với yêu cầu giữ tính chất Ethernet truyền thống Ethernet PON bắt đầu nghiên cứu thời gian Ethernet PON (EPON) mạng sở PON mang lưu lượng liệu gói khung Ethernet chuẩn hóa theo IEEE 802.3 Sử dụng mã đường truyền 8b/10B hoạt động với tốc độ 1Gbps EPON sử dụng để chuyển luồng liệu đóng thành khung Ethernet, theo chiều hướng lên (từ ONU đến CO), ONU cần phải khai thác chế điều khiển truy cập nhằm tránh xung đột liệu 17 chia dung lượng kênh dùng Giao thức điều khiển đa điểm (MPCP) sử dụng chế hỗ trợ, thiết lập thuật toán phân bổ tăng băng tần khác EPON, giao thức dựa vào hai tin Ethernet: Gate Report Bản tin Gate gởi từ OLI đến ONU để ấn định khe thời gian truyền, tin Report ONU sử dụng để truyền đạt thông tin trạng thái (như mức chiến đệm) đến OLT, giúp phân bổ khe thời gian cách hợp lý Cả hai tin Gate Report đề khung điều khiể MAC (loại 88-08) xử lý điều khiển MAC Ngoài ra, giao thức DBA sử dụng EPON để thực chế điều khiểu phân bổ băng thông Do cấu trúc khung thống hướng xuống hướng lên, cấu trúc EPON, khe thời gian giao thức xác định cự ly khác so với BPON GPON OLT ONU trì đếm cục, tiếng tăng thêm sau 16ns Mỗi MPCPDU mang lại theo thời gian mẫu, mẫu giá trị đệm cục ONU tương ứng Tốc độ truyền liệu EPON đạt tới 1Gbit/s Một chuẩn khác họ với EPON chuẩn Gbit's EthernetPON(IEEE 802.3av – 10 Gbit/sPON) Chuẩn phát triển EPON tốc độ 10Gbit's ứng dụng chủ yếu mạng quảng bá video số d WDW – PON WDW – PON (Wavelength Division Multiplexer PON) mạng quang thụ động sử dụng phương thức ghép kênh phân chia theo bước sóng OLT sử dụng bước sóng độc lập để thơng tin tới ONT theo dạng điểm-điểm Mỗi ONU có lọc quang để lựa chọn bước sóng tương thích với WDW-PON sử dụng cho nhiều ứng dụng khác FTTx, ứng dụng VDSL điểm truy nhập vô tuyến từ xa II Các thành phần mạng truy nhập GPON FTTH Mạng quang thụ động (PON) hình thức truy cập mạng cáp quang, kiểu mạng kết nối Điểm - Đa điểm, chia sẻ với kiến trúc mạng sở, tách quang khơng cấp nguồn sử dụng phép cáp quang phục vụ nhiều sở, thường 64–128 mạng quang thụ động thường thụ động, chúng sử dụng tách kết hợp quang thụ động đơn giản để vận chuyển liệu Một PON tận dụng lợi ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM), sử dụng bước sóng cho lưu lượng truy cập xi dịng bước sóng khác cho lưu lượng truy cập ngược dòng cáp quang dịch chuyển phân tán khác không (ITU-TG.652) Thiết bị đầu cuối dòng quang OLT Thiết bị đầu cuối dòng quang (OLT) thàh phân mạng thường đặt tổng đài cục động điều khiển hệ thống FTTH Kết cuối đường quang OLT kết nối tới mạng chuyển mạch thông qua giao diện chuẩn hóa OLT đưa giao diện truy nhập quang tương ứng với chuẩn GPON tốc độ bit, quỹ công suất, jitter,…Các OLT thường hoạt động nguồn DC dự phịng (-48VDC) có thẻ Line cho internet đến, thẻ hệ thống cho cấu hình tích hợp đến nhiều thẻ GPON Mỗi thẻ GPON bao gồm số điểm GPON OLT bao gồm ba phần chính:  Chức giao diện cổng dịch vụ  Chức kết nối chéo  Giao diện mạng phân tán quang 11  Khối lõi PON (PON core shell): Khối gồm phần: giao diện ODN chức PON TC Chức PON TC bao gồm tạo khung, điều khiển truy nhập phương tiện, OAM< DBA quản lý ONU Mỗi PON TC lựa chọn hoạt động theo chế độ ATM, GEM Dual  Khối kết nối chéo (Cross-connect shell): Cung cấp đường truyền thông khối lõi PON phần dịch vụ Các công nghệ sử dụng cho đường phụ thuộc vào dịch vụ, kiến trúc bên OLT yếu tố khác OLT cung cấp chức kết nối chéo tương ứng với chế độ lựa chọn (ATM, GEM Dual)  Khối dịch vụ (Service shell): Phần hỗ trợ chuyển đổi giao diện dịch vụ giao diện khung TC phần PON Bộ chia quang Bộ chia quang chia lượng tín hiệu, liên kết (cáp) vào tách bị tách thành số cáp định rời khỏi tách thường có ba cấp cáp trở lên tương ứng với hai nhiều cấp tách Điều cho phép nhiều người dùng chia sẻ cáp quang Do tách nguồn, tín hiệu bị suy giảm cấu trúc đặc tính cũ Bộ tách quang thụ động cần có đặc điểm sau:      Dải bước sóng hoạt động rộng Suy hao tiếp xúc thấp tính đồng điều kiện Kích thước tối thiểu Độ tin cậy cao Hỗ trợ sách bảo vệ mạng Thiết bị đầu cuối mạng quang ONT Hầu hết khối chức ONU/ONT tương tự khối chức OLTThiết bị đầu cuối mạng quang (ONT) triển khai sở khách hàng Các ONT kết nối với OLT cáp quang khơng có thành phần hoạt động liên 12 kết.Trong GPON, thu phát ONT kết nối vật lý sở khách hàng trung tâm OLT Mô-đun ba kênh WDM tách ba bước sóng 1310nm, 1490nm 1550nm (cho dịch vụ CATV) ONT nhận liệu bước sóng 1490nm gửi lưu lượng liên tục bước sóng 1310nm Video tương tự bước sóng 1550nm nhận Bộ điều khiển truy cập phương tiện (MAC) kiểm soát lưu lượng truy cập chế độ liên tục ngược dịng cách có trật tự đảm bảo khơng có xung đột xảy truyền liệu ngược dòng từ nhà khác Chúng chuyển đổi phương tiện từ cáp sang đồng cung cấp đầu nối RJ11, RJ45 F-Series cho thiết bị Các thiết bị có sẵn nhiều cấu hình mật độ cổng lên đến 24 cổng ONT có sẵn để sử dụng trời nhà, cung cấp mã hóa POE khơng POE, 10/100/1000, AES bao gồm pin để sống sót trường hợp điện GPON sử dụng Phân bổ băng thơng động, tức tự động phân bổ băng thơng tùy thuộc vào số lượng gói có sẵn TCONT Khi OLT đọc số gói chờ T-CONT, ấn định băng thơng Nếu khơng có gói chờ T-CONT, OLT định băng thơng cho T-CONT khác có gói chờ T-CONT Nếu ONT có hàng đợi dài OLT gán nhiều T-CONTS cho ONT II Kiến trúc mạng truy nhập GPON FTTH GPON có cấu trúc liên kết hình để tối đa hóa phạm vi phủ sóng với mức phân chia mạng tối thiểu, làm giảm cơng suất quang Một mạng truy nhập FTTH bao gồm năm khu vực:      Khu vực mạng lõi Khu vực văn phòng trung tâm Khu vực trung chuyển Khu vực phân phối Khu vực người dùng *Trong khu vực mạng lõi không coi phần truy cập FTTH mạng Kiến trúc mạng sử dụng hai cấp độ phân chia văn phòng trung tâm sở người dùng đạt tỷ lệ phân chia tổng thể 1:64 Bộ chia Level 2: chữ số đến từ bảo vệ loại B Khoảng cách OLT ONT lớn 20 km tùy thuộc vào tổng ngân sách công suất quang khả dụng, hệ số cổng laser OLT tổng ngân sách tổn thất Mạng lõi Mạng lõi bao gồm thiết bị ISP nhà cung cấp dịch vụ internet (thường BRAS máy chủ AAA), PSTN (chuyển mạch gói chuyển mạch kế thừa) nhà cung cấp thiết bị truyền hình 13 Văn phịng trung tâm Chức văn phịng trung tâm lưu trữ OLT ODF cung cấp lượng cần thiết Đơi chí bao gồm số (hoặc tất cả) thành phần mạng lõi Mạng trung chuyển Khu vực trung chuyển trải dài từ khung phân phối quang (ODF) văn phòng trung tâm CO đến điểm phân phối Những điểm gọi Khung đứt gãy cáp FDF - gồm chia tách cấp Cáp cấp nguồn thường kết nối dạng cấu trúc liên kết vịng từ cổng GPON đến cơng GPON khác Hình để cung cấp bảo vệ loại B Bộ chia cấp với tỉ lệ 2:4 sử dụng thiết kế Loại chia cho phép cấp nguồn kết nối với cổng GPON từ bên (đối với bảo vệ loại B) cấp tổng cộng cáp phân phối từ phía bên Cáp quang chạy CO chia cấp gọi cáp cấp Mạng lưới phân phối Cáp phân phối kết nối chia cấp (bên FDT) với chia cấp Bộ chia mức thường lưu trữ hộp gắn cực gọi thiết bị đầu cuối cáp quang (Fiber Access Terminal-FAT) thường đặt cổng vào khu phố Trong thiết kế áp dụng chia cấp giấy 1:16, có nghĩa FAT phục vụ cho 16 nhà Cáp quang chạy chia cấp chia cấp gọi cáp cấp Khu vực người dùng Trong khu vực người dùng, cáp thả, cáp cấp 3, sử dụng để kết nối chia cấp bên FAT với sở thuê bao Cáp thả có số lượng cáp phạm vi chiều dài lên đến 100 mét Cáp thả thiết kế với thuộc tính tính linh hoạt, trọng lượng nhỏ, đường kính nhỏ, dễ tiếp cận kết thúc cáp quang Để dễ bảo trì, thơng thường cáp thả khơng kết thúc lối vào nhà thuê bao Hộp đầu cuối TB, sau cáp thả nhà kết nối TB với Hộp đầu cuối truy cập ATB nằm bên nhà Cuối cùng, dây vá kết nối ONT với ATB Điều quan trọng cáp quang phân phối cho đạt hiệu thiết kế, xây dựng, bảo trì vận hành FTTH Do đó, để xác định kiến trúc mạng, cách tiếp cận thiết kế, xây dựng, bảo trì vận hành cho mạng truy nhập quang, lựa chọn thành phần quang cho FTTH, công ty viễn thông chủ yếu cần xem xét điều sau:       Khả mở rộng Khả tồn Chức Chi phí xây dựng bảo trì Khả nâng cấp mạng Khả hoạt động tính phù hợp suốt thời gian mạng thiết kế 14 III Lưu lượng truy cập mạng truy cập FTTH GPON Dữ liệu truyền từ OLT đến ONT phía phương thức quảng bá dạng Ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM) phía ngược lại Bước sóng liệu 1490 nm, dịch vụ thoại liệu từ mạng lõi vận chuyển qua mạng quang đến OLT phân phối tới ONT thông qua mạng FTTH phương pháp chia nguồn Mỗi trang chủ nhận gói tin thơng qua ONT Ngược dòng đại diện cho việc truyền liệu từ ONT đến OLT Bước sóng 1310 nm Nếu tín hiệu từ ONT khác đến đầu vào tách lúc bước sóng 1310nm, dẫn đến chồng chất tín hiệu ONT khác đạt tới OLT Do TDMA sử dụng để tránh nhiễu tín hiệu từ ONT Trong TDMA, khe thời gian cung cấp cho người dùng theo yêu cầu để truyền gói tin họ Tại tách quang, gói tin đến theo thứ tự chúng kết hợp truyền tới OLT Bảo vệ loại B sử dụng thiết kế mạng truy nhập FTTH GPON trình bày báo Nó cung cấp khả dự phòng chống lại cổng trung chuyển cổng GPON hỏng Trong kiểu bảo vệ này, cáp quang cáp nạp kết nối với hai cổng GPON OLT thể 15 Một cổng định cấu hình hoạt động cổng lại chế độ chờ 16 Hình 2: Hướng bình thường luồng truy cập 17 Hình 3: Bảo vệ loại B mạng truy nhập FTTH GPON, OLT gửi nhận lưu lượng thơng qua cổng GPON dự phịng để khắc phục lỗi liên kết Hình cho thấy hướng bình thường lưu lượng truy cập, xảy cố cáp quang, OLT tự động kích hoạt cổng GPON dự phòng để phát lưu lượng xuống để cung cấp cho FDT vượt khỏi điểm lỗi từ hướng khác hiển thị Hình Cổng GPON dự phịng nhận lưu lượng ngược dòng phần trung chuyển lập Hình mơ tả tình thân cổng GPON hoạt động gặp cố, trường hợp OLT tự động chuyển hướng tín hiệu quang sang đường bảo vệ thông qua cổng GPON dự phịng 18 Hình 4: Bảo vệ loại B mạng truy nhập GPON FTTH, OLT gửi nhận lưu lượng thơng qua cổng GPON dự phịng để khắc phục lỗi cổng GPON IV Thiết kế truy cập mạng FTTH GPON kết Thu thập thống kê liệu Nhóm tiến hành thu thập, tổng hợp số liệu từ phận khác nhau, liệu bao gồm: - Các thông số, số lượng thuê bao tại: thuê bao ADSL, thuê bao SHDSL, thuê bao thuê bao VDSL, số cổng Ethernet port sử dụng CES, thuê bao POTS - Doanh thu trung bình thuê bao - Vị trí, dung lượng, số lượng thuê bao SHDSL, VDSL, Ethernet FE/GE -Vị trí, dung lượng, số lượng trạm Viễn thông vùng dịch vụ CES dự kiến kết nối GPON - Số liệu mạng cáp Viễn thông vùng dịch vụ CES dự định triển khai mạng GPON: đồ địa lí, đồ phân bố cáp PSTN ADSL, vị trí tủ cáp, số lượng vùng kết nối dịch vụ cho tủ cáp 19 - Các số liệu thống kê khác vùng dịch vụ: khu Cơng nghiệp, tịa nhà Văn phịng, khu Đơ thị, khu qui hoạch xây dựng - Từ số liệu này, cán tiến hành phân tích đưa dự báo số lượng phát triển thuê bao vùng theo hướng dẫn Đưa số liệu thu thập lên đồ Tiếp theo, để phục vụ việc thiết kế trực quan, nhóm thực việc đưa số liệu lên đồ số Công cụ đồ số dùng lựa chọn phần mềm Google Earth Các thông tin đưa lên đồ gồm: - Cập nhật tuyến đường lên đồ từ file AutoCad (trường hợp Google Earth chưa cập nhật tuyến đường mới) - Cập nhật thông tin tủ cáp đồng - Vẽ trạng cống cáp, cột cáp GoogleEarth Thực việc tính tốn vị trí, khoảng cách điểm đặt Dựa đồ số, nhóm thực khoanh vùng tối ưu mạng thơng qua việc tính tốn đo đạc khoảng cách tối đa phục vụ OLT vùng phục vụ Splitter Các kết đạt sau tính tốn tốn vị trí khoảng cách gồm: - Xác định vùng OLT triển khai GPON - Xác định vùng phục vụ OLT - Xác định bán kính phục vụ tối ưu splitter theo vùng - Xác định số lượng vùng phục vụ splitter tương ứng với OLT - Xác định điểm dự kiến phải triển khai FDC - Xác định số cáp quang cần thiết cho tuyến cáp gốc đáp ứng cho 10 năm Kết Sau thiết kế xong, số liệu liên quan đến mạng GPON thiết kế tổng hợp để lập dự án đầu tư theo giai đoạn Các số liệu phục vụ giai đoạn trước mặt gồm: - Số lượng OLT tương ứng với số lượng OLT tính tốn phần lập kế hoạch mạng - Số lượng tuyến cáp gốc kèm với FDC với điểm có lượng thuê bao tiềm cao (phụ thuộc vào điều kiện thực tế đặt FDC măng xông quang) 20 - Số lượng thiết bị splitter với vùng spitter có thuê bao dự kiến giai đoạn - Số lượng cáp quang thuê bao KẾT LUẬN Việc thiết kế mạng băng rộng GPON góp đảm bảo khả cung cấp dịch vụ băng rộng tới khách hàng cách nhanh chóng Các kết thiết kế tối ưu góp phần nâng cao chất lượng mạng giảm chi phí đầu tư Bên cạnh đó, kết nhiệm vụ mang lại đồ số mạng viễn thông (tuyến cáp, cống bể, tọa độ đài trạm, đồ) đơn vị tương đối trực quan góp phần nâng cao chất lượng quản lý mạng Trong trình tham gia, nhóm học hỏi nhiều kiến thức liên quan đến tính tốn thống kê, dự báo phục vụ cho nghiên cứu 21 Tài liệu tham khảo [1] Mahmoud Al-Quzwini, “Design and implementation of a Fiber to the Home FTTH access network based on GPON”, 03/2014, Reseachgate [2] Frank Effenberger , “An Introduction to PON Technologies,” IEEE Communications Magazine, March 2007, pp 517-525 [3] Viễn thông xanh, “Công nghệ mạng quang thụ động PON” từ https://vienthongxanh.vn/mang-quang-thu-dong-phan-3-cong-nghe-pon/ [4] Vinacap, “Lịch sử hình thành cáp quang”, 28/9/2018, từ http://www.vinacap.vn/tincong-nghe/lich-su-hinh-thanh-cap-quang.htm [5] Lương Thị Bích Thùy, 2015, “Thiết kế mạng FTTH sử dụng GPON cho thị trấn Nam Giang – Nam Định” [6] Ths Hà Đình Dũng, Phịng NCPT Mạng Hệ thống, “Tham gia thiết kế mạng VNPT” [7] CDIT, nhiệm vụ “Thiết kế mạng GPON” VNPT, 2009 22 23