Mạng truy nhập quang thụ động GPON

Tài liệu trình bày một cách cơ bản nhất về mạng quang thụ động GPON. Tài liệu này có thể giúp ít rất nhiều cho các bạn trong quá trình làm Đồ án hay Thực tập, Luận văn. Tài liệu được chia mục lục và các danh mục hình ảnh, danh mục bảng rất rõ ràng.

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG GPON TP HỒ CHÍ MINH – THÁNG 08 NĂM 2017 MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ VIỄN THƠNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 1.1 Sứ mệnh - Tầm nhìn 1.2 Hạ tầng mạng lưới 1.3 Các lĩnh vực kinh doanh 10 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG 11 2.1 Định nghĩa 11 2.2 Cáp quang 11 2.2.1 Cấu tạo 11 2.2.2 Phân loại sợi quang 11 2.2.3 Nguyên lý hoạt động cáp quang 11 2.2.4 Ưu điểm nhược điểm cáp quang so với cáp đồng 12 2.3 Cấu trúc mạng truy nhập quang 12 2.3.1 Cấu hình tham chiếu mạng truy nhập quang 12 2.3.2 Các khối chức 13 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG TÍCH CỰC AON 16 CHƯƠNG MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG GPON 17 4.1 Giới thiệu chung 17 4.2 Các đặc tính GPON 18 4.2.1 Bước sóng hoạt động 18 4.2.2 Forward error correction (FEC) 18 4.2.3 Transmission containers (T–CONT) 19 4.2.4 Cấp phát băng thông động (DBA) 19 4.2.5 Bảo mật 20 4.2.6 4.3 Bảo vệ 20 Truyền dẫn GPON 20 4.3.1 Cấu trúc khung đường xuống GPON 20 4.3.2 Cấu trúc khung đường lên GPON 21 4.3.3 T–CONT 21 4.3.4 Phân đoạn GEM 21 4.4 B�ứng dụng time – sensitive T–CONT kết hợp bảo đảm băng thông tối thiểu không bảo đảm T–CONT tự phân bổ mà không cần đảm bảo băng thông T–CONT hỗn hợp tất loại dịch vụ 4.2.4 Cấp phát băng thông động (DBA) Cấp phát băng thông động (DBA) phương pháp cho phép việc nhận nhanh việc phân bổ băng thông dựa yêu cầu truy cập DBA điều khiển OLT, cấp phát khối lượng băng thông đến ONU Kỹ thuật làm việc hướng lên, hướng xuống, lưu lượng truy cập phát Hình 4.3 – Quá trình DBA Để tìm cần lưu lượng truy cập chuyển tới ONU, OLT cần phải biết trạng thái truy cập T–CONT liên kết với ONU Ở phương pháp báo - Trang 19 - Báo cáo thực tập tốt nghiệp Mạng quang thụ động GPON cáo trạng thái, T–CONT có gói chờ đệm Một OLT nhận thơng tin này, cấp phát cho ONU tương ứng Khi ONU khơng có thơng tin chờ để vận chuyển, thông qua việc nhận cấp phát, gởi tín hiệu cho biết đệm trống Điều thông tin cho OLT việc cấp phát thực cho T–CONT khác Nếu ONU có hàng dài xếp hàng đệm, OLT định nhiều T–CONT đến ONU 4.2.5 Bảo mật Chức GPON liệu downstream phát cho tất ONU ONU có thời gian định liệu thuộc (giống TDM) Bởi vậy, số user độc hại cấu hình lại ONU chiếm số liệu downstream thuộc tất ONU kết nối tới OLT Ở hướng upstream, GPON sử dụng kết nối điểm – điểm để tất lưu lượng truy cập bảo vệ khỏi tổn hao Do đó, thơng tin quan trọng mật gửi dạng trang trắng 4.2.6 Bảo vệ Việc bảo vệ kiến trúc mạng GPON xem để tăng cường độ tin cậy mạng truy cập Tuy nhiên, xem chế bổ sung việc thực phụ thuộc vào điều kiện kinh tế Có hai loại chuyển mạch bảo vệ, chuyển mạch tự động chuyển mạch bắt buộc Chuyển mạch tự động kích hoạt việc phát lỗi chẳng hạn tín hiệu, khung, suy hao tín hiệu,… Chuyển mạch bắt buộc kích hoạt kiện định hướng lại cáp quang, thay cáp quang,… 4.3 Truyền dẫn GPON 4.3.1 Cấu trúc khung đường xuống GPON Lưu lượng truy cập đường xuống phát từ OLT tới tất ONU phương pháp TDM Khun đường xuống bao gồm khối điều khiển vật lý đường xuống (PCBd), phân vùng ATM phân vùng GEM Khung đường xuống cung cấp việc tham chiếu thời gian thông thường cho PON cung cấp báo hiệu điều khiển cho đường lên Hình 4.4 – Khung đường xuống GPON Cấu trúc khung đường xuống GPON thể hình 4.4 Tốc độ liệu cho đường xuống 125 µs Chiều dài PCBd giống cho tất tốc - Trang 20 - Báo cáo thực tập tốt nghiệp Mạng quang thụ động GPON độ phụ thuộc vào số cấu trúc phân bổ frame Nếu khơng có liệu gởi, khung đường xuống truyền sử dụng cho việc đồng thời gian 4.3.2 Cấu trúc khung đường lên GPON Việc truy cập đường lên sử dụng TDMA, chịu điều khiển OLT CO, định khung thời gian cho ONU cho việc đồng đường truyền Khung đường lên gồm nhiều burst Mỗi burst chứa lượng tối thiểu PLOu (Physical Layer Overhead) Ngoài khối tải, chứa thành phần PLOAMu (Physical Layer Operations, Administration and Management upstream), PLSu (Power Leveling Sequence upstream ) DBRu (Dynamic Bandwidth Report upstream) Hình 4.5 – Cấu trúc khung đường lên GPON 4.3.3 T–CONT Lưu lượng khách hàng, xếp hàng, T–CONT mapping reporting thể hình 4.6 Hình 4.6 – T–CONT mapping reporting 4.3.4 Phân đoạn GEM GPON cung cấp hai phương pháp đóng gói: ATM GEM Với GEM, tất truy cập ánh xạ thông qua mạng GPON sử dụng sai khác SONET/SDH GFP GEM cung cấp việc truyền thoại, video liệu mà khơng cần thêm ATM hay lớp đóng gói IP GPON cho phép tốc độ liệu đường xuống 2.5 Gbits/s tốc độ liệu đường lên từ 155 Mbits/s tới Gbits/s - Trang 21 - Báo cáo thực tập tốt nghiệp Mạng quang thụ động GPON Hình 4.7 – Kỹ thuật đóng gói GPON 4.4 Bộ chia quang PON điển hình kết nối sợi quang từ OLT tới nhiều ONU Kết nối điểm – đa điểm OLT nhiều ONU đạt nhờ sử dụng hay nhiều thiết bị phân nhánh thụ động đường dẫn quang Một thông số quan trọng người thiết kế mạng FTTH khoảng cách đạt central office thuê bao, nói cách khác dung lượng quang tối đa cho phép hệ thống Dung lượng quang bao gồm suy giảm từ splices, kết nối, sợi quang chia quang Một chia quang 1:32 suy hao từ 17 đến 18 dB Hình 4.8 – Một chia quang 1:8 4.5 Cấu trúc mạng truy cập quang (dung lượng đường truyền) Mạng PON điển hình bao gồm OLT ONU ODN Các thành phần tạo thành phương tiện truyền dẫn cho kết nối từ OLT tới ONU Đặc tính ODN suy hao quan trọng việc thiết kế mạng truy nhập quang Thơng thường, bao gồm thành phần thụ động sau: cáp quang đơn mode, đầu nối cáp quang, thành phần phân nhánh, suy hao khe nối Suy hao đường truyền quang liên quan đến thành phần nối Dung lượng đường truyền cho bảng 4.2 Dung lượng bao gồm tất thành phần quang OLT ONU - Trang 22 - Báo cáo thực tập tốt nghiệp Mạng quang thụ động GPON Loại Minimum optical loss 1490 nm Minimum optical loss 1310 nm Maximum optical loss 1490 nm Maximum optical loss 1310 nm Đơn vị tính dB dB dB dB Suy hao 13 13 28 28 Bảng 4.2 – Suy hao hệ thống GPON Dưới bảng công suất tối thiểu cho cấu hình PON khác Cơng suất tính sau: P  FCA  L  SL  Penalties P: công suất; FCA: suy hao sợi quang; L: khoảng cách; SL: suy hao chia quang; ONUs 16 16 32 32 L 10 km 20 km 10 km 20 km λ 1310 nm 1550 nm 1310 nm 1550 nm FCA 0.4 dB/m 0.4 dB/m 0.4 dB/m 0.4 dB/m SL Penalties P 14.5 dB 2.5 dB 21 dB 14.5 dB 2.5 dB 23 dB 17 dB 2.5 dB 23.5 dB 17 dB 2.5 dB 25.5dB Bảng 4.3 – Công suất tối thiểu cho số cấu hình PON 4.6 Khả cung cấp dịch vụ GPON  Khoảng cách OLT – ONU: Giới hạn công nghệ GPON quy ước khoảng 20 km với hệ số chia/ghép quang lên tới 1:128 (hiện thường sử dụng tỷ lệ 1:32)  Chi phí khách hàng: Hiện giá thiết bị GPON tương đối cao Tuy nhiên với việc xuất tách/ghép quang có hệ số tách/ghép quang lớn giúp giảm chi phí khách hàng Ngoài lưu lượng sử dụng lớn chi phí Mbps rẻ so với công nghệ GEPON  Khả hỗ trợ cấu trúc xếp chồng CATV: GPON có khả hỗ trợ cấu trúc mạng xếp chồng dịch vụ CATV, đáp ứng đòi hỏi cho dịch vụ hướng xuống tốc độ cao Các hệ thống sử dụng bước sóng 1490 nm hướng xuống 1310 nm hướng lên, bước sóng 1550 nm dành riêng cho CATV  Đặc điểm dịch vụ GPON triển khai để đáp ứng tỷ lệ dung lượng dịch vụ/chi phí so sánh với mạng cáp đồng mạng HFC có dung lượng nhỏ mạng SDH/SONET giải pháp quang Ethernet điểm – điểm có chi phí cao Vì phù hợp với hộ gia đình, doanh nghiệp vừa nhỏ, phủ quan cơng sở  Các ứng dụng bản: - Trang 23 - Báo cáo thực tập tốt nghiệp Mạng quang thụ động GPON + GPON ứng dụng mạng truy nhập quang FTTx để cung cấp dịch vụ IPTV, VoD, RF Video (chồng lấn), Internet tốc độ cao, VoIP, Voice TDM với tốc độ liệu/thuê bao đạt 1000 Mbps, hỗ trợ QoS đầy đủ + Thông tin liên lạc – Các đường thoại, thông tin liên lạc, Truy cập Internet, Internet tốc độ cao, truy cập internet không dây địa điểm công cộng, đường băng thông lớn (BPLL) làm backhaul cho mạng không dây + Bảo mật - Camera, Báo cháy, báo đột nhập, Báo động an ninh, trung tâm điều khiển 24/7 với khả giám sát, backup liệu, SANs + Giải trí - CATV, HDTV, PPV, PDVR, IPTV – Hệ thống đường lên Video hoàn thiện cho modem DOCSIS dịch vụ Video tương tác, truyền hình vệ tinh; tất dịch vụ cáp quang GEPON + Nhà thông minh, Giám sát nhà & BMS –Nước, điện giám sát xử lý chất thải, khám sức khỏe nhà, điều khiển đèn từ xa, điều khiển từ xa thiết bị tự động nhà 4.7 So sánh công nghệ AON với GPON Công nghệ AON PON 2.5Gbps/1.25Gbps không Băng thông dùng splitter, nhiên 100Mbps – 1Gbps thuê bao thường chia thành 1:32 (78Mbps) hay 1:64 (39Mbps) Tăng băng thông tạm Đơn giản Phức tạp thời cho thuê bao Số thuê bao bị ảnh Ít Nhiều hưởng có lỗi Thời gian xác định lỗi Nhanh Chậm Khả bị nghe Rất thấp Cao Độ tin cậy đường Cao tùy theo mơ hình Thấp, khơng có phương án cáp đến thuê bao khách hàng kết nối PON Thấp sợi quang từ OLT Cao thuê bao Chi phí triển khai chia sẻ cho nhiều thuê sợi quang riêng bao qua chia thụ động Cao thiết bị Access Thấp OLT kích thước nhỏ Node cần cấp nguồn kích passive splitter khơng cần Chi phí vận hành thước lớn, yêu cầu nguồn Phục vụ khoảng 8000 không gian Không gian cho thuê bao cần không gian cáp cần nhiều tủ rack Thấp, đặc tính điểm đến Cao toàn thuê bao điểm nên việc nâng cấp dây PON (từ OLT Chi phí nâng cấp băng thông đơn giản, chẳng qua splitter đến người dùng) hạn cần thay thiết bị đầu phải nâng cấp cuối (CPE) Bảng 4.4 – So sánh công nghệ AON GPON - Trang 24 - Báo cáo thực tập tốt nghiệp Mạng quang thụ động GPON CHƯƠNG KẾT LUẬN Từ trình bày chương trước, ta hiểu thêm mạng truy nhập quang, công nghệ AON hay GPON ưu điểm nhược điểm hai công nghệ Q trình thực tập Trung tâm Viễn thơng Nam Sài Gòn giúp em hiểu ngành viễn thông công nghệ viễn thông Quá trình tham quan, khảo sát số chi nhánh trung tâm giúp em hiểu hoạt động hệ thống cáp quang Qua trình thực tập trung tâm, em có nhiều kiến thức thực tế giúp cho q trình làm luận văn cơng việc sau - Trang 25 - Báo cáo thực tập tốt nghiệp Mạng quang thụ động GPON TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ivica Cale, Aida Salihovic, Matija Ivekovic, Gigabit Passive Optical Network – GPON [2] Chinlon Lin, editor Broadband – Optical Access Networks and Fiber to the home England: John Wiley & Sons Ltd; 2006 [3] David Cleary, Ph D., Fundamentals of Passive Optical Network (PON) [4] Bộ Thông tin Truyền thông, Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện, Thuyết minh tiêu chuẩn Hệ thống truy nhập quang thụ động GPON - Trang 26 - ... hình tham chiếu mạng truy nhập quang 12 2.3.2 Các khối chức 13 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG TÍCH CỰC AON 16 CHƯƠNG MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG GPON 17...công nghệ AON GPON - Trang 24 - Báo cáo thực tập tốt nghiệp Mạng quang thụ động GPON CHƯƠNG KẾT LUẬN Từ trình bày chương trước, ta hiểu thêm mạng truy nhập quang, công nghệ AON hay GPON ưu điểm ...cơng sở  Các ứng dụng bản: - Trang 23 - Báo cáo thực tập tốt nghiệp Mạng quang thụ động GPON + GPON ứng dụng mạng truy nhập quang FTTx để cung cấp dịch vụ IPTV, VoD, RF Video (chồng lấn), Internet