Công nghệ mạng truy nhập và triển khai mạng GPON trên mạng viễn thông VNPT hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ CÔNG NGHỆ MẠNG TRUY NHẬP VÀ TRIỂN KHAI MẠNG GPON TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG VNPT HÀ NỘI PHẠM QUANG SƠN HÀ NỘI – 2015 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ MẠNG TRUY NHẬP VÀ TRIỂN KHAI MẠNG GPON TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG VNPT HÀ NỘI PHẠM QUANG SƠN CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ SỐ: 60520203 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS VŨ VĂN YÊM HÀ NỘI - 2015 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu cá nhân Một phần số liệu kết sử dụng trong luận văn trung thực thống kê từ thực tiễn nơi công tác Tác giả Phạm Quang Sơn iii LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Vũ Văn Yêm nhiệt tình hướng dẫn suốt trình nghiên cứu thực luận văn ! Tác giả Phạm Quang Sơn iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN iv MỤC LỤC v DANH MUC CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ xiii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG (PON) 1.1 Mở đầu 1.2 Kiến trúc PON 1.3Các hệ thống PON triển khai 1.3.1APON/BPON 1.3.2 GPON 1.3.3 EPON 1.3.4 WDM-PON 1.3.5 Nhận xét 10 1.4 Kết luận chương 12 CHƯƠNG CÔNG NGHỆ MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG GPON 14 2.1 Các công nghệ mạng truy nhập quang 14 2.2 GPON FTTX 17 2.2.1 Kiến trúc GPON 18 2.2.2 Kĩ thuật truy nhập TDMA .19 2.2.3 Phương thức đóng gói liệu 20 2.2.4 Phương thức cấp phát băng thông .20 2.3Nguyên tắc tổ chức mạng phân phối cáp quang FTTx – GPON 22 2.3.1 Các sở tổ chức mạng phân phối cáp quang (ODN) 22 v 2.3.2 Nguyên tắc phối cáp 23 2.4 Lựa chọn Splitter giải pháp lắp đặt 24 2.4.1 Giải pháp lắp đặt Splitter cấp 24 2.4.2 Giải pháp lắp đặt Splitter cấp 25 2.5 Các giải pháp cho mạng FTTH 26 2.5.1 Triển khai FTTH chung cư có mật độ dân số cao, tòa nhà văn phòng 26 2.5.2 Triển khai FTTx khu đô thị tập trung nhiều tòa nhà cao tầng 29 2.5.3 Triển khai FTTH khu biệt thự, nhà liền kề 31 2.6 Cách thức kết cuối dây thuê bao quang (Optical Drop Wire) nhà Khách hàng 32 2.6.1 Tính toán suy hao đường truyền 34 2.6.2 Công thức tính suy hao đường truyền quang 35 2.6.3 Quy định chiều dài cáp quang số lượng măng sông đấu nối thẳng tuyến cáp quang từ OLT đến ONT/ONU 37 2.7Kết luận chương 38 CHƯƠNG TRIỂN KHAI GPON TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG HÀ NỘI 40 3.1 Hiện trạng mạng truy nhập băng rộng Viễn thông Hà Nội 40 3.1.1Mạng MAN-E 40 3.1.2Mạng cáp quang 43 3.2Khảo sát nhu cầu sử dụng dịch vụ mạng cáp quang khách hàng địa bàn TP Hà nội 44 3.2.1Nhu cầu dịch vụ viễn thông quan Đảng, Chính phủ 44 3.2.2Nhu cầu dịch vụ viễn thông khối doanh nghiệp, tổ chức, giáo dục đào tạo .46 3.2.3 Nhu cầu nội Viễn thông Hà Nội 47 3.3.Mục đích xây dựng mạng GPON 48 vi 3.3.1Định hướng chung 48 3.3.2Các hình thức cung cấp quang FTTx 49 3.4Xây dựng cấu trúc mạng GPON Viễn thông Hà Nội 50 3.4.1Nguyên tắc xây dựng mạng 50 3.4.2Xây dựng mạng cho VNPT Hà nội 53 3.5Đề xuất dịch vụ triển khai mạng GPON VTHN 71 3.5.1 Dịch vụ IPTV 71 3.5.2 Dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao 71 3.5.3Dịch vụ kết nối VPN 72 3.5.4Dịch vụ kết nối mạng điểm - đa điểm 72 3.6Kết luận chương 73 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 74 Kết luận 74 Hướng nghiên cứu 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 PHỤ LỤC 77 vii DANH MUC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ADM Add Drop Multiplexer Bộ rẽ kênh APON ATM Passive Optical Network Mạng quang thụ động dùng ATM ATM Asynchronous Tranfer Mode Chế độ truyền tải không đồng AUI Attchment Unit Interface Cáp nối với thiết bị BER Bit Error Rate Tỷ lệ bit lỗi Capex Capital Expenditrure Chi phí đầu tư ban đầu CDM Code Division Multiplexing Ghép kênh theo mã CE Customer Equipment Thiết bị khách hàng CIR Constant Information Rate Tốc độ thông tin tốt viii CO Central Office Tổng đài trung tâm CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra vong dư CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access Đa truy cập cảm nhận sóng Collision Detect mang/Tách xung đột DA Destination Address Địa đích DCE Data Communications Thiết bị thông tin số liệu Equipment DCS Digital Crossconect Bộ nối chéo số DSFM Dispersion Flattened Single Sợi tán sắc phang Mode DLC Digital Loop Carrier Sóng mang vòng số DSL Digital Subcriber Loop Vòng thuê bao số DSSM Dispersion Shifted Single Sợi tán sắc dịch chuyển Mode DTE Data Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối số liệu DWDM Dense Wavelength Division Ghép bước sóng vào mật độ cao Multiplexing E-LAN Ethernet Local Network Mạng lan ethernet E-LINE Ethernet Line Đường ethernet EMS Element Managerment system Phần tử quản lí hệ thống EPON Ethernet Passive Optical Mạng quang thụ động dùng Network ethernet EVC Ethernet Virtual Connection Kết nối ảo ethernet FCS Frame Check Sequence Dãy bit kiểm tra khung FDM Frequency Division Ghép kênh theo tần số Multiplexing ix FSAN Full Service Access Network Tập dịch vụ mạng truy nhập FTTB Fiber to the Building Cáp quang nối đến tòa nhà FTTC Fiber to the Curb Cáp quang nối đến cụm dân cư FTTH Fiber to the Home Cáp quang nối đến nhà HFC Hybrid Fiber Coax Television Hệ thống phân phối tín hiệu System truyền hình lai ghép cáp quang cáp đồng IFG Inter Frame Gap Khoảng cách khung liền kề IP Internet Protocol Giao thức internet IPG Inter Packet Gap Khoảng cách gói liền kề ISO International Organization for Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế Standardization LAN Local Area Network Mạng nội LLC Logical Link Control Điều khiển liên kết logic LMDS Local MultiPoint Disttribution Hệ thống phân bố đa điể cục System LTE Line Terminal Equipment Thiết bị kết cuối đường dây MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường MAN Metro Area Network Mạng diện rộng MAU Medium Access Unit Khối truy nhập môi trường MDI Medium Dependent Interfacw Giao diện độc lập môi trường MEF Metro Ethernet Forum Diễn đàn mạng ethernet MEN Metro Ethernet Network Mạng diện rộng dùng ethernet MMDS MultiChannel MultiPoint Hệ thống phân bố đa kênh, đa Distribution System điểm x Hình 3-3: Cấu trúc mạng metro Ethernet XDSL Viễn thông Hà nội 70 3.5 Đề xuất dịch vụ triển khai mạng GPON VTHN 3.5.1 Dịch vụ IPTV Hình 3-4: Mô hình đường truyền dịch vụ IPTV - Dịch vụ truyền hình MyTivi triển khai toàn hệ thống VNPT Hà Nội, thực chất dịch vụ truyền hình sử dụng công nghệ internet Điều khác biệt gói tin truyền mạng thông qua switer truyền sever VASC Ở tín hiệu giải mã phân biệt IP người dùng nhờ seterbox - MyTivi dịch vụ truyền hình theo yêu cầu, cung cấp cho khách hàng dịch vụ truyền hình; truyền hình tương tác; dịch vụ giải trí thể thao, phim truyện, ca nhạc, ; với chất lượng HD 3.5.2 Dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao Hình 3-5: Mô hình đường truyền dịch vụ eternet tốc độ cao - Với công nghệ PON VNPT Hà Nội cung cấp cho kahchs hàng dịch vụ internet tốc độ cao lên tới 46÷50 Mb/s Sử dụng cho truyền số liệu đa dịch vụ - Các gói liệu truyền từ khách hàng thông qua mạng truy nhập PON qua Switer đến xử lí tín hiệu BRAS qua mạng VDC/internet Đây mạng internet tốc độ nâng lên thông qua công nghệ GPON 3.5.3 Dịch vụ kết nối VPN Hình 3-6: Mô hình kết nối VPN - Các gói liệu truyền mạng riêng ảo thông qua công nghệ GPON qua switer đến MEN switr, metronet , qua BRAS đến mạng máy tính khác Thực chất mạng điểm – đa điểm - Các khách hàng thường cung cấp mạng ngân hàng, mạng giáo dục, ủy ban nhân dân quận huyện, 3.5.4 Dịch vụ kết nối mạng điểm - đa điểm Hình 3-7: Mô hình kết nối mạng điểm – đa điểm - VNPT Hà Nội thường cung cấp dịch vụ cho thuê kênh riêng phục vụ cho chức khách hàng xa nhau, cung cấp 3.6 Kết luận chương VNPT Hà Nội sử dụng công nghệ GPON đạt hiệu vô lớn là: - Tận dụng nút cáp quang trước sẵn có làm sở xây dựng cho mạng GPON, giảm chi phí lắp đặt, số lượng vật tư đầu vào mà tăng dung lượng lớn - Rút ngắn khoảng cách dây thuê bao dài dẫn tới việc chăm sóc bảo dưỡng cho khách hàng tốt hơn, giảm thiểu cố mạng - Tất dịch vụ băng rộng tích nối nâng cao chất lượng, tốc độ cao giá thành giảm KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO • 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 Đây 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 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 74 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, Viễn thông Hà nội 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 2020, dựa việc phân tích, dự báo nhu cầu sử dụng dịch vụ khách hàng địa bàn TP Hà nội • Hướng nghiên cứu Hướng nghiên cứu luận văn dựa cấu hình mạng GPON Viễn thông Hà nội 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 75 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): Generalcharacteristics [4] ITU G.984.2 (2003), Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON): PhysicalMedia 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): ONTmanagement and control interface specification [7] ITU G.983.1 (1998), Broadband Optical Access Systems Based on Passice OpticalNetworks (PON) [8] ITU G.983.2 (2000), ONT Management and Control Interface Specification for ATMPON [9] ITU G.983.3 (2001), Broadband Optical Access Systems with Increased ServiceCapability by Wavelenght Allocation [10] ITU G.983.4 (2001), Broadband Optical Access Systems with Increased ServiceCapability using Dynamic Bandwdith Assigment [11] Công văn số 640/CV-VT ngày 5/3/2009 VNPT v/v Hướng dẫn triển khai xâydựng 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 yêucầu mạng VNPT” tác giả Hoàng Văn Bình [13] www.itu.int [14] www.alcatel-lucent.com [15] www.quantrimang.com.vn 76 PHỤ LỤC Bảng 3.6 : danh mục OLT IP khu vực Hà Nội 77 78 79 80 81 82 83 84 [...]... ca VNPT Do vy, nghiờn cu trin khai gii phỏp truy nhp mi nhm chim lnh th trng dch v mi l rt cn thit i vi VNPT Cụng ngh truy nhp quang th ng GPON( Gigabite Passive Optical Network) ó c ITU chun húa, hin nay l mt trong nhng cụng ngh c u tiờn la chn cho trin khai mng truy nhp ti nhiu nc trờn th gii GPON l cụng ngh hng ti cung cp dch v mng y , tớch hp thoi, hỡnh nh v s liu vi bng thụng ln tc cao Do vy GPON. .. s la chn cụng ngh GPON cho VNPT H Ni l s la chn ti u hin ti v tng lai Lun vn Cụng ngh mng truy nhp v trin khai mng GPON trờn mng Vin thụng H Ni nhm mc ớch tỡm hiu nhng c im k thut c bn ca cụng ngh GPON, qua ú xut cu hỡnh mng GPON ca Vin thụng H ni Lun vn gm: Chng 1 trỡnh by tng quan vờ mng PON v gii thiu vờ cỏc h thng PON hin ang c trin khai Chng 2 trỡnh by tng quan v cụng ngh GPON, trong ú nghiờn... ti cung cp dch v mng y , tớch hp thoi, hỡnh nh v s liu vi bng thụng ln tc cao Do vy GPON s l cụng ngh truy nhp la chn trin khai hin ti v 1 tng lai GPON chớnh l gii phỏp phự hp nht i vi h tng mng hin ti ca VNPT v ngy 23/7/2008, VNPT ó cú quyt nh s 2039/Q-VT v/v Trin khai mng truy nhp quang th ng (GPON) Th ụ H Ni l trung tõm kinh t chớnh tr ca nc ta, vi dõn s ụng kinh t phỏt trin nng ng, nhu cu s dng... mng truy nhp phi ỏp ng cỏc yờu cu v bng thụng rng, tc truy nhp cao Cụng ngh truy nhp cỏp ng in hỡnh nh xDSL ó c trin khai rng rói, tuy nhiờn nhng hn ch v c ly v tc ó khụng ỏp ng c yờu cu dch v Vỡ vy nghiờn cu trin khai cỏc gii phỏp truy nhp quang l vn cp thit hin nay nhm xõy dng h tng mng truy nhp ỏp ng cung cp cỏc dch v bng rng cht lng cao Qua ú cng t ra nhng vn cn gii quyt cp bỏch i vi mng truy. .. cho vic trin khai rng rói mng cỏp quang truy nhp Hỡnh 2.2: Cụng ngh truy nhp quang th ng Song song vi vic trin khai mng truy nhp quang AON, nh cung cp dch v cú th tp trung trin khai mng truy nhp quang GPON/ GEPON nhm a cỏp quang ti tn nh thuờ bao, ỏp ng nhu cu s dng cỏc dch v bng rng, cht lng cao cho mi i tng Khỏch hng ti nhiu khu vc khỏc nhau Cu trỳc h thng truy nhp cỏp quang FTTH-PON: OLT ONT DP CO... thi gian bt u truyn dn v khong thi gian truyn cho phộp (1/4 ca s truyn dn) ti ONU nh mt s cõp phộp - ONU nhn s cõp phộp v truyn khi d liu ó xỏc nh 21 Hỡnh 2.7: Th tc cp phỏt bng thụng trong GPON 2.3 Nguyờn tc t chc mng phõn phi cỏp quang FTTx - GPON 2.3.1 Cỏc s c t chc mng phõn phi cỏp quang (ODN) Mng phõn phi cỏp quang FTTx phi m bo thun li trong qun lý, vn hnh v khai thỏc; dung lng mng truy nhp quang... a ra mt gii phỏp vi giỏ thnh h, bng tn cao, cú kh nng chng li, cụng ngh PON s l gii phỏp tt nht cho mng th h sau, cng nh cho mng truy nhp bng rng 13 CHNG 2 CễNG NGH MNG TRUY NHP QUANG TH NG GPON 2.1 Cỏc cụng ngh mng truy nhp quang Hin nay, mng truy nhp quang bao gm: Mng truy nhp quang ch ng (Active Optical Network - AON): s dng cỏc thit b quang tớch cc (Sw) v cung cp cỏc kt ni P2P thụng qua ụi si quang... FTTx -GPON khu vc inh Tiờn Hong 68 Hỡnh 3-3: Cu trỳc mng FTTx- GPON ca Vin thụng H ni 69 Hỡnh 3-4: Mụ hỡnh ng truyn dch v IPTV 70 Hỡnh 3-5: Mụ hỡnh ng truyn dch v eternet tc cao .70 Hỡnh 3-6: Mụ hỡnh kt ni VPN 71 Hỡnh 3-7: Mụ hỡnh kt ni mng im a im 72 xiv M U VNPT hin l nh cung cp dch v vin thụng hng u vi h tng mng li rng khp c nc v cung cp nhiu loi dch v vin thụng Mng truy. .. tớch cc 2.2.2 K thut truy nhp TDMA K thut truy nhp c s dng ph bin trong cỏc h thng GPON hin nay l a truy nhp phõn chia theo thi gian (TDMA) TDMA l k thut phõn chia bng tn truyn dn thnh nhng khe thi gian k tip nhau Nhng khe thi gian ny cú th c n nh trc cho mi khỏch hng hoc cú th phõn theo yờu cu tu thuc vo phng thc chuyn giao ang s dng Hỡnh di õy l mt vớ d v vic s dng TDMA trờn GPON hỡnh cõy Mi thuờ... thờm cỏc ONU nu cú nhu cu nõng cõp mng 2.2.3 Phng thc úng gúi d liu GPON nh ngha hai phng thc úng gúi ATM v GEM (GPON Encapsulation Method) Cỏc ONU v OLT cú th h tr c T-CONT nn ATM hoc GEM Phng thc úng gúi d liu GPON (GPON Encapsulation Method - GEM) s dng úng gúi d liu qua mng GPON GEM cung cp kh nng thụng tin kt ni nh hng tng t ATM GPON cho phộp h tr nhiu loi hỡnh dch v khỏch hng khỏc nhau Khỏch hng