Công nghệ GPON và triển khai GPON trên mạng viễn thông đông anh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI  - LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ GPON VÀ TRIỂN KHAI GPON TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG ĐÔNG ANH HỌC VIÊN: ĐỖ THÁI TÙNG HÀ NỘI – 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI  - LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ GPON VÀ TRIỂN KHAI GPON TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG ĐÔNG ANH HỌC VIÊN: ĐỖ THÁI TÙNG CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ NGÀNH: 60520203 HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS PHẠM NGỌC NAM HÀ NỘI – 2015 i LỜI CẢM ƠN Lời xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể thầy, cô giáo Viện Đại Học Mở Hà Nội tận tình bảo suốt thời gian học tập nhà trường Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo, PGS.TS Phạm Ngọc Nam, người trực tiếp hướng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi tận tình bảo cho suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp Bên cạnh đó, để hoàn thành luận văn này, nhận nhiều giúp đỡ, lời động viên quý báu gia đình, bạn bè, xin hết lòng ghi ơn Tuy nhiên, thời gian hạn hẹp, nỗ lực mình, nên luận văn khó tránh khỏi thiếu sót Tôi mong nhận thông cảm bảo tận tình quý thầy cô bạn HỌC VIÊN i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học PGS.TS Phạm Ngọc Nam Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố hình thức trước Những liệu, bảng biểu phục vụ cho việc nghiên cứu, phân tích tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Hà Nội, Ngày tháng năm 2015 Tác giả luận văn Đỗ Thái Tùng MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG SỐ LIỆU CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG (PON) 11 1.1 Sơ lược tình hình sử dụng công nghệ PON giới Việt Nam 11 1.2 Các kiến trúc PON 14 1.3 Các hệ thống PON triển khai 16 1.3.1 APON/BPON 16 1.3.2 GPON 16 1.3.3 EPON 17 1.3.4 WDM-PON 17 1.3.5 Nhận xét 18 1.4 Kết luận 20 CHƯƠNG CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG GPON 22 2.1 Tình hình chuẩn hóa công nghệ GPON 22 2.2 Kiến trúc GPON 24 2.2.1 Kết cuối đường quang OLT 25 2.2.2 Khối mạng quang ONU 26 2.2.3 Mạng phân phối quang ODN 27 2.2.4 Thông số kỹ thuật 30 2.3 Kỹ thuật truy nhập phương thức ghép kênh 30 2.3.1 Kỹ thuật truy nhập 31 2.3.2 Phương thức ghép kênh 32 2.4 Phương thức đóng gói liệu 33 2.5 Định cỡ phân định băng tần: 33 2.5.1 Thủ tục định cỡ (Ranging): 33 2.5.2 Phương thức cấp phát băng thông: 36 2.6 Bảo mật mã hóa sửa lỗi 38 2.7 Khả cung cấp băng thông dịch vụ 38 2.7.1 Khả cung cấp băng thông 38 2.7.2 Khả cung cấp dịch vụ 40 2.7.3 Một số vấn đề cần quan tâm tính toán thiết kế mạng GPON: 42 2.8 Kết luận 43 CHƯƠNG TRIỂN KHAI GPON TRÊN MẠNG TRUNG TÂM VIỄN THÔNG ĐÔNG ANH 44 3.1 Hiện trạng mạng truy nhập băng rộng TTVT Đông Anh 44 * Mạng MAN-E 44 3.2 Mục đích xây dựng mạng GPON địa bàn Đông Anh 47 3.2.1 Định hướng chung 47 3.2.2 Các hình thức cung cấp quang FTTx 48 3.3 Khảo sát nhu cầu sử dụng dịch vụ quang địa bàn huyện Đông Anh 49 3.3.1 Nhu cầu dịch vụ viễn thông quan đảng, Chính phủ 49 3.3.2 Nhu cầu dịch vụ viễn thông khối doanh nghiệp, tỏ chức, giáo dục đào tạo 50 3.3.3 Nhu cầu nội trung tâm Viễn thông 51 3.4 Xây dựng cấu trúc GPON TTVT Đông Anh 52 3.4.1 Nguyên tắc xây dựng mạng 52 3.4.2 Xây dựng mạng cho Huyện Đông Anh 55 3.4 Đề xuất dịch vụ triển khai GPON TTVT Đông Anh 63 3.4.1 Dịch vụ IPTV 63 3.4.2 Dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao 64 3.4.3 Dịch vụ kết nối VPN 64 3.4.4 Dịch vụ kết nối mạng điểm – đa 65 PHỤ LỤC 67 Chi tiết mạng ODN tổng đài 67 KẾT LUẬN…………………………………………………………… ………….88 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………….…………90 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG SỐ LIỆU Hình 1-1: Mô hình mạng quang thụ động - 13 Hình 1-2: Các kiểu kiến trúc PON - 14 Hình 2-1: Kiến trúc mạng GPON - 23 Hình 2-2: Các khối chức OLT - 25 Hình 2-3: Các khối chức ONU - 26 Hình 2-4: Các ghép 8x8 tạo từ ghép 2x2 - 27 Hình 2-5: Cấu trúc mạng cáp quang thuê bao - 28 Hình 2-6: TDMA GPON - 30 Hình 2-7: GPON Ranging pha - 33 Hình 2-8: GPON Ranging pha - 24 Hình 2-9: Báo cáo phân bố băng thông GPON - 36 Hình 2-10: Thủ tục cấp phát băng thông GPON - 37 Bảng 2-11: Các thông số kĩ thuật GPON - 41 Hình 3-1: Cấu trúc mạng MAN-E Viễn thông Đông Anh - 44 Hình 3-2: Cấu trúc mạng MAN-E Viễn thông Hà Nội - 45 Bảng 3-3: Thông số suy hao connector quang - 51 Bảng 3-4: Thông số suy hao chia/ghép quang -51 Bảng 3-5: Thông số suy hao sợi quang bao gồm mối hàn - 52 Bảng 3-6: Tính toán băng thông chi tiết mạng GPON Viễn thông Đông Anh - 56 Bảng 3-7: Bảng số băng thông……………………… - 56 Bảng 3-8: Danh sách trạm OLT GPON….… … - 58 Bảng 3-9: Số lượng thiết bị khu vực trung tâm viễn thông Đông Anh - 58 Hình 3-10: Cấu trúc mạng FTTx-Gpon Viễn thông Hà Nội - 59 Hình 3-11: Cấu trúc mạng MAN-E Viễn thông Đông Anh - 60 Hình 3-12: Dịch vụ IPTV - 61 Bảng 3-13: Dịch vụ Fiber ……………… …….- 62 Bảng 3-14: Dịch vụ VPN….… - 63 Bảng 3-15: Dịch vụ kết nối mạng điểm – đa điểm ….… - 64 Hình 1: Cấu trúc master-slave trạm OLT khu vực Đông Anh…… …… - 71 Hình 2: Mạng ODN khu vực Tổng đài Nguyên Khê ……… - 72 Hình 3: Mạng ODN khu vực Tổng đài Đông Anh ………………… ……… - 73 Hình 4: Mạng ODN khu vực Tổng đài Vân Trì …… - 74 Hình 5: Mạng ODN khu vực Tổng đài Việt Hùng - 75 Hình 6: Mạng ODN khu vực Tổng đài Ngã Ba Dâu …………………… … - 76 Hình 7: Mạng ODN khu vực Tổng đài Lộc Hà ……… - 77 Hình 8: Mạng ODN khu vực Tổng đài Đông Hội ….… … - 78 Hình 9: Mạng ODN khu vực Tổng đài Khu Công Nghiệp Thăng Long………… - 79 Hình 10: Mạng ODN khu vực Tổng đài Đại Mạch ……… … - 80 Hình 11: Mạng ODN khu vực Tổng đài Kim Chung …………………………… - 81 Hình 12: Mạng ODN khu vực Tổng đài Kim Nỗ ……………… ………… - 82 Hình 13: Mạng ODN khu vực Tổng đài Vĩnh Ngọc ……………… ………… - 83 Hình 14: Mạng ODN khu vực Tổng đài Vân Hà ……………… ………… - 84 Hình 15: Mạng ODN khu vực Tổng đài Liên Hà ……………… ………… - 85 Hình 16: Mạng ODN khu vực tổng đài Thụy Lâm……………… ………… - 87 CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ADM APON ATM AUI Add Drop Multiplexer Bộ ghép kênh xen rẽ ATM Passive Optical Asynchronous Tranfer Mode Chế độ truyền tải không đồng Attchment Unit Interface Cáp nối với thiết bị BER Capex CDM Bit Error Rate Capital Expenditrure Code Division Multiplexing Tỷ lệ bit lỗi Chi phí đầu tư ban đầu Ghép kênh theo mã CE CIR CO CRC Customer Equipment Constant Information Rate Central Office Cyclic Redundancy Check Thiết bị khách hàng Tốc độ thông tin tốt Tổng đài trung tâm Kiểm tra vòng dư CSMA/CD DA Carrier sense Multiple access collision detect Destination Address Địa đích DCE DCS DFSM DLC Data Communications Digital Crossconect Dispersion Flattened single Digital Loop Carrier DSL DSSM DTE Digital Subcriber Loop Dispersion Shifted Single Data Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối số liệu DWDM Dense Wavelength Division Ethernet Local Area Network Ethernet Line Mạng LAN Ethernet đường Ethernet E-LAN E-Line EMS MMDS MPCP Element Management System Interface Multi Channel Multi Point distribution System MultiPoint Control Protocol Bộ nối chéo số Sóng mang vòng số Vòng thuê bao số Phần tử quản lý hệ thống Giao thức điều khiển đa điểm Hình 5: Mạng ODN khu vực Tổng đài Việt Hùng 77 Hình 6: Mạng ODN khu vực Tổng đài Ngã Ba Dâu 78 Hình 7: Mạng ODN khu vực Tổng đài Lộc Hà 79 Hình 8: Mạng ODN khu vực Tổng đài Đông Hội 80 Hình 9: Mạng ODN khu vực Tổng đài Khu Công Nghiệp Thăng Long 81 Hình 10: Mạng ODN khu vực Tổng đài Đại Mạch 82 Hình 11: Mạng ODN khu vực Tổng đài Kim Chung 83 Hình 12: Mạng ODN khu vực Tổng đài Kim Nỗ 84 Hình 13: Mạng ODN khu vực Tổng đài Vĩnh Ngọc 85 Hình 14: Mạng ODN khu vực Tổng đài Vân Hà 86 Hình 15: Mạng ODN khu vực Tổng đài Liên Hà 87 Hình 16: Mạng ODN khu vực Tổng đài Thụy Lâm 88 KẾT LUẬN Mạng truy nhập quang xem sở hạ tầng tốt cho dịch vụ băng rộng Việc nghiên cứu hình thái mạng truy nhập quang nhận quan tâm đặc biệt Mục tiêu hướng tới mềm dẻo, giảm giá thành nâng cao hiệu sử dụng băng tần sợi quang Mạng truy nhập quang thụ động GPON giải pháp hợp lý cho ba mục tiêu trên; thứ thay đổi cấu hình xây lắp tuyến cáp quang, cần đặt chia điểm tập trung cáp; thứ hai, giảm chi phí nhờ chia sẻ môi trường truyền dẫn người sử dụng; thứ ba phù hợp với loại hình chuyển giao thông tin nhờ băng tần rộng sợi quang Với phương thức chuyển giao thông tin mềm dẻo linh hoạt hiệu dụng băng tần sợi quang tăng đáng kể, yếu tố làm giảm chi phí Công nghệ GPON đời nhằm mục đích kết hợp điểm mạnh truyền tải TDM kết hợp với sở hạ tầng mạng cáp sợi quang chi phí thấp, kết nối điểm-đa điểm, hỗ trợ dịch vụ TDM Ethernet công nghệ hứa hẹn giải vấn đề tắt nghẽn băng thông, cho phép xây dựng mạng truy nhập nội hạt mạng số hoá, băng rộng có tính tương tác cao Sử dụng kỹ thuật truy nhập TDMA kết hợp với phương thức định cỡ phân định băng tần động điểm bật công nghệ GPON giúp giải vấn đề băng thông, tắc nghẽn truyền tải tốc độ cao GPON sử dụng phương thức đóng gói liệu GEM hỗ trợ cho gói liệu TDM Ethernet Các kỹ thuật cho phép GPON hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ khác với tốc độ truy nhập chất lượng cao 89 Hiện nay, tiêu chuẩn GPON ITU chuẩn hóa, giải pháp công nghệ thích hợp cho khu công nghiệp, khu công nghệ cao, khu thương mại, chung cư cao cấp, ngân hàng, v.v GPON hoàn toàn phù hợp với yêu cầu thực tế thị trường Việt Nam giai đoạn phát triển mạnh mẽ khu vực kinh tế kể VNPT nhà cung cấp dịch vụ viễn thông hàng đầu Việt Nam, VNPT người đầu việc triển khai dịch vụ tiện ích việc đón đầu công nghệ mới, đại Hiện nay, VNPT gấp rút triển khai nâng cấp toàn mạng lên mạng NGN nhằm cung cấp đầy đủ dịch vụ cho khách hàng tảng mạng thống Xây dựng mạng truy nhập quang FTTx phần quan trọng kế hoạch đó, công nghệ GPON lựa chọn hàng đầu Với định hướng VNPT, Trung tâm Viễn thông thực lựa trọn giải pháp cung cấp dịch vụ, xây dựng cấu trúc mạng GPON sở hệ thống mạng băng rộng kế hoạch phát triển đến năm 2016, dựa việc phân tích, dự báo nhu cầu sử dụng dịch vụ khách hàng địa bàn huyện Đông Anh - Hướng nghiên cứu Hướng nghiên cứu luận văn dựa cấu hình mạng GPON Trung tâm viễn thông VNPT phê duyệt, cần đề bước triển khai lắp đặt cung cấp dịch vụ cho khách hàng, đặc biệt tiêu chuẩn hóa việc lắp đặt thiết bị mạng ODN đảm bảo chất lượng dịch vụ 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Credic F.Lam (2007), Passive Optical Networks princeiples and practice, pp 215-264 [2] Paul E.Green, Jr (2006), Fiber to the home the new empowerment [3] ITU G.984.1 (2003), Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON): General characteristics [4] ITU G.984.2 (2003), Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON): Physical Media Dependent (PMD) layer specification [5] ITU G.984.3 (2004), Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON): Transmission convergence layer specification [6] ITU G.984.4 (2004), Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON): ONT management and control interface specification [7] ITU G.983.1 (1998), Broadband Optical Access Systems Based on Passice Optical Networks (PON) [8] ITU G.983.2 (2000), ONT Management and Control Interface Specification for ATM PON [9] ITU G.983.3 (2001), Broadband Optical Access Systems with Increased Service Capability by Wavelenght Allocation [10] ITU G.983.4 (2001), Broadband Optical Access Systems with Increased Service Capability using Dynamic Bandwdith Assigment [11] Công văn số 640/CV-VT ngày 5/3/2009 VNPT v/v Hướng dẫn triển khai xây dựng cấu trúc mạng truy nhập kết nối quang tới thuê bao (FTTx GPON) [12] Đề tài “Nghiên cứu giải pháp công nghệ quang thụ động Gigabit phù hợp với yêu cầu mạng VNPT” tác giả Hoàng Văn Bình [13] www.itu.int [14] www.alcatel-lucent.com 91 [...]... thoại, hình ảnh và số liệu với băng thông lớn tốc độ cao Do vậy GPON sẽ là công nghệ truy nhập lựa chọn triển khai hiện tại và tương lai GPON 9 chính là giải pháp phù hợp nhất đối với hạ tầng mạng hiện tại của VNPT và ngày 23/7/2008, VNPT đã có quyết định số 2039/QĐ-VT v/v Triển khai mạng truy nhập quang thụ động (GPON) ” Luận văn “Nghiên cứu triển khai công nghệ GPON trên mạng Viễn thông Đông Anh nhằm... chức mạng GPON cho Viễn thông Đông Anh 10 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG (PON) Mạng viễn thông thường được cấu thành bởi ba mạng chính: mạng đường trục, mạng phía khách hàng và mạng truy nhập Trong những năm gần đây, mạng đường trục có những bước phát triển nhảy vọt do sự xuất hiện của các công nghệ mới, như công nghệ ghép kênh theo bước sóng (WDM) Cũng trong khoảng thời gian này, mạng nội... bách đối với mạng truy nhập của VNPT Do vậy, nghiên cứu triển khai giải pháp truy nhập mới nhằm chiếm lĩnh thị trường dịch vụ mới là rất cần thiết đối với VNPT Công nghệ truy nhập quang thụ động GPON đã được ITU chuẩn hóa, hiện nay là một trong những công nghệ được ưu tiên lựa chọn cho triển khai mạng truy nhập tại nhiều nước trên thế giới GPON là công nghệ hướng tới cung cấp dịch vụ mạng đầy đủ, tích... tìm hiểu những đặc điểm kỹ thuật cơ bản của công nghệ GPON, qua đó đề xuất cấu hình mạng GPON của Viễn thông Hà nội Luận văn thực hiện gồm 03 chương: Chương 1: Trình bày tổng quan về mạng PON và giới thiệu về các hệ thống PON hiện đang được triển khai Chương 2: Trình bày tổng quan về công nghệ GPON, trong đó nghiên cứu các vấn đề về cấu trúc khung, định cỡ và phân định băng tần động là các vấn đề trọng... công nghệ mạng hiện nay chủ yếu vào truyền tải dữ liệu, đặc biệt là dữ liệu IP Trong bối cảnh đó, công nghệ PON sẽ là một giải pháp tối ưu cho mạng truy nhập băng rộng Người ta trông đợi mạng PON sẽ giải quyết được các vấn đề tắc nghẽn băng thông của mạng truy nhập trong kiến trúc mạng viễn thông, giữa một bên là các nhà cung cấp dịch vụ CO, các điểm kết cuối, các điểm truy nhập và một bên là các công. .. dữ liệu và tiếng nói Chậm hơn một chút là BPON, nó sử dụng cấu trúc chuyển đổi ATM ở các đường biên mạng Tuy nhiên hiện nay mạng APON/BPON không được quan tâm phát triển do chỉ hỗ trợ dịch vụ ATM và tốc độ truy nhập thấp hơn nhiều so với các công nghệ hiện hữu khác như GPON hay EPON Các nghiên cứu hiện nay đang tập trung vào GPON và EPON/GEPON vì đây là các công nghệ mới hứa hẹn sẽ được triển khai rộng... cuối ở xa Với những lý do như trên, công nghệ PON được coi là một giải pháp đầy hứa hẹn để giải quyết vấn đề tắc nghẽn băng thông trong mạng truy nhập, cho phép triển khai các dịch vụ băng rộng và có tính tương tác Trong thời gian ngắn trước mắt, ứng dụng của công nghệ PON có thể là nhà cung cấp cho các công ty điện thoại, mạng cáp TV, và cho các nhà cung cấp dịch vụ mạng vô tuyến Với việc đưa ra một... lỗi, công nghệ PON sẽ là giải pháp tốt nhất cho mạng thế hệ sau, cũng như cho mạng truy nhập băng rộng 21 CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG GPON GPON (Gigabit Passive Optical Network) định nghĩa theo chuẩn ITU-T G.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 hóa quản lý Thêm nữa, chuẩn cho phép vài sự... ONU nhận dữ liệu trên một bước sóng, hướng lên các bước sóng khác nhau được ghép thông qua bộ ghép sóng WDM tới ONU Do sử dụng một bước sóng cho mỗi ONU nên WDMPON có tính bảo mật và tính mềm dẻo tốt hơn Công nghệ WDMPON sẽ là sự lựa chọn của tương lai và là bước phát triển kế tiếp cho các công nghệ mạng truy nhập quang PON.[1] 1.3.5 Nhận xét Vào giữa những năm 90 của thế kỷ này, công nghệ APON (ATM... vụ và các ứng dụng mới được triển khai khi băng thông dành cho người sử dụng tăng lên đứng trước tình hình đó, một số công nghệ mới đã được đưa ra nhằm đáp ứng 11 những đòi hỏi về băng tần Hiện tại, các nhà cung cấp dịch vụ đã triển khai cung cấp dịch vụ Internet bằng công nghệ đường dây thuê bao số DSL DSL sử dụng đôi dây giống như dây điện thoại, và yêu cầu phải có một modem DSL đặt tại thuê bao và