Xã hội ngày càng phát triển dẫn tới sự phát triển của các khu vực kinh tế như: khu công nghiệp, khu công nghệ cao, khu thương mại, khu chung cư cao cấp… cùng với sự phát triển ngày càng lớn mạnh của các tổ chức kinh tế như: ngân hàng, kho bạc, công ty… đã tạo ra nhu cầu rất lớn trong việc sử dụng các dịch vụ tiện ích tích hợp thoại, hình ảnh và dữ liệu. Bên cạnh đó, các dịch vụ ứng dụng trên Internet ngày càng phong phú và phát triển với tốc độ nhanh như các dịch vụ mua bán trực tuyến, ngân hàng, game trực tuyến, các dịch vụ đào tạo từ xa,… Đặc biệt nhu cầu về các loại dịch vụ tích hợp thoại, hình ảnh và dữ liệu ngày càng gia tăng. Sự phát triển của các loại hình dịch vụ mới đòi hỏi hạ tầng mạng truy cập phải đáp ứng các yêu cầu về băng rộng, tốc độ truy cập cao. Công nghệ truy nhập cáp đồng xDSL đã được triển khai rộng rãi nhưng hạn chế về tốc độ và cự ly không đáp ứng được yêu cầu dịch vụ. Vì vậy, nghiên cứu triển khai các giải pháp truy nhập quang (FTTx) là vấn đề cấp thiết hiện nay nhằm xây dựng hạ tầng mạng truy nhập đáp ứng yêu cầu băng thông rộng, tốc độ cao của các loại hình dịch vụ mới. Hiện nay, ở nước ta đã có một số nhà cung cấp dịch vụ như FPT, VNPT, Viettel, CMC TI… đã và đang triển khai hệ thống mạng truy nhập quang (FTTx Fiber To The X). Trong đó, có hai loại mạng chính là mạng quang chủ động AON và mạng thù động PON. Nhờ tính ưu việt của mình PON đang dần thay thế AON và chuẩn GPON (Giagabit PON) của PON với tốc độ đường lên và xuống lên tới 2,5Gbps đang là chuẩn công nghệ đang được triển khai trên mạng truy nhập quang. Công nghệ truy nhập quang thụ động GPON đã được ITU chuẩn hóa, hiện nay là một trong những công nghệ được lựa chọn hàng đầu 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 hợp thoại, hình ảnh và số liệu với băng thông rộng. GPON sẽ là công nghệ truy nhập được lựa chọn triển khai hiện tại và tương lai.
đồ án phần mở đầu.docx đồ án.docx hinh anh A0.docx Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG 1.1 Mạng truy nhập quang 1.1.1 Giới thiệu mạng truy nhập 1.1.2 Mạng truy nhập quang ( OAN- Optical Access Network) 1.2 Cáp quang 1.2.1 Cấu trúc cáp quang 1.2.2 Phân loại sợi quang a Phân loại theo vật liệu điện môi b Phân loại theo phân bố số khúc xạ c Phân loại theo mode lan truyền d Vật liệu chế tạo sợi quang 1.2.3 Phân loại cáp quang 10 1.3 a Cáp treo Error! Bookmark not defined b Cáp kéo cống Error! Bookmark not defined c Cáp chôn trực tiếp Error! Bookmark not defined d Cáp nhà cáp nhảy Error! Bookmark not defined e Cáp ngập nước cáp thả biển Error! Bookmark not defined Cấu trúc mạng truy nhập quang .14 1.3.1 Hình tham chiếu mạng truy nhập quang 14 1.3.2 Các khối chức 15 1.4 Ưu nhược điểm mạng truy nhập quang so với mạng sử dụng cáp đồng trục loại mạng khác 18 1.4.1 Ưu điểm mạng truy nhập quang : 18 1.4.2 Nhược điểm 19 Mai Hữu Xuân-Kỹ Thuật Thông Tin Truyền Thông K53 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG II: CÁC LOẠI MẠNG TRUY NHẬP QUANG Error! Bookmark not defined 2.1 Mạng truy nhập quang chủ động AON Error! Bookmark not defined 2.1.1 Cấu trúc mạng AON Error! Bookmark not defined 2.1.2 Các công nghệ AON Error! Bookmark not defined a Công nghệ truyền dẫn cận đồng (PDH) Error! Bookmark not defined 2.2 b Công nghệ SDH Error! Bookmark not defined c Công nghệ NG-SDH 25 Mạng quang thụ động PON 25 2.2.1 Mơ hình mạng PON 28 2.2.2 Các chuẩn mạng PON Error! Bookmark not defined a TDMPON: Error! Bookmark not defined b WDM-PON: 38 c CDMAPON: 39 2.2.3 Ưu nhược điểm mạng PON Error! Bookmark not defined 2.3 So sánh hai mạng AON PON Error! Bookmark not defined 2.3.1 Về công nghệ Error! Bookmark not defined 2.3.2 Về tính kinh tế Error! Bookmark not defined CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ GPON VÀ CÁC THIẾT BỊ THAM GIA MẠNG ĐÁP ỨNG CÁC GIẢI PHÁP FTTx Error! Bookmark not defined 3.1 Tổng quan GPON Error! Bookmark not defined 3.1.1 Đặc điểm: .45 a Khả cung cấp băng thông 46 b Khả cung cấp dịch vụ 47 3.1.2 Lớp truyền dẫn hội tụ GPON 48 Mai Hữu Xuân-Kỹ Thuật Thông Tin Truyền Thông K53 Đồ án tốt nghiệp a Chức GTC 48 b Tốc độ bit GPON 49 3.1.3 Khung truyền dẫn GPON 50 a Cấu trúc khung hướng xuống 50 b Cấu trúc khung hướng lên Error! Bookmark not defined 3.1.4 Phân bổ băng tần động DBA GPON 56 3.2 Tình hình chuẩn hóa GPON tổ chức quốc tế 57 3.2.1 Tình hình chuẩn hóa GPON ITU-T 57 3.2.2 Tình hình chuẩn hóa số tổ chức khác 58 3.3 Tình hình chuẩn hóa GPON Việt Nam 59 3.4 Các thiết bị tham gia đáp ứng giải pháp FTTx 60 3.4.1 Giới thiệu mạng FTTx 60 Phân loại theo chiều dài cáp quang 60 Phân loại theo cấu hình 61 3.4.2 Các thiết bị hệ thống FTTxGPON 61 CHƯƠNG IV: XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG GPON VÀ CÁCH XÂY DỰNG CẤU TRÚC MẠNG FTTx GPON 68 4.4 Ứng dụng hướng phát triển mạng truy nhập quang 68 4.4.5 Ứng dụng mạng truy nhập quang 68 4.4.6 Tình hình triển khai GPON thực tế 69 4.2 a Trên giới: 69 b Ở Việt Nam: Error! Bookmark not defined Cách xây dựng cấu trúc mạng truy nhập FTTx GPON Error! Bookmark not defined 4.2.1 Định hướng chung Error! Bookmark not defined 4.2.2 Cơng thức tính tốn dự báo th bao: Error! Bookmark not defined Mai Hữu Xuân-Kỹ Thuật Thông Tin Truyền Thông K53 Đồ án tốt nghiệp 4.2.2.1 Số liệu đầu vào phục vụ dự báo thuê bao GPON (điền vào bảng số liệu đính kèm) Error! Bookmark not defined 4.2.2.2 Dự báo số lượng thuê bao GPON cho vùng dịch vụ GPON Error! Bookmark not defined 4.2.2.3 Khả áp dụng giải pháp GPON Error! Bookmark not defined 4.3 Nguyên tắc xây dựng cấu trúc mạng truy nhập FTTx sử dụng giải pháp GPON: 78 4.3.1 Số liệu đầu vào cần chuẩn bị .80 4.3.2 Các bước tiến hành thực việc thiết kế mạng quang truy nhập GPON …………………………………………………………………………… 80 4.3.3 Kết cần giao nộp hoàn thiện 88 4.3.4 Hướng dẫn sử dụng công cụ 88 4.3.5 Tính tốn suy hao đường truyền 90 a Các tham số suy hao 91 b Cơng thức tính suy hao đường truyền quang .91 c Quy định chiều dài cáp quang số lượng măng sông đấu nối thẳng tuyến cáp quang từ OLT đến ONT/ONU Error! Bookmark not defined 4.4 Nguyên tắc tổ chức mạng phân phối cáp quang FTTx - GPON Error! Bookmark not defined 4.4.1 Các sở tổ chức mạng phân phối cáp quang (ODN) Error! Bookmark not defined 4.4.2 Nguyên tắc phối cáp Error! Bookmark not defined 4.4.3 Lựa chọn Splitter giải pháp lắp đặt Error! Bookmark not defined 4.4.4 Các giải pháp cho mạng FTTH 97 a Triển khai FTTH tồ chung cư có mật độ dân số cao, tòa nhà văn phòng 94 Mai Hữu Xuân-Kỹ Thuật Thông Tin Truyền Thông K53 Đồ án tốt nghiệp b Triển khai FTTx khu thị tập trung nhiều tòa nhà cao tầng .99 c Triển khai FTTH khu biệt thự, nhà liền kề 100 4.4.5 Cách thức kết cuối dây thuê bao quang (Optical Drop Wire) nhà Khách hàng .101 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Asymmetric Digital Subscriber Đường dây thuê bao số bất đối Line xứng AF Adaption function Khối chức phối hợp AON Active Optical Network Mạng quang chủ động APON ATM Passive Optical Network Mạng quang thụ động công ADSL nghệ ATM ASE Advanced Encryption Standard Tiêu chuẩn mã hóa ATM Asynchronous transfer mode Phương thức truyền tải không đồng Broadband Passive Optical Mạng quang thụ động băng Network rộng BIP Bit Interleaved Parity Bit chẵn lẻ xen kẽ B-ISDN Bandwidth Intergrated Service Mạng liệu tích hợp dịch vụ Data network băng rộng Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã BPON CCTV CDMA Mai Hữu Xuân-Kỹ Thuật Thông Tin Truyền Thông K53 Đồ án tốt nghiệp CRC Cyclic Redundancy Check Địa đích CO Central office Tổng đài trung tâm CPE Customer Premises Equipment Thiết bị trợ giúp người dùng DBA Dynamic Bandwidth Allocation Phân bổ băng thông động DBRu Dynamic Bandwidth Report Báo cáo băng thông động upstream đường lên Data Communication Thiết bị trao đổi thông tin DCE Equipment DTE Data Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối thông tin DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số EMI Electromangnetic interference Nhiễu điện từ EMS Element management system Hệ thống quản lý EPON Ethernet passive optical Mạng quang thụ động network Ethernet E/O Electronic/ Optical Điện/ Quang FCS Frame Check Sequence Kiểm tra lỗi khung FEC Forward Error Correction Kỹ thuật sửa lỗi FTTB Fiber to the building Cáp quang tới tòa nhà FTTC Fiber to the curb Cáp quang tới khu dân cư FTTH Fiber to the home Cáp quang tới hộ thuê bao Mai Hữu Xuân-Kỹ Thuật Thông Tin Truyền Thông K53 Đồ án tốt nghiệp Full Service Access Network Mạng truy nhập đầy đủ GEM GPON Encapsulation Method Phương thức đóng gói GPON GEPON Gigabit Ethernet passive Mạng PON tốc độ gigabit optical network Ethernet Gigabit passive optical network Mạng quang thụ động tốc độ FSAN FWA GPON gigabit GTC GPON Transmission Khung truyền dẫn hội tụ GPON Convergence HDTV High definition television Truyền hình độ nét cao HEC Header Error Control Điều khiển lỗi HFC Hybrid fiber/ Coax Cáp quang ghép đồng trục IEEE Institute of Electrical and Viện kỹ nghệ điện điện tử Electronics Engineer IP Internet protocol Giao thức internet ISDN Intergrated services digital Mạng số đa dịch vụ tích hợp network ITU International Liên minh viễn thông quốc tế Telecommunication Union ITU-T International Tiêu chuẩn viễn thông Telecommunication Union- ITU Telecommunication Standardization MAN Metropolitan area network Mai Hữu Xuân-Kỹ Thuật Thông Tin Truyền Thông K53 Mạng đô thị Đồ án tốt nghiệp MAC Media/Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường MPCP Multi-Point Control Protocol Giao thức điều khiển đa điểm MPCPDU Multi-Point Control Protocol Khối điều khiển giao thức điểm Data Unit đa điểm Next Generation Network Mạng hệ sau Operation administrationand Quản lý vận hành bảo dưỡng NGN NG-SDH OAM maintenance OAN Optical Access Network Mạng truy nhập quang ODF Optical Distribution Frame Giá phối quang ODN Optical Distribution network Mạng phối quang OLT Optical line terminal Đầu cuối đường quang OMCI ONT Management and Control Giao diện điều khiển quản lý Interface ONT ONU Optical network unit Đơn vị mạng quang ONT Optical Network Terminal Đầu cuối mạng quang OSI Open System Interconnect Hệ thống mở PCBd Physical Control Block Khối điều khiển vật lý đường downstream xuống PDU Protocol Data Units Đơn vị giao thức liệu Plend Payload length downstream Chiều dài tải hướng xuống PLOAM Physical Layer OAM Quản lý vận hành bảo dưỡng Mai Hữu Xuân-Kỹ Thuật Thông Tin Truyền Thông K53 Đồ án tốt nghiệp lớp vật lý PLOAMu Physical Layer OAM upstream Quản lý vận hành bảo dưỡng lớp vật lý đường lên PLOu Mào đầu lớp vật lý Physical Layer Overhead upstream PLSu Physical Levelling Sequence San công suất upstream PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động PRE Preample Tiền khung QoS Quality of Service Chát lượng dịch vụ RFI Radio frequency interference Nhiễu tần số vô tuyến SDH Synchronous digital hierarchy Hệ thống phân cấp số đồng SA Source Address Địa nguồn SFD Start of Frame Delimiter Không giới hạn bắt đầu khung SNI Service network interface Giao diện mạng dịch vụ SONET Synchronous optical network Mạng quang đồng SPF Service port function Chức cổng dịch vụ TDMA Time division multiple access Đa truy nhập phân chia theo SFP thời gian TDM Time division multiple Ghép kênh phân chia theo thời gian TU Tributary unit Mai Hữu Xuân-Kỹ Thuật Thông Tin Truyền Thơng K53 Đơn vị nhánh Hình 2.6: Mơ hình mạng quang thụ động PON Hình 2.8: Kiến trúc mạng quang thụ động Đặc tính Tổ chức chuẩn hóa B-PON G-PON FSAN ITU-T SG15 FSAN ITU-T SG15 (G.983 series) (G.984 series) E-PON IEEE 802.3 (802.3ah) 155.52 Mbit/s hướng Tốc độ liệu lên 155.52 622.08 Lên tới 2.488 Gbit/s Gbit/s hướng Mbit/s hướng xuống hướng Tỷ lệ chia (ONUs/PON) 1:64 1:64 1:32 Mã đường truyền Scrambled NRZ Scrambled NRZ 8B/10B Số lượng sợi quang Bước sóng hoặc 1310nm hướng 1310nm hướng hoặc 1490nm xuống & 1490nm xuống & 1310nm 1490nm xuống 1310nm lên lên 1310nm lên Cự ly tối đa OLT-ONU 20 km (10 – 20) km (10 – 20) km Chuyển mạch bảo vệ Có hỗ trợ Có hỗ trợ Không hỗ trợ & Không (sử dụng trực Khuôn dạng liệu ATM GEM và/hoặc ATM tiếp khung Ethernet) Trực tiếp (qua GEM Hỗ trợ TDM Qua ATM ATM) CES CES Hỗ trợ thoại Qua ATM Qua TDM VoIP VoIP QoS Có (DBA) Có (DBA) Có (ưu tiên 802.1Q) Khơng RS(255, 239) RS(255, 239) AES – 128 AES - 128, 192, 256 Không GTC ATM/GEM 802.3ah Ethernet OAM OAM Sửa lỗi hướng tới trước FEC (Forward Error Correction) Mã hóa bảo mật OAM PLOAM ATM Bảng 2.2: So sánh chuẩn công nghệ TDMPON Tiêu chuẩn APON BPON EPON GPON FSAN ITU- FSAN EFM IEEE FSAN ITU- T G.983 ITU-T G.983 802.3h T WDM PON Chưa có G.984 Khung ATM ATM,Ethernet, Ethernet 622- 1244 xuống Mb Tốc độ lên 155- 622 Mb Số th 1,244 Gb Khơng phụ thuộc đóng gói phân bố Vodee Tốc độ GPON kiểu 1- 10 Gb 2,488 Gb 1- 10 Gb đơn kênh 622 Mb 1- 10 Gb 2,488 Gb 1/10 Gb đơn kênh Chưa có 16 32 16 64 20M 20M 60M 40M 1-10G RF RF RF/IP RF/IP RF/IP bao/nhánh Băng tần/thuê bao Dịch vụ video Giá thành Thấp Thấp Thấp Trung bình Cao Bảng 2.3: So sánh công nghệ PON Công nghệ AON PON 100Mbps - 1Gbps 2.5 Gbps/1.25 Gbps không dùng Băng thơng splitter, triển khai theo mơ hình điểmđiểm, nhiên thương chia thành 1: 32 thuê bao (78Mbps) hay 1:64 (39 Mbps) Tăng băng thông tạm Đơn giản Phức tạp Ít Nhiều Thời gian xác định lỗi Nhanh Chậm Khả bị nghe Rất thấp Cao Độ tin cậy đường Cao, tùy mô hình khách hàng có Thấp, khơng có phương án kết nối cáp đến thuê bao thể kết nối theo dual-homing (có PON thời cho thuê bao Số thuê bao bị ảnh hưởng có lỗi đường truyền khác nhau), vòng tròn hay kết nối Bảng 2.4: So sánh hai công nghệ AON PON Chỉ tiêu so sánh AON PON Đánh giá Giá thành thiết bị đầu Thấp (bởi chuẩn Ethernet Cao (cấu trúc mạng khơng AON có ưu cuối sử dụng nên thiết bị giống mạng truyền thống đầu cuối phía người sử khác nên phải xây dựng dụng tương đối rẻ) chuẩn nên thiết bị đầu cuối khó nghiên cứu chế tạo) Giá thành thành phần Cao (mỗi thuê bao cần Thấp (bởi port OLT PON có ưu cấu thành Port- cổng node truy cập) cung cấp cho nhiều thuê bao nên số lượng thuê bao mạng (các thiết bị chủ tăng dùng splitter động) Giá thành thành phần Cao (do số lượng giao diện Thấp (vì nguồn Laser PON chiếm ưu mạng (thiết bị thụ động truy nhập quang OLT chia sẻ cho nhiều thuê hạ tầng) node lớn) bao) Nguồn điện tiêu thụ Lớn Nhỏ PON tốt Chi phí bảo dưỡng Do node truy cập yêu Trong cabinet đặt cầu nguồn riêng nên khó trời, splitter gần khơng cần bảo dưỡng, chi phí cao bảo dưỡng, khơng cần nguồn ngồi để cung cấp cho thiết bị Bảng 2.5: So sánh hai mạng APON PON PON tốt Hình 3.2: Mạng truy nhập quang thụ động GPON Hình 3.1: Lớp truyền dẫn hội tụ Hình 3.4: Khái niệm điều khiển đa truy nhập GPON Tốc độ down (Mbps) Tốc độ up (Mbps) 1244.16 155.52 1244.16 622.08 1244.16 1244.16 2488.32 155.52 2488.32 622.08 2488.32 1244.16 2488.32 2488.32 Bảng 3.1: Liệt kê tốc độ bit GPON Hình 3.5: Khung hướng xuống GTC Hình 3.6: Cơ chế trạng thái đồng ONU Hình 3.7: Mơ tả chi tiết khung hướng xuống GTC Hình 3.8: Khung hướng lên GTC Hình 3.9: Mơ tả chi tiết khung hướng lên GTC Hình 3.10: Các cell ATM hướng lên Hình 3.11: Các khung GEM hướng lên Hình 3.12: Báo cáo DBA hướng lên Hình 3.14: Sơ đồ kết nối mạng GPON Đặc điểm Thiết bị ODF tập trung dung lượng lớn Hệ thống máng cáp Dung lượng lớn 960FO (SC); 1920 (LC) Thép sơn tĩnh điện, chuẩn ETSI Khả tích hợp chia loại Thích hợp với tất loại adapter Bảo vệ quản lý sợi quang Ln đảm bảo bán kính uốn cong thấp 30mm Vật liệu chống cháy UL 94V-0 Thành phần, phụ kiện đầy đủ cáp hướng Ứng dụng Tủ cấp tích hợp modun chia - Mạng viễn thơng - Mạng cáp truyền hình CATV - Mạng LAN, WAN Mô tả kỹ thuật: - Hộp làm chất liệu SMC, tuổi thọ 20 năm - Cấu trúc lớp Lớp lắp mô-đun chia quang Lớp lắp khay hàn cho cáp vào - Mơ-đun chia quang dạng tích hợp, tháo lắp dễ dàng, dây nối chia nằm hồn tồn bên mơ-đun giúp bảo vệ sợi quang tốt - Mô-đun chia gồm chia 1:8 Adapter Adapter SC/APC Tùy chọn loại khác LC, FC, dạng đầu mài UPC Ứng dụng Hộp OTB ngồi trời cấp tích hợp modun chia - Mạng viễn thơng - Mạng cáp truyền hình CATV - Mạng LAN, WAN Mô tả kỹ thuật: - Hộp làm chất liệu PC + ABS - Cấu trúc lớp Lớp lắp mô-đun chia quang Lớp lắp khay hàn cho cáp vào - Mô-đun chia quang dạng tích hợp, tháo lắp dễ dàng, dây nối chia nằm hồn tồn bên mơ-đun giúp bảo vệ sợi quang tốt Măng xông quang - Mô-đun chia gồm chia 1:8 Gồm nhiều loại măng xông loại nằm ngang, loại mũ chụp… với chất lượng cao, dung lượng lớn Sử dụng cho kết nối nhiều cáp với ứng dụng: nối thẳng, rẽ nhánh, phân phối truy nhập Giá phối quang ODF Tủ hộp quang trời Thiết kế lắp rack 19” treo tường Sơn tĩnh điện, bền chắc, hình dạng đẹp Kết cấu dạng khay trượt nắp đạy kín Có thể sử dụng với cáp đơn sợi, cáp ribbon bunch Thích hợp với loại adapter FC, SC, ST FC (duplex) Dây nối dây nhẩy quang Vật liệu nhựa Composite sắt sơn tĩnh điện Dung lượng lớn, lên đến 288FO Phân phối cáp quang với với thiết bị viễn thơng Hộp ODF ngồi trời loại phía phía Hỗ trợ tất loại Adapter LC, SC, FC, ST Hộp thuê bao quang Dung lượng 2, 4, 4, 12FO Vỏ hộp làm hợp chất nhựa Co-polymer, ABS Ứng dụng lắp đặt nhà trạm, treo tường kết cuối thuê bao quang Dây nối, dây nhảy quang Adapter connector quang Dùng đài trạm viễn thơng, CATV, trạm điều khiển, tòa nhà… Hỗ trợ tất loại Adapter LC, SC, FC, ST Trọng lượng nhẹ, nhỏ gọn thi công đơn giản… Ứng dụng mạng viễn thông, CATV Đầu tiếp xúc Zirconia có độ xác cao, suy hao phản xạ thấp Sợi đơn mode (G.652D) hay đa mode (G.651) Simplex, duplex, sợi dạng chùm, ribbon Tùy chọn độ dài đường kính sợi 0.9; 1.8; 2.0; 3.0mm Hỗ trợ tất loại Adapter LC, SC, FC, ST Ứng dụng mạng viễn thơng, CATV Đầu tiếp xúc Zirconia có độ xác cao, suy hao phản xạ thấp Simplex hay duplex Có tất loại adapter: LC, SC, FC, ST, LX5, E-2000 Suy hao xen thấp: SM≤0.18dB; MM≤0.30dB Fast Connector: Đầu nối nhanh cho triển khai mạng quang Có tất loại đầu nối: SC, LC, FC Suy hao thấp (