Nghiên cứu công nghệ X-G PON và đề xuất triển khao tại tỉnh Chăm Pa Sắc

Từ các van đề trên, em lựa chon dé tài: “Nghiên cứu công nghệ XG-PON và đề xuấttriển khai tại Tỉnh Chăm Pa Sắc” Nhằm đáp ứng dược nhu cầu của mọi lĩnh vực tại tỉnh Chăm Pa Sắc.. Tổng qua

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIÊN THONG

XAISIDA Phetsamay

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ X-G PON VÀ ĐÈ XUẤT

TRIEN KHAI TẠI TINH CHAM PA SẮC

Chuyén nganh : KY THUAT VIEN THONG

Mã số : 8.52.02.08

TOM TAT DE ÁN TOT NGHIỆP THẠC SĨ

HÀ NỘI - 2023

Luận văn được hoàn thành tại:

HỌC VIEN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THONG

Người hướng dẫn khoa học: TS PHAM ANH THU

Phản biện 1: TS PHAM XUAN NGHĨA

Phan bién 2: PGS TS NGUYEN HONG QUANG

Luận văn nay được bao vệ trước Hội đông châm luận văn thạc sĩ tại Hoc

viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

Vào lúc: 10 giờ 40 phút ngày 29 tháng 07 năm 2023

Có thê tìm hiéu luận van tại:

- Thư viện của Học viện Công nghệ B ưu chính Viễn thông

LỜI CAM ĐOANTôi, Xaisida Phetsamay, cam đoan rang đề án thạc si mang tựa đề “Nghién cứu côngnghệ XG-PON va dé xuất triển khai tại Tỉnh Chăm Pa Sắc ” được trình bày đưới đây là công

trình nghiên cứu của chính tôi dưới sự hướng dẫn của TS Phạm Anh Thư.

Tôi xin cam đoan răng mọi thông tin và dữ liệu trong đề án là trung thực và được thu

thập một cách đáng tin cậy.

Tôi cam đoan rằng không có bat kỳ vi phạm nao đối với các quy định đạo đức nghiêncứu khoa học trong quá trình thực hiện đề án Các tài liệu tham khảo được trích dẫn đúngnguồn gốc và được sử dụng một cách hợp lý

Tôi hiểu rõ rằng nếu phát hiện bat kỳ sai sót, vi phạm hoặc gian lận nao trong dé áncủa mình, tôi sẽ chịu trách nhiệm trước pháp luật và có thể bị xem xét lại về bằng cấp đã đạtđược Tôi viết cam đoan này và tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính chính xác và trung

thực của công trình nghiên cứu này.

Hà Nội ngày tháng năm 2023

Tác giả

Xaisida Phetsamay

Viễn thông Tinh Chăm Pa Sắc hiện nay đã triển khai lắp đặt các thiết bị cung cấp dịch

vụ GPON tại một số Huyện, thị xã nằm trong Tỉnh Chăm Pa Sắc nhằm đáp ứng dụng nhu

cầu cảng ngày càng cao của người dân trong tỉnh Tuy nhiên, với sự phát triển nhanh chóng

về số lượng thuê bao cũng như các dịch vụ băng thông rộng, trong tương lai không xa, côngnghệ GPON có thé cũng bộc lộ những hạn chế tại Tỉnh Chăm Pa Sic

Từ các van đề trên, em lựa chon dé tài: “Nghiên cứu công nghệ XG-PON và đề xuấttriển khai tại Tỉnh Chăm Pa Sắc” Nhằm đáp ứng dược nhu cầu của mọi lĩnh vực tại tỉnh

Chăm Pa Sắc

2 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Trong số các công nghệ truy nhập quang tiên tiến hiện nay, mạng quang thụ động tốc

độ 10 Gigabit (XG-PON) của ITU-T (NG-PON) có khả năng cho phép các nhà cung cấpdịch vụ chuyển hóa dễ dàng hệ thống truy cập quang GPON hiện tại lên mạng truy nhậpquang thụ động tốc độ 10 Gigabit XG-PON bằng cách sử dụng chung cơ sở hạ tang mangcáp sợi quang ODN đã triển khai và cũng cho phép hai hệ thống này (GPON và XG-PON)hoạt động kết hợp trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng bằng cách sử dụng kỹ thuật ghép kênhtheo bước sóng Công nghệ mạng truy nhập quang thụ động thế hệ kế tiếp với tốc độ 10Gigabit/s cần được xem xét triển khai nhằm đảm bảo kha năng cạnh tranh và lợi nhuậntrong việc cung cấp dịch vụ truy nhập băng rộng và đáp ứng nhu cầu của người dùng, Với

sự phát triển không ngừng của lĩnh vực viễn thông như hiện nay, việc nâng cấp hệ thốngmang PON là yêu cầu bức thiết của các nhà mạng XG-PON là một hệ thống 10 Gbit/s batđối xứng: 10 Gbit/s cho đường xuống và 2.5 Gbit/s cho đường lên, dung lượng tổng của hệthống lớn, băng thông cho mỗi thuê bao lớn hơn, vùng phục vụ rộng hơn và phục vụ đượcnhiều thuê bao hơn

Do đó việc nghiên cứu và đề xuất triển khai công nghệ XG-PON tại tỉnh Chăm Pa

Sắc là cần thiết đáp ứng được nhu cầu hiện tại và tương lai

3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Mục tiêu của tác giả hướng tới một hệ thong voi cac muc dich chinh sau:

- Nghiên cứu công nghệ truy nhập quang XG-PON

- Đề xuất triển khai công nghệ XG-PON tại tinh Chăm Pa Sắc

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

- Đối tượng nghiên cứu: công nghệ XG-PON

- Phạm vi nghiên cứu: Ứng dụng công nghệ XG-PON tại tỉnh Chăm Pa Sắc

5 Phương pháp nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu tìm hiểu lý thuyết, thu thập các tài liệu liên quan đến công nghệ truynhập quang và tìm hiểu, đánh giá thực trạng hạ tầng mạng truy nhập quang tại Tỉnh Chăm

Pa Sắc dé tông hợp đưa ra đề xuất triển khai công nghệ XG-PON tai Tinh Chăm Pa Sắc

6 Bố cục luận văn

Luận văn được trình bày trong 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về công nghệ truy nhập PONChương 2: Công nghệ mạng truy nhập quang thu động tốc độ 10 gigabit/s -XG-PONChương 3: Đề xuất triển khai công nghệ XG-PON tại tỉnh Chăm Pa Sắc

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN QUẢN LÝ ĐÀO TẠO TRONG VIỆN CÔNG

NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG LÀO

1.1 Công nghệ truy nhập quang thụ động

Mạng quang thụ động (PON) là một hệ thống thường được các nhà cung cấp mạngviễn thông sử dụng dé mang cáp quang và truyén tín hiệu tất cả hoặc hầu hết đến ngườidùng cuối Tùy thuộc vào nơi PON kết thúc, hệ thống có thể được mô tả là cáp quang đến lề

đường, cáp quang cho tòa nhà hoặc cáp quang cho gia đình.

Hệ thống PON bao gồm một thiết bị đầu cuối đường quang (OLT) tại văn phòngtrung tâm của công ty truyền thông và một số đơn vị mạng quang (ONU) gần người dùngcuối Thông thường, có thê kết nối tối đa 32 ONU với một OLT Từ thụ động chỉ đơn giản

mô tả thực tế là truyền quang không yêu cầu năng lượng hoặc các bộ phận điện tử hoạt độngkhi tín hiệu được truyền qua mạng Điều này trái ngược với các mạng quang đang hoạtđộng, yêu cầu phần cứng chuyền mạch chạy bang điện dé truyền các khung qua cáp quang.1.2 Kiến trúc hệ thống PON

Mạng quang PON có cau trúc kết nối điểm — đa điểm và bộ tách quang dé truyền dữ

liệu từ một điêm đơn đên đa điêm cuôi người dùng.

Internet ONU Customer

| LAN

OLT

Optical fiber Passive

PSTN optical ONU Customersplitter LAN

OLT

| Central office

ONU Customer CATV

LAN

Hình 1 1: Cấu trúc điển hình của mạng truy nhập quang

Từ hình 1.1 từ trái sang phải các thành phần chính của PON bao gồm Thiết bị đườngcuối đường quang (OLT) kết nối ra các mạng lõi như Internet, PSTN hay CATV

Sợi quang và bộ splitter là thành phần “thụ động” thực sự của PON, không cần cấpnguồn điện Bộ tách quang không chọn loc bước sóng và chỉ đơn giản phân chia bat kỳ

1.3.3 10G-EPON

Là công nghệ tiên tiến hơn tăng tốc độ lên 10 Gbps hướng lên và hướng xuống đốixứng, ngoài ra, nó hoạt động ở các bước sóng khác nhau đối với E-PON bằng cách sử dụng1577nm hướng xuống và 1270nm hướng lên, điều này cho phép sử dụng cùng một PON cho

cả E-PON và 10G-EPON đồng thời như một cơ chế cho phép nâng cấp dịch vụ liền mạch và

tăng dung lượng trên mạng PON hiện có.

1.3.4 XG-PON

XG-PON hỗ trợ tốc độ 10 Gbps đường xuống và 2,5 Gbps đường lên, giống như10G-EPON, sử dụng bước sóng 1577 nm cho đường xuống và 1270 nm cho đường lên Mộtlần nữa, sự điều chỉnh này cho phép sử dụng cùng một mạng PON cho cả G-PON và XG-PON đồng thời

1.3.5 Công nghệ NG-PON2

Sử dung WDM với nhiều bước sóng 10G, cả đường lên và đường xuống, dé cung cấpdịch vụ 40 Gbps đối xứng Một lần nữa NG-PON2 sử dụng các bước sóng khác nhau cho G-

PON và XG/XGS-PON đề cho phép cả ba dịch vụ cùng ton tại trên cùng một mạng PON vàkhai thác cả miền thời gian và bước sóng

1.3.6 Các mô hình ứng dụng PON

Căn cứ vào khoảng cách của cáp quang từ OLT tới ONT/ONU mà chia thành 4 mô

hình triển khai FTTx điển hình: FTTH, FTTB, FTTO và FTTC Các mô hình triển khai nàyđược mô tả trong hình từ 1.3 đến 1.7 Trong đó, lần lượt là các mô hình Cáp quang đến tậnnhà, Cáp quang đến ranh giới của tòa nhà nhiều tâng và Cáp quang đến văn phòng và Cápquang đến lề đường

1.4 Xu hướng phát triển của mạng quang thu động

Trong giai đoạn tiếp theo của PON nhận định công nghệ XG — PON/XGS - PON có

sự gia tăng đầu tư trong lĩnh vực viễn thông đáp ứng tốc độ phát triển và nhu cầu về băngthông từ các dịch vụ yêu cầu chất lượng và tốc độ ngày càng tăng lên

1.5 Kết luận

Trong chương này, các khái quát về công nghệ mạng truy nhập quang thụ động cùngcác công nghệ PON tiêu biểu được trình bày một cách chỉ tiết Từ đó, chương 2 sẽ đi sâuvào công nghệ PON thế hệ mới là XG-PON của ITU-T

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG

TÓC ĐỘ 10 GIGABIT/S - XG-PON2.1 Tổng quan về công nghệ XG-PON

Yêu cầu đối với mạng XG-PON:

Bảng 2.1: Chỉ tiêu kỹ thuật lớp vật lý của XG-PON

Đường lên: 2.48832 Gbit/s

Đường xuống: 9.95328 Gbit/sQuỹ công suất

- XG-PONI: không đối xứng với tốc độ đường lên 2 5Gbit/s, đường xuống 10Gbit/s, loại

mã hóa sử dụng cho cả đường lên và đường xuống được khuyến nghị sử dụng là loại mã

đường NRZ

- XG-PON 2 đối xứng với tốc độ đường lên và xuống đều là 10Gbit/s

Hình 2.2: Mô hình kiến trúc triển khai của hệ thống XG-PON `

2.2.2 Cầu trúc phân lớp của mạng XG-PON

Cấu trúc phân lớp của XG-PON được chia thành hai tầng: Tầng phụ thuộc phươngtiện vật lý (PMD) và tang hội tụ truyền dẫn (XGTC)

Tầng phụ thuộc phương tiện vật lý

Bảng 2.2 Đặc điểm kĩ thuật lớp vật lý của XG-PON

Tiêu chí Đặc điểm

Sợi quang sợi quang đơn mode trong chuân ITU-T G652

Dải bước sóng hoạt động Đường lên: 1260-1280 nm

Đường xuống: 1575-1580 nm Quỹ công suất NI: 14 - 29 đB(không cùng tôn tại với GPON)

N2: 16 — 31 đB(cùng tồn tại với GPON)

Quỹ mở rộng: 33 - 35 dB Tốc độ đường truyền XG-PON: 10 Gbit/s đường xuống, 2.5 Gbit/s đường lên

Ti lệ chia công suất Ít nhất 1:64

Có thé mở rộng đến 1:128 và 1:256

Cự ly truyền dẫn vật lý tôi đa Ít nhất 20 Km

Cự ly truyền dẫn logic tôi đa Ít nhất 60 Km

Trong đó:

- Cu ly truyền dẫn vật lý tối da là khoảng cách vật lý tối da giữa ONU / ONT và OLT

- Cw ly truyền dan logic tối đa là khoảng cách tối đa giữa ONU / ONT và OLT không tính

đến giới hạn của lớp vật lý (tức là suy hao)

Tầng hội tụ truyền dẫn XG-PONLớp liên kết đữ liệu XG-PON (thường được gọi là Lớp hội tụ truyền dẫn TC) bao gồm

ba lớp con riêng biệt: lớp con khung XGTC, lớp con thích ứng XGTC PHY và lớp con thích

ứng dịch vụ XGTC Chức năng chính của lớp TC là cung cấp ghép kênh truyền tải giữa Đầucuối Đường quang (OLT) và ONU, tiếp theo là các chức năng khác như điều chỉnh các giao

thức tín hiệu của lớp máy khách, Vận hành va Bảo trì Lớp Vat lý (PLOAM), giao diện cho

Phân bồ Băng thông Động (DBA) ), và phạm vi và đăng ký ONU

2.3 Ưu nhược điểm và khả năng ứng dụng của XG-PON

2.3.1 Ưu điểm của XG-PON

XG-PON có các ưu điểm về: Hiệu quả sử dụng năng lượng, chi phí của khách hàng và cácnhả cung cấp dịch vụ, Cung cấp tốc độ dữ liệu cao, Tinh bảo mật và tính ồn định

2.3.2 Nhược điểm

Nhược điểm của XG-PON so với các hệ thống P2P và ảnh hưởng do cáp quang dễ

bị uốn cong hoặc đứt dẫn tới yêu cầu lắp đặt và bảo vệ phù hợp tránh giảm hiệu suất hoặc

đứt cáp.

2.3.3 Khả năng ứng dụng và triển khai của XG-PON

Các tham số và kỹ thuật truyền dẫn của hệ thống XG-PON được chuẩn hóa khá phihop với các tham số của hệ thống GPON nên đảm bảo được tính tương thích cao, dé dàngtriển khai XG-PON trên nền tảng hệ thống GPON đang tồn tại

2.4 Kết Luận

Mạng quang thụ động XG-PON là tiêu chuẩn mới do FSAN phát hành XG-PON cảithiện GPON ở nhiều khía cạnh; những thay đổi đáng chú ý bao gồm tăng tốc độ dit liệuđường xuống mặc định lên 10 Gb/s, đồng thời tăng tốc độ dữ liệu đường lên lên 2,5 hoặc 10Gb/s; mức phân chia logic tối thiêu được tăng lên 256 (từ 64 trong GPON) và phạm vi tiếpcận vật lý được mở rộng lên tới 60 Km Nội dung chương 2 đã trình bày một cách đầy đủ vềcông nghệ XG-PON Từ đó học viên làm sở cứ dé đề xuất triển khai tại tỉnh Chăm Pa Sắc

của Lào.

CHUONG III: ĐÈ XUẤT TRIEN KHAI CÔNG NGHỆ XG -PON

TẠI TINH CHAM PA SAC

3.1 Giới thiệu chung

Tỉnh Chăm Pa Sắc là trung tâm Kinh tế, Bệnh viện và Trường đại học của 4 tỉnhmiền Nam nước Lao Tỉnh này có nhiều các khu công nghiệp, nông nghiệp, ngân hàng

Hiện tại tỉnh Chăm Pa Sắc đang sử dụng mạng truy nhập quang theo công nghệ PON nhằm đáp ứng nhu cầu khai thác các dịch vụ băng thông rộng chất lượng cao thì việctriển khai mạng truy nhập XG-PON là một trong những giải pháp tiềm năng

G-3.2 Khảo sát hiện trạng mạng truy nhập băng rộng của viễn thông tỉnh Chăm Pa Sắc

Tỉnh Chăm Pa Sắc là một tỉnh có diện tích khoảng 15.415 km2, gồm 9 huyện va 1thành phố với dân số ngày một tăng, như chỉ ra trong bảng 3.1 dưới đây

Bảng 3.1: Bảng thống kê dân số các huyện ở tỉnh Chăm Pa Sắc

STT Đã triển khai Năm 2018 | Năm 2019 | Năm 2020

1 | Cáp quang 588.805 589.319 589.341

2 | Thuê bao FTTH 6.318 9.679 18.577

Bang 3.3 Tổng hop thuê bao FTTH năm 2021

Cho các ứng dụng người dùng như Bao mật-Camera, Báo cháy, Báo đột nhập, Bao động an ninh các ứng dụng giải trí, ứng dụng trong nhà thông minh

GPON được triển khai theo mô hình truy nhập quang FTTx, cụ thể là FTTH tại tỉnhChăm Pa Sắc để cung cấp các dịch vụ băng rộng

Như vậy, với sự phát triển nhanh chóng số lượng thuê bao FTTH tại Tỉnh này, trongtương lai công nghệ GPON có thể không đáp ứng được sự phát triển đó

3.3 Đánh giá nhu cầu sử dụng các dịch vụ cáp quang XG-PON tại địa bàn tỉnh Chăm

Pa Sắc

3.3.1 Đánh giá hiện trạng mạng truy nhập quang hiện tại tại tỉnh Chăm Pa Sắc

Như thống kê hiện trạng mạng truy nhập quang tại tỉnh Chăm Pa sắc trong mục 3.2,mạng truy nhập quang GPON tại tinh này được đầu tư và phát triển từ năm 2015 với số

lượng thuê bao tăng đáng kề qua hàng năm Tuy nhiên, với việc đầu tư không đồng bộ từ

OLT, cáp quang, Splitter và thiết bị cuối ONU như hiện nay bởi luôn thiếu so với nhu cầu

thi trường do đó việc quy hoạch các OLT, đặc biệt là các Splitter sơ cấp và thứ cấp gặp rat

nhiều khó khăn, gây ra suy hao toàn tuyến lớn

Ngoài ra, mạng cáp quang do sử dụng nhiều năm chất lượng cũng đã suy giảm nhiều

Hơn nữa do nhu cầu sử dụng băng thông càng ngày càng tăng của người dùng, công nghệGPON dựa trên việc chia nhỏ và chia sẻ băng thông giữa nhiều người dùng đang tỏ ra kém

lý tưởng hơn.

Cuối cùng, hầu hết các khu vực của tỉnh đã có hạ tầng cáp quang và được cung cấp các

dịch vụ viễn thông của các nhà mạng khác Với tốc độ tăng trưởng dân số, nhu cầu sử dụng

dữ liệu của các tổ chức, công ty, người dân đang ngày càng lớn Do đó, việc đầu tư

nâng cấp mở dộng mạng truy nhập đề tìm kiếm khách hàng và giữ chân khách hàng là việc

mà các doanh nghiệp viễn thông đều quan tâm

3.3.2 Đánh giá nhu cau sử dung mạng truy nhập XG-PON tại tỉnh Chăm Pa Sắc

Phương pháp triển khai XG-PON cần được thực hiện có trọng điểm có tính toán nhằm

tận dụng hạ tầng có sẵn, dau tư ít nhưng vẫn đảm bảo yêu câu.

Dự báo nhu cầu phát triển dịch vụ băng rộng trong giai đoạn 2023-2025 tại tỉnh Chăm PaSắc được đưa ra trong bảng 3.4 Sở cứ dé đưa ra các con số này là dự vào sự biến đôi gia

tăng về số lượng thuê bao từng năm tại Tỉnh Chăm Pa Sắc trong bảng 3.2 và 3.3 (mục 3.2)

Các số liệu chi ra trong bảng 3.4 là cơ sở dé đề xuất xây dựng mô hình, các thiết bi

và phương án triển khai mạng XG-PON tại tinh Chăm Pa Sắc giai đoạn 2023 — 2025

3.4 Đề xuất giải pháp triển khai công nghệ XG-PON tại Chăm Pa Sắc

3.4.1 Đề xuất mô hình triển khai XG-PON cho tỉnh Chăm Pa Sắc

Đề xuất giải pháp trién khai XG-PON cho tinh Chăm Pa Sắc được chia thành 2 giai

đoạn:

- Giai đoạn 1: từ nay cho đến 2025: Xây dựng mô hình XG-PON cơ bản dựa trên sự kế

thừa từ mạng GPON hiện có.

- _ Giai đoạn 2: sau năm 2025: Thay thế hoàn toàn bang mạng XG-PON và bồ sung các cơ

chế bảo vệ và dự phòng cho mạng XG-PON

Giai đoạn 1:

Yêu câu chung cho giai đoạn này như sau:

- Su cùng tồn tại giữa GPON va XG-PON trên cùng một sợi quang phải được hỗ trợ trong

trường hợp tài nguyên sợi quang không nhất thiết phải di dao;

- _ Nên giảm thiểu việc gián đoạn dich vụ đối với các thuê bao không nâng cấp;

- XG-PON phải hỗ trợ tat cả các dịch vụ G-PON trong trường hợp di chuyên hoàn toàn

Giai đoạn 2:

Khi các thuê bao cũ đã chuyên đổi sang mạng XG-PON và còn số lượng rất ít thuê baoGPON, mạng GPON được thay thế hoàn toàn bởi XG-PON