ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MẠNG FTTH SỬ DỤNG GPON CHO THỊ TRẤN NAM GIANG NAM ĐỊNH

Trong 4 dạng FTTx, thì FTTH là hoàn chỉnh nhất về công nghệ, tiêu chuẩn quốc tế và tối ưu tiện ích cho người dùng. Trong FTTH gồm có EPON (Ethernet PON), BPON(Broadband PON) và GPON (Gigabit PON). Xét trên phương diện tốc độ truyền dẫn thì EPON có tốc độ 1Gbps cho cả 2 hướng (IEE 802.3ah), BPON có tốc độ 155,52 Mbps cho hướng lên, 155,52 hoặc 622,08 Mbps cho hướng xuống (ITUT G.983). GPON có tốc độ cao nhất lên tới 2,488 Gbps cho cả 2 hướng (ITUUT G.984).Vì vậy em chọn đề tài làm đồ án tốt nghiệp là “ THIẾT KẾ MẠNG FTTH SỬ DỤNG GPON CHO KHU VỰC THỊ TRẤN NAM GIANG NAM ĐỊNH ” nhằm làm rõ các vấn đề chính sau:Chương I: TỔNG QUAN MẠNG FTTHChương II: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ GPONChương III: XÂY DỰNG MẠNG FTTH SỬ DỤNG GPON CHO THỊ TRẤN NAM GIANGNAM ĐỊNHChương IV: ĐÁNH GIÁ TÍNH KHẢ THI CỦA DỰ ÁN

KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MẠNG FTTH SỬ DỤNG GPON CHO THỊ TRẤN NAM GIANG - NAM ĐỊNH

Giảng viên hướng dẫn : Ths.Vũ Ngọc Châm

Sinh viên thực hiện : Lương Thị Bích Thùy

Lớp : D5 – ĐTVT1

Khóa : 2010 - 2015

HÀ NỘI – Năm 2015

Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ths Vũ Ngọc Châm, cô đãtrực tiếp hướng dẫn tôi hoàn thành đồ án này Tôi cũng xin cảm ơn các thầy, cô giáocủa Khoa Điện tử viễn thông, Trường Đại học Điện Lực đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảotôi trong suốt những năm học ở trường.

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, chính là nguồn lực động viên tôi phấn đấutrong học tập và cuộc sống

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các bạn sinh viên trong lớp Đ5-ĐTVT1, đã tạođiều kiện giúp đỡ cho tôi có một môi trường rất tốt để học tập và nghiên cứu

Hà Nội, ngày 6 tháng 1 năm 2015

SINH VIÊN THỰC HIỆN Thùy

Lương Thị Bích Thùy

(Của giảng viên hướng dẫn)

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Giảng viên hướng dẫn

(Ký, ghi rõ họ tên)

(Của giảng viên phản biện)

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Giảng viên phản biện

(Ký, ghi rõ họ tên)

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG FTTH 4

1 Định nghĩa mạng FTTx, FTTH 4

2 Đặc điểm công nghệ mạng FTTx 5

3 Các công nghệ triển khai trên mạng FTTH 7

3.1 Mạng quang chủ động AON (Active Optical Network) 7

3.2 Mạng quang thụ động PON (Passive Optical Network) 7

CHƯƠNG II : TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ GPON 9

1 Tổng quan về PON 9

1.1 Kiến trúc của PON 9

1.2 Các hệ thống PON đang được triển khai 10

1.2.1 APON/BPON 10

1.2.2 GPON 10

1.2.3 EPON 11

1.2.4 WDM-PON 11

2 Công nghệ GPON 13

2.1 Giới thiệu chung 13

2.2 Kiến trúc GPON 13

2.2.1 Kết cuối đường quang OLT 14

2.2.2 Khối mạng quang ONU 14

2.2.3 Mạng phân phối quang ODN 15

2.3 Thông số kỹ thuật của GPON 15

CHƯƠNG III: XÂY DỰNG MẠNG FTTH CHO THỊ TRẤN NAM GIANG-NAM TRỰC 17

1 Khảo sát nhu cầu sử dụng mạng của khách hàng trong khu vực 17

2 Lựa chọn thiết bị vật tư đề xuất cho thiết kế 20

3 Thiết kế mạng FTTH bằng phần mềm Autocad 27

3.1 Phương án quy hoạch mạng 27

3.2 Một số hình ảnh đã được triển khai 35

CHƯƠNG IV: ĐÁNH GIÁ TÍNH KHẢ THI CỦA DỰ ÁN 39

2 Phân tích bài toán “ tính khả thi và mô hình khuyến nghị ” 39

KẾT LUẬN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

Hình 1: Mô hình mạng FTTx 4

Hình 2: Mô hình cấu trúc mạng FTTx 5

Hình 3: Mô hình mạng quang chủ động 7

Hình 4: Mô hình kiến trúc PON 8

Hình 5: Các kiểu kiến trúc PON 9

Hình 6 : Kiến trúc mạng GPON 13

Hình 7: Bản đồ thị trấn Nam Giang 17

Hình 8: Hình ảnh cáp quang đơn 8 sợi 21

Hình 9: OLT EL5600-08P của GCOM 22

Hình 10 : Hình ảnh các cổng PON 22

Hình 11: Hình ảnh các cổng GE của OLT EL5600-08P 22

Hình 12: Hình ảnh các đèn báo 23

Hình 13: Hình ảnh cổng kết nối điện 23

Hình 14: Hình ảnh các phụ kiện của OLT 24

Hình 15: Hình ảnh ONT 26

Hình 16: Splitter 1x4 26

Hình 17: Splitter 1x16 single mode 27

Hình 18: Các kí hiệu của bản quy hoạch 29

Hình 19: Sơ đồ quy hoạch mạng khu vực POP16 30

Hình 20: các kí hiệu và giải thích bản vẽ 32

Hình 21: Bản vẽ lắp đặt các bộ chia quang và vị trí các cột khu vực POP16 32

Hình 22: Sơ đồ quy hoạch mạng khu vực POP15 34

Hình 23: Bản vẽ lắp đặt khu vực POP15 35

Hình 24: Hình ảnh bên trong của tủ OLT POP16 35

Hình 25: Hình ảnh bên hông tủ OLT 36

Hình 26: Hình ảnh mặt trước của hộp cáp 37

Hình 27: Hình ảnh mặt sau hộp cáp 37

Hình 28: Hình ảnh cột cáp treo 38

Hình 29: Mô hình kiến trúc 2 tầng splitter 39

Hình 30: Liên kết vật lí từ OLT đến ONT 40

Hình 31: Splitter PLC 41

Bảng 1 : Bảng mô tả sự khác nhau của APON/BPON, GPON, EPON 12

Bảng 2: Bảng lựa chọn thiết bị cho thiết kế 20

Bảng 3: Bảng đặc điểm kỹ thuật và các thông số vật lý của OLT EL5600-08P 24

Bảng 4: Bảng các tập điểm của POP16 28

Bảng 5: Bảng các tập điểm P0P15 33

Bảng 6: Bảng suy hao của splitter 42

Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt

ADSL Asymmetric Digital Subscriber

Line

Đường dây thuê bao số

AON Active Optical Network Mạng truyền dẫn quang chủ độngAPON ATM Passive Optical Network Mạng quang thụ động dùng ATMATM Asynchronous Tranfer Mode Chế độ truyền tải không đồng bộ

BPON Broadband Passive Optical

Network

Mạng truy nhập PON băng rộng

DSL Digital Loop Carrier Vòng thuê bao số

DP Distribution Point Điểm phân phối quang

DBA Dynamic Band with Allocation Cấp phát băng thông rộng

DSLAM Digital Subcribe Line Access

Multiplexer

Thiết bị đặt ở phía tổng đài

DFB laser Distributed Feedback laser Laser phản hồi phân bố

EPON Ethernet Passive Optical Network Mạng quang thụ động dùng

EthernetEFM Ethernet in the First Mile Nhóm nghiên cứu Ethernet thành

lập năm 2001FTTB Fiber To The Building Cáp quang nối đến tòa nhà

FTTC Fiber To The Curb Cáp quang nối đến cụm dân cưFTTH Fiber To The Home Cáp quang nối tận nhà

FTTN Fiber To The Node Cáp quang nối đến điểm

FSAN Full Service Access Network Tập dịch vụ mạng truy nhậpGPON Gigabit Passive Optical Network Mạng cáp quang thụ động tốc độ

GigabitGEM GPON Encapsu lation Method Phương thức đóng gói lưu lượngIEEE Institute of Electrical and Viện kĩ thuật điện và điện tử

IP Internet Protocal Giao thức Internet

IPTV Internet Protocol Television Truyền hình tương tác

IGMP Internet Group Management

Protocol

Giao thức chức năng điều khiểntruyền đa hướng

ODN Optical Distribution Network Mạng lưới phân phối quangOLT Optical Line Terminal Thiết bị kết nối đường quangONU Optical Network Unit Thiết bị kết cuối đường quangONT Optical Network Terminal Thiết bị kết cuối đường quangPON Passive Optical Network Mạng quang thụ động

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

RSTP Rapit Spanning Tree Protocol Giao thức chống lặp

SNR Signal to Noise Ratio Tỉ số công suất tín hiệu trên công

suất nhiễu

TDM-PON Time Division Multiplexing Mạng quang thụ động sử dụng

ghép kênh phân chia theo miềnthời gian

TDMA Time Division Multiplexing

Access

Phương thức đa truy nhập phânchia theo thời gian

VPL Virtual Private Line Đường riêng ảo

VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

WDM-PON Wavelength Division

Multiplexing PON

Mạng quang thụ động sử dụngghép kênh phân chia theo bướcsóng

LỜI NÓI ĐẦU

Tại Việt Nam, nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông ngày càng cao do mức sốngđược nâng lên, đồng thời công việc và nhu cầu giải trí ngày càng đòi hỏi chất lượngcác dịch vụ phải không ngừng được tăng lên

Chúng ta có thể thấy sự gia tăng nhu cầu về internet ra làm một ví dụ Xét vềtốc độ tăng trưởng,Việt Nam là một quốc gia có tỷ lệ tăng trưởng cao và nằm trong

số quốc gia có tỉ lệ tăng trưởng cao nhất thế giới Từ năm 2000, số lượng người sửdụng internet đã nhân lên 120 lần Cách đây 10 năm, tỷ lệ sử dụng intermet của ViệtNam nằm cách xa hầu hết các nước Châu Á khác

Chính vì những nhu cầu không ngừng tăng lên cùng với yêu cầu về chất lượng

đã đặt ra cho viễn thông bài toán tăng tốc độ truyền dẫn

Ngày nay người ta đã quen với công nghệ xuất hiện từ 10 năm trước ở ViệtNam là ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line- đường dây thuê bao số bất đốixứng) ADSL ra đời trở thành một điểm nhấn trong tốc độ truyền dẫn tại Việt Nam.Tuy nhiên, hiện nay với yêu cầu băng thông ngày càng cao thì ADSL hầu như “đuốisức”

Tại Việt Nam, đề án “Đưa Việt Nam sớm trở thành nước mạnh về công nghệthông tin và truyền thông” của Thủ tướng Chính phủ tại Quyết định số 1755/QĐ-TTg ngày 22/09/2010 đã chỉ ra định hướng, tầm nhìn cho sự phát triển ngành băngrộng đến các xã, phường trên cả nước, kết nối internet đến tất cả trường học, tỉ lệngười dân sử dụng internet đạt trên 50%

Vì vậy, “ Trong năm 2010, người ta nói nhiều tới việc băng rộng di động mà

cụ thể 3G lên ngôi sẽ khiến cho ADSL phải suy thoái Nhưng theo nhiều chuyêngia, đây lại không phải điều đáng lo ngại nhất, mà đối thủ sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới

“năng lực” phát triển ADSL trong năm 2011 và các năm tới lại là FTTx (công nghệtruyền dẫn cáp quang) và FTTH (internet cáp quang chuẩn) Theo báo cáo viễnthông Việt Nam, trong năm 2009 trên thế giới đã có 39,4 triệu hộ gia đình sử dụng

FTTH, con số này tăng lên 51,4 triệu hộ trong năm 2010 và dự kiến sẽ đạt gần 90triệu hộ gia đình sử dụng cáp quang vào năm 2012 Dự đoán, FTTH sẽ là ngànhkinh doanh cốt lõi của các nhà cung cấp dịch vụ internet.

Tuy nhiên, FTTH vẫn còn khó khăn khi giá cước đắt hơn ADSL nên việc triểnkhai tại Việt Nam vẫn còn nhiều khó khăn nhất định

FTTH là một trong những công nghệ của FTTx FTTx là công nghệ mạng truynhập sử dụng đường truyền bằng cáp quang, cho tốc độ upload và download caohơn và ổn định hơn ADSL FTTx có các dạng FTTN (Fiber To The Node), FTTC(Fiber To The Curb), FTTB (Fiber To The Building), FTTH (Fiber To The Home),được hiểu lần lượt là cáp quang tới giao điểm, cáp quang tới tủ thiết bị, cáp quangtới tòa nhà, cáp quang tới tận nhà FTTx có thế là mạng truyền dẫn quang thụ động-PON (Passive Optical Network), trong đó tất cả các thành phần quang chủ động(active) 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 (passive), để điều hướng lưu lượngtrên mạng dựa trên việc phân tách năng lượng của các bước sóng quang học tới cácđiểm đầu cuối trên đường truyền Mặt khác, FTTx cũng có thể là mạng truyền dẫnquang chủ động AON (Active Optical Network)

Trong 4 dạng FTTx, thì FTTH là hoàn chỉnh nhất về công nghệ, tiêu chuẩnquốc tế và tối ưu tiện ích cho người dùng Trong FTTH gồm có EPON (EthernetPON), BPON(Broadband PON) và GPON (Gigabit PON) Xét trên phương diện tốc

độ truyền dẫn thì EPON có tốc độ 1Gbps cho cả 2 hướng (IEE 802.3ah), BPON cótốc độ 155,52 Mbps cho hướng lên, 155,52 hoặc 622,08 Mbps cho hướng xuống(ITU-T G.983) GPON có tốc độ cao nhất lên tới 2,488 Gbps cho cả 2 hướng(ITUU-T G.984)

Vì vậy em chọn đề tài làm đồ án tốt nghiệp là “ THIẾT KẾ MẠNG FTTH

SỬ DỤNG GPON CHO KHU VỰC THỊ TRẤN NAM GIANG- NAM ĐỊNH ”

nhằm làm rõ các vấn đề chính sau:

- Chương I: TỔNG QUAN MẠNG FTTH

- Chương III: XÂY DỰNG MẠNG FTTH SỬ DỤNG GPON CHO THỊ TRẤN NAM GIANG-NAM ĐỊNH

- Chương IV: ĐÁNH GIÁ TÍNH KHẢ THI CỦA DỰ ÁN

- FTTH (Fiber To The Home)

- FTTB (Fiber To The Building)

- FTTN (Fiber To The Node)

- FTTC (Fiber To The Carbinet)

 Có thể hiểu FTTx là hệ thống cung cấp internet qua đường truyền cáp quang tớicác điểm, có thể là hộ gia đình (home), tòa nhà (building), điểm (node), tủ(cabinet)

công nghệ thường được sử dụng để tạo dựng các mạng FTTx, bao gồm cả các mạngquang thụ động, các đường dây thuê bao số (DSL), và các công nghệ nén video.

FTTH (Fiber To The Home) là mạng viễn thông băng thông rộng bằng cápquang được nối đến tận nhà để cung cấp các dịch vụ tốc độ cao như điện thoại,

nghệ FTTH đặc biệt hiệu quả với các dịch vụ: Hosting Server riêng, VPN (mạngriêng ảo), Truyền dữ liệu, Game Online, IPTV (truyền hình tương tác), VoD (xem

điểm của FTTH là tốc độ cao, suy hao thấp, tỉ số tín tạp SNR cao, với ưu thế băngthông truyền tải dữ liệu cao, có thể nâng cấp băng thông lên tới 1Gbps, an toàn dữliệu, độ ổn định cao, không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện, từ trường

2 Đặc điểm công nghệ mạng FTTx

Hình 2: Mô hình cấu trúc mạng FTTx

Công nghệ mạng FTTx cho phép thực hiện tốc độ truyền tải dữ liệu Internetdownload/upload ngang bằng nhau, điều mà dịch vụ Internet tốc độ cao sử dụngcông nghệ ADSL (kết nối bằng cáp đồng) chưa thực hiện được Điểm vượt trội củaFTTx là tốc độ truy nhập Internet cao, chất lượng tín hiệu ổn định, không bị ảnhhưởng bởi các yếu tố môi trường và chiều dài cáp, độ bảo mật cao, cho phép nângcấp băng thông dễ dàng khi có nhu cầu Hơn nữa, FTTx đặc biệt có hiệu quả trongviệc cung cấp các dịch vụ: cho thuê máy chủ, mạng riêng ảo, truyền dữ liệu, IPTV,

VOD (xem phim theo yêu cầu), hội nghị truyền hình, IP Camera… Với ưu điểmvượt trội như vậy, FTTx đã mang lại cho các cơ quan, doanh nghiệp một lựa chọnmới mang tính đột phá nhằm tiết kiệm chi phí cho các ứng dụng công nghệ thôngtin trong hoạt động kinh doanh.

Các công nghệ thường được sử dụng để xây dựng các mạng FTTx, bao gồmcác mạng quang thụ động, các đường dây thuê bao số (DSL) Hiện nay, các nướcphát triển về FTTx bao gồm Mỹ, Hàn Quốc, Trung Quốc, Nhật Bản… chủ yếu pháttriển về FTTH

Với công nghệ FTTH, nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp tốc độ downloadlên đến 10 Gigabit/giây, nhanh gấp nhiều lần so với ADSL 2+ (hiện chỉ có thể đápứng 20 Megabit/giây) Tốc độ truyền dẫn với ADSL là không cân bằng, tốc độ tảilên luôn nhỏ hơn tốc độ tải xuống (bất đối xứng, download > upload) và tối đa 20Mbps Còn FTTH cho phép cân bằng, tốc độ tải lên và tải xuống như nhau (đốixứng, download = upload) và cho phép tối đa là 10 Gbps, có thể phục vụ cùng mộtlúc cho hàng trăm máy tính

Các tiện ích của FTTx:

- Tốc độ truy nhập cao 10 Gbit/s

- Chất lượng tín hiệu ổn định, không bị suy hao

- Độ an toàn và bảo mật rất cao cho cả thiết bị và mạng truy nhập

- Nâng cấp băng thông dễ dàng để có thể đáp ứng được các ứng dụng công nghệthông tin và viễn thông hiện tại

3 Các công nghệ triển khai trên mạng FTTH

3.1 Mạng quang chủ động AON (Active Optical Network)

Hình 3: Mô hình mạng quang chủ động

AON (Active Optical Network - mạng cáp quang chủ động) là kiến trúc mạngđiểm - điểm (point to point ), thông thường mỗi thuê bao có một đường cáp quangriêng chạy từ thiết bị trung tâm (Access Node) đến thuê bao (FTTH - Fiber to theHome)

AON có nhiều ưu điểm như tầm kéo dây xa lên đến 70 km mà không cần bộlặp (repeater), tính bảo mật cao (do việc can thiệp nghe lén trên đường truyền gầnnhư là không thể ), dễ dàng nâng cấp băng thông thuê bao khi cần, dễ xác định lỗi

3.2 Mạng quang thụ động PON (Passive Optical Network)

PON (Passive Optical Network ) là kiến trúc mạng điểm - nhiều điểm (point tomulti point) Để giảm chi phí trên mỗi thuê bao, đường truyền chính sẽ đi từ thiếttrung tâm OLT (Optical Line Termination ) qua một thiết bị chia tín hiệu (Splitter)

và từ thiết bị này mới kéo đến nhiều người dùng (có thể chia từ 32- 64 thuê bao).Splitter không cần nguồn cung cấp, có thể đặt bất kỳ đâu nên nếu triển khai chonhiều thuê bao thì chi phí giảm đáng kể so với AON Do Splitter không cần nguồnnên hệ thống cũng tiết kiệm điện hơn và không gian chứa cáp cũng ít hơn so vớiAON

Hình 4: Mô hình kiến trúc PON

CHƯƠNG II : TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ GPON

1 Tổng quan về PON

1.1 Kiến trúc của PON

Các phần tử thụ động của PON đều nằm trong mạng phân bổ quang ( hay còngọi là mạng ngoại vi ) bao gồm các phần tử như sợi quang, các bộ tách/ghép quangthụ động, các đầu nối và các mối hàn quang Các phần tử tích cực như OLT và cácONU đều nằm ở đầu cuối của PON Tín hiệu trong PON có thể được phân ra vàtruyền đi theo nhiều sợi quang hoặc được kết hợp lại và truyền trên một sợi quangthông qua bộ ghép quang, phụ thuộc vào tín hiệu đó là đi theo hướng lên hay hướngxuống của PON PON thường được triển khai trên sợi quang đơn mode, với cấuhình cây là phổ biến PON cũng có thể được triển khai theo cấu hình vòng ring chocác khu thương mại hoặc theo cấu hình bus khi triển khai trong các khu trường sở…

Mô hình mạng quang thụ động với các phần tử của nó được biểu diễn như trongHình 4: Mô hình kiến trúc mạng PON

Về mặt logic, PON được sử dụng như mạng truy nhập kết nối điểm- đa điểm,với một CO phục vụ cho nhiều thuê bao Có một số cấu hình kết nối điểm-đa điểmphù hợp cho mạng truy nhập như cấu hình cây, cây và nhánh, vòng ring, hoặc bus

Hình 5: Các kiểu kiến trúc PON

Trong các cấu hình trên, cấu hình 1:N hay cấu hình cây và phân nhánh được sửdụng phổ biến nhất Đây cũng là những cấu hình rất mềm dẻo, phù hợp với nhu cầuphát triển của thuê bao, cũng như những đòi hỏi ngày càng tăng về băng thông.

1.2 Các hệ thống PON đang được triển khai

1.2.1 APON/BPON

Từ năm 1995, 7 nhà khai thác mạng hàng đầu thế giới đã lập nên nhóm FSAN(Full Service Access Network) với mục tiêu là thống nhất các tiêu chí cho mạngtruy nhập băng rộng Hiện nay các thành viên của FSAN đã tăng lên đến trên 40trong đó có nhiều hãng sản xuất và nhà cung cấp thiết bị viễn thông lớn trên thếgiới

Các thành viên của FSAN đã phát triển một tiêu chí cho mạng truy nhập PON

sử dụng công nghệ ATM và giao thức lớp 2 của nó Hệ thống này được gọi làAPON (ATM PON) Cái tên APON sau đó được thay thế bằng BPON với ý diễnđạt PON băng rộng Hệ thống BPON có khả năng cung cấp nhiều dịch vụ băng rộngnhư Ethernet, video, đường riêng ảo (VPL), kênh thuê riêng,… Năm 1997 nhómFSAN đưa các đề xuất chỉ tiêu BPON lên ITU-T để thông qua chính thức Từ đó,các tiêu chuẩn ITU-G.983.x cho mạng BPON lần lượt được thông qua

Hệ thống BPON hỗ trợ tốc độ không đối xứng 155Mbps hướng lên và622Mbps hướng xuống hoặc tốc độ đối xứng 622Mbps

1.2.2 GPON

Do đặc tính cấu trúc của BPON khó có thể nâng cấp lên tốc độ cao hơn 622Mbps và mạng PON trên cơ sở nền ATM không tối ưu đối với lưu lượng IP, nhómFSAN phát triển một hệ thống mạng PON mới từ năm 2001 với tốc độ 1Gbps hỗ trợ

cả lưu lượng ATM và IP Dựa trên các khuyến nghị của FSAN, từ năm 2003-2004,ITU-T đã chuẩn hóa một loạt các tiêu chuẩn cho mạng PON Gigabit (GPON) baogồm G.984.1.G.984.2 và G.984.3

Chuẩn GPON hiện nay được định nghĩa dựa trên các giao thức cơ bản củachuẩn SONET/SDH ITU Các giao thức của nó khá đơn giản và đòi hỏi rất ít thủtục Chính vì thế mà hiệu suất băng thông của GPON lên tới 90%

Các ưu điểm của GPON: cung cấp dịch vụ bộ ba, hỗ trợ các dịch vụ âm thanh,

dữ liệu và video truyền theo định dạng gốc của nó Rất nhiều các dịch vụ Ethernetnhư QoS, VLAN, IGMP (Internet Group Management Protocal) và RSTP (RapidSpanning Tree Protocol) cũng được hỗ trợ Hiệu suất và tốc độ đường truyền caonhất: GPON hỗ trợ tốc độ bit cao nhất từ trước tới nay với tốc độ hướng xuống/hướng lên tương ứng 2,488/1,244 Gbps GPON cung cấp độ rộng băng lớn chưatừng có từ trước tới nay và là công nghệ tối ưu cho các ứng dụng của FTTH vàFTTB

Hiện nay cũng như trong tương lai GPON là công nghệ phù hợp cho việctruyền thông Ethernet/IP với việc hỗ trợ truyền tiếng nói và video qua PON bằngviệc sử dụng giao thức SONET/SDH

1.2.3 EPON

Năm 2001, IEEE thành lập một nhóm nghiên cứu Ethernet in the First Mile(EFM) với mục tiêu mở rộng công nghệ Ethernet hiện tại sang mạng truy nhậpvùng, hướng tới các mạng đến nhà thuê bao hoặc các doanh nghiệp với yêu cầu vẫngiữ các tính chất của Ethernet truyền thống, Ethernet PON bắt đầu được nghiên cứutrong thời gian này

Ethernet PON (EPON) là mạng trên cơ sở PON mang lưu lượng dữ liệu góitrong các khung Ethernet được chuẩn hóa theo IEEE 802.3 và hoạt động với tốc độ1Gbps

động, hướng xuống mỗi ONU nhận dữ liệu trên một bước sóng, hướng lên các bướcsóng khác nhau được ghép thông qua bộ ghép sóng WDM tới ONU Do sử dụngmột bước sóng cho mỗi ONU nên WDMPON có tính bảo mật và tính mềm dẻo tốthơn Công nhệ WDMPON sẽ là sự lựa chọn của tương lai và là bước phát triển kếtiếp cho các công nghệ mạng truy nhập PON.

Tuy nhiên, các nghiên cứu hiện nay đang tập trung vào GPON vì đây là côngnghệ mới hứa hẹn sẽ được triển khai rộng rãi trong mạng truy nhập băng rộng docác đặc điểm vượt trội của chúng so với các công nghệ khác

Bảng 1 : Bảng mô tả sự khác nhau của APON/BPON, GPON, EPON

Tốc độ dữ

liệu

Down:155,622,1244MbpsUP: 155,622 Mbps

Down:155,622,1244,

2488 MbpsUP:155,622,1244Mbps

1250Mbps cả 2hướng

Down:1480-Down: 1480- 1500nmUp: 1260- 1360nmCung cấp tín hiệuvideo ở bướcsóng1550nm

Down: 1480- 1500nmUp: 1260- 1360nmCung cấp tín hiệuvideo ở bướcsóng1550nm

5- 21 / 10-26 dB

2 Công nghệ GPON

2.1 Giới thiệu chung

GPON (Gigabit Passive Optical Network) định nghĩa theo chuẩn ITU-TG.984 GPON được mở rộng từ chuẩn BPON G.983 bằng cách tăng băng thông,nâng hiệu suất băng thông nhờ sử dụng gói lớn, có độ dài thay đổi và tiêu chuẩn hóaquản lý Thêm nữa, chuẩn cho phép vài sự lựa chọn của tốc độ bít 2,488 Mbps củabăng thông luồng xuống và 1,244 Mbps của băng thông luồng lên Phương thứcđóng gói lưu lượng GPON-GEM (GPON Encapsulation Method) cho phép đónggói lưu lượng người dùng rất hiệu quả, với sự phân đoạn khung cho phép chất lượngdịch vụ QoS (Quality of Service) cao hơn phục vụ lưu lượng chất lượng cao nhưtruyền thoại và video GPON hỗ trợ tốc độ cao hơn, tăng cường bảo mật và chọnlớp 2 giao thức (ATM, GEM, Ethernet tuy nhiên trên thực tế ATM chưa từng được

sử dụng) Điều đó cho phép GPON phân phối thêm các dịch vụ tới nhiều thuê baohơn với chi phí thấp hơn cũng như cho phép khả năng tương thích lớn hơn giữa cácnhà cung cấp thiết bị

2.2 Kiến trúc GPON

Hình 6 mô tả cấu hình hệ thống GPON bao gồm OLT, các ONU, một bộ chiaquang và các sợi quang Sợi quang được kết nối tới các nhánh OLT tại bộ chiaquang ra các sợi khác và các sợi phân nhánh được kết nối tới ONU

Hình 6 : Kiến trúc mạng GPON

- OLT (Optical Line Terminal) : Thiết bị kết cuối cáp quang tích cực lắp đặt tạiphía nhà cung cấp dịch vụ thường đặt tại các đài trạm.

- ONT (Optical Network Terminal) : Thiết bị kết cuối mạng cáp quang tích cực,kết nối OLT thông qua mạng phân phối quang (ODN) dùng cho trường hợpcung cấp kết nối quang tới nhà thuê bao (FTTH)

- ONU (Optical Network Unit) : Thiết bị kết cuối mạng cáp quang tích cực, kếtnối với OLT thông quang mạng phân phối quang (ODN) thường dùng chotrường hợp kết nối tới building hoặc tới các vỉa hè, carbin (FTTB, FTTC,FTTCab)

- Bộ chia/ghép quang thụ động (Splitter) : Dùng để chia/ghép thụ động tín hiệuquang từ nhà cung cấp dịch đến khách hàng và ngược lại giúp tận dụng hiệu quảsợi quang vật lý Splitter thường được đặt tại các điểm phân phối quang (DP) vàcác điểm truy nhập quang (AP) Bộ chia/ghép quang sẽ có 2 loại, một loại đặt tạicác trạm viễn thông sử dụng các tủ kiểu indoor, loại thứ 2 sẽ là loại thiết bị đượcbọc kín có thể mở ra được khi cần thiết và đặt tại các điểm măng xông

2.2.1 Kết cuối đường quang OLT

OLT được kết nối tới mạng chuyển mạch thông qua các giao diện được chuẩnhóa Ở phía phân tán, OLT đưa ra giao diện truy nhập quang tương ứng với cácchuẩn G-PON như tốc độ bit, quỹ công suất, jitter,… OLT có một số chức năng sau:

- Ghép kênh truyền dẫn: Cung cấp việc truyền và ghép các kênh mạng phân phốiquang ODN

- Chức năng kết nối chéo: Cung cấp các kết nối giữa mạng lõi với phần mạngphối quang ODN

- Điều khiển quá trình chuyển đổi quang/điện và điện/quang

2.2.2 Khối mạng quang ONU

Các khối chức năng của GPON ONU hầu hết đều giống như của OLT VìONU hoạt động chỉ với một giao diện PON đơn ( hoặc nhiều nhất là hai giao diệnvới mục đích bảo vệ ), chức năng kết nối chéo có thể bị bỏ đi Tuy nhiên, thay chochức năng này, chức năng dịch vụ MUX và DEMUX được hỗ trợ để xử lý lưu

Thiết bị kết cuối mạng quang ONU cung cấp giao tiếp giữa mạng thoại, video

và dữ liệu người dùng với mạng PON, ONU thì được đặt ở bên ngoài nhà thuê baothường có số lượng cổng giao tiếp lớn Chức năng cơ bản của ONU là nhận dữ liệu

ở dạng quang và chuyển sang dạng phù hợp với người dùng như Ethernet, POST,xDSL

Một số chức năng của ONU:

- Ghép khách hàng và dịch vụ: Về phía khách hàng dữ liệu sẽ được ghép trước khitruyền đến ODN còn về phía ODN thì các dịch vụ sẽ tách ra phù hợp cho từnguser đã yêu cầu dịch vụ

- Ghép kênh truyền dẫn: Cung cấp các chức năng phân phối tín hiệu giữa ODN vàkhách hàng

- Điều khiển quá trình chuyển đổi quang/điện và điện/quang

- Cung cấp cho các giao diện dịch vụ của khách hàng

2.2.3 Mạng phân phối quang ODN

Mạng phân phối quang kết nối giữa OLT với một hoặc nhiều ONU sử dụngthiết bị tách/ghép quang và mạng cáp quang thuê bao.ODN bao gồm các thành phầnsau:

- Sợi quang và cáp quang

- Các connector

- Các thiết bị thụ động như splitter

- Mối nối

2.3 Thông số kỹ thuật của GPON

Các thông số kỹ thuật cơ bản của mạng GPON:

Tốc độ truyền dẫn có các lựa chọn theo chuẩn ITU-T G.984 GPON sau:

- 0,15552 Gbps đường lên, 1,24416 Gbps đường xuống

- 0,62208 Gbps đường lên, 1,24416 Gbps đường xuống

- 1,24416 Gbps đường lên, 1,24416 Gbps đường xuống

- 0,15552 Gbps đường lên, 2,48832 Gbps đường xuống

- 0,62208 Gbps đường lên, 2,48832 Gbps đường xuống

- 1,24416 Gbps đường lên, 2,48832 Gbps đường xuống

- 2,48832 Gbps đường lên, 2,48832 Gbps đường xuống.

Các thông số khác:

- Bước sóng: 1260-1360nm đường lên; 1480-1500nm đường xuống

- Đa truy nhập hướng lên: TDMA

- Cấp phát băng thông động DBA (Dynamic Bandwith Allocation)

- Loại lưu lượng: Dữ liệu số

- Khung truyền dẫn: GEM

- Dịch vụ: Dịch vụ đầy đủ (Ethernet, TDM, POTS)

- Tỉ lệ chia của bộ chia thụ động: Tối đa 1:128

- Giá trị BER lớn nhất: 10ˉ¹²

- Phạm vi công suất sử dụng luồng xuống: -3 đến +2dBm (10 km ODN) hoặc +2đến +7dBm (20 km ODN)

- Phạm vi công suất sử dụng luồng lên: -1 đến +4 dBm (10 km và 20 km ODN)

- Suy hao tối đa giữa các ONU: 15dB

- Cự ly cáp tối đa: 20 km với DFB laser luồng lên, 10 km với Fabry-Perot

CHƯƠNG III: XÂY DỰNG MẠNG FTTH CHO THỊ TRẤN NAM GIANG-NAM TRỰC Trong chương này, ta cần làm rõ được các vấn đề sau:

 Khảo sát nhu cầu sử dụng mạng của khách hàng khu vực thị trấn Nam Giang đểđưa ra được số lượng cổng port và băng thông cần thiết kế

 Lựa chọn thiết bị phù hợp cho bài toán thiết kế

 Sau khi khảo sát và lựa chọn xong tiến hành cho bài toán thiết kế Tính toán sốlượng Splitter và vị trí đặt OLT và các bộ chia sao cho phù hợp nhất vừa tiếtkiệm được chi phí thiết kế lại không ảnh hưởng đến quy hoạch đô thị nơi đây

1 Khảo sát nhu cầu sử dụng mạng của khách hàng trong khu vực

Có thể thấy nhu cầu sử dụng mạng của người dân ngày càng cao, cả về dunglượng, chất lượng dịch vụ và loại hình dịch vụ truyền thông Trong khu vực dân cưđược yêu cầu phải xây dựng một mạng cáp quang cung cấp đa dịch vụ cho kháchhàng là: người dân, doanh nghiệp, trường học, bệnh viện, phòng khám, quán nét…nhằm cung cấp nhiều loại hình dịch vụ đa phương tiện tới từng khách hàng

Hình 7: Bản đồ thị trấn Nam Giang

Thị trấn Nam Giang là một thị trấn của huyện Nam Trực nằm cách thành phốNam Định 10 km Nó gồm 7 thôn nhỏ: Thôn Nhất, thôn Nhì, thôn Ba, thôn Tư, thônVân Tràng, Đồng Côi và Kinh Lũng Trong đó có 3 thôn là thôn Tư, thôn VânTràng và Đồng Côi là những thôn phát triển khá mạnh đặc biệt là ngành thợ rèn Thịtrấn có diện tích 7,02 km², có hơn 17.337 người với mật độ 2.470 người/km².

 Thị trấn bao gồm:

- Hộ gia đình: Có khoảng 550 hộ yêu cầu sử dụng mạng

- Các trường tiểu học Nam Đào, trường THCS Nam Giang, trường THPT NamTrực, trung tâm giáo dục thường xuyên Nam Trực… cần khoảng 15 cổng mạng

- Ngân hàng Vietinbank, Agribank cần khoảng 8 cổng mạng

- Khu chợ Viềng, chợ Chùa cần khoảng 40 cổng mạng

- UBND huyện Nam Trực cần khoảng 5 cổng

- Bệnh viện huyện và các trạm xá cần khoảng 15 cổng

- Trung tâm viễn thông huyện Nam Trực, Trung tâm Vinaphone, các trạm Viettelcần khoảng 15 cổng

- Các công ty cơ khí, Công ty cổ phần ô tô VAD, công ty gạch Tuynel, lò rèn,quán internet, các shop kinh doanh… cần khoảng 120 cổng

 Số lượng khách hàng trong khu vực theo thống kê hiện tại và tốc độ dữ liệu cần thiết kế với mạng hiện tại là:

- Yêu cầu về số lượng cổng port kết nối mạng là 768 port được chia làm 2 trạm(trạm 1 gồm 448 port đặt tên là POP16 và trạm 2 gồm 320 port đặt tên làPOP15) Dung lượng 768 port là cho phát triển 3 năm để tối đa hạ tầng, sau đó

sẽ mở rộng theo nhu cầu do dung lượng OLT vẫn còn trống và sợi quang đến tậpđiểm vẫn còn trống

- POP16 sẽ phục vụ cho người dùng thuộc khu vực các thôn: Thôn Nhất, ThônNhì, Thôn Ba, Thôn Tư, thôn Kinh Lũng và khu vực Nam Dương

- POP15 sẽ phục vụ cho người dùng thuộc khu vực Vân Tràng và thôn Đồng Côi

 Về khung thời gian sử dụng của khách hàng dự kiến:

- Thời gian mạng của các doanh nghiệp cũng như các shop kinh doanh vào giờhành chính từ 8h đến 17h

- Quán truy cập internet 24/24h.

- Do đó thời gian truy nhập mạng nhiều nhất là từ 8h đến 17h hàng ngày

 Yêu cầu về băng thông hiện tại trung bình cho mỗi cổng port là 20 Mbps

Mạng thông tin cáp quang có thể cung cấp được các dịch vụ tốc độ cao với cácgói thuê bao từ 4Mbps lên đến khoảng 100-155Mbps tùy thuộc vào gói dịch vụđăng kí của khách hàng Do khu vực thiết kế này có cả doanh nghiệp và hộ gia đìnhnên cần phải cung cấp đầy đủ các dịch vụ đa phương tiện với các gói cước khácnhau phù hợp với nhu cầu từng người Nhưng một vấn đề đặt ra trong khi thiết kếmạng thì cần phải tính đến trường hợp tất cả các khách hàng đều sử dụng dịch vụchất lượng cao nhất để thiết kế mạng với hiệu suất cao nhất có thể Về băng thôngtối thiểu là 5Mbps, 8Mbps, 10Mbps còn các cơ quan quán internet thì các gói30Mbps, 48Mbps…Do đó chúng ta chọn mức dịch vụ 20 Mbps cho mỗi port thiết

kế toàn mạng là thoải mái

 Các thiết bị đầu cuối sẽ được kết nối với mạng:

- Máy tính cá nhân (PC, laptop)

- Thiết bị di động: Smartphone, máy tính bảng, máy chụp hình

- Thiết bị an ninh: Camera an ninh,…

- Thiết bị gia dụng: TV, điện thoại bàn

- Thiết bị y sinh trong phòng khám đa khoa và bệnh viện

- Các thiết bị kết nối mạng theo chuẩn địa chỉ Ipv4 và Ipv6…

 Các dịch vụ có thể cung cấp được cho khách hàng là:

- Internet tốc độ cao

- Dịch vụ IPTV, Camera, truyền hình, điện thoại

- Dữ liệu truyền cho thiết bị y tế, y sinh công nghệ cao,…

Đây là khu vực phân bố không đồng đều cũng như những yêu cầu về cung cấpcác loại dịch vụ và dung lượng cũng khác nhau nên chúng ta sử dụng cấu hình mạngPON phân tán

Do hạ tầng mạng cung cấp dịch vụ an ninh qua mạng nên phải đảm bảo sự antoàn bảo mật rất cao, nhờ đặc tính của sợi quang cung cấp độ bảo mật thông tin cao.Một sợi quang không thể bị trích để lấy trộm thông tin bằng các phương tiện điệnthông thường như sự dẫn điện trên bề mặt hay cảm ứng điện từ và rất khó trích để