Đề tài nghiên cứu có cấu trúc gồm 3 chương trình bày tổng quan về FIBER TO HOME; công nghệ mạng quang thụ động PON; thiết kế tuyến FTTH và mô phỏng trên phần mềm OptiSystem. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết. Đề tài Hoàn thiện công tác quản trị nhân sự tại Công ty TNHH Mộc Khải Tuyên được nghiên cứu nhằm giúp công ty TNHH Mộc Khải Tuyên làm rõ được thực trạng công tác quản trị nhân sự trong công ty như thế nào từ đó đề ra các giải pháp giúp công ty hoàn thiện công tác quản trị nhân sự tốt hơn trong thời gian tới.
TR G G TT H U GH VI T - H Ệ ỆN TỬ - VIỄN THƠNG TĨM TẮT Ồ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG Ề THIẾT KẾ TUYẾN FTTH DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG THỤ ỘNG PON SVTH : Hồ Trung Hiếu Lớp : CCVT15A Niên khóa : 2015 - 2018 CBHD : ThS Trần Thị Trà Vinh Nẵng tháng 6, năm 2018 LỜI MỞ ẦU Trong thời điểm mạng viễn thông phát triển nhu cầu lưu lượng nhằm đáp ứng nhu cầu tốc độ truyền dẫn thông tin khoảng cách lớn, tốc độ bit cho thuê bao sử dụng việc thiết kế mạng FTTH (Fiber To The Home) dựa mạng quang thụ động việc cần thiết mang ý nghĩa quan trọng, có tính thực tiễn lớn ông nghệ FTTH mạng viễn thông băng rộng cáp quang nối đến tận nhà để cung cấp dịch vụ tốc độ cao điện thoại, Internet tốc độ cao IPTV triển khai nhiều nước ta Vì em định chọn đề tài “thiết kế tuyến FTTH dựa công nghệ mạng quang thụ động PON” để tìm hiểu mạng FTTH công nghệ liên quan đến thiết kế mạng FTTH ội dung đồ án bao gồm chương: hƣơng 1: Tổng quan FIBER T H ME hƣơng 2: công nghệ mạng quang thụ động P hƣơng 3: Thiết kế tuyến FTTH mô phần mềm ptiSystem Do kiến thức hạn chế, cộng với thời gian tích lũy chưa nhiều nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót số nội dung chưa chi tiết, mong thầy giáo góp ý thông cảm PHẦN MỞ ẦU Lý chọn đề tài Hiện nay, công nghệ FTTH (Fiber To The Home) mạng viễn thông băng rộng cáp quang nối đến tận nhà để cung cấp dịch vụ tốc độ cao điện thoại, Internet tốc độ cao IPTV triển khai nhiều nước ta Vì em định chọn đề tài “Thiết kế mạng FTTH dựa cơng nghệ mạng quang thụ động PON” để tìm hiểu mạng FTTH công nghệ liên quan đến thiết mạng FTTH Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu Mục tiêu: Thiết kế mơ hình mạng FTTH hiệm vụ: tìm hiểu chuyên mục liên quan đến đề tài thiết kế ối tƣợng phạm vi nghiên cứu ối tượng: công nghệ mạng quang thụ động P Phạm vi: - ghiên cứu mạng FTTH - ghiên cứu công nghệ mạng quang thụ động P - Thiết kế mạng FTTH Phƣơng pháp nghiên cứu - Tìm hiểu phương pháp thơng qua mạng internet - ác đồ án có đề tài liên quan - Vận dụng kỹ năng, kiến thức học để thực - Xây dựng mơ hình thiết kế, tiến hành mơ Dự kiến kết - Hiểu công nghệ mạng quang thu động mạng FTTH - Hoàn thành mơ hình thiết kế FTTH Ý nghĩa khoa học thực tiễn Trong thời điểm mạng viễn thông phát triển nhu cầu lưu lượng nhằm đáp ứng nhu cầu tốc độ truyền dẫn thông tin khoảng cách lớn, tốc độ bit cho thuê bao sử dụng việc thiết kế mạng FTTH dựa mạng quang thụ động việc cần thiết mang ý nghĩa quan trọng, có tính thực tiễn lớn ƢƠ 1: TÌM HIỂU MẠNG FIBER TO THE HOME 1.1 Khái niệm FTTH (Fiber To The Home) công nghệ kết nối viễn thông sử dụng cáp quang từ nhà cung cấp dịch vụ tới địa điểm khách hàng (văn phịng, nhà…) ơng nghệ đường truyền thiết lập sở liệu truyền qua tín hiệu quang (ánh sáng) sợi cáp quang đến thiết bị đầu cuối khách hàng, tín hiệu biến đổi thành tín hiệu điện, qua cáp mạng vào định tuyến băng rộng Nhờ đó, khách hàng truy cập internet thiết bị qua có dây khơng dây 1.2 Ƣu điểm mạng FTTH - Số lượng thu phát quang, thiết bị đầu cuối tổng đài - sợi quang thấp Khoảng cách truyền lớn: thích hợp cho việc phát triển thuê bao viễn thông - Băng thơng lớn chạy tốt u cầu ứng dụng đại - Có giá thành bảo dưỡng trì mạng thấp - An tồn cho thiết bị, không sợ sét đánh lan truyền đường dây 1.3 Kiến trúc mạng quang FTTH 1.3.1 Sơ đồ mạng tổng quát mạng FTTH Hình 1 Sơ đồ tổng quát mạng FTTH 1.3.2 Cấu hình mạng FTTH 1.3.2.1 Cấu hình dạng 1.3.2.2 Cấu hình dạng đường thẳng 1.3.2.3 Cấu hình dạng vịng 1.3.3 Bước sóng sử dụng mạng FTTH 1.4 Mạng quang tích cực AON mạng quang thụ động PON 1.4.1 Mạng quang tích cực AON Hình Kiến trúc mạng AON 1.4.2 Mạng PON Hình Kiến trúc mạng PON ƢƠ G 2: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG THỤ ỘNG PON 2.1 Giới thiệu mạng quang thụ động PON 2.1.1 Công nghệ PON PON từ viết tắt Passive Optical Network tạm dịch mạng quang thụ động Trong công nghệ PON, tất thành phần active tổng đài ( entral ffice) người sử dụng khơng cịn tồn mà thay vào thiết bị quang thụ động, để điều hướng traffic mạng dựa việc phân chia lượng tới điểm đầu cuối đường truyền mà người ta gọi cơng nghệ mạng quang thụ động PON 2.1.2 Đặc điểm hệ thống PON ặc trưng hệ thống PON thiết bị phân phối sợi quang đến nhà thuê bao sử dụng chia splitter lên tới 1: 128 PON hỗ trợ giao thức ATM, ethernet PON hỗ trợ dịch vụ voice, data video tốc độ cao Khả cung cấp băng thông cao Trong hệ thống P băng thông chia sẻ cho nhiều khách hàng điều làm giảm chi phí cho khách hàng sử dụng Khả tận dụng công nghệ WDM, ghép kênh phân chia theo dải tần cung cấp băng thông động để giảm thiếu cáp quang cần thiết để kết nối OLT với splitter PON thực truyền dẫn chiều sợi quang hay chiều sợi quang PON hỗ trợ topo hình cây, sao, bus ring 2.2 Thành phần mạng quang thụ động PON 2.2.1 Mơ hình hệ thống Hình Mơ hình hệ thống mạng PON 2.2.2 OLT (Optical Line Terminators) Hình 2 Các khối chức 2.2.1.1 Phần lõi 2.2.1.2 Phần dịch vụ OLT L 2.2.1.3 Phần chung OLT 2.2.3 ONU (Optical Network Units) Hình Các khối chức U 2.2.2.1 Phần lõi ONU 2.2.2.2 Phần dịch vụ ONU 2.2.2.3 Phần chung ONU 2.2.4 ODN 2.2.4.1 Sợi quang cáp quang 2.2.4.2 Splitter 2.3 Phân loại PON Bảng mô tả khác BPON, GPON EPON Thông APON/BPON GPON EPON số Tốc độ bit Down: 155, 622, Down:155, 622, Down up: 1244 Mbps 1244,2488 Mbps 1250 Mbps Up:155,622 Mbps Up: 155, 622, 1244 Mbps 11 Hình Mơ hình hệ thống BPON 2.4.1.2 Kiến trúc phân lớp APON/BPON Hình Kiến trúc phân lớp APON/BPON 2.4.1.3 Bước sóng APON/BPON Hình Kế hoạch phân bổ bƣớc sóng ITU-T G.983.3 2.4.2 GPON 2.4.2.1 Mô tả hệ thống GPON 2.4.2.2 Lớp truyền dẫn hội tụ GPON 12 Hình Khái niệm điều khiển đa truy nhập GPON 2.4.3 EPON 2.4.3.1 Kiến trúc lớp Ethernet EPON 2.4.3.2 khung Ethernet 2.4.4 So sánh EPON GPON 13 ƢƠ 3: THIẾT KẾ TUYẾN FTTH MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM OPTISYSTEM 3.1 Ý tƣởng thiết kế Tính tốn thiết kế số tuyến quang FTTH khoảng 27.000 thuê bao phạm vi Huyện inh Phước, Tỉnh Ninh Thuận Sử dụng phần mềm chuyên dụng ptiSystem để kiểm chứng đánh giá chất lượng tín hiệu hệ thống 3.2 Sơ đồ khối thiết kế mạng FTTH cho 27000 thuê bao dựa công nghệ PON Ở ta thiết kế mơ hình FTTH cho 27.000 thuê bao khu vực Huyện inh Phước với xã thị trấn Vậy nên từ trạm thành phố (VNPT Tỉnh Ninh Thuận, , ường 21/8, Thành phố Phan Rang - Tháp Chàm, Tỉnh Ninh Thuận) ta dùng chia để đưa thị trấn, xã huyện lại phân đến thuê bao inh Phước từ thị trấn, xã 14 3.3 Mô phần mềm OptiSystem 3.3.1 Giới thiệu phần mềm OptiSystem 3.3.2 Khảo sát thông số mô nhánh ể thiết kế mạng FTTH cho 27000 th bao từ trạm ta dùng chia để chia tín hiệu quang cho 27000 thuê bao Ở thiết kế cho khu vực gồm có xã thị trấn trước hết ta dung chia 1/9 để đưa tín hiệu quang xã thị trấn huyện ể đáp ứng nhu cầu 27000 thuê bao xã phải có 3000 th bao, mà công nghệ chia tối đa 1/128 nên trước hết ta dung chia 1/25 để chia tín hiệu quang đầu xã, thị trấn Tiếp theo ta dùng chia 1/120 để chia tới thuê bao 15 Ta chọn: - Tổn hao đầu ghép nối từ nguồn phát vào sợi quang, từ sợi quang đến máy thu, chia quang 0.2 dB - Công suất phát dBm - =13 dB, NF(hệ số nhiễu EDFA) = dB - R(hệ số chuyển đổi quang điện photodiode) = 1A/W - Tán sắc sợi = 17 ps/ km.nm , Số mode phân cực = Sử dụng mã đường RZ để truyền cách điều chế tín hiệu sử dụng điều chế Mach-Zehnder Suy hao qua điều chế MachZehnder vào khoảng 3.2dB Tính tốn suy hao: Xét th bao xa tuyến với chiều dài 18 km, bước sóng 1550nm có tổn hao sợi 0.3 dB/km Suy hao sợi là: = 0.2*18= 3.6 dB Sử dụng 15 nối với suy hao tương ứng nối là 0.5dB Suy hao nối = 0.5*15= 7.5 dB Sử dụng mối hàn với suy hao tương ứng mối hàn 0.1dB Suy hao mối hàn = 0.1*8= 0.8 dB Sử dụng chia 1:9, 1:25, 1:120 Suy hao chia = 10log9 + 10log25 + 10log120 = 44.31 dB Vậy, tổng công suất suy hao tuyến là: = + + + = 3.6 + 7.5 + 0.8 + 44.31= 56.21 dB Lựa chọn mạng PON sử dụng Với đặc tính cơng nghệ GP là: Tốc độ truyền dẫn lớn, dạng tốc độ đa dạng (7 dạng tốc 16 độ) cho ta dễ dàng lựa chọn Khoảng cách vật lý : tối đa 20km Tỷ lệ chia: sử dụng nhiều chia 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64, 1/128 Ta thấy đặc điểm phù hợp với mơ hình thiết kế ta mơ hình thiết kế mạng FTTH cho 27000 thuê bao cho huyện Vậy nên ta sử dụng công nghệ GPON mô hình 3.3.3 Sơ đồ thiết kế thực tế số nhánh Hình Sơ đồ tuyến thực tế 3.3.4 Mơ hình thiết kế sử dụng phần mềm Optisystem Hình Mơ nhánh Optisystem 17 Tuyến bao gồm thành phần: a Bộ phát - Bộ điều chế - Nguồn phát laser có cơng suất phát khoảng 5dB tần số phát khoảng 193,414489 THz, ứng với bước sóng 1550nm - Bộ chuyển đổi mã NRZ - Bộ điều chế Mach-Zehnder b Bộ truyền dẫn - Cáp quang, - Bộ khuếch đại EDFA - Bộ chia spliter c Bộ thu - Bộ lọc thơng thấp - Photodiode - Máy phân tích BER - Máy đo cơng suất - Máy sóng - Máy phân tích quang phổ 3.3.5 Kết thu Các thông số hệ thống: Khoảng cách tuyến xa 18 km Công suất phát từ -4 dBm đến 3.5 dBm Tốc độ truyền 155Mbps, 625Mbps 2.5 Gbps Bước sóng 1550 nm Số kênh đo: kênh Tham số cho mục (3.3.2) 18 Bảng Thông số thay đổi công suất phát với tốc độ 155Mbps Q BER -4 -31.835 4.28839 -5.04 -3.5 -31.338 4.80644 -6.11 -3 -30.842 5.3873 -7.44 -2.5 -30.344 6.03867 -9.10 -2 -29.847 6.76995 -11.19 -1.5 -29.349 7.58978 -13.80 -1 -28.851 8.50893 -17.05 -27.853 10.6944 -26.26 -26.857 13.4438 -40.77 1.5 -26.357 15.0731 -50.91 -25.859 16.8993 -63.64 2.5 -25.359 18.9457 -79.62 -24.860 21.2387 -99.67 3.5 -24.361 23.8075 -124.85 Bảng Thông số thay đổi công suất phát với tốc độ 625 Mbps Q BER -4 -31.856 0 -3.5 -31.359 2.15866 -1.81 -3 -30.862 2.54696 -2.26 -2.5 -30.365 2.86994 -2.68 -2 -29.868 3.23262 -3.21 19 -1.5 -29.370 3.63952 -3.86 -1 -28.872 4.09601 -4.67 -27.875 5.18239 -6.96 -26.877 6.5485 -10.53 1.5 -26.377 7.35784 -13.02 -25.879 8.26465 -16.15 2.5 -25.380 9.28041 -20.07 -24.881 10.4175 -24.98 3.5 -24.382 11.6895 -31.14 Bảng 3 Thông số thay đổi thay đổi công suất với tốc độ 2.5 Gbps Q BER -4 -3.5 -3 -2.5 -31.957 -31.478 -30.982 -30.485 0 0 0 0 -2 -1.5 -1 1.5 2.5 -29.988 -29.490 -28.993 -27.996 -26.999 -26.500 -26.001 -25.502 0 2.12723 2.71711 3.3908 3.78957 4.23615 4.76318 0 -1.78 -2.48 -3.46 -4.12 -4.94 -5.96 3.5 -25.003 -24.504 5.2959 5.9223 -7.23 -8.80 20 3.3.6 Một số hình ảnh mơ Hình 3 Hình ảnh giản đồ mắt với cơng suất phát 3.5 dBm, tốc độ bit 155 Mbps Hình Hình ảnh giản đồ mắt với công suất phát 3.5 dBm, tốc độ bit 625 Mbps 21 Hình Hình ảnh giản đồ mắt với công suất phát 3.5 dBm, tốc độ bit 2.5 Gbps Hình thị biểu diễn quan hệ công suất phát hệ số phẩm chất Q với công suất phát từ -4 đến 3.5 dBm, tốc độ bit 155 Mbps 22 Hình 78 thị biểu diễn quan hệ công suất phát tỉ lệ lỗi bit với công suất phát từ -4 đến 3.5 dBm, tốc độ bit 155 Mbps Hình thị biểu diễn quan hệ công suất thu tỉ lệ lỗi bit với công suất phát từ -4 đến 3.5 dBm, tốc độ bit 155 Mbps 23 Hình Sự thay đổi Q theo công suất phát biểu đồ mắt máy thu tƣơng ứng với tốc độ bit khác công suất phát khác Hình 10 Quan hệ BER cơng suất máy thu ứng với tốc độ bit khác biểu đồ mắt máy thu trƣờng hợp độ nhạy máy thu khác 24 3.3.7 Nhận xét Khi công suất phát tăng dần lên lần 0.5 dBm, từ giản đồ mắt ta vẽ đồ thị cơng suất phát với hệ số phẩm chất Q tuyến Ở hình 3.6 cho ta thấy với cơng suất phát tăng hệ số phẩm chất tăng theo ngược lại Với công suất phát thiết bị phát quang tăng lần 0.5 dBm ta thu kết từ giản đồ mắt, thông qua giản đồ mắt ta vẽ đồ thị công suất phát tỉ lệ lỗi bit BER Từ hình 3.7 cho ta thấy với cơng suất phát nhỏ tỉ lệ lỗi BER lớn ngược lại với công suất phát lớn tỉ lệ lỗi bit BER nhỏ Qua hình 3.8, đồ thị cho ta thấy cơng suất thu lớn tỉ lệ lỗi BER nhỏ ngược lại Từ hình 3.9 ta thấy quan hệ công suất phát hệ số phầm chất Q tương ứng với tốc độ bit khác 155 Mbps, 625 Mbps 2.5 Gbps Ở ta cho công suất phát tăng dần lần 0.5 dBm với tốc độ lớn dần từ 155 Mbps đến 2.5 Gbps thấy hệ số phẩm chất Q tăng ngược lại Hình 3.10, biểu diễn quan hệ tỉ lệ lỗi bit BER công suất đầu vào máy thu hệ thống tương ứng với tốc độ bit 155Mbps, 625Mbps 2,5Gbps Ta thấy công suất thu tốc độ bit khác tỉ lệ lỗi BER khác Ở đây, với cơng suất tốc độ đồ ta nhận xét với cơng suất tốc độ bit nhỏ có tỉ lệ lỗi bit BER thấp ngược lại 25 KẾT LUẬN Với mong muốn đáp ứng nhu cầu ngày cao khách hàng hiệu trình thiết kế hệ thống mạng truy cập quang FTTH, đồ án xây dựng đưa mô hình thiết kế mạng quang đến tận hộ gia đình với 27000 thuê bao huyện Ninh Phước, Ninh Thuận Việc ứng dụng mơ hình mạng quang thụ động PON với ưu điểm vượt trội tốc độ, băng thông chất lượng hứa hẹn phát triển vượt bậc cho mạng băng thông rộng, đáp ứng nhu cầu ngày cao khách hàng Tỉnh Ninh thuận nói riêng tỉnh thành khác Việt Nam nói chung Mặt khác, thơng qua đồ án giới thiệu tổng quan phần mềm mô OptiSystem; cách xây dựng, thiết kế mạng thông tin sợi quang khảo sát chất lượng mạng thơng tin sợi quang phần mềm, từ tạo điều kiện thuận lợi việc triển khai mạng vào thực tế Trong q trình nghiên cứu hồn thành đề tài, em cô Trần Thị Trà Vinh nhiệt tình hướng dẫn, em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý báu cô Mặc dù cố gắng, song hạn chế tài liệu nghiên cứu khả thân nên đồ án không tránh khỏi sai sót định Em kính mong nhận góp ý từ thầy bạn để đồ án hoàn thiện