Báo Cáo Bài Tập Lớn Mạng Thế Hệ Mới Đề Tài Thiết Kế Mạng Gpon.pdf

2.5 Các yêu c u và sầ ố liệu suy hao tính toán Tổng quát Bài viết này sẽ cung cấp thông tin cần thiết để tạo một mạng GPON hoạt động bằng cách sử dụng thiết bị và phụ kiện UFiber.. Nó c

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO BÀI T P L N ẬỚ

MẠNG TH H M I Ế ỆỚ

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS Trần Xuân Trường

SINH VIÊN TH C HIỰ ỆN:

LÊ NG C THỌ ẠCH MÃ S SINH VIÊN: 6051020071Ố

PHAN NGUYỄN PHÚC ĐA MÃ S SINH VIÊN :6051020015Ố

Thành Ph H Chí Minh Tháng 11 ố ồ Năm 2022

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1.GIỚI THIỆU 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Đối tượng và ph m vi nghiên cạ ứu 1

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GPON 2

2.1 GPON là gì 2

2.2 Thành ph n GPONầ 2

2.3 Các tính năng GPON 3

2.4 Hoạt động GPON 3

2.5 Các yêu c u và sầ ố liệu suy hao tính toán 4

2.6.Bài t p: Thi t kậ ế ế và tính toán m ng GPON s d ng nhi u t l bạ ử ụ ề ỷ ệ ộ tách PLC 9

1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên c u ứ- Là mạng quang truy nh p quang thậ ụ động GPON (Passive Optical Network) là

một giải pháp tri n vể ọng đầy h a hứ ẹn trong mạng truy nh p làm gi m b t hi n ậ ả ớ ệtượng t c ngh n mắ ẽ ạng Mạng GPON là mạng điểm đến đa điểm mà không cần có các thành ph n tích c c trong tuy n truy n d n t nguầ ự ế ề ẫ ừ ồn đến đích

Công ngh cáp quang ph ệ ổ biến t i Viạ ệt Nam trước khi áp d ng GPON là AON ụ(Công ngh cáp quang chệ ủ động) Công ngh này áp d ng khi Cáp quang ệ ụ(FTTH) còn m i Nh ng khách hàng ch p nhớ ữ ấ ận được chi phí l p m ng cáp ắ ạquang là nh ng khách hàng l n (Công ty, t ng công ty, tữ ớ ổ ập đoàn)

GPON là chu n m ng trong công ngh m ng chu n PON (Passive Optical ẩ ạ ệ ạ ẩNetwork) GPON được biết dưới tên tiếng Vi t: M NG QUANG TH ệ Ạ ỤĐỘNG Đây là mô hình kết n i mố ạng theo ki u k t nể ế ối: Điểm – Đa điểm, trong đó các thiết bị kết nối gi a nhà mữ ạng và khách hàng s d ng các b chia tín ử ụ ộhiệu quang (Spliter) thụ động (không dùng điện)

Ngoài GPON còn có các chu n m ng APON, EPON, GE-PON GPON là viẩ ạ ết tắt của từ (Gigabit-capable Passive Optical Networks) hay m ng quang thu ạđộng tốc độ gigabit

Đó cũng là đặc điểm nổi trội nhất c a GPON V i tủ ớ ốc độ Download 2.5 Gbps, Upload 1.25 Gbps khi so sánh v i công ngh AON ch có 100 Mbps c chiớ ệ ỉ ả ều Upload, Download thì đây là sự chênh lệch đáng kể Gấp 10 đến 20 lần

2.2 Thành ph n GPON ầ Hệ thống GPON bao g m m t thi t bồ ộ ế ị đầu cuối đường quang (OLT) k t nế ối

một số thi t bế ị u cu i mđầ ố ạng quang (ONT/ONU) v i nhau b ng cách s d ng ớ ằ ử ụmạng phân ph i quang thố ụ động (ODN)

3 GPON hỗ trợ:

Dịch vụ VoIP, Dữ liệu và IPTV, cung c p các giấ ải pháp t t c các dấ ả ịch v c nh ụ ạtranh

Tốc độ truyền dữ liệu và băng thông cao hơn Phạm vi ti p c n dài ế ậ

Tăng cường bảo mật và mã hóa dữ liệu (hỗ trợ độ dài khối 128 bit và độ dài khóa 128, 192 và 256 bit.)

Tất c các lo i giao th c Ethernet ả ạ ứ

2.3 Các tính năng GPON

Cung c p tấ ốc độ download 2,5 Gbps và tốc độ upload 1,25 Gbps Hỗ trợkhoảng cách xa lên đến 20 km và không giống như đồng không b gi m hi u ị ả ệsuất theo khoảng cách D a trên các tiêu chu n và thi t b có s n t m t s ự ẩ ế ị ẵ ừ ộ ốlượng lớn và ngày càng tăng của các nhà cung c p, mang l i cho các nhà cung ấ ạcấp dịch v s yên tâm khi b ràng bu c vào mụ ự ị ộ ột nhà cung c p duy nh t An ấ ấtoàn b o mả ật, trong đó việc nghe tr m và các hành vi hack khác gộ ần như không thể x y ra GPON là m t l a chả ộ ự ọn phổ biến c a các nhà khai thác vi n thông ủ ễlớn trên th gi i Và vì GPON cung c p cho b n kh ế ớ ấ ạ ả năng hợp nhất nhiều d ch ịvụ vào một m ng truy n t i s i quang duy nhạ ề ả ợ ất, đó là lý do tại sao mọi người chọn GPON thay vì các công ngh khác ệ

2.4 Hoạt động GPON

Mạng GPON có kh ả năng truyền ethernet, TDM (Time Division Multiplexing) cũng như lưu lượng ATM M ng GPON bao g m OLT (Optical Line ạ ồTerminals Thi t b u cu– ế ị đầ ối đường cáp quang), ONU (Optical Network Unit – Đơn vị m ng quang) và b chia B chia s phân chia tín hi u khi c n OLT ạ ộ ộ ẽ ệ ầnhận t t c các tín hiấ ả ệu quang dưới d ng chùm ánh sáng t ONU và s chuy n ạ ừ ẽ ểđổi nó thành tín hiệu điện OLT thường hỗ trợ tới 72 cổng M t ONU kết nối ộvới người dùng cuối và sẽ gửi tín hi u c a hệ ủ ọ trở ạ l i OLT M t mộ ạng GPON có thể đạ ớt t i 20 km và cung c p dấ ịch v lên tụ ới 64 người dùng cu i GPON ốsử d ng c dụ ả ữ liệu ngược và xuôi dòng bằng phương pháp Ghép kênh phân chia bước sóng quang (WDM)

4 Trong truy n dề ẫn xuôi dòng, bước sóng laser đo được 1490nm trong khi bước

sóng ngược dòng đo được 1550nm M t s i quang ch ộ ợ ế độ đơn đế ừ ột văn n t mphòng trung tâm, chạy đến b chia công su t quang thộ ấ ụ động được đặt gần v ịtrí của người dùng cu i B tách quang số ộ ẽ phân chia năng lượng thành các đường dẫn riêng bi t n m trong kho ng t ệ ằ ả ừ 2 đến 64 Từ b tách quang, các sộ ợi quang chế độ đơn riêng biệ ẽ chạy tr c tit s ự ếp đến nhà, doanh nghiệp, trường học của người dùng cuối, v.v Vi c vệ ẫn truy n này có thề ể đạ ớt t i 20 km bắt đầ ừu t văn phòng trung tâm chạy đến người dùng Với GPON truyền xu ng ốhạ lưu theo cách phát sóng và ngược dòng theo cách TDMA (truy c p nhi u ậ ềlần phân chia thời gian), tốc độ bit khác nhau có thể xảy ra v i 1,2 Gbit/ s ớ ởthượng nguồn và 2,4 Gbit/ s hở ạ lưu là phổ biến nh ất

2.5 Các yêu c u và sầ ố liệu suy hao tính toán

Tổng quát Bài viết này sẽ cung cấp thông tin cần thiết để tạo một mạng GPON hoạt động bằng cách sử dụng thiết bị và phụ kiện UFiber Nó cũng sẽ cung cấp chi tiết để lập kế hoạch

mạng GPON quy mô cao trong khi xem xét công suất quang, khoảng cách, suy hao và dung lượng băng thông

LƯU Ý & YÊU CẦU:

5 Áp dụng cho phần sụn UFiber mới nhất trên các mẫu UF-OLT Vui lòng xem các bài

viết liên quan bên dưới để biết thêm thông tin Các thiết bị, phụ kiện và sản phẩm liên quan đến bài viết này: EdgeRouter 8 XG (ER-8-XG)

EdgeSwitch 16 XG (ES-16-XG)UFiber OLT (UF-OLT) UFiber OLT-4 (UF-OLT-4) UFiber Nano ONU (UF-Nano) UFiber Loco ONU (UF-LOCO) UFiber WiFi ONU (UF-WIFI) Mô-đun UFiber B + / C + (UF-GP-B + / UF-GP-C +) Phụ kiện GPON UFiber

Mô-đun và cáp Ubiquiti SFP / SFP + UNMS (Hệ thống quản lý mạng Ubiquiti) Mục lục

Yêu cầu cài đặt và thiết kế mạng Tính toán mức suy giảm và mức công suất Ví dụ tính toán thượng nguồn và hạ lưu Lập kế hoạch cho Năng lực và Số lượng Khách hàng Lập kế hoạch với Splitters

Lập kế hoạch Mạng lưới phân phối quang (ODN) là rất quan trọng để triển khaiGPON thành công Điều cần thiết là phải có một thiết kế mạng được quy hoạch tốt để

đảm bảo CPE nhận được tín hiệu có thể sử dụng được, cho phép dung lượng băng thông và số lượng khách hàng trên mỗi cổng PON và tiết kiệm chi phí Điều này được

thực hiện bằng cách cân bằng công suất quang, khoảng cách, suy hao và dung lượng

băng thông Trong thiết lập ví dụ bên dưới, UFiber OLT (UF OLT hoặc UF- 4)

-OLT-6 được sử dụng làm lõi của mạng GPON, kết nối phía PON với phần còn lại của miền

định tuyến và chuyển mạch Phần này tập trung vào sự suy hao, đây là yếu tố quan trọng nhất trong việc thiết kế mạng GPON Đầu tiên, chúng ta cần làm quen với các nguồn suy hao để có thể sử dụng chúng trong việc thiết kế mạng và tính toán mức công suất quang (dBm) Ví dụ:

mô-đun UF GP-B + bắt đầu với công suất đầu ra là +3 dBm, trong khi hỗ trợ mức suy

-hao tối thiểu Rx là 8 dBm và mức suy -hao tối đa là 28 dBm Tất cả các tín hiệu - phải

-nằm trong phạm vi này LƯU Ý: Sẽ có thông lượng bằng không nếu tín hiệu Rx nằm ngoài phạm vi suy hao tối

đa / tối thiểu Với GPON Điều này khác với AirMAX chẳng hạn, bạn có thể thấy thông lượng giảm nếu tín hiệu yếu

Các nguồn suy hao phổ biến là: Độ dài: Suy hao độ dài xảy ra trên khoảng cách của một sợi quang chạy trên mỗi km

(Km) và khác nhau ở luồng tải xuống (~ 0,3 dB mỗi km trên 1490 nm) và luồng tải lên

(~ 0,5 dB mỗi km trên 1310 nm) Mối nối: Mỗi mối nối trong một lần chạy cáp quang chiếm ~ 0,1 dB Điều này có vẻ

tối thiểu lúc đầu, tuy nhiên số lượng mối nối trong một lần chạy có thể tăng lên đáng

kể Đầu nối: Mỗi đầu nối gây ra suy hao ~ 0,6 dB Điều này bắt đầu từ đầu nối SC tại môđun UF-GP-B + và ~ 0,6 dB được thêm vào cho mỗi đầu nối khác

Bộ tách: Splitter rất cần thiết trong mạng GPON để kết nối nhiều ONU với một cổng

7 PON duy nhất Xem phần Bộ tách bên dưới để biết thêm thông tin về cách sử dụng bộ

tách Đây là các giá trị suy giảm chung và các nhà cung cấp khác nhau có thể dẫn đến các

giá trị khác nhau tùy thuộc vào chất lượng của sản phẩm Mỗi nguồn suy giảm sẽ giảm

mức công suất khởi động nằm trong phạm vi chấp nhận được đối với các ONU LƯU Ý: Việc kết nối ONU UFiber trực tiếp với UF-GP-B + trong cổng PON từ OLT

sẽ có khả năng gây hỏng quang học trong ONU và / hoặc OLT do nguồn điện quá cao

Công suất quang học được chấp nhận cho UF-Nano là -8 dBm đến -28 dBm Đầu ra từ

mô-đun UF GP-B + là +3 dBm Do đó, phải có sự suy giảm để cung cấp mức chấp nhận được tại ONU Đây cũng là một yếu tố trong quang học ngược dòng khi đầu ra từ

-ONU ở ~ 3 dBm sẽ quá cao và gây ra hư hỏng cho mô đun UF- -GP-B + Ví dụ tính toán luồng tải lên và luồng tải xuống

Phần này tập trung vào cách tính công suất quang mà ONU và OLT sẽ nhận được Khi

thiết lập mạng phân phối cáp quang của bạn, mục tiêu là tính toán tất cả suy hao trong

mỗi lần chạy cáp quang để đảm bảo rằng khi kết nối ONU tại cơ sở của khách hàng,

nó sẽ nhận được giá trị Rx từ 8 dBm đến 28 dBm Điều quan trọng nữa là tín hiệu- nhận được từ ONU cũng nằm trong phạm vi tương tự tại OLT

-Giống như được đánh dấu trong phần trên, các nguồn suy giảm phổ biến là: Chiều dài luồng tải lên: Mất ~ 0,5 dB mỗi km trên 1310 nm

Chiều dài luồng tải xuống: Mất ~ 0,3 dB mỗi km trên 1490 nm Mối nối: Mất ~ 0,1 dB mỗi mối nối

Đầu nối: Mất ~ 0,6 dB mỗi đầu nối

8 Splitter: Mất log10 (split: ratio) x 10 = Suy hao tính bằng dB cho mỗi lần chia Bảng dưới đây cho thấy tổn thất suy hao chung cho các tỷ lệ bộ chia phổ biến:

9

2.6.Bài t p: Thi t k và tính toán m ng GPON s d ng nhi u t l b tách PLC ậ ế ế ạ ử ụ ề ỷ ệ ộ

10

11

TÀI LI U THAM KH O ỆẢ[1] UFiber GPON- DesigningaGPONNetwork