đề tài: phân tích thiết kế mạng ftth theo công nghệ gpon

đề tài: phân tích thiết kế mạng ftth theo công nghệ gpon

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VIỄN THƠNG II _ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG HỆ CHÍNH QUY NIÊN KHĨA: 2007-2012 Đề tài: ́ ́ PHÂN TÍ CH THIÊT KÊ MẠNG FTTH THEO CÔNG NGHỆ GPON Mã số đề tài: 12407160163 Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Giáo viên hƣớng dẫn: 01/2012 TP.HCM – 2012 HUỲNH VĂN TỤ 407160163 Đ07VA3 Th.S ĐỖ VĂN VIỆT EM HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VIỄN THƠNG II _ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG HỆ CHÍNH QUY NIÊN KHĨA: 2007-2012 Đề tài: ́ ́ PHÂN TÍ CH THIÊT KÊ MẠNG FTTH THEO CÔNG NGHỆ GPON Mã số đề tài: 12407160163 NỘI DUNG - Chƣơng I: - Chƣơng II: TÌM HIỂU CƠNG NGHỆ PON - Chƣơng III: BÀI TỐN THIẾT KẾ FTTH DỰA TRÊN CƠNG NGHỆ GPON ̀ ́ Chƣơng IV: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ BAI TOAN THIẾT KẾ - TỔNG QUAN MẠNG TRUY NHẬP FTTH Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Giáo viên hƣớng dẫn: 01/2012 TP.HCM – 2012 HUỲNH VĂN TỤ 407160163 Đ07VA3 Th.S ĐỖ VĂN VIỆT EM MỤC LỤC MỤC LỤC MỤC LỤC HÌNH MỤC LỤC BẢNG LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP FTTH 1.1 FTTH, AON, PON 1.1.1 Công nghệ AON 1.2 So sánh AON PON CHƢƠNG II: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ PON 11 2.1 BPON chuẩn ITU-G.983 11 2.1.1 Kiến trúc lớp 11 2.1.2 Định dạng khung truyền dẫn 13 2.1.2.1 Khung ATM 14 2.1.2.2 Khung hƣớng xuống 15 2.1.2.3 Khung hƣớng lên 16 2.1.3 Bảo mật BPON 17 2.1.4 Chuyển mạch bảo vệ BPON 18 2.2 EPON chuẩn IEEE-802.3ah 19 2.2.1 Kiến trúc lớp EPON 19 2.2.1.1 Lớp vật lý 20 2.2.1.2 Giao diện môi trƣờng Gigabit độc lập 22 2.2.1.3 Lớp liên kết liệu 22 2.2.2 Cấu trúc khung truyền dẫn EPON 23 2.2.3 Giao thức điều khiển đa điểm (MPMC) EPON 24 2.3 GPON chuẩn ITU-G.984 26 2.3.1 Kiến trúc lớp GPON 26 2.3.1.1 2.3.1.2 2.3.2 GPON Physical Medium Dependent (PMD) Layer 28 GPON Transmission Convergence (GTC) Layer 29 Định dạng khung truyền dẫn GPON 30 2.3.2.1 Cấu trúc khung hƣớng xuống 30 2.3.2.2 Cấu trúc khung hƣớng lên 32 2.3.2.3 2.3.3 Phân tích mào đầu GEM 34 Phân bổ băng tần động (DBA) GPON 35 CHƢƠNG III: BÀI TOÁN THIẾT KẾ FTTH DỰA TRÊN CƠNG NGHỆ GPON 36 3.1 Tính khả phục vụ OLT 36 3.2 Tính tốn tính khả thi mơ hình khuyến nghị với khuếch đại 39 ̀ ́ CHƢƠNG IV: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ BAI TOAN THIẾT KẾ 45 4.1 Phân tích bài toán “Tính khả phu ̣c vu ̣ của OLT” 45 4.2 Phân tich bài toán “Tinh khả thi và mô hinh khuyế n nghi”̣ 50 ́ ́ ̀ 4.2.1 Phân tích 1: Ảnh hưởng của tỉ lệ chia 51 4.2.2 Phân tích 2: Ảnh hưởng của khoảng cách từ OLT đến ONT 54 4.2.3 Phân tích 3: Sự ảnh hưởng của công suấ t phát lên mô hình triể n khai 55 4.2.4 Phân tích 4: Trường hợp cầ n chú ý thiế t kế 56 KẾT LUẬN 58 TỪ VIẾT TẮT TÀI LIỆU THAM KHẢO MỤC LỤC HÌNH Hình 1.1: Cấu trúc AON Hình 1.2: Cấu trúc AON Ethernet Hình 1.3: Cấu trúc mạng FTTH dựa công nghệ PON Hình 1.4: Ngun lí thu/phát ONT Hình 1.5 Các kiểu kiến trúc PON Hình 1.6: Vùng ODN Hình 2.1 Kiến trúc lớp BPON 12 Hình 2.2: Cấ u trúc khung ATM 14 Hình 2.3: Cấ u trúc khung hƣớng xuố ng của BPON 15 Hình 2.4: Đinh da ̣ng cell PLOAM hƣớng lên 17 ̣ Hình 2.5: Mơ hinh chuyể n ma ̣ch bảo vê ̣ PON 19 ̀ Hình 2.6: Kiế n trúc các lớp EPON 20 Hình 2.7: Cấ u trúc khung truyề n dẫn của EPON 23 Hình 2.8: Bản tin GATE hƣớng xuống 25 Hình 2.9: Bản tin REPORT hƣớng lên 26 Hình 2.10: Kiế n trúc các lớp GPON 27 Hình 2.11 : Phân lớp đóng khung GTC 29 Hình 2.12: Cấ u trúc khung hƣớng xuố ng 30 Hình 2.13: Cấ u trúc khung GTC hƣớng lên 33 Hình 2.14: Cấu trúc khung mào đầu khung GEM 34 Hình 3.1: Sƣ̣ phân bớ OLT 38 Hình 3.2: Mơ hinh kiế n trúc tầ ng splitter 40 ̀ Hình 3.3: Liên kế t vâ ̣t lí tƣ̀ OLT đế n ONT 41 Hình 3.4: Các vùng suy hao sợi quang 42 Hình 3.5: Bơ ̣ kh́ ch đa ̣i SAO11b 44 Hình 4.1: P-OLT 7432 46 Hình 4.2: Mơ hinh 52 ̀ Hình 4.3: Mơ hình khả thi 53 Hình 4.4: Mơ hinh 55 ̀ MỤC LỤC BẢNG Bảng 2.1: Các mã PTI 34 Bảng 3.1: Tỉ lệ chia mức tốc độ điển hình 37 Bảng 3.2: Thông số các loa ̣i connecter 41 Bảng 3.3: Tiêu chuẩ n ITU-T G.652 về suy hao sơ ̣i quang 42 Bảng 3.4: Thông số splitter PLC 43 Bảng 3.5: Vùng bƣớc sóng khuếch đại OFA 44 Bảng 4.1: Bảng suy hao splitter 50 Bảng 4.2: Thông số khuyế n nghi ̣của ONT và OLT 51 LỜI MỞ ĐẦU Tại Việt Nam, nhu cầu sử dụng dịch vụ Viễn thông ngày cao mức sống đƣợc nâng lên đồng thời công việc nhu cầu giải trí ngày địi hỏi chất lƣợng dịch vụ phải không ngừng đƣợc tăng lên Chúng ta có thể lấy gia tăng nhu cầu Internet làm ví dụ Theo “Báo cáo Netcitizens Việt Nam năm 2011” Cimigo, xét tốc độ tăng trƣởng, “Việt Nam quốc gia có tỷ lệ tăng trƣởng Internet nhanh khu vực nằm số quốc gia có tỷ lệ tăng trƣởng cao giới Từ năm 2000, số lƣợng ngƣời sử dụng Internet nhân lên 120 lần Cách 10 năm, tỷ lệ sử dụng Internet Việt Nam nằm cách xa hầu hết nƣớc Châu Á khác” Chính nhu cầu không ngừng tăng lên với yêu cầu chất lƣợng đặt cho Viễn thông toán tăng tốc độ truyền dẫn Ngày ngƣời ta quen với công nghệ xuất từ 10 năm trƣớc Việt Nam ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line – đƣờng dây thuê bao số bất đối xứng) ADSL đời trở thành điểm nhấn tốc độ truyền dẫn Việt Nam Tuy nhiên, với u cầu băng thơng ngày cao ADSL hầu nhƣ “đuối sức” Tại Việt Nam, đề án "Đƣa Việt Nam sớm trở thành nƣớc mạnh công nghệ thơng tin truyền thơng" Thủ tƣớng Chính phủ Quyết định số 1755/QĐ-TTg ngày 22/09/2010 chỉ định hƣớng, tầm nhìn cho phát triển ngành băng rộng Việt Nam đến năm 2015 là: Cơ hoàn thành mạng băng rộng đến xã, phƣờng nƣớc, kết nối Internet đến tất trƣờng học, tỉ lệ ngƣời dân sử dụng Internet đạt 50% Vì vậy, “Trong năm 2010, ngƣời ta nói nhiều tới việc băng rộng di động mà cụ thể 3G lên ngơi khiến cho ADSL phải suy thối Nhƣng theo nhiều chuyên gia, lại điều đáng lo ngại nhất, mà đối thủ ảnh hƣởng trực tiếp tới “năng lực” phát triển ADSL năm 2011 năm tới lại FTTx (công nghệ truyền dẫn cáp quang) FTTH (Internet cáp quang chuẩn) Theo Báo cáo viễn thôngViệt Nam, năm 2009 giới có 39,4 triệu hộ gia đình sử dụng FTTH, số tăng lên 51,4 triệu hộ năm 2010 dự kiến đạt gần 90 triệu hộ gia đình sử dụng cáp quang vào năm 2012 Dự đoán, FTTH ngành kinh doanh cốt lõi nhà cung cấp dịch vụ Internet”.[8] Tuy nhiên, FTTH khó khăn giá cƣớc đắt ADSL nên việc triển khai Việt Nam nhiều khó khăn định FTTH công nghệ FTTx FTTx công nghệ mạng truy nhập sử dụng đƣờng truyền cáp quang, cho tốc độ upload download cao ổn định ADSL FTTx có dạng: FTTN (Fiber To The Node); FTTC (Fiber To The Curb); FTTB (Fiber To The Building); FTTH (Fiber To The Home), đƣợc hiểu lần SVTH: HUỲNH VĂN TỤ LỚP: Đ07VTA3 Trang lƣợt là: Cáp quang tới giao điểm; Cáp quang tới tủ thiết bị; Cáp quang tới tòa nhà; Cáp quang tới tận nhà FTTx có thể mạng truyền dẫn quang thụ động – PON (Passive Optical Network), đó tất thành phần quang chủ động (active) tổng đài CO (Central Office) ngƣời sử dụng không tồn mà thay vào đó thiết bị quang thụ động (passive), để điều hƣớng lƣu lƣợng mạng dựa việc phân tách lƣợng bƣớc sóng quang học tới điểm đầu cuối đƣờng truyền Mặc khác, FTTx có thể mạng truyền dẫn quang chủ động AON (Active Optical Network) Trong dạng FTTx, FTTH hồn chỉnh công nghệ, tiêu chuẩn quốc tế tối ƣu tiện ích cho ngƣời dùng Trong FTTH gồm có EPON (Ethernet PON), BPON (Broadband PON) GPON (Gigabit PON) Xét phƣơng diện tốc độ truyền dẫn EPON có tốc độ 1Gbps cho hƣớng (IEEE 802.3 (802.3ah)), BPON có tốc độ 155,52 Mbps cho hƣớng lên, 155,52 622,08Mbps cho hƣớng xuống (ITU-T G.983) GPON có tốc độ cao lên tới 2,488 Gbps cho hƣớng (ITU-T G.984) SVTH: HUỲNH VĂN TỤ LỚP: Đ07VTA3 Trang ́ ́ Vì em chọn đề tài làm Đồ án tốt nghiệp là“PHÂN TÍ CH THIÊT KÊ MẠNG FTTH THEO CÔNG NGHỆ GPON” nhằm làm rõ vấn đề sau: Nêu rõ đƣơ ̣c nhƣ̃ng ƣu điể m của PON đồ ng thời làm rõ các chuẩ n công nghê ̣ đƣơ ̣c dùng PON nhƣ BPON , EPON và GPON về tố c đô ̣ truyề n dẫn , cấ u trúc khung truyề n và các vấ n đề đƣơ ̣c đề câ ̣p các chuẩ n đƣơ ̣c ITU -T và IEEE đƣa Đƣa hai bài toán thiế t kế thƣ̣c tế dƣ̣a công nghê ̣ GPON và phân tích kế t quả hai toán nhằm làm rõ vấn đề định việc chọn GPON làm công nghê ̣ truyề n dẫn , cung cấ p dich vu ̣ cho khách hàng ̣ Với nội dung nhƣ trên, để hồn thành mục tiêu, báo cáo đƣợc phân làm chƣơng với đề mục cụ thể nhƣ sau:  Chƣơng I: TỔNG QUAN MẠNG TRUY NHẬP FTTH  Chƣơng II:TÌM HIỂU CƠNG NGHỆ PON  Chƣơng III:BÀI TỐN THIẾT KẾ FTTH DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ GPON ́ ́ ́ ́ Chƣơng IV:PHÂN TÍ CH KÊT QUẢ BÀ I TOAN THIÊT KÊ  SVTH: HUỲNH VĂN TỤ LỚP: Đ07VTA3 Trang CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP FTTH CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP FTTH 1.1 FTTH, AON, PON Nhƣ nói trên,mạng FTTH mạng truy nhập cáp quang Trong đó có hai phƣơng án triển khai FTTH PON AON Mỗi phƣơng án có ƣu, nhƣợc điểm riêng Một nhƣợc điểm lớn mạng quang tích cực AON thiết bị chuyển mạch Với công nghệ tại, thiết bị chuyển mạch bắt buộc phải chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu điện để phân tích thơng tin tiếp tục chuyển ngƣợc lại để truyền Điều làm giảm tốc độ truyền dẫn tối đa có thể hệ thống FTTH Nếu xét chi phí để bảo dƣỡng thiết bị PON lợi hẳn thiết bị chủ động AON đƣợc thay thiết bị thụ động Đồng thời, AON có nhiều ƣu điểm nhƣ: tầm kéo dây xa (lên đến 70km mà khơng cần lặp (repeater)), tính bảo mật cao (do việc can thiệp nghe (eavesdropping) đƣờng truyền gần nhƣ không thể), dễ dàng nâng cấp băng thông thuê bao cần, dễ xác định lỗi Tuy nhiên, công nghệ AON có khuyết điểm chi phí cao do: việc vận hành thiết bị đƣờng truyền cần nguồn cung cấp, thuê bao sợi quang riêng, cần nhiều không gian chứa cáp Trong đó, với PON đƣờng truyền từ thiết bị trung tâm OLT (Optical Line Termination) qua thiết bị chia tín hiệu (Splitter) từ thiết bị kéo đến nhiều ngƣời dùng (có thể chia từ 32 – 64 thuê bao) Splitter không cần nguồn cung cấp, có thể đặt đâu nên triển khai cho nhiều thuê bao chi phí giảm đáng kể so với AON Do Splitter không cần nguồn nên hệ thống tiết kiệm điện khơng gian chứa cáp so với AON Tuy nhiên, PON có nhiều khuyết điểm nhƣ khó nâng cấp băng thông thuê bao yêu cầu (do kiến trúc điểm đến nhiều điểm ảnh hƣởng đến thuê bao khác trƣờng hợp dùng hết băng thông), khó xác định lỗi sợi quang chung cho nhiều ngƣời dùng, tính bảo mật không cao AON (có thể bị nghe không mã hóa liệu) 1.1.1 Công nghệAON AON có cấu trúc “point to point” (điểm - điểm), đó kết nối khách hàng CO thông qua thiết bị đầu cuối ONT kết nối trực tiếp sợi quang Những yêu cầu kết nối từ phía khách hàng thơng qua định tuyến router, switch, multiplexer CO mạng dịch vụ bên AON sử dụng bƣớc sóng 1550nm để truyền tín hiệu hƣớng xuống (từ CO đến phía khách hàng) 1310nm để truyền tín hiệu cho hƣớng lên (từ phía khách hàng đến CO) Một cấu trúc AON đơn giản đƣợc thể Hình 1.1 SVTH: HUỲNH VĂN TỤ LỚP: Đ07VTA3 Trang ́ ́ ́ ́ CHƢƠNG IV: PHÂN TÍ CH KÊT QUẢ BÀ I TOAN THIÊT KÊ  Với tỉ lê ̣ splitter 1:32 Thông số đầ u vào: Số card: Số port card: Tỉ lệ chia: Tố c độ hướng xuố ng: C=4 P=4 N = 32 V = 2,5 Gb/s Thông số đầ u ra: ::: Số thuê bao tố i đa = C x P x N = x x 32 = 512 thuê bao ::: Tố c độ tố i đa cho mỗ i thuê bao là: (vx1000)/N = 78,125 Mb/s ::: Số splitter 1:32 cầ n thiế t = C x P = 16 splitter Dƣ̣a theo phân tích ở chƣơng 3, nhà cung cấp dịch vụ dùng số card nhƣ tỉ lệ chia 1:32 hồn tồn có thể cung cấp dịch vụ Triple-play cho 512 thuê bao SVTH: HUỲNH VĂN TỤ LỚP: Đ07VTA3 Trang 47 ́ ́ ́ ́ CHƢƠNG IV: PHÂN TÍ CH KÊT QUẢ BÀ I TOAN THIÊT KÊ  Với tỉ lê ̣ splitter1 :64 Tƣơng tƣ̣ nhƣ trên, đố i với tỉ lê ̣ 1:64 ta có: Thông số đầ u vào: Số card : Số port card : Tỉ lệ chia : Tố c độ hướng xuố ng : C=4 P=4 N = 64 V = 2,5 Gb/s Thông số đầ u ra: ::: Số thuê bao tố i đa = C x P x N = x x 64 = 1024 thuê bao ::: Tố c độ tố i đa cho mỗi thuê bao là : (vx1000)/N = 39,0625 Mb/s ::: Số splitter 1:64 cầ n thiế t = C x P = 16 splitter Với kế t quả nhƣ , nhà cung cấp dịch vụ có dùng 16 splitter với tỉ lê ̣ chia 1:64 cung cấ p cho 1024 thuê bao với tố c đô ̣ tố i đa cho mỗi thuê bao là 39 Mb/s SVTH: HUỲNH VĂN TỤ LỚP: Đ07VTA3 Trang 48 ́ ́ ́ ́ CHƢƠNG IV: PHÂN TÍ CH KÊT QUẢ BÀ I TOAN THIÊT KÊ  Với tỉ lê ̣ splitter 1:128 Với tỉ lê ̣ chia 1:128, là tỉ lê ̣ chia lớn nhấ t đƣơ ̣c khuyế n cáo bởi ITU -T cho GPON, đồng nghĩa mức tốc độ thấp m GPON có thể cung cấp cho mô ̣t thuê bao Thông số đầ u vào: Số card : Số port card : Tỉ lệ chia : Tố c độ hướng xuố ng : C=4 P=4 N = 128 V = 2,5 Gb/s Thông số đầ u ra: ::: Số thuê bao tố i đa = C x P x N = x x 128 = 2048 thuê bao ::: Tố c độ tố i đa cho mỗi thuê bao là : (vx1000)/N = 19,5313 Mb/s ::: Số splitter 1:128cầ n thiế t = C x P = 16 splitter Dƣ̣a kế t quả mô phỏng , với tỉ lê ̣ chia lớn nhấ t là 1:128, GPON có thể cung cấ p tố c đô ̣ nhỏ nhấ t cho mỗi thuê bao là 19,5 Mb/s Tóm lại, tùy theo tỉ lệ chia Splitter mà nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp gói tốc độ khác Ở đây, báo cáo dùng tốc độ 2,5Gb/s cho cả hƣớng xuố ng hƣớng lên nên nói đến tốc độ thu ê bao là nói đế n t ốc độ hƣớng nhƣ Nhƣ vâ ̣y, hoàn toàn có thể đặt ngƣợc lại vấ n đề rằ ng: nế u khách hàng muố n mô ̣t gói dịch vụ có tốc độ cố định X chẳng hạn nhà cung cấp dịch vụ có thể khơng đáp ứng đƣợc nhƣ tốn đặt , tớ c ̣ cung cấ p cho mỗi thuê bao phu ̣ thuô ̣c hoàn toàn o tỉ lệ chia splitter Nhƣng thƣ̣c tế cung cấ p dich vu ̣ viễn thông hiê ̣n ̣ SVTH: HUỲNH VĂN TỤ LỚP: Đ07VTA3 Trang 49 ́ ́ ́ ́ CHƢƠNG IV: PHÂN TÍ CH KÊT QUẢ BÀ I TOAN THIÊT KÊ cho thấ y rằ ng : nhà cung cấp dịch vụ đƣa gói tố c đô ̣ và khách hàng cho ̣n lƣ̣a gói tốc độ phù hợp không có hƣớng ngƣợc lại khách hàng yêu cầu gói tốc độ nhà cung cấp dịch vụ thiết kế để cung cấp Tuy nhiên , mang tầ m vi ̃ mô thì bài toán thiế t kế còn phải quan tâm đế n vấ n đề cung cấ p băng thông cho thuê bao mô ̣t cách linh hoa ̣t , có nhƣ có thể biến FTTH nói chung và GPON nói riêng làm công nghê ̣ truyề n dẫn chinh tƣơng lai ́ đƣơ ̣c 4.2 Phân tích bài toán “Tính khả thi mô hinh khuyế n nghi” ̣ ̀ Nhƣ đã phân tich ở Chƣơng 3, báo cáo tha y đổ i thông số chinh của ́ ́ mô ̣t kế t nố i tƣ̀ OLT đế n ONT: công suấ t phát , khoảng cách tỉ lệ chia splitter Các thông số khác nhƣ loa ̣i connector , loại splitter không phân tich ở loại có ́ thể thay đổ i dễ dàng Về số tầ ng splitter , vẫn giƣ̃ nguyên là tầ ng cho thiế t kế , thực tế các nhà cung cấ p dich vu ̣ thƣờng không dùng lớn số ̣ Thông số củ a các thiế t bi ̣splitter , connector, suy hao của sơ ̣i quang đƣơ ̣c nói rõ ở Chƣơng (Hình 3.3) Tƣ̀ thông số của splitter , báo cáo xây dựng bảng suy với tầ ng splitter nhƣ sau: Tổ ng tỉ lê ̣ chia Suy hao (dB) 128 24,7 96 23.6 72 22.7 64 21 48 20,5 32 17,5 24 16,8 16 14,6 12 13,8 11,2 7.9 Bảng 4.1: Bảng suy hao splitter SVTH: HUỲNH VĂN TỤ LỚP: Đ07VTA3 Trang 50 ́ ́ ́ ́ CHƢƠNG IV: PHÂN TÍ CH KÊT QUẢ BÀ I TOAN THIÊT KÊ Về đô ̣ nha ̣y của ONT và OLT báo cáo tham khảo bảng IV 1/G.984.2 ITUT.Theo bảng OLT ONT có độ nhạy -34 dBm với đô ̣ chính xác là ± 3dB Nhƣng thƣ̣c tế , nhà cung cấp dịch vụ thƣờng sử dụng thiết b ị OLT ONT có đô ̣ nha ̣y -29dBm Và công suất phát nhƣ nói mục 2.3 Chƣơng 2, phụ thuộc vào suy hao cùa ODN Bảng 4.2: Thông số khuyế n nghi của ONT và OLT ̣ 4.2.1 Phân tích 1: Ảnh hưởng của tỉ lê ̣ chia Trong trƣờng hơ ̣p này , toán thử thay đổi tỉ lệ chia giữ nguyên công suấ t phát và khoảng cách nhằ m đánh giá sƣ̣ ảnh hƣởng của thông s ố nà y lên ̣ thố ng nhƣ thế nào với các thông số nhâ ̣p vào nhƣ sau: ::: Các thông số đầ u vào: Công suấ t phát ta ̣i OLT: dBm Công suấ t phát ta ̣i ONT: dBm Khoảng cách từ OLT đến ONT: 20 Km Dô ̣ nhạy thu OLT ONT : -29 dBm Loại connector : ST Loại splitter : PLC ::: Các thông số đầ u đƣơ ̣c tính toán nhƣ sau : Suy hao các splitter (As): ta dùng hai splitter cho mô ̣t cổ ng ta ̣i OLT, trƣờng hơ ̣p đầ u tiên với tỉ lê ̣ chia là 1:128 ta có suy hao splitter gây là 24,7 dB Suy hao connector ST gây ra: Ac = x 0,3 = 1,5 dB SVTH: HUỲNH VĂN TỤ LỚP: Đ07VTA3 Trang 51 ́ ́ ́ ́ CHƢƠNG IV: PHÂN TÍ CH KÊT QUẢ BÀ I TOAN THIÊT KÊ Suy hao của sơ ̣i quang: - Hƣớng xuố ng: Ao1 = 20 x α1=0,35 x 20=7 dB - Hƣớng lên: Ao2 = 20 x α2 = 0,5 = 10 dB Tổ ng suy hao của ODN: Hƣớng xuố ng: AODNdown = As+Ao1+Ac+Am= 24,7+7+1,5+3 = 36,2 dB Hƣớng lên: AODNup = As+Ao2+Ac+Am= 24,7+7+1,5+3 = 39,2 dB Dƣ̣a vào công thƣ́c 3.1 3.2, ta có: Công suấ t thu đƣơ ̣c ở ONT: Pont = Pd – AODNdown = – 36,2 = -27,2 dBm Công suấ t thu đƣơ ̣c ở OLT: Polt = Pu– AODNup = – 39,2 = -31,2 dBm Nhƣ vâ ̣y, tốn dùng cơng suất phát lớn cho hƣớng xuống hƣớng lên, khoảng cách lớn tỉ lệ chia lớn Kế t quả cho thấ y , công suấ t phát hƣớng lên dù lớn bị thiếu 2,2dBm và đƣơ ̣c khú n nghi ̣dùng Mơ hình (dùng khuế ch đa ̣i sau sau đầ u phát ONT) Hình 4.2: Mơ hinh ̀ SVTH: HUỲNH VĂN TỤ LỚP: Đ07VTA3 Trang 52 ́ ́ ́ ́ CHƢƠNG IV: PHÂN TÍ CH KÊT QUẢ BÀ I TOAN THIÊT KÊ Để xét tinh ảnh hƣởng của tỉ lê ̣ chia lên tinh khả thi (không dùng bô ̣ khuế ch đa ̣i ́ ́ cho ̣ thố ng ) thiết kế giảm tỉ lê ̣ chia xuố ng với cá c tỉ lê ̣ nhỏ nhƣ 1:96; 1:72; 1:64 Và với tỉ lệ chia 1:64 công suất thu cho hƣớng đề thỏa man lớn đô ̣ ̃ nhạy, nghĩa không cần dùng khuếch đại Hình 4.3: Mơ hinh khả thi ̀ Với kế t này, nhà cung cấp dịch vụ có cung cấp x x 64= 1024 thuê bao với tố c đô ̣ hƣớng là 39 Mb/s (dƣ̣a phân tích của mu ̣c 4.1) Nế u muố n cung cấ p nhiề u số thuê bao thì phải giảm khoảng cách và có thể dùng mô hìn h khuyế n nghi ̣ với các bô ̣ khuế ch đa ̣i mới có thể đáp ƣ́ng đƣơ ̣c Để thấ y đƣơ ̣c điề u đó , báo cáo phân tich trƣờng hơ ̣p thƣ́ nhƣ sau ́ SVTH: HUỲNH VĂN TỤ LỚP: Đ07VTA3 Trang 53 ́ ́ ́ ́ CHƢƠNG IV: PHÂN TÍ CH KÊT QUẢ BÀ I TOAN THIÊT KÊ 4.2.2 Phân tích 2: Ảnh hưởng của khoảng cách từ OLT đến ONT Bài báo cáo lấy trƣờng hợ p của phân tich nhƣ , trƣờng hơ ̣p tỉ lê ̣ chia là ́ 1:128, công suấ t phát hƣớng lên d ù lớn bị thiếu 2,2dBm và đƣơ ̣c khuyế n nghi ̣ dùng Mơ hình (dùng khuếch đại sau sau đầu phát ONT ) Nhƣ vâ ̣y, muố n dùng tỉ lê ̣ chia này mà không cầ n dùng bô ̣ khuế ch đa ̣i thì phải giảm khoảng cách tƣ̀ OLT và ONT cơng suất phát cho hƣớng là lớn nhấ t tăng lên thêm Ở đây, với khoảng cách 15 Km thì công suấ t nhâ ̣n đƣơ ̣c ở bô ̣ thu OLT ONT đề lớn độ nhạy nhƣ hình minh họa mơ tả Nhƣ vâ ̣y với khoảng cách này , nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấ p x x 128 = 2048 thuê bao với tố c đô ̣ hƣớng là 19,5 Mb/s (nhƣ đã phân tích ở mục 4.1) SVTH: HUỲNH VĂN TỤ LỚP: Đ07VTA3 Trang 54 ́ ́ ́ ́ CHƢƠNG IV: PHÂN TÍ CH KÊT QUẢ BÀ I TOAN THIÊT KÊ 4.2.3 Phân tích 3: Sự ảnh hưởng của công suất phát lên mô hình triển khai Trong Phân tích 1, báo cáo cho thấy , với tỉ lê ̣ chia splitter 1:64 khoảng cách 20Km thì thiế t kế khả thi mà không cầ n dùng bô ̣ khuế ch đa ̣i Tuy nhiên, đó là với công suấ t phát hai đầ u là cƣ̣c đa ̣i Bây giờ nế u trƣờng hơ ̣p khả thi của phân tích với khoảng cách OLT đế n ONT là 20Km và tỉ lê ̣ chia là 1:64 nhƣng giảm công suấ t phát xuố ng mƣ́c nào đó thu OLT ONT đề u khơng thu đƣơ ̣c mƣ́ c tín hiệu nhỏ độ nhạy nhƣ hình bên dƣới minh họa Tƣ̀ kế t quả này có thể thấ y rằ ng vớ i mô ̣t tỉ lê ̣ chia nhấ t đinh, mô ̣t khoảng cách ̣ đinh thì mô hình khả thi (không cầ n dùng bô ̣ khu ếch đại ) với mô ̣t ngƣỡng công suấ t ̣ phát Nhƣ trƣờng hơ ̣p này , công suấ t phát ta ̣i O LT không thể bé 3,5 dBm và công suấ t phát ta ̣i ONT khơng thể bé 6,5 dBm Hình 4.4: Mô hinh ̀ SVTH: HUỲNH VĂN TỤ LỚP: Đ07VTA3 Trang 55 ́ ́ ́ ́ CHƢƠNG IV: PHÂN TÍ CH KÊT QUẢ BÀ I TOAN THIÊT KÊ 4.2.4 Phân tích 4: Trường hợp cầ n chú ý thiế t kế Có trƣờng hơ ̣p sau rấ t cầ n chú ý thiế t kế ̣ thố ng Với giả sƣ̉ nhƣ sau: nhà cung cấp dịch vụ cần tỉ lệ chia 1:128, khoảng cách tối đa 20Km và phát công suấ t tố i đa , sẵn sàng dùng bô ̣ khuế ch đa ̣i cho cả hƣớng nế u mƣ́c công suấ t thu không đủ để phủ rô ̣ng vùng cung cấ p dich vu ̣ Kế t quả đƣơ ̣c thể hiê ̣n hình bên ̣ dƣới Nhƣ vâ ̣y, công suấ t hƣớng xuố ng cầ n bù thêm hƣớng xuống 0,2 dBm và công suấ t cầ n bù cho hƣớng lên 4,2 dBm, đồ ng nghia với viê ̣c công suấ t phát hƣớng xuố ng ̃ tố i thiể u là 9,2 dBm và công suấ t phá t hƣớng lên tố i thiể u là 12,2 dBm Với bô ̣ khuế ch đa ̣i loa ̣i SAO 11p đƣơ ̣c cho ̣n dùng thiế t kế với mƣ́c công suấ t ng õ bao hòa là ̃ 12dBm thì rõ ràng rằ ng không thể nào đáp ƣ́ng đƣơ ̣c công suấ t phát cho hƣớng lên Trong trƣờng hơ ̣p này nhà cung cấ p dich vu ̣ có thể thay đổ i loa ̣i connector với suy ̣ hao nhỏ để thiế t kế vẫn có thể đáp ƣ́ng đƣ ợc nhƣ hình dƣới minh ho ̣a Tuy nhiên, nế u xét về lâu dài , công suấ t phát đã lên tố i đa , bô ̣ khuế ch đa ̣i cho công suấ t ngõ bao ̃ hịa nhƣ nhƣng khơng cho cơng suất thu lớn độ nhạy nhiều hệ thớ ng gia tăng sƣ̣ lão hóa, gia tăng số mố i hàn thì kiế n trúc này hoàn toàn không thể khả thi SVTH: HUỲNH VĂN TỤ LỚP: Đ07VTA3 Trang 56 ́ ́ ́ ́ CHƢƠNG IV: PHÂN TÍ CH KÊT QUẢ BÀ I TOAN THIÊT KÊ Tóm lại,nhƣ các trƣờng hơ ̣p đã phân tich nhƣ , viê ̣c tinh toán công suấ t phát , tỉ ́ ́ lê ̣ chia hay khoảng cách , loại connector đƣợc dùng , loại splitter hay sơ ̣i quang cho ̣ thố ng đề u phải hế t sƣ́c cẩ n tro ̣ng , tránh trƣờng hợp mơ hình thiết kế đƣa có công suất thu ta ̣i bô ̣ thu của OLT và ONT quá bé SVTH: HUỲNH VĂN TỤ LỚP: Đ07VTA3 Trang 57 ́ KÊT LUẬN Thông qua nội dung bố n chƣơng c báo cáo, công nghệ mạng quang truy nhập FTTH tốn thiết kế mạng FTTH dƣ̣a cơng nghê ̣ GPON đƣợc giới thiệu cách rõ ràng khả ngƣời viết Công nghệ FTTH dựa công nghê ̣ GPON nhƣ đƣơ ̣c trinh bày trên, với ̀ mạng phân phối quang thụ động,chiế m ƣu thế viê ̣c triển khai mạnh dịch vụ băng rộng với tốc độ có thể lên đến 2,5 Gbps cho cả hai hƣớng Tuy nhiên, dịch vụ nhƣ VoIP truyền hình cáp hầ u nhƣ chƣa đƣợc triển khai cơng nghê ̣ này Việt Nam Nhìn nhận khách quan từ lợi ích mà mạng truy nhập FTTH dựa công nghệ GPON có thể mang lại Có thể khẳng định rằng: công nghệ giải vấn đề “khát” băng thông tƣơng lai giải yêu cầu doanh nghiệp lớn Nếu triển khai cho đa số ngƣời dùng nhà cung cấp dịch vụ nói chung phải giải đồng nhiều vấn đề để giá dịch vụ “gần gũi” với túi tiền ngƣời dân Nội dung báo cáo cố gắng bám sát nô ̣i dung chính của đề cƣơng Tuy nhiên, cần nhìn nhận rõ nội dung cịn nhiều vấn đề chƣa làm rõ đƣợc Xét mơ hình kiế n trúc PON, báo cáo chƣa làm rõ đƣợc kết nối từ OLT lê n ma ̣ng lõi cung cấ p dịch vụ tính dự phịng đảm bảo cung cấp liệu liên tục cho khách hàng Về bài toán thiết kế chƣa xét đƣợc thông số khác ảnh hƣởng lên hệ thống nhƣ tỉ số tín hiê ̣u nhiễu và tỉ lê ̣ lỗ i bit cũng nhƣ mố i liên quan giƣ̃a các thông số này với tố c đô ̣ khoảng cách truyền dẫn Đó cũng chinh là hƣớng mở cho bài báo cáo ́ Nhƣ lời kết, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắ c nhấ t đến thầy Đỗ Văn Việt Em, trang bị cho em kiến thức mạng truyền tải quang nhƣ trực tiếp phân tích nội dung cần thực cho báo cáo Chính kiến thức xây dựng nên vấn đề cốt lõi báo cáo Cảm ơn bạn Nguyễn Thùy Vân – Lớp Đ07VTA3, Học Viện CN Bƣu Chính Viễn Thơng, sở Hồ Chí Minh hỗ trợ để báo cáo hoàn thành thời hạn SVTH: HUỲNH VĂN TỤ LỚP: Đ07VTA3 Trang 58 TỪ VIẾT TẮT ADSL Asymmetric digital subscriber line APD Avalanche photodiodes APON ATM-passive optical network ATM Asynchronous transfer mode BPON Broadband passive optical network CO Centre office CRC Cyclic redundancy check DBA Dynamic bandwidth allocation DBRu Dynamic bandwidth report upstream EMS Element management system EPON Ethernet passive optical network FCS Frame check sequence FEC Forward error correction FSAN Full service access network FTTH Fiber to the home GEM GMII GPON encapsulation method Gigabit Media Independent Interface GPON Gigabit-capable passive optical network GTC G-PON transmission convergence HEC Header error control IEEE Institute of electrical and electronics engineers IPACT Interleaved polling with adaptive cycle time ITU-T International telecommunication standardization LLID Logical link identifier MAC Medium access control MIB Management information base MPCP Multi-point control protocol MPCPDU Multi-point control protocol data unit NMS Network management system OAM Operation, Administration and maintenance ODN Optical distribution network OLT Optical line terminal union – telecommunication OMCC ONT management and control channel OMCI ONT management and control interface ONT Optical network terminal ONU Optical network unit OSI Open system interconnect P2MP Point-to-multi-point P2P Point-to-point PCBd Physical control block downstream PDU Protocol data units PHY Physical layer PLI Payload length indicator PLOAM Physical layer OAM PLOAMu Physical layer operations administration and maintenance upstream PLOu Physical layer overhead upstream PLSu Power leveling sequence upstream PMD Physical medium dependent PON Passive optical networks POTS Plain old telephone service PTI RS Payload type indicator Riconciliation Sublayer RTD Round-trip delay RTT Signal round trip time SFD Start frame delimiter SLA Service level agreement SLD Start LLID delimiter TDM Time division multiplexing VCI Virtual Channel Identifier VPI Virtual path identifier WDM Wavelength division multiplexer TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Fiber To The Home The New Empowerment,Paul E Green, Jr, Wiley, 2005 [2] PhD final thesis, Ching Hung Chang [3] T-REC-983.1 [4] T-REC-984.3 [5] T-REC-984.2 [6] T-REC-G.983.2 [7] T-REC-G.652 [8] Tạpchí Bƣu Viễn thơng, http://www.tapchibcvt.gov.vn/News/PrintView.aspx?ID=23984 [9] Đồ Án Tốt Nghiệp -Hồ ng Đă ̣ng Ngo ̣c Ân -Đ07VTH1-THIẾT KẾ FTTH DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG ... 2007-2012 Đề tài: ́ ́ PHÂN TÍ CH THIÊT KÊ MẠNG FTTH THEO CÔNG NGHỆ GPON Mã số đề tài: 12407160163 NỘI DUNG - Chƣơng I: - Chƣơng II: TÌM HIỂU CƠNG NGHỆ PON - Chƣơng III: BÀI TỐN THIẾT KẾ FTTH DỰA... và IEEE đƣa Đƣa hai bài toán thiế t kế thƣ̣c tế dƣ̣a công nghê ̣ GPON và phân tích kế t quả hai toán nhằm làm rõ vấn đề định việc chọn GPON làm công nghê ̣ truyề n dẫn , cung cấ p... GPON có tốc độ cao lên tới 2,488 Gbps cho hƣớng (ITU-T G.984) SVTH: HUỲNH VĂN TỤ LỚP: Đ07VTA3 Trang ́ ́ Vì em chọn đề tài làm Đồ án tốt nghiệp là“PHÂN TÍ CH THIÊT KÊ MẠNG FTTH THEO CÔNG NGHỆ