Ứng dụng công nghệ GPON thiết kế mạng cáp quang FTTX GPON khu vực trạm nguyễn bỉnh khiêm viễn thông TP HCM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - HÌNH HỮU LẬP ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ GPON THIẾT KẾ MẠNG CÁP QUANG FTTX – GPON KHU VỰC TRẠM NGUYỄN BỈNH KHIÊM – VIỄN THÔNG TP.HCM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG Người hướng dẫn khoa học : TS Nguyễn Viết Nguyên Năm 2014 MỤC LỤC Trang MỤC LỤC … ……………….…………………………………………… LỜI CAM ĐOAN ….…….………………………………………………… LỜI CẢM ƠN …….………………………………………………………… DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ………………………………………… DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ … ……………….………………………… MỞ ĐẦU ….………………………………………………………………… CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG (PON) 1.1 Mở đầu ………………………………………………………………… 11 1.2 Kiến trúc PON …………………………………………………… 13 1.3 Các hệ thống PON triển khai ………………………………… 15 1.3.1 APON/BPON ……………………………………………………… 15 1.3.2 GPON ……………………………………………………………… 16 1.3.3 EPON ……………………………………………………………… 17 1.3.4 WDM-PON ………………………………………………………… 17 1.3.5 Nhận xét …………………………………………………………… 17 1.3.6 Kết luận …………………………………………………………… 19 CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ MẠNG FTTx 2.1 Định nghĩa mạng FTTx ……………………………………………… 21 2.2 So sánh mạng ADSL FTTx ………………………………………… … 25 2.2.1 Cáp quang cáp đồng ………………………………………… … 25 2.2.2 Một số tiêu chí chất lượng dịch vụ ADSL FTTx ……… 26 2.3 Phân loại mạng FTTx ……………………………………………………… 27 2.3.1 Phân loại theo chiều dài cáp quang ………………………………… 27 2.3.2 Phân loại theo cấu hình ……………………………………………… 28 2.4 Ưu nhược điểm mạng FTTx …………………………………………… 29 2.4.1 Ưu điểm …………………………………………………… 29 2.4.2 Nhược điểm …………………………… ……………………… 30 2.5 Ứng dụng FTTx ……………………………………………………… 31 2.6 Tình hình triển khai FTTx nhà khai thác giới …………… 32 2.6.1 Thị trường FTTx giới ………………………………………… 32 2.6.2 Tình hình thị trường FTTx …………………………… 32 2.6.3 Xếp hạng nhà khai thác FTTx toàn giới ………………… 33 2.7 Tình hình FTTx Việt Nam ……………………………………………… 34 2.8 Cơng nghệ quang thụ động GPON xu hướng tương lai …………… 34 2.8.1 Giới thiệu chung ……………………………………………………… 34 2.8.2 Tình hình chuẩn hóa GPON …………………………………………… 35 2.8.3 Kiến trúc mạng GPON ……………………………………………… 36 2.8.4 Thiết bị đầu cuối đài trạm OLT, chia Splitter, ONT/ONU ………… 37 2.8.4.1 Thiết bị OLT (Optical Line Termination ) ………………………… 37 2.8.4.2 Bộ chia Splitter …………………………………………………… 39 2.8.4.3 Thiết bị đầu cuối mạng ONU/ONT ……………………………… 40 2.8.5 Công nghệ GPON – xu hướng tương lai ……………………… 42 2.9 So sánh Active Ethernet GPON …………………………………… 44 CHƯƠNG - THIẾT KẾ MẠNG CÁP QUANG FTTx-GPON KHU VỰC TRẠM NGUYỄN BỈNH KHIÊM – VIỄN THÔNG TP.HCM 3.1 Cơ sở lập thiết kế …………………………………………………………… 46 3.1.1 Dự báo nhu cầu ………………………………………………………… 46 3.1.2 Hiện trạng mạng lưới hầm cống ……………………………………… 47 3.2 Mục tiêu đầu tư ……………………………………………………………… 48 3.3 Nội dung, hình thức đầu tư ……………………………………………… 48 3.4 Địa điểm xây dựng ………………………………………………………… 48 3.5 Qui mô xây dựng ………………………………………………………… 48 3.6 Các tiêu chuẩn ngành ……………………………………………………… 49 3.7 Các thông số tiêu chuẩn kỹ thuật ……………………………………… 49 3.7.1 Tính kỹ thuật hệ thống GPON ……………………………… 49 3.7.2 Tính kỹ thuật vật tư mạng quang GPON ………………… 52 3.7.2.1 Tập điểm quang …………………………………………………… 52 3.7.2.2 Tủ cáp quang ………………………………………………………… 55 3.7.2.2a Tủ cáp quang loại 96FO ……………………………………… 55 3.7.2.2b Tủ cáp quang loại 384FO ……………………………………… 57 3.7.2.2c Măng xông quang ………………………………………………… 60 3.7.2.2d Rệp nối quang ……………………………………………………… 60 3.7.2.2e Các vật tư treo cáp khác ……………………………………… 61 3.8 Các phương án kỹ thuật công nghệ ……………………………………… 61 3.8.1 Phương án kỹ thuật công nghệ 3.8.2 Phương án kết nối thiết bị ……………………………………… 61 …………………………………………… 62 3.8.3 Phương án dự phòng thiết bị ………………………………………… 62 3.8.4 Phương án bảo vệ môi trường, an tồn thi cơng, vận hành …………… 62 3.9 Phương án xây dựng ……………………………………………………… 63 3.9.1 Phương án lắp đặt thiết bị OLT ……………………………………… 63 3.9.2 Phương án lắp đặt cáp quang ………………………………………… 64 3.9.2.1 Phần cáp cấp ……………………………………………… 65 3.9.2.2 Phần cáp cấp ……………………………………………… 65 3.9.3 Phần cáp phối ………………………………………………………… 69 3.9.3.1 Tủ NBKF01010101 3.9.3.2 Tủ NBKF01010102 3.9.3.3 Tủ NBKF01010103 3.9.3.4 Tủ NBKF01010204 3.9.3.5 Tủ NBKF02020101 3.9.3.6 Tủ NBKF02020102 ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… 69 69 69 69 70 70 3.9.3.7 Tủ NBKF02020203 ……………………………………………… 3.9.3.8 Tủ NBKF02030101 ……………………………………………… 3.9.3.9 Tủ NBKF02030202 ……………………………………………… 3.9.3.10 Tủ NBKF02030303 ……………………………………………… 3.9.3.11 Tủ NBKF02030404 ……………………………………………… 70 70 70 71 71 CHƯƠNG - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận ………………………………………………………………… 73 4.2 Kiến nghị ………………………………………………………………… 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………… 76 PHỤ LỤC ……………………………………………………………………… 77 Mở đầu MỞ ĐẦU VNPT nhà cung cấp dịch vụ viễn thông hàng đầu với hạ tầng mạng lưới rộng khắp nước cung cấp nhiều loại dịch vụ viễn thông Mạng truy nhập băng rộng VNPT chủ yếu dựa hạ tầng mạng truy nhập cáp đồng sử dụng công nghệ xDSL, đáp ứng cho dịch vụ truy nhập tốc độ Mbit/s Sự phát triển khu vực kinh tế như: khu công nghiệp, khu công nghệ cao, khu thương mại, chung cư cao cấp, với phát triển ngày lớn mạnh tổ chức kinh tế như: ngân hàng, kho bạc, công ty, tạo nhu cầu lớn việc sử dụng dịch vụ tiện ích tích hợp thoại, hình ảnh liệu Bên cạnh đó, dịch vụ ứng dụng Internet ngày phong phú phát triển với tốc độ nhanh chóng dịch vụ mua bán trực tuyến, ngân hàng, dịch vụ đào tạo từ xa, game trực tuyến, Đặc biệt nhu cầu loại dịch vụ gia tăng tích hợp thoại, hình ảnh liệu ngày tăng Sự phát triển loại hình dịch vụ mới, địi hỏi hạ tầng mạng truy nhập phải đáp ứng yêu cầu băng thông rộng, tốc độ truy nhập cao Công nghệ truy nhập cáp đồng điển xDSL triển khai rộng rãi, nhiên hạn chế cự ly tốc độ không đáp ứng yêu cầu dịch vụ Vì nghiên cứu triển khai giải pháp truy nhập quang vấn đề cấp thiết nhằm xây dựng hạ tầng mạng truy nhập đáp ứng cung cấp dịch vụ băng rộng chất lượng cao Qua đặt vấn đề cần giải cấp bách mạng truy nhập VNPT Do vậy, nghiên cứu triển khai giải pháp truy nhập nhằm chiếm lĩnh thị trường dịch vụ cần thiết VNPT Công nghệ truy nhập quang thụ động GPON ITU chuẩn hóa, cơng nghệ ưu tiên lựa chọn cho triển khai mạng truy nhập nhiều nước giới GPON công nghệ hướng tới cung cấp dịch vụ mạng đầy đủ, tích hợp thoại, hình ảnh số liệu với băng thơng lớn tốc độ cao Do GPON công nghệ truy nhập lựa chọn triển khai tương lai GPON giải pháp phù hợp hạ tầng mạng VNPT ngày 23/7/2008, VNPT có định số 2039/QĐ-VT v/v “Triển khai mạng truy nhập quang thụ động (GPON)” Từ lý trên, em định chọn đề tài Mở đầu để thực Luận văn “Ứng dụng công nghệ GPON, thiết kế mạng cáp quang FTTx-GPON khu vực trạm Nguyễn Bỉnh Khiêm – Viễn Thông TP.HCM” Luận văn thực gồm 04 chương: Chương : Tổng quan mạng quang thụ động (PON) Chương : Tổng quan mạng FTTx Chương : Thiết kế mạng cáp quang FTTx-GPON khu vực trạm Nguyễn Bỉnh Kiêm – Viễn thông TP.HCM Chương : kết luận kiến nghị 10 Chương : Tổng quan mạng quang thụ động (PON) CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG (PON) 1.1 Mở đầu : Mạng viễn thơng thường cấu thành ba mạng chính: mạng đường trục, mạng phía khách hàng mạng truy nhập Trong năm gần đây, mạng đường trục có bước phát triển nhảy vọt xuất công nghệ mới, công nghệ ghép kênh theo bước sóng (WDM) Cũng khoảng thời gian này, mạng nội hạt (LAN) cải tiến nâng cấp từ tốc độ 10 Mb/s lên 100 Mb/s, đến Gb/s Thậm chí, sản phẩm Ethernet 10 Gb/s bắt đầu xuất thị trường Điều dẫn đến chênh lệch lớn băng thông bên mạng LAN tốc độ cao mạng đường trục bên mạng truy nhập tốc độ thấp, mà thường gọi nút cổ chai (bottleneck) mạng viễn thông Việc bùng nổ lưu lượng Internet thời gian vừa qua làm trầm trọng thêm vấn đề mạng truy nhập tốc độ thấp Các báo cáo thống kê cho thấy lưu lượng liệu tăng 100% năm kể từ năm 1990 Thậm chí, kết hợp yếu tố kinh tế công nghệ tạo thời điểm mà tốc độ phát triển đạt tới 1000% năm (vào năm 1995 1996) Xu hướng tiếp tục tương lai, tức ngày có nhiều người sử dụng trực tuyến người sử dụng trực tuyến thời gian trực tuyến nhiều hơn, nhu cầu băng thông lại tăng lên Các nghiên cứu thị trường cho thấy rằng, sau nâng cấp lên công nghệ băng rộng, thời gian trực tuyến người sử dụng tăng lên 35% so với trước nâng cấp Lưu lượng thoại tăng lên, với tốc độ thấp nhiều, khoảng 8% năm Theo hầu hết báo cáo phân tích, lưu lượng liệu vượt trội nhiều so với lưu lượng thoại Càng ngày có nhiều dịch vụ ứng dụng triển khai băng thông dành cho người sử dụng tăng lên Đứng trước tình hình đó, số công nghệ đưa nhằm đáp ứng đòi hỏi băng tần 11 Chương : Tổng quan mạng quang thụ động (PON) Hiện tại, nhà cung cấp dịch vụ triển khai cung cấp dịch vụ Internet công nghệ đường dây thuê bao số DSL DSL sử dụng đôi dây giống dây điện thoại, yêu cầu phải có modem DSL đặt thuê bao DSLAM đặt tổng đài Tốc độ liệu DSL nằm khoảng từ 128 Kb/s đến 1,5 Mb/s Mặc dù tốc độ tăng đáng kể so với modem tương tự, khó coi băng rộng không cung cấp dịch vụ video, thoại, liệu cho thuê bao xa Khoảng cách từ tổng đài đến theo bao phạm vi 5,5 km Ta tăng khoảng cách giải pháp triển khai thêm nhiều DSLAM đến gần thuê bao, giải pháp không hiệu chi phí cao Một giải pháp khác đưa sử dụng cáp modem Các công ty cáp TV cung cấp dịch vụ Internet cách triển khai dịch vụ tích hợp liệu mạng cáp đồng trục, mà ban đầu thiết kế để truyền dẫn tín hiệu video tương tự Ví dụ, mạng HFC có sợi quang nối từ đầu dẫn hay hub đến nút quang, từ nút quang phân chia đến thuê bao thông qua cáp đồng trục, lặp ghép/tách Tuy nhiên, mơ hình kiến trúc có nhược điểm thông lượng hiệu dụng nút quang khơng q 36 Mb/s, tốc độ thường thấp vào cao điểm Như vậy, thấy công nghệ DSL cáp modem không đáp ứng yêu cầu băng thông cho mạng truy nhập Hầu hết nhà công nghệ mạng tiến tới công nghệ mới, tập trung chủ yếu vào truyền tải liệu, đặc biệt liệu IP Trong bối cảnh đó, công nghệ PON giải pháp tối ưu cho mạng truy nhập băng rộng Người ta trông đợi mạng PON giải vấn đề tắc nghẽn băng thông mạng truy nhập kiến trúc mạng viễn thông, bên nhà cung cấp dịch vụ CO, điểm kết cuối, điểm truy nhập bên công ty cung cấp dịch vụ, hay khu vực tập trung thuê bao Mạng quang thụ động định nghĩa cách ngắn gọn sau: “Mạng quang thụ động (PON) mạng quang khơng có phần tử điện hay thiết bị quang điện tử” 12 Chương : Tổng quan mạng quang thụ động (PON) Như với khái niệm này, mạng PON khơng chứa phần tử tích cực mà cần phải có chuyển đổi điện - quang Thay vào đó, PON bao gồm: sợi quang, chia, kết hợp, ghép định hướng, thấu kính, lọc, Điều giúp cho PON có số ưu điểm như: khơng cần nguồn điện cung cấp nên không bị ảnh hưởng lỗi nguồn, có độ tin cậy cao khơng cần phải bảo dưỡng tín hiệu khơng bị suy hao nhiều phần tử tích cực Mạng PON ngồi việc giải vấn đề băng thơng, cịn có ưu điểm chi phí lắp đặt thấp tận dụng sợi quang mạng có từ trước PON dễ dàng thuận tiện việc ghép thêm ONU theo yêu cầu dịch vụ, việc thiết lập thêm nút mạng tích cực phức tạp việc cấp nguồn nút mạng, nút mạng cần có phát lại PON hoạt động với chế độ khơng đối xứng Chẳng hạn, mạng PON truyền dẫn theo luồng OC-12 (622 Mbits/s) đường xuống truy nhập theo luồng OC-3 (155 Mbits/s) đường lên Một mạng không đối xứng giúp cho chi phí ONU giảm nhiều, phải sử dụng thu phát giá thành thấp hơn… PON cịn có khả chống lỗi cao (cao SONET/SDH) Do nút mạng PON nằm bên mạng, nên tổn hao lượng nút khơng gây ảnh hưởng đến nút khác Khả nút lượng mà không làm ngắt mạng quan trọng mạng truy nhập, nhà cung cấp đảm bảo lượng dự phòng cho tất đầu cuối xa Với lý trên, cơng nghệ PON coi giải pháp hàng đầu cho mạng truy nhập PON cho phép tương thích với giao diện SONET/SDH sử dụng vòng thu quang thay cho tuyến truyền dẫn ngắn mạNgoài diện tích số luợng thiết bi GPON tỏ đỡ tốn Active Ethernet nhiều *Các nhược điểm GPON: - Thiếu tính hội tụ IP (IP convergence) - Có kết nối OLT spitter, kết nối tồn ONT khơng cung cấp dịch vụ - Active Ethernet triển khai cấu hình mạng Ring tạo nên đường dự phịng Trong GPON khơng 45 Chương : Thiết kế mạng cáp quang FTTX - GPON KV trạm NBK - Viễn thông TP.HCM CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠNG CÁP QUANG FTTX-GPON KHU VỰC TRẠM NGUYỄN BỈNH KHIÊM - VIỄN THƠNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 3.1 Cơ sở lập thiết kế 3.1.1 Dự báo nhu cầu Khảo sát nhu cầu sử dụng dịch vụ mạng cáp quang khách hàng địa bàn khu vực trạm Nguyễn Bỉnh Khiêm – Thành phố Hồ Chí Minh Số thuê bao dự báo từ nguồn Phòng Mạng Dịch vụ (năm 2014 -2015) : Năm 2014 : 1.366 thuê bao ; Năm 2015 : 550 thuê bao ; Đối với khu vực trạm Nguyễn Bỉnh Khiêm từ sau năm 2013 : Do thuộc trung tâm Hai Bà Trưng, tập trung nhiều đơn vị kinh tế trọng điểm thành phần dân cư có thu nhập cao, nên có dịch vụ mới, tốc độ tăng trưởng thuê bao nhanh năm đầu bảo hoà sau với tốc độ dự kiến sau : năm 2016 20%; năm 2017 : 15% năm 2018 10% Bảng thống kê dự báo nhu cầu thuê bao sau : Thời gian: Hiện Năm Năm Năm Năm Năm Tổng hữu 2014 2015 2016 2017 2018 cộng 1.366 1.916 2.299 2.644 Thuê bao/năm Thuê bao 1.366 550 383 345 264 Cộng dồn TB 1.366 1.916 2.299 2.644 2.908 2.908  với tốc độ cao hơn, cung cấp tuyến cáp quang điểm–điểm sử dụng thiết bị truyền dẫn ghép luồng E1 SDH ATM  Mạng cáp quang điểm–điểm có chi phí cao nên hạn chế người sử dụng, mạng lưới khó quản lý  Các dịch vụ cung cấp chủ yếu đáp ứng truy nhập internet, dịch vụ IP TV conferment chưa thoả mãn chất lượng người dùng 46 ... hình mạng Ring tạo nên đường dự phịng Trong GPON khơng 45 Chương : Thiết kế mạng cáp quang FTTX - GPON KV trạm NBK - Viễn thông TP. HCM CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠNG CÁP QUANG FTTX -GPON KHU VỰC TRẠM NGUYỄN... nhập quang thụ động (GPON) ” Từ lý trên, em định chọn đề tài Mở đầu để thực Luận văn ? ?Ứng dụng công nghệ GPON, thiết kế mạng cáp quang FTTx -GPON khu vực trạm Nguyễn Bỉnh Khiêm – Viễn Thông TP. HCM? ??... kế mạng cáp quang FTTX - GPON KV trạm NBK - Viễn thông TP. HCM Bản vẽ cấu hình cáp phối 68 Chương : Thiết kế mạng cáp quang FTTX - GPON KV trạm NBK - Viễn thông TP. HCM 3.9.3 Phần cáp phối : 3.9.3.1