Mô hình triển khai của FTTx

Mô hình triển khai của FTTx

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Số hiệu sinh viên: Khoá: Khoa: Điện tử - Viễn thông Ngành: 1. Đầu đề đồ án: 2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu: 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: 4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ): 5. Họ tên giảng viên hướng dẫn: 6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 7. Ngày hoàn thành đồ án: Ngày tháng năm Chủ nhiệm Bộ môn Giảng viên hướng dẫn Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp: ngày tháng năm Cán bộ phản biện 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Số hiệu sinh viên: Ngành: Khoá: Giảng viên hướng dẫn: Cán bộ phản biện: 1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp: 2. Nhận xét của cán bộ phản biện: Ngày tháng năm Cán bộ phản biện ( Ký, ghi rõ họ và tên ) 2 LỜI NÓI ĐẦU Xã hội ngày càng phát triển thì những nhu cầu cuộc sống của con người ngày càng cao hơn. Những nhu cầu đó có thể là tìm kiếm, trao đổi thông tin, vui chơi, giải trí… Để đáp ứng những nhu cầu trao đổi thông tin đó, các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông không ngừng đổi mới công nghệ cũng như dịch vụ. Điều quan trọng là làm thế nào để có thể truyền tải dữ liệu một cách nhanh chóng, chính xác, an toàn và kinh tế. Có nhiều giải pháp được đưa ra, trong đó việc khai thác nguồn tài nguyên băng thông luôn được đặt lên hàng đầu. Băng thông là có hạn mà nhu cầu của con người lại gần như vô hạn. Chúng ta có thể hình dung một cách đơn giản, một con đường tại Việt Nam rộng khoảng 5m nhưng rất nhiều loại phương tiện chạy trên đó, từ xe ô tô cho đến xe máy, người đi bộ… Các loại dữ liệu cũng như phương tiện giao thông di chuyển trên môi trường truyền dẫn. Nhưng làm thế nào để truyền tải được nhiều loại dữ liệu như thế trong khi băng thông là có hạn. Sử dụng cáp quang là một giải pháp hữu hiệu. Hiện nay, ở nước ta đã có một số nhà cung cấp dịch vụ như FPT, VNPT, Viettel, CMC TI… đã và đang triển khai hệ thống mạng truy nhập quang (FTTx - Fiber To The X) Do đó em chọn đề tài tốt nghiệp là “Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx”” để tìm hiểu về mô hình này. Trong quá trình tìm hiểu, em được sự giúp đỡ nhiệt tình từ PGS.TS Phạm Minh Hà. Vì thời gian nghiên cứu và trình độ có hạn nên hiểu biết của em về vấn đề này còn thiếu sót. Em rất mong sự quan tâm, chú ý của thầy cô và các bạn để đồ án tốt nghiệp của em hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cám ơn! Sinh viên thực hiện Hoàng Thị Thanh Việt 3 MỤC LỤC BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2 LỜI NÓI ĐẦU 3 MỤC LỤC 4 TÓM TẮT ĐỒ ÁN 7 ABSTRACT 8 DANH SÁCH HÌNH VẼ 9 DANH SÁCH BẢNG BIỂU 11 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 12 TỔNG QUAN VỀ MẠNG FTTx 14 1.1 Giới thiệu chương 14 1.2 Nguồn gốc sự ra đời của mạng FTTx 14 1.2.1 Nhu cầu thuê bao băng rộng 14 1.2.2 Các công nghệ truy nhập 16 1.2.2.1 Công nghệ xDSL 17 1.2.2.2 Cáp truyền hình 17 1.2.2.3 Wifi và Wimax 18 1.3 Định nghĩa 19 1.4 Phân loại 19 1.4.1 Phân loại theo chiều dài cáp quang 19 1.4.2 Phân loại theo cấu hình 20 1.5 Ưu nhược điểm mạng FTTx 21 1.5.1 Ưu điểm 21 1.5.2 Nhược điểm 23 1.6 Ứng dụng của FTTx 23 1.7 Tình hình phát triển FTTx trên thế giới và tại Việt Nam 25 1.7.1 Tình hình FTTx trên thế giới 25 1.7.1.1 Thị trường Trung Quốc 25 1.7.1.2 Thông tin thị trường Hàn quốc 28 1.7.1.3 Thông tin thị trường Nhật Bản 29 1.7.2 Tình hình FTTx tại Việt Nam 31 1.8 Kết luận chương 32 CÁC GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI MẠNG FTTx 33 1.8 Giới thiệu chương 33 1.9 Mạng quang chủ động AON 33 1.10 Mạng quang thụ động PON 34 1.10.1 Kiến trúc mạng quang thụ động 34 4 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx 1.10.2 Các chuẩn mạng PON 36 1.10.2.1 APON 36 1.10.2.2 BPON 37 1.10.2.3 EPON 37 1.10.2.4 GPON 38 1.10.2.5 GEPON 38 1.10.2.6 WDM-PON 40 1.10.2.7 CDMA-PON 40 1.10.3 Ưu nhược điểm mạng PON 41 1.10.3.1 Ưu điểm 41 1.10.3.2 Nhược điểm 41 1.11 So sánh mạng PON và AON 41 1.11.1 Về băng thông 42 1.11.2 Về điều khiển lưu lượng 43 1.11.3 Về tính kinh tế 44 1.11.3.1 Về chỉ số CAPEX 44 1.11.3.2 Về chỉ số OPEX 44 1.12 Kết luận chương 2 46 47 TRIỂN KHAI MẠNG FTTX THEO CHUẨN GPON 47 1.13 Giới thiệu chương 47 1.14 Lựa chọn công nghệ 47 3.2.1 So sánh EPON và GPON về chi phí 48 1.14.1 Nguyên tắc triển khai mạng của CMCTI 50 1.14.1.1 Phần mạng Core 50 1.14.1.2 Phần mạng truy cập 55 1.14.2 Phương án triển khai và vận hành mô hình mạng 58 1.14.2.1 Phương án triển khai 58 1.14.2.2 Mô hình vận hành mạng 58 1.15 Kết luận chương 59 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG MẠNG FTTx 59 1.16 Giới thiệu chương 59 1.17 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng quang 60 1.17.1 Tỉ lệ lỗi bit BER 60 1.17.2 Hệ số phẩm chất Q 63 1.17.3 Đồ thị mắt 64 1.17.4 Mối quan hệ giữa đồ thị mắt và tỉ lệ lỗi bit BER 66 1.18 Các tham số đặc trưng cho mạng GPON 66 Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 5 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx 1.18.1 Bước sóng hướng xuống 1490 nm, hướng lên 1310 nm 66 1.18.2 Phương thức ghép kênh TDM 67 1.18.3 Phương thức điều chế NRZ 68 1.18.3.1 Chức năng cơ bản của mã đường dây: 68 1.18.3.2 Các loại mã đường dây sử dụng trong hệ thống thông tin quang 69 1.18.3.3 Tại sao lại dùng điều chế NRZ ? 70 a. Sử dụng điều chế NRZ 71 b. Sử dụng NZ 71 1.19 Mô phỏng các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạng GPON 72 4.3.1 Sơ đồ kết nối 72 1.19.1 Kịch bản 75 1.19.1.1 Các thông số thiết lập chung: 75 1.19.1.2 Kịch bản 1: Khoảng cách 76 1.19.1.3 Kịch bản 2: Hệ số chia của Splitter 80 1.19.1.4 Kịch bản 3: Tốc độ bit 81 1.20 Kết luận chương 83 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 5 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 5 TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án gồm 4 chương, nội dung cụ thể của các chương như sau: Chương 1: Tổng quan về mạng FTTx Chương này cho ta cái nhìn khái quát về nguồn sự ra đời, tình hình phát triển của mạng FTTx trên thế giới và tại Việt Nam cũng như những ứng dụng thực tiễn của mạng FTTx. Chương 2: Các giải pháp triển khai mạng FTTx Về mặt kỹ thuật, FTTx có thể sử dụng mạng quang chủ động Active Optical Network (AON) hoặc mạng quang bị động Passive Optical Network (PON). Hai mạng này được phân biệt với nhau bởi kiến trúc có hay không có sự tham gia của các thành phần tích cực trong tuyến truyền từ tổng đài nhà cung cấp tới người sử dụng. Trong chương này, chúng ta sẽ xem xét qua về kiến trúc mạng chủ động AON và nghiên cứu chủ yếu mạng quang thụ động PON với chuẩn GPON. Chương 3 : Triển khai mạng FTTx theo chuẩn GPON Trong chương này chúng ta sẽ xem xét quy trình triển khai mạng tại công ty CMCTI. Chương 4 : Phân tích và đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạng GPON Nội dung chương 4 là mô phỏng hệ thống mạng FTTx theo chuẩn GPON đã được nói ở chương 2. Đây là chuẩn hiện đại nhất được triển khai tại Việt Nam. Toàn bộ hệ thống được mô phỏng ở lớp vật lý. Một số kịch bản sẽ được đưa ra để đánh giá sự phụ thuộc của hệ thống mạng quang vào các yếu tố như khoảng cách truyền, tốc độ bit, hệ số chia của splitter (chính số user), công suất phát, suy hao, phương thức mã hóa… Ngoài ra, các thông số đầu ra để đánh giá hệ thống dựa trên tỉ lệ lỗi bit BER, đồ thị mắt, chỉ số Q … Để hoàn thành đồ án này em đã nhận được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của cô PGS.TS Phạm Minh Hà, em xin chân thành cảm ơn cô. Đồng thời, em cũng rất cảm ơn các Thầy Cô thuộc khoa Điện Tử Viễn Thông, Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã nhiệt tình dạy dỗ em trong suốt 5 năm học tập tại trường. 7 ABSTRACT Fiber To The X is the delivery of a communications signal over optical fiber from the operator’s switching equipment all the way to a home or business, thereby replacing existing copper infrastructure such as telephone wires and coaxial cable. Fiber To The X is a relatively new and fast growing method of providing vastly higher bandwidth to consumers and businesses, and thereby enabling more robust video, internet and voice services. Connecting homes directly to fiber optic cable enables enormous improvements in the bandwidth that can be provided to consumers. Current fiber optic technology can provide two-way transmission speeds of up to 100 megabits per second. Further, as cable modem and DSL providers are struggling to squeeze increments of higher bandwidth out of their technologies, ongoing improvements in fiber optic equipment are constantly increasing available bandwidth without having to change the fiber. That’s why fiber networks are said to be “future proof.” A quiet revolution in broadband is underway. Across North America, a rapidly growing number of households are connecting directly into fiber optic networks, and thereby tapping into a new generation of high-bandwidth applications and services. FTTx networks now pass more than 16 percent of the homes on the continent, with more than five million households now receiving Internet, telephone and/or cable television services on direct fiber connections. So, my thesis have been named “Researching and Simulating FTTx network”. After finishing this thesis, not only do I understand the structure of telecom system, but also the parameter of FTTx. Since then, I can answer why we need FTTx. The thesis is devided into 4 chapters which are: Chapter 1: Overview of FTTx Chapter 2: Solutions for FTTx deployment Chapter 3: To deploy FTTx with GPON standard Chapter 4: Analysis and evaluation of factors affecting the quality of GPON network 8 DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1 Dự báo tăng trưởng Internet tại Việt Nam (nguồn CMC Telecom) 15 Hình 1.2 Phân loại mạng FTTx theo chiều dài cáp quang 20 Hình 1.3 Ví dụ về dịch vụ IPTV 25 Hình 1.4 Thị phần thuê bao băng rộng tại Trung Quốc 26 Hình 1.5 Dự báo nhu cầu băng thông rộng ở Trung Quốc 27 Hình 1.6 Tốc độ tăng trưởng CAGR tại Hàn Quốc 28 Hình 1.7 Định hướng phát triển FTTH tại Hàn Quốc 28 Hình 1.8 Phát triển thuê bao băng rộng ở Nhật Bản 29 Hình 1.9 Phát triển thuê bao FTTH tại Nhật Bản 30 Hình 2.10 Kiến trúc mạng quang chủ động 34 Hình 2.11 Kiến trúc mạng quang thụ động 35 Hình 2.12 Bộ chia công suất quang 36 Hình 3.13 Mô hình lai ghép giữa cáp quang và cáp đồng 48 Hình 3.14 So sánh tổng chi phí thiết bị mạng giữa EPON và GPON 49 Hình 3.15 So sánh chi phí tính trên một thuê bao EPON và GPON 50 Hình 3.16 So sánh chi phí trên một thuê bao tỷ lệ chia EPON = GPON 1:32 50 Hình 3.17 Cấu trúc mạng truy nhập băng rộng FTTx 51 Hình 3.18 Sơ đồ kết nối đến các Router 52 Hình 3.19 Cấu hình mạng VoIP 54 Hình 3.20 Sơ đồ tổ chức đấu nối mạng FTTx 57 Hình 3.21 Minh họa kết nối FTTB và FTTH 57 Hình 4.22 (a) Tín hiệu nhận được ở bộ thu. (b) Hàm phân bố xác suất bit “1” và bit “0” 60 Hình 4.23 Mối quan hệ giữa hệ số phẩm chất Q và tỉ lệ lỗi bit BER 63 Hình 4.24 Hệ số Q tính theo biên độ 63 Hình 4.25 Sự hình thành đồ thị mắt 65 Hình 4.26 Đồ thị mắt 65 Hình 4.27 Biểu diễn phổ tín hiệu tập trung ở bước sóng 1490 nm 66 Hình 4.28 Biểu diễn phổ tín hiệu tập trung ở bước sóng 1310nm) 67 Hình 4.29 Minh họa phương pháp ghép kênh TDM trong GPON 68 Hình 4.30 Phân loại mã đường dây 69 Hình 4.31 Sử dụng điều chế NRZ 71 Hình 4.32 Sử dụng điều chế RZ 71 Hình 4.33 Sơ đồ mạng GPON 74 Hình 4.34 Cấu trúc ONU 75 9 [...]... 8,7% Xu hướng triển khai: Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx Các nhà khai thác FTTH/B chính bao gồm: • China Telecom (CTC) và China Netcom (CNC) đã triển khai FTTH/B • Great Wall Broadband triển khai FTTH • FTTH + LAN được triển khai trong các tòa nhà mới, và ADSL 2 triển khai đến các khách hàng khác Xu hướng công nghệ: • Công nghệ PON trên nền FTTB • Nhà khai thác CTC... số thuê bao Hình 1.5 Dự báo nhu cầu băng thông rộng ở Trung Quốc Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx 1.7.1.2 Thông tin thị trường Hàn quốc Hình 1.6 Tốc độ tăng trưởng CAGR tại Hàn Quốc Tốc độ phát triển (CARG) giảm nhanh sau 3 năm triển khai Cần thiết các mô hình doanh nghiệp mới kiểu IPTV Hạ tầng FTTH hỗ trợ các dịch vụ cao cấp Hình 1.7 Định hướng phát triển FTTH tại... trực tuyến, học trực tuyến… Dưới đây là một vài hình ảnh về dịch vụ VOD Hình 1.3 dưới đây mô tả một trong những ứng dụng được triển khai trên nền mạng FTTx Dịch vụ này cũng đã được FPT thử nghiệm thành công Hình 1.3 Ví dụ về dịch vụ IPTV 1.7 Tình hình phát triển FTTx trên thế giới và tại Việt Nam 1.7.1 Tình hình FTTx trên thế giới 1.7.1.1 Thị trường Trung Quốc Trung Quốc là thị trường băng rộng lớn nhất... quan về mạng FTTx Worldwide Interoperability for Microwave Access WiMAX Tiêu chuẩn cho việc kết nối băng thông rộng không dây ở khoảng cách lớn TỔNG QUAN VỀ MẠNG FTTx 1.1 Giới thiệu chương Chương này cho ta cái nhìn khái quát về nguồn sự ra đời, tình hình phát triển của mạng FTTx trên thế giới và tại Việt Nam cũng như những ứng dụng thực tiễn của mạng FTTx 1.2 Nguồn gốc sự ra đời của mạng FTTx 1.2.1... Tốc độ đi Internet cam kết tối thiểu của FTTx ≥ 256 Kbps Ngoài ra, chúng ta có thể thấy rõ hơn những ưu điểm mới và vượt trội của công nghệ FTTx so với các công nghệ mạng ADSL hiện tại qua Bảng 1.3 dưới đây: Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx Bảng 1.3 So sánh giữa FTTx và ADSL Yếu tố so sánh ADSL Môi trường truyền tín Cáp đồng hiệu FTTx Cáp quang Độ ổn định Dễ bị suy... chúng sử dụng các dịch vụ viễn thông như là thoại, truyền hình, internet một cách riêng biệt Tức là chúng ta có thể sử dụng dịch vụ thoại của Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx nhà cung cấp A, truyền hình cáp của nhà cung cấp B, internet của một nhà cung cấp C Thậm chí với mỗi nhà cung cấp hay với mỗi một loại hình dịch vụ lại cần tới một đường dây thuê bao riêng Điều... Tổng quan về mạng FTTx Hình 4.35 Đồ thị mắt, BER, Q ở khoảng cách 20km .77 Hình 4.36 Đồ thị BER min ở khoảng cách 20 km 78 Hình 4.37 Đồ thị mức ngưỡng ở khoảng cách 20 km 78 Hình 4.38 Đồ thị mắt, BER, Q factor ở khoảng cách 10 km 79 Hình 4.39 Đồ thị mắt ở khoảng cách 20 km, hệ số chia của splitter là 1:4 80 Hình 4.40 Đồ thị mắt với hệ số chia là 1:64 81 Hình 4.41 Đồ thị mắt... giảm tốc độ truyền dẫn tối đa có thể trong hệ thống FTTX Ngoài ra do đây là những chuyển mạch có tốc độ cao nên các thiết bị này có chi phí đầu tư lớn, không phù hợp với việc triển khai đại trà cho mạng truy cập Hình 2.1 dưới đây mô tả kiến trúc mạng quang chủ động AON Với mô hình cáp quang chạy đến từng hộ gia đình, một thuê bao của mạng quang chủ động hình cây cách trung tâm điều khiển từ xa tới 20 km... phát triển, đuổi kịp các nước phát triển khác, Việt Nam vẫn phát triển mạnh, nhanh của thuê bao Internet để có thể phổ cập Internet rộng khắp trên đất nước hơn 80 triệu dân này Năng lực mạng quốc gia: Dung lượng kết nối quốc tế liên tục tăng, đặc biệt năm 2008 dung lượng tăng gần gấp đôi năm 2007 Trong thời gian tới khi FPT Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx Telecom triển. .. • Kết nối băng rộng đến được nông thôn và người già (trên 65 tuổi) Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx Hình 1.9 Phát triển thuê bao FTTH tại Nhật Bản Tầm nhìn 2010 của Nhật: Ubiquitous-Japan (u-Japan) (mọi nơi, phổ biến, hướng người dùng và duy nhất) Mục tiêu của e-Japan là mang truyền hình, điều trị bệnh từ xa và đường truyền đến mọi nhà Người già và vùng nông thôn . need FTTx. The thesis is devided into 4 chapters which are: Chapter 1: Overview of FTTx Chapter 2: Solutions for FTTx deployment Chapter 3: To deploy FTTx. LIỆU THAM KHẢO 85 Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 5 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 5 TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án gồm 4 chương, nội