Tìm hiểu mạng quang thụ động EPON

báo cáo thực tập tốt nghiệp tìm hiểu mạng quang thụ dộng epon. báo cáo thực tập tốt nghiệp tìm hiểu mạng quang thụ dộng epon. mạng quang thụ epon tìm hiểu về mạng quang thụ dông ponmạng thụ động mạng quang epon

MỤC LỤC Chương 1: Hiện trạng mạng viễn thông Việt Nam và xu hướng phát triển mạng truy nhập của thế giới 4 1.1 Hiện trạng mạng viễn thông của Việt Nam 4 1.2 Sự phát triển của lưu lượng 10 1.3 Xu hướng phát triển hiện nay 11 1.4 Mạng truy nhập thế hệ sau 12 1.5 Kết luận chương 13 Chương 2 : Công nghệ ETHERNET 14 2.1 Tổng quan về Ethernet 15 2.2 Các phần tử của mạng Ethernet 15 2.3 Kiến trúc mô hình mạng Ethernet 16 2.4 Quan hệ vật lý giữa IEEE802.3 và mô hình tham chiếu OSI 17 2.5 Lớp con MAC Ethernet 20 2.6 Lớp vật lý Ethernet 24 2.7 Quan hệ giữa lớp vật lý Ethernet và mô hình tham chiếu OSI 24 Chương 3 Mạng truy nhập quang thụ động - PON 26 3.1 Tổng quan về công nghệ PON 28 3.2 Đặc điểm của mạng PON 29 3.3 Thành phần cơ bản của mạng quang thụ động PON 29 3.4 Mô hình PON 38 3.5 WDM PON và TDM PON 40 Chương 4 : Mạng truy nhập quang thụ động ETHERNET-EPON 44 4.1 Lợi ích của mạng truy cập quang thụ động Ethernet _ PON 44 1 4.2 Nhu cầu của mạng quang thụ động Ethernet 45 4.3 Tiêu chuẩn mạng quang thụ động Ethernet 50 4.4 Nguyên tắc hoạt động của mạng truy nhập quang thụ động Ethernet 52 4.5 Xu hướng phát triển của mạng truy nhập quang thụ động Ethernet 64 4.6 Ứng dụng của mạng truy nhập quang thụ động Ethernet-EPON 66 2 LỜI MỞ ĐẦU Xã hội ngày càng phát triển dẫn tới sự phát triển của các khu vực kinh tế như: khu công nghiệp, khu công nghệ cao, khu thương mại, khu chung cư cao cấp… cùng với sự phát triển ngày càng lớn mạnh của các tổ chức kinh tế như: ngân hàng, kho bạc, công ty… đã tạo ra nhu cầu rất lớn trong việc sử dụng các dịch vụ tiện ích tích hợp thoại, hình ảnh và dữ liệu. Bên cạnh đó, các dịch vụ ứng dụng trên Internet ngày càng phong phú và phát triển với tốc độ nhanh như các dịch vụ mua bán trực tuyến, ngân hàng, game trực tuyến, các dịch vụ đào tạo từ xa,… Đặc biệt nhu cầu về các loại dịch vụ tích hợp thoại, hình ảnh và dữ liệu ngày càng gia tăng. Sự phát triển của các loại hình dịch vụ mới đòi hỏi hạ tầng mạng truy cập phải đáp ứng các yêu cầu về băng rộng, tốc độ truy cập cao. Công nghệ truy nhập cáp đồng ADSL đã được triển khai rộng rãi nhưng hạn chế về tốc độ và cự ly không đáp ứng được yêu cầu dịch vụ. Vì vậy, nghiên cứu triển khai các giải pháp truy nhập quang là vấn đề cấp thiết hiện nay nhằm xây dựng hạ tầng mạng truy nhập đáp ứng yêu cầu băng thông rộng, tốc độ cao của các loại hình dịch vụ mới. Công nghệ truy nhập quang thụ động EPON đã được ITU chuẩn hóa, hiện nay là một trong những công nghệ được lựa chọn hàng đầu cho triển khai mạng truy nhập tại nhiều nước trên thế giới. EPON là công nghệ hướng tới cung cấp dịch vụ mạng đầy đủ, tích hợp thoại, hình ảnh và số liệu với băng thông rộng. EPON sẽ là công nghệ truy nhập được lựa chọn triển khai hiện tại và tương lại. 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 thụ động EPON. Do đó em chọn đề tài tốt nghiệp là “Tìm hiểu về mạng truy nhập quang thụ động”. 3 Chương 1 HIỆN TRẠNG MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG TRUY NHẬP CỦA THẾ GIỚI Với những ưu điểm vượt trội của thông tin quang thì việc ứng dụng thông tin quang trong mạng truy cập là điều cần thiết và tất yếu của xu hướng hiện nay. Mục đích của việc này là nhằm đáp ứng các nhu cầu ngày càng gia tăng của người dùng viễn thông trong nước và quốc tế với các loại hình dịch vụ ngày càng phong phú, đặc biệt giải quyết được vấn đề “nút cổ chai” giữa mạng truy nhập và mạng đường trục hiện nay. Bên cạnh đó, chiến lược phát triển viễn thông phụ thuộc rất nhiều vào hiện trạng mạng viễn thông và định hướng phát triển viễn thông ở mỗi nước. Ở Việt Nam thì đây cũng không phải là một ngoại lệ. Chương này sẽ trình bày về hiện trạng mạng truyền dẫn của Việt Nam, xu hướng phát triển viễn thông trên thế giới và tổng quan về mạng truy nhập quang thụ động. 1.1 Hiện trạng mạng viễn thông của Việt Nam Mạng viễn thông Việt Nam hiện tại được chia thành ba thành phần chính bao gồm : Cấp quốc tế, cấp quốc gia, cấp nội tỉnh như Hình 1.1 1.1.1 Truyền dẫn Quốc Tế Hệ thống TVH với dung lượng mỗi hướng 560Mbps được đưa vào khai thác tháng 11 năm 1995 kết nối 3 nước Thái Lan, Việt Nam và Hồng Công.Tại Việt Nam hệ thống cập bờ tại Đài cáp quang biển quốc tế Vũng Tàu Hệ thống SMW-3 dung lượng 80Gbps được đưa vào khai thác tháng 9 năm 1999 kết nối Việt Nam với gần 40 nước Á – Âu. Hệ thống cập bờ tại Đài cáp quang biển quốc tế Đà Nẵng. Tuyến cáp quang biển AAG-Asia America Gateway có chiều dài 20.000 km và dung lượng lên tới 500 Gbps, kết nối trực tiếp từ khu vực Đông Nam Á tới Mỹ, đi qua các nước và vùng lãnh thổ Malaysia, Singapore, Thái Lan, Việt 4 Nam, Brunei, Hồng Kông, Philippines và Hoa Kỳ. Dự kiến AAG sẽ được nâng cấp lên 2 Tbps và mở rộng phạm vi kết nối tới Australia, Ấn Độ, châu Âu và Châu Phi. Tuyến cáp quang đất liền là CSC, dung lượng 2,5Gbps kết nối Trung Quốc, Việt Nam, Lào, Thái Lan, Malaysia và Singapore, tuyến Việt Nam-Campuchia, dung lượng 155Mbps. Ngoài ra còn có các trạm thông tin vệ tinh mặt đất. Trạm mặt đất HAN-1A Trạm mặt đất SBE-1A Trạm mặt đất SBE-2A Trạm mặt đất SBE-3A Trạm mặt đất HAN-2B 5 Quốc Tế Quốc gia Nội tỉnh Gateway Quốc Tế TOLL quốc gia TOLL quốc gia Gateway Quốc Tế Host Host Hình 1.1: Cấu trúc mạng viễn thông Việt Nam hiện tại Nội hạt Trạm mặt đất Hoa Sen -1 Trạm chủ VSAT DAMA Trạm cổng VSAT IP 1.1.2 Truyền dẫn Quốc Gia Mạng truyền dẫn quốc gia bao gồm tuyến đường trục Bắc Nam và các tuyến nhánh nối giữa các tỉnh thành với các trung tâm Hà Nội, Đà Nẵng và Tp. Hồ Chí Minh. Phương tiện truyền dẫn ở đây có thể là cáp quang hoặc VIBA, công nghệ PDH hoặc SDH. Cáp quang SDH: thiết bị này do nhiều hãng khác nhau cung cấp là: Northem telecom, Siemens, Fujitsu, Alcatel, Lucent, NEC…các thiết bị có dung lượng 155 Mb/s, 622Mb/s, 2.5 Gb/s. Viba PDH: thiết bị này cũng có nguồn gốc từ nhiều hãng cung cấp khác nhau như: Siemens, Fujitsu, Alcatel, SIS, SAT, NOKIA, AWA. Dung lượng 140Mb/s, 34Mb/s và n*2Mb/s. Công nghệ viba SDH được sử dụng hạn chế với số lượng ít. • Tuyến truyền dẫn đường trục Bắc – Nam Tuyến trục chính Hà Nội – TP. Hồ Chí Minh là tuyến truyền tải lớn nhất (tới trên 50% lưu lượng liên tỉnh) của toàn mạng Việt Nam. Mọi nhu cầu về phát triển các dịch vụ Viễn Thông hiện đại cũng đều phát sinh và trao đổi đầu tiên từ 2 trung tâm thông tin lớn nhất của cả nước là Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh. Ngoài ra, lưu lượng truyền dẫn trên trục Bắc Nam để đi quốc tế cũng chiếm một khối lượng đáng kể. Hơn nữa, các chương trình truyền hình đòi hỏi chất lượng cao và phát trong một thời gian đài liên tục cũng ngày càng gia tăng trên tuyến này. Hiện nay tuyến trục Bắc Nam bao gồm: 6 Tuyến cáp quang: + Tuyến chạy dọc quốc lộ 1A + Tuyến chạy theo đường dây điện lực 500 kV Hai tuyến này hình thành nên 4 vòng RING lớn Tuyến VIBA: + Tuyến 140 Mb/s Hà Nội – Đà Nẵng (thiết bị của SIEMENS) + Tuyến 140 Mb/s Đà Nẵng – TP. Hồ Chí Minh (thiết bị của ATFH) • Tuyến trục cáp quang Tuyến cáp quang chạy dọc quốc lộ 1A đi từ Hà Nội tới TP. Hồ Chí Minh qua các tỉnh thành phố, trên đó có 25 trạm xen rẽ và 13 trạm lặp. Tuyến này sử dụng sợi 7 và 8 trong số 8 sợi của tuyến cáp Marconi. Tuyến cáp quang chạy theo đường dây 500 KV đi từ Hoà Bình tới Phỳ Lừm với 2 trạm đầu cuối và 13 trạm lặp. Nó sử dụng 2 trong số 10 sợi của cáp (4 sợi của VTN, 4 sợi của sở Điện lực và 2 sợi của Quân đội). Sợi quang sử dụng trên cả 2 tuyến là sợi quang đơn mode G652 làm việc ở cửa sổ bước sóng 1550 nm (suy hao nhỏ hơn 0,28 dB / km). Mạng truyền dẫn đường trục quốc gia nối giữa Hà Nội và Tp Hồ Chí Minh dài 4000km, sử dụng STM-16/2F-BSHR, được chia thành 2 vòng Ring lớn tại Hà Tĩnh, Đà Nẵng, Quy Nhơn và Tp. Hồ Chí Minh. Vòng 1: Hà Nội - Hà Tĩnh(884km) Vòng 2: Hà Tĩnh - Đà Nẵng(834km) Vòng 3: Đà Nẵng – quy Nhơn (817km) Vòng 4: Quy Nhơn – Tp Hồ Chí Minh (1424km) Việc quản lý thường xuyên các vòng RING I và II là do trung tâm quản lý Hà Nội đảm nhiệm còn vòng III và IV là do trung tâm quản lý TP. Hồ Chí Minh 7 phụ trách. Trạm quản lý điều hành Hà Nội đóng vai trò quản lý mạng cấp 1, nghĩa là quản lý toàn bộ mạng Việt Nam còn trung tâm quản lý điều hành TP. Hồ Chí Minh chỉ quản lý khu vực miền Nam, dự phòng cho trung tâm Hà Nội. Hai trung tâm này làm việc luân phiên theo từng tuần quản lý chung toàn mạng. Cả 4 vòng RING đều có dạng MS SPRING (2F BSHR / LPS). Các đường truyền dẫn khác: Hà Nội – Hải Phòng, Hà Nội – Hoà Bình, Tp Hồ Chí Minh – Vũng Tàu, Hà Nội – Phủ Lý – Nam Định, Đà Nẵng – Tam Kỳ. Các tuyến truyền dẫn liên tỉnh này dùng STM-4. Riêng tuyến Hà Nội – Nam Định, Đà Nẵng – Tam Kỳ vẫn sử dụng PDH, trong tương lai sẽ thay thế bằng SDH. • Mạng truyền dẫn liên tỉnh bằng vô tuyến. Dùng hệ thống viba SDH(STM-1, dung lượng 155Mbps), PDH (Dung lượng 4Mbps, 6Mbps, 140Mbps). Chỉ có tuyến Bãi Cháy – Hòn Gai dùng SDH, các tuyến khác dùng PDH. Cuối năm 2004, mạng NGN-Next Generation Network đã được đưa vào khai thác dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, cho phép triển khai đa dạng và nhanh chóng các dịch vụ, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa sự cố định và di động với Internet băng rộng. 1.1.3 Truyền dẫn nội tỉnh So với mạng đường trục và mạng liên tỉnh thì mạng nội tỉnh có phần đa dạng và phức tạp hơn rất nhiều. Trước hết, về mặt yêu cầu thì các tuyến nội tỉnh có dung lượng nhỏ hơn, cự ly truyền không xa lắm. Mặt khác, các tuyến này lại do các tỉnh quản lý nên mặc dù được sự chỉ đạo của Tổng Công ty và Tổng cục Bưu điện thỡ cỏc tuyến nội hạt ở các tỉnh vẫn phát triển theo các hướng khác nhau tuỳ theo kinh phí và sự đầu tư của tỉnh đó. Một điểm cần lưu ý nữa đối với các mạng nội tỉnh là cơ sở hạ tầng của chúng cực kỳ phức tạp, rất nhiều hệ thống cùng song song hoạt động như VIBA, cáp quang, OW, HDSL, WLL (Khoảng 88% các tuyến truyền dẫn nội tỉnh sử dụng hệ thống vi ba, trong tương lai khi 8 nhu cầu sử dụng tăng thì các tuyến này được thay thế bởi hệ thống truyền dẫn quang). Tình hình triển khai cáp quang của tuyến nội hạt cũng chậm hơn so với tuyến liên tỉnh. Ngoại trừ các thμnh phố lớn như Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh, Đà Nẵng đó có các vòng RING mạng cấp 1 (nối các HOST, TANDEM và TOLL quốc gia) và vòng RING cấp 2 (nối các HOST với các tổng đài vệ tinh lớn) còn hầu hết các tỉnh mới chỉ có các tuyến quang nối từ HOST tới các tổng đài vệ tinh theo dạng mắt lưới.Thậm chí với những tỉnh chỉ có 1 HOST duy nhất tại trung tâm và không có tổng đài vệ tinh thì cũng chưa có đường cáp quang nào (theo thống kê năm 1996 thì cứ 20 tỉnh như vậy). Mạng vô tuyến nội tỉnh hiện nay rất đa dạng cả về dung lượng, chủng loại và như cung cấp. Có nhiều hệ thống cùng làm việc và thậm chí trên những chặng khác nhau của cùng 1 tuyến. Về mặt điều hành bảo dưỡng tinh tỡnh này gây trở ngại khá lớn và làm tăng chi phí vì phải dự phòng nhiều loại thiết bị. Cấu hình của các tuyến VIBA thường có dạng hình sao với dung lượng nhỏ. Vì lý do dung lượng mà chỉ sau vài năm lắp đặt các tuyến này đều phải tiến hành nâng cấp hay thay thế. Xem bảng 3 để biết thêm chi tiết về các thiết bị viba sử dụng ở các tuyến liên tỉnh và nội tỉnh hiện nay: Tên thiết bị Nước sản xuất Tần số sử dụng Dung lượng liên tỉnh Dung lượng nội tỉnh AWA 1504 (RMD 1504) Australia 1,5 GHz (1427 – 1535 MHz) 2 Mb/s 2E1 AWA 1808 (RMD 1808) CTR 210 Australia Siemens, Germany 1,8 GHz (1700 – 1900 MHz) 1,5 GHz 34 Mb/s 8 Mb/s 4E1 9 (1427 – 1535 MHz) 140 Mb/s 4E1 – 8E1 DM 1000 Fujitsu, Japan 2 GHz (1900 – 2300 MHz) 7 GHz (7400 – 7700 MHz) 34 Mb/s 16 Mb/s 4E1 – 6E1 ATFH Alcatel, Pháp 7 GHz 140 Mb/s 34 Mb/s SAT Pháp 2 GHz 34 Mb/s NEC 2 GHz 34 Mb/s DXR-100 New Zealand 430 – 512 MHz 4E1 MDS USA 450MHz 22 kênh MITEC Australia 10 – 10,5 GHz 1E1 NOKIA Finland 1,9 – 2,1 GHz 34 Mb/s 16 E1 PS-02 (PS phone) 400 MHz 1 kênh SIS Taiwan 1,9 – 2,3 GHz 34 Mb/s 16 E1 VH 301 Hungary 320 – 420 MHz 16 E1 3JDD China 140 – 160 MHz 3 kênh 6JDE China 364 – 372 MHz 6 kênh 6RU10 Việt Nam 622 – 712 MHz 10 kênh 6RU10CT Việt Nam 622 – 712 MHz 1 E1 10 [...]... về công nghệ PON Mạng quang thụ động PON được trình bày như Hình 3.1, sử dụng phần tử chia quang thụ động trong phần mạng phân bố nằm giữa thiết bị đường truyền quang OLT-Otical Line Terminal và thiết bị kết cuối mạng quang ONU-Optical network Unit Hình 3.1 : Mô hình mạng quang thụ động Trong đó các thuật ngữ trong hình được chú thích như sau: o Passive slitter: Bộ chia thụ quang thụ động o Feeder Fiber:... chủ động giữa tổng đài CO-Central Office và người sử dụng sẽ không còn tồn tại mà thay vào đó là các thiết bị quang thụ động, để điều hướng các lưu lượng trên mạng dựa trên việc phân chia năng lượng tới các điểm đầu cuối trên đường truyền Vì vậy mà người ta gọi là công nghệ mạng quang thụ động Vị trí của hệ thống PON trong mạng truyền dẫn: Mạng quang thụ động PON là một dạng của mạng truy nhập quang Mạng. .. chọn thích hợp nhất cho mạng quang thụ động để ứng dụng cho mạng truy nhập 27 CHƯƠNG 3 MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG-PON PON là từ viết tắt của Passive Optical Network hay còn gọi là mạng quang thụ động Công nghệ mạng quang thụ động PON còn được hiểu là mạng công nghệ quang truy nhập giúp tăng cường kết nối giữa các nốt mạng truy nhập của nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng Công nghệ PON được biết tới... chai” tuy nhiên vẫn chưa giải quyết triệt để vấn đề này Vì vậy việc nâng cấp mạng truy nhập là việc làm tất yếu Tuy nhiên, kỹ thuật nào được lựa chọn Với nhưng ưu điểm vượt trội của mình mạng quang thụ động Ethernet -EPON là một giải pháp hữu hiệu cho mạng truy nhập Mạng quang thụ động Ethernet là sự kết hợp giữa mạng quang thụ động và công nghệ Ethernet Sự kết hợp này sẽ được trình bày cụ thể trong những... Distribution fiber: Phân phối quang o Management system: Hệ thống quản lý o Passive splitter: Bộ chia thụ động Các phần tử thụ động của PON đều nằm trong mạng phân bố quang hay còn gọi là mạng quang ngoại vi bao gồm các phần tử như sợi quang, các bộ 29 tách /ghép quang thụ động, các đầu nối và các mối hàn quang Các phần tử tích cực như OLT và các ONU đều nằm ở đầu cuối của mạng PON Tín hiệu trong PON... tần, TDMA và cung cấp băng thông động để giảm thiểu số lượng cáp quang cần thiết để kết nối giữa OLT và bộ chia PON thực hiện truyền dẫn 2 chiều trên 2 sợi quang hay 2 chiều trên cùng 1 sợi quang PON có thể hỗ trợ mô hình: hình cây, sao, bus và ring 3.3 Thành phần cơ bản của mạng quang thụ động PON 3.3.1 Sợi quang và cáp quang Sợi quang là một thành phần quan trọng trong mạng, nó tạo sự kết nối giữa các... phối quang ODN Ví dụ như dữ liệu đi từ mạng lõi đến mạng phối quang ODN thì nó có nhiệm vụ là truyền, còn dữ liệu đi từ mạng phối quang ODN đến mạng lõi/metro thì nó phải được ghép kênh trước khi truyền đến mạng lõi Chức năng giao diện ODN cung cấp môi trường truyền dẫn quang kết nối OLT với một hoặc nhiều ONU bằng việc sử dụng thiết bị thụ động Nó điều khiển quá trình chuyển đổi quang điện và điện quang. .. bằng các bộ quang thụ động rẻ tiền như ở Hình 1.2c PON là một kỹ thuật được xem xét với nhiều ưu điểm như số lượng các bộ thu phát quang, thiết bị đầu cuối CO và sợi quang ít PON là mạng quang điểm đa điểm Point to MultiPoint với các phần tử không kích hoạt trong đường dẫn tín hiệu từ nguồn đến đích Chỉ các phần tử được sử dụng bên trong mạng PON là các linh kiện quang thụ động như là sợi quang, bộ nối... mạng PON Tín hiệu trong PON có thể được phân ra và truyền đi theo nhiều sợi quang hoặc được kết hợp lại và truyền đi trên một sợi quang thông qua bộ ghép quang, phụ thuộc tín hiệu đó đi theo hướng lên hay xuống của mạng quang thụ động PON 3.2 Đặc điểm của mạng PON Đặc trưng của hệ thống PON là thiết bị thụ động phân phối sợi quang đến từng nhà thuê bao sử dụng bộ chia có thể lên tới 1:128 PON hỗ trợ... công nghệ động lực để tiến đến mạng toàn quang 12 1.4 Mạng truy nhập thế hệ sau Hình 1.2 : Các mô hình phân bổ sợi quang đến thuê bao Sợi quang có khả năng phân phối băng thông cao, tích hợp dịch vụ thoại, dữ liệu và video với khoảng cách trên 20 km trong mạng truy nhập Phương thức vật lý để triển khai sợi quang trong mạng truy nhập nội hạt là sử dụng mô hình điểm điểm Point to Point, với sợi quang chạy . chạy từ CO - Central Office đến mỗi đầu cuối thuê bao như Hình 1.2a. Kiến trúc này đơn giản tuy nhiên chi phí khá cao. Chúng ta xét N thuê bao với khoảng cách trung bình so với CO là L km thì. trình truyền hình đòi hỏi chất lượng cao và phát trong một thời gian đài liên tục cũng ngày càng gia tăng trên tuyến này. Hiện nay tuyến trục Bắc Nam bao gồm: 6 Tuyến cáp quang: + Tuyến chạy. Mạng truy nhập thế hệ sau Hình 1.2 : Các mô hình phân bổ sợi quang đến thuê bao Sợi quang có khả năng phân phối băng thông cao, tích hợp dịch vụ thoại, dữ liệu và video với khoảng cách trên 20 km