Công nghệ GPON phương pháp lập cấu trúc và ứng dụng lập cấu trúc mạng GPON cho Viễn thông Nghệ An

Đề tài gồm 4 chương: Chương 1: Tổng quan về mạng truy nhập quang thụ động Chương 2: Công nghệ mạng quang thụ động GPON Chương 3: phương pháp xây dựng cấu trúc mạng FTTx GPON Chương 4: thiết kế cấu trúc mạng GPON cho viễn thông Nghệ An Kết luận: Tổng kết các nội dung đã nghiên cứu, những đóng góp của luận văn

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG 1 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: "Công nghệ GPON, phương pháp lập cấu trúc và ứng dụng lập cấu trúc mạng GPON cho Viễn thông Nghệ An" Giảng viên hướng dẫn : ThS. VŨ HỒNG SƠN Sinh viên thực hiện : CAO THỊ HUỆ Lớp : D08VT5 Khoá : 2008-2012 Hệ : Chính quy HÀ NỘI - 2012 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: "Công nghệ GPON, phương pháp lập cấu hình và ứng dụng lập cấu hình mạng GPON cho Viễn thông Nghệ An" Giảng viên hướng dẫn : ThS. VŨ HỒNG SƠN Sinh viên thực hiện : CAO THỊ HUỆ Lớp : D08VT5 Khoá : 2008-2012 Hệ : Chính quy HÀ NỘI -2012 MỞ ĐẦU Để đáp ứng được nhu cầu dịch vụ băng rộng trong tương lai, mục tiêu của các mạng truy nhập cố định là thay thế các công nghệ cáp đồng bằng công nghệ cáp quang hướng tới đối tượng khách hàng có nhu cầu lớn. Trong quá trình chuyển đổi này, nhiều công nghệ cho mạng truy nhập cố định đã được áp dụng như DSL, cáp đồng trục, AON, PON, Ethernet Các dịch vụ viễn thông ngày nay đã có những thay đổi về căn bản so với dịch vụ truyền thống trước đây (chẳng hạn như thoại). Lưu lượng thông tin trên mạng là sự hòa trộn giữa lưu lượng thoại và các dịch vụ phi thoại trong đó lưu lượng dịch vụ phi thoại liên tục gia tăng và biến động rất nhiều. Mạng viễn thông thường được cấu thành bởi ba mạng chính: mạng đường trục, mạng phía khách hàng và mạng truy nhập.Trong những năm gần đây mạng đường trục có những bước phát triển nhảy vọt do sự xuất hiện của các công nghệ mới. Cũng như vậy mạng nội hạt LAN cũng đã được cải tiến và nâng cấp lên tốc độ cao Erthernet 10Gb/s. Điều này đã dẫn đến một sự chênh lệch băng thông lớn giữa một bên là mạng LAN và mạng đường trục tốc độ cao và một bên là mạng truy nhập tốc độ thấp mà chúng ta vẫn gọi là nút cổ chai (bottleneck) trong mạng viễn thông. Việc bùng nổ lưu lượng Internet trong thời gian qua càng làm tình hình trầm trọng. Cùng với sự bùng nổ về Internet yêu cầu về dữ liệu cũng tăng lên đáng kể so với nhu cầu thoại. Do đó truy đã nâng cấp băng thông công nghệ cũ vẫn không thể đáp ứng đủ nhu cầu của người sử dụng gia tăng, đòi hỏi cấp thiết là có công nghệ mới triển khai giúp tháo gỡ tính hình hiện tại. Hiện tại, các nhà cung cấp dịch vụ đã triển khai cung cấp dịch vụ Internet bằng công nghệ đường dây thuê bao số DSL. DSL sử dụng đôi dây giống như dây điện thoại, và yêu cầu phải có một modem DSL đặt tại thuê bao và DSLAM đặt tại tổng đài. Tốc độ dữ liệu của DSL nằm trong khoảng từ 128 Kb/s đến 1,5 Mb/s. Mặc dù tốc độ của nó đã tăng đáng kể so với modem tương tự, nhưng khó có thể được coi là băng rộng do không cung cấp được các dịch vụ video, thoại, dữ liệu cho các thuê bao ở xa. Khoảng cách từ tổng đài đến theo bao chỉ trong phạm vi 5,5 km. Ta có thể tăng khoảng cách này bằng giải pháp triển khai thêm nhiều DSLAM đến gần thuê bao, nhưng đây là một giải pháp không hiệu quả do chi phí quá cao. Một giải pháp khác được đưa ra là sử dụng cáp modem. Các công ty cáp TV cung cấp các dịch vụ Internet bằng cách triển khai các dịch vụ tích hợp dữ liệu trên mạng cáp đồng trục, mà ban đầu được thiết kế để truyền dẫn tín hiệu video tương tự. Ví dụ, mạng HFC sẽ có sợi quang nối từ các đầu dẫn hay các hub đến các nút quang, và từ các nút quang sẽ phân chia đến các thuê bao thông qua cáp đồng trục, bộ lặp và các bộ ghép/tách. Tuy nhiên, mô hình kiến trúc này có nhược điểm là thông lượng hiệu dụng của các nút quang không quá 36 Mb/s, vì vậy tốc độ thường rất thấp vào những giờ cao điểm. Như vậy, chúng ta thấy rằng cả công nghệ DSL và cáp modem đều không đáp ứng được những yêu cầu về băng thông cho mạng truy nhập. Hầu hết các nhà công nghệ mạng hiện nay đều đang tiến tới một công nghệ mới, tập trung vào sử dụng đường dây quang tăng băng thông cung ứng. Sinh viên Cao Thị Huệ - D08VT5 Page  Đề tài nghiên cứu giải pháp phát triển mạng truy nhập quang FTTx - GPON tại VNPT –Nghệ An nhằm mục đích đồng bộ,tối ưu hóa mạng lưới, tận dụng những thiết bị sẵn có trên mạng kết hợp với công nghệ mới tạo hiệu quả đầu tư, đáp ứng được nhu cầu thuê bao băng rộng trên địa bàn trong những năm tới và cung cấp đầy đủ các dịch vụ cho khách hàng như internet tốc độ, IPTV, VOD(Xim phim theo yêu cầu) hội nghị truyền hình, IP camera…có tính ổn định cũng như cự ly phục vụ xa. Đề tài gồm 4 chương: Chương 1: Tổng quan về mạng truy nhập quang thụ động Chương 2: Công nghệ mạng quang thụ động GPON Chương 3: phương pháp xây dựng cấu trúc mạng FTTx- GPON Chương 4: thiết kế cấu trúc mạng GPON cho viễn thông Nghệ An Kết luận: Tổng kết các nội dung đã nghiên cứu, những đóng góp của luận văn Sinh viên Cao Thị Huệ - D08VT5 Page  NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ, CHO ĐIỂM (Của người hướng dẫn) Điểm: (bằng chữ: ) Đồng ý/không đồng ý cho sinh viên bảo vệ trước hội đồng chấm đồ án tốt nghiệp? Hà Nội, ngày tháng năm 2012 CÁN BỘ - GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, họ tên) Sinh viên Cao Thị Huệ - D08VT5 Page  MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG PON 1 1.1 Công nghệ truy nhập sử dụng cáp sợi quang 1 1.1.1 Giới thiệu: 1 1.1.2 Cấu trúc mạng truy nhập quang: 1 1.1.3 Công nghệ quang truy nhập chủ động AON và bị động PON: 2 CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG GPON 7 2.1 Giới thiệu chung 7 2.2. Tình hình chuẩn hóa GPON: 7 2.3. Kiến trúc GPON: 8 2.3.1 Kết cuối đường quang OLT 9 2.3.2 Khối mạng quang ONU 10 2.3.3 Mạng phân phối quang ODN 10 2.4 Thông số kỹ thuật 12 2.5 Kỹ thuật truy nhập và phương thức ghép kênh: 13 2.5.1 Kỹ thuật truy nhập 13 2.5.2 Phương thức ghép kênh 14 2.6 Phương thức đóng gói dữ liệu 14 2.7 Định cỡ và phân định băng tần động: 15 2.7.1 Thủ tục định cỡ (Ranging) 15 2.7.2 Phương thức cấp phát băng thông: 17 2.8 Bảo mật và mã hóa sửa lỗi: 18 2.9 Khả năng cung cấp băng thông 19 Sinh viên Cao Thị Huệ - D08VT5 Page  2.10 Khả năng cung cấp dịch vụ: 20 2.11 Một số vấn đề cần quan tâm trong tính toán thiết kế mạng GPON 21 2.12 Kết luận 22 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CẤU TRÚC MẠNG TRUY NHẬP QUANG FTTx-GPON 23 3.1 Dự báo thuê bao băng rộng: 23 3.1.1 Các hình thức cung cấp quang FTTx: 23 3.1.2 Công thức tính toán dự báo thuê bao: 24 3.2 Cấu trúc mạng truy nhập quang GPON tại các tỉnh, thành phố: 25 3.2.1 Cấu trúc tổng quát GPON: 25 3.5.1. Xác định các vùng sẽ thực hiện việc thiết kế: 29 3.5.5 Thực hiện việc tính toán: 32 3.5.6 Tối ưu mạng để xác định số lượng thiết bị cần thiết trong giai đoạn tới: 33 CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ CẤU TRÚC MẠNG GPON CHO VIỄN THÔNG NGHỆ AN 35 4.1 Hiện trạng mạng truy nhập băng rộng của viễn thông Nghệ An: 35 4.1.1 Hiện trạng đài trạm và thiết bị: 35 4.12 Mạng cáp quang: 35 4.2 Nhu cầu khách hàng và phân đoạn khách hàng tại viễn thông Nghệ An: 35 4.3 Xây dựng cấu trúc mạng GPON cho viễn thông Nghệ An: 37 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 55 Sinh viên Cao Thị Huệ - D08VT5 Page  DANH MỤC HÌNH VẼ CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG PON 1 1.1 Công nghệ truy nhập sử dụng cáp sợi quang 1 1.1.1 Giới thiệu: 1 1.1.2 Cấu trúc mạng truy nhập quang: 1   1.1.3 Công nghệ quang truy nhập chủ động AON và bị động PON: 2  !"#$% &'!"($% CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG GPON 7 2.1 Giới thiệu chung 7 2.2. Tình hình chuẩn hóa GPON: 7 2.3. Kiến trúc GPON: 8 2.3.1 Kết cuối đường quang OLT 9 2.3.2 Khối mạng quang ONU 10 2.3.3 Mạng phân phối quang ODN 10 2.4 Thông số kỹ thuật 12 2.5 Kỹ thuật truy nhập và phương thức ghép kênh: 13 2.5.1 Kỹ thuật truy nhập 13 2.5.2 Phương thức ghép kênh 14 2.6 Phương thức đóng gói dữ liệu 14 2.7 Định cỡ và phân định băng tần động: 15 2.7.1 Thủ tục định cỡ (Ranging) 15 Sinh viên Cao Thị Huệ - D08VT5 Page  2.7.2 Phương thức cấp phát băng thông: 17 2.8 Bảo mật và mã hóa sửa lỗi: 18 2.9 Khả năng cung cấp băng thông 19 2.10 Khả năng cung cấp dịch vụ: 20 2.11 Một số vấn đề cần quan tâm trong tính toán thiết kế mạng GPON 21 2.12 Kết luận 22 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CẤU TRÚC MẠNG TRUY NHẬP QUANG FTTx-GPON 23 3.1 Dự báo thuê bao băng rộng: 23 3.1.1 Các hình thức cung cấp quang FTTx: 23 3.1.2 Công thức tính toán dự báo thuê bao: 24 )*!+,-../0&-1&-2($%3 40&-5*671&-2($%-89/'.2($%3 3.2 Cấu trúc mạng truy nhập quang GPON tại các tỉnh, thành phố: 25 3.2.1 Cấu trúc tổng quát GPON: 25 3.5.1. Xác định các vùng sẽ thực hiện việc thiết kế: 29 3.5.5 Thực hiện việc tính toán: 32 3.5.6 Tối ưu mạng để xác định số lượng thiết bị cần thiết trong giai đoạn tới: 33 CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ CẤU TRÚC MẠNG GPON CHO VIỄN THÔNG NGHỆ AN 35 4.1 Hiện trạng mạng truy nhập băng rộng của viễn thông Nghệ An: 35 4.1.1 Hiện trạng đài trạm và thiết bị: 35 4.12 Mạng cáp quang: 35 3:;<= 3:;<= Sinh viên Cao Thị Huệ - D08VT5 Page > 4.2 Nhu cầu khách hàng và phân đoạn khách hàng tại viễn thông Nghệ An: 35 4.3 Xây dựng cấu trúc mạng GPON cho viễn thông Nghệ An: 37 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 55 Sinh viên Cao Thị Huệ - D08VT5 Page > [...]... dịch vụ (MSAN,DSLM ) Cấu trúc mạng AON là loại mạng kết nối điểm-điểm (Point To Point), trong đó mỗi một thuê bao sử dụng một sợi cáp quang riêng không chia sẻ với các thuê bao khác Hình 1.1 - Cấu trúc mạng FTTx-AON 1.1.3.2 Công nghệ truy nhập bị động PON Có hai loại công nghệ truy nhập quang thụ động đang được sử dụng trong các mạng viễn thông hiện nay gồm: Công nghệ truy nhập quang thụ động ghép kênh... 32 3.5.6 Tối ưu mạng để xác định số lượng thiết bị cần thiết trong giai đoạn tới: 33 CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ CẤU TRÚC MẠNG GPON CHO VIỄN THÔNG NGHỆ AN 35 4.1 Hiện trạng mạng truy nhập băng rộng của viễn thông Nghệ An: .35 4.1.1 Hiện trạng đài trạm và thiết bị: .35 Sinh viên Cao Thị Huệ - D08VT5 xii Page 4.12 Mạng cáp quang: 35 4.1.2.1 Mạng cáp quang trung kế: ... 35 4.1.2.2 Mạng cáp quang truy nhập: 35 4.2 Nhu cầu khách hàng và phân đoạn khách hàng tại viễn thông Nghệ An: 35 4.3 Xây dựng cấu trúc mạng GPON cho viễn thông Nghệ An: .37 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 55 Sinh viên Cao Thị Huệ - D08VT5 xiii Page DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ADM Add Drop Multiplexer APON ATM Passive Optical Network ATM Asynchronous Tranfer Mode AUI Attchment... 2 1.1.3 Công nghệ quang truy nhập chủ động AON và bị động PON: 2 1.1.3.1 Công nghệ truy nhập chủ động AON: 2 1.1.3.2 Công nghệ truy nhập bị động PON 2 CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG GPON 7 2.1 Giới thiệu chung 7 2.2 Tình hình chuẩn hóa GPON: 7 2.3 Kiến trúc GPON: 8 2.3.1 Kết cuối đường quang OLT 9 2.3.2 Khối mạng quang ONU... hỏi phải có kĩ năng tốt trong công việc lắp đặt và bảo dưỡng 1.1.2 Cấu trúc mạng truy nhập quang: Dựa trên các khuyến nghị của ITU-T và các tiêu chuẩn có liên quan đưa ra cấu hình tham chiếu và các khối chức năng của mạng truy nhập quang: 1.1.2.1 Cấu hình tham chiếu: Mạng truy nhập dung sợi cáp quang làm môi trường tham chiếu Thông tin trao đổi của tổng đài chuyển mạch và thông tin nhận được của thuê...DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Đặc tính của các công nghệ TDM-PON………… …………………5 Bảng 1.1 Đặc tính của các công nghệ TDM-PON………… …………………5 xi CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG PON .1 1.1 Công nghệ truy nhập sử dụng cáp sợi quang 1 1.1.1 Giới thiệu: 1 1.1.2 Cấu trúc mạng truy nhập quang: .1 1.1.2.1 Cấu hình tham chiếu: ... quang thụ động Đồ án tốt nghiệp đại học CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG PON 1.1 Công nghệ truy nhập sử dụng cáp sợi quang 1.1.1 Giới thiệu: Mạng truy nhập quang OAN (Optical Access Network) là mạng truy nhập chủ yếu sử dụng cáp quang làm phương tiện truyền dẫn Những ưu điểm của mạng truy nhập quang là: Dung lượng lớn Kích thước và trọng lượng cáp nhỏ Không bị nhiễu điện Tính bảo mật... chuyển lưu lượng pseudowire 2.3 Kiến trúc GPON: Hình 2-1 mô tả cấu hình hệ thống G-PON bao gồm OLT, các ONU, một bộ chia quang và các sợi quang Sợi quang được kết nối tới các nhánh OLT tại bộ chia quang ra 64 sợi khác và các sợi phân nhánh được kết nối tới ONU Hình 2-1 - Kiến trúc mạng GPON Sinh viên Cao Thị Huệ - D08VT5 Page Chương II: Công nghệ mạng quang thụ động GPON Đồ án tốt nghiệp đại học Các thiết... nhờ sử dụng những sợi riêng biệt cho truyền dẫn đường lên và xuống Sự phân cách vật lí của các hướng truyền dẫn tránh được ảnh hưởng phản xạ quang trong mạng và cũng loại bỏ vấn đề kết hợp và phân tách hai hướng truyền dẫn điều này cho phép tăng được quỹ công suất trong mạng Việc sử dụng hai sợi quang làm cho việc thiết kế mạng mềm dẻo hơn và làm tăng độ khả dụng bởi vì chúng ta có thể mở rộng mạng bằng... biên mạng Tuy nhiên hiện nay mạng APON/BPON không được quan tâm phát triển do chỉ hỗ trợ dịch vụ ATM và tốc độ truy nhập thấp hơn nhiều so với các công nghệ hiện hữu khác như GPON hay EPON Các nghiên cứu hiện nay đang tập trung vào GPON và EPON/GEPON vì đây là các công nghệ mới hứa hẹn sẽ được triển khai rộng rãi trong mạng truy nhập băng rộng do các đặc điểm vượt trội của chúng so với các công nghệ . VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG 1 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: " ;Công nghệ GPON, phương pháp lập cấu trúc và ứng dụng lập cấu trúc mạng GPON cho Viễn thông Nghệ. VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: " ;Công nghệ GPON, phương pháp lập cấu hình và ứng dụng lập cấu hình mạng GPON cho Viễn. quang thụ động Chương 2: Công nghệ mạng quang thụ động GPON Chương 3: phương pháp xây dựng cấu trúc mạng FTTx- GPON Chương 4: thiết kế cấu trúc mạng GPON cho viễn thông Nghệ An Kết luận: Tổng kết