Ứng dụng công nghệ GPON trong mạng truy nhập quang FTTx

LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tới thầy cô giáo trƣờng Đại học Hàng Hải nói chung thầy cô giáo khoa Điện - Điện tử, ngành Điện tử - Viễn thơng nói riêng truyền đạt em kiến thức, kinh nghiệm quý báu 4,5 năm học qua Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo Ngô Xuân Hƣờng.,Ngƣời hƣớng dẫn, tận tình bảo em suốt trình làm đồ án tốt nghiệp.”Trong thời gian đó, em đƣợc tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích cịn học tập đƣợc tinh thần làm việc, thái độ làm việc nghiêm túc, nhiệt tình hiệu quả, điều cần thiết để em chuẩn bị hành trang vào sống Cuối em xin đƣợc cảm ơn tới gia đình, bạn bè động viên, đóng góp ý kiến giúp đỡ em q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành đồ án tốt nghiệp i LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan: Những nội dung luận văn đồ án em thực dƣới hƣớng dẫn thầy giáo Ngô Xuân Hƣờng Nội dung đồ án tốt nghiệp có tham khảo số thơng tin, tài liệu từ nguồn sách, trang web mạng mà em liệt kê rõ rành theo quy định danh mục tài liệu tham khảo ii MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii MỘT SỐ TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN/KHÓA LUẬN vi DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ix LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ QUANG THỤ ĐỘNG TỐC ĐỘ GIGABIT- GPON 1.1 Tổng quan công nghệ G-PON 1.1.1.Định nghĩa đặc điểm 1.1.2 Khả cung cấp băng thông 1.1.3.Khả cung cấp dịch vụ 1.2 Tình hình triển khai cơng nghệ GPON 1.2.1 Tình hình triển khai giới 1.2.2.Tình hình triển khai Việt Nam 1.2.3.Nhận xét tình hình triển khai công nghệ GPON 1.3 Cấu hình mạng cơng nghệ GPON 1.3.1 Mơ hình tham chiếu 1.3.2 Giao diện node dịch vụ SNI 1.3.3 Giao diện mạng ngƣời dùng UNI 1.3.4 Thiết bị OLT,bộ chia Spiller, ONT/ONU iii 1.4 Một số đặc tính GPON 10 1.4.1 Kỹ thuật truy nhập phƣơng thức ghép kênh 10 1.4.2 Phƣơng thức đóng gói liệu 11 1.4.3 Định cỡ phân định băng tần động 12 1.4.4 Cơ chế bảo mật thông tin mã hóa sửa lỗi 15 CHƢƠNG CẤU TRÚC PHÂN LỚP CỦA MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG GPON 17 2.1 Lớp phụ thuộc phƣơng tiện vật lí PMD 17 2.1.1 Tốc độ tín hiệu danh định 17 2.1.2 Phƣơng tiện vật lí phƣơng thức truyền 17 2.1.3.Tốc độ bit 18 2.1.4 Mã hóa đƣờng dây 18 2.1.5 Bƣớc sóng hoạt động 18 2.1.6 Nguồn phát giao diện giao diện 2.1.7 Đƣờng truyền quang giao diện 19 giao diện 20 2.2 Lớp hội tụ truyền dẫn GTC 22 2.2.1 Tổng quan 22 2.2.2 Ngăn xếp giao thức mặt phẳng điều khiển/quản lí (C/M plane).23 2.2.3 Ngăn xếp giao thức U-plane 25 2.2.4 Các chức hệ thống GTC 26 2.2.5 Các chức phân lớp hệ thống GTC 27 2.2.6 dòng lƣu lƣợng 29 2.2.7 Cấp phát băng thông động DBA(Dynamic Bandwith Allocation) 32 2.2.8 Cấu trúc khung GTC 35 iv CHƢƠNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPON TRONG MẠNG TRUY NHẬP QUANG FTTx 38 3.1 Mạng quang băng thông rộng đến nhà cao tầng FTTB 38 3.2 Mạng quang băng thông rộng đến lề đƣờng FTTC, FTTCab 39 3.3.Mạng quang đến tận nhà FTTH 40 v MỘT SỐ TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN/KHÓA LUẬN AF Adaptation function – Chức tƣơng thích Alloc-ID Allocation Identifier – Nhận dạng cấp phát ATM Asynchronous Transfer Mode – Chế độ truyền không đồng BER Bit Error Rate – Tỉ lệ lỗi bit BW map Bandwidth map – Ánh xạ băng thông C/M-plane Control/management place – Mặt phẳng điều khiển quản lí DBA Dynamic Bandswidth Assignment – Cấp phát băng tần rộng DBRu Dynamic Bandswdth Report Upstream – Báo cáo băng tần động lên FTTB Fiber to the Buiding – Mạng quang đến toàn nhà FTTC/Cab Fiber to the Curb/Cabinet – Mạng quang đến tủ cáp FTTH Fiber to the Home – Mạng quang đến hộ gia đình GEM GPON Encapsulation Mode – Chế độ đóng gói GPON GPM GPON Physical Media Dependent – Lớp phụ thuộc vật lí GPON GPON Gigabit-capable Passive Optical Network – Mạng quang thụ động Gigabit GTC GPON Transmission Convergence – Lớp hội tụ truyền dẫn GPON NSR-DBA Non Status Reporting DBA – Cấp phát băng tần không báo OAM Operation, Administration and Maintenance – Vận hành, quản lí bảo dƣỡng ODN Optical Distribution Network –Mạng phân phối quang OLT Optical Line Termination – Thiết bị kết cuối đƣờng dây OMCI ONU Management and Control Interface – Giao diện điều khiển quản lí ONU ONT Optical Network Termination – Thiết bị kết cuối mạng quang ONU Optical Network Unit – Thiết bị kết cuối mạng quang vi PBCd Physical Control Block downstream – Khối điều khiển vật lí đƣờng xuống PDU Protocol Data Unit – Đơn vị tin giao thức PLOAM Physical Layer OAM – OAM lớp vật lí PLOAMd PLOAM downstream – OAM lớp vật lí đƣờng xuống PLOu Physical Layer Overhead upstream – Tiêu đề lớp vật lí đƣờng lên Port -ID Port Identifier – Nhận dạng cổng PSTN Public Swiched Telephone Network – Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng SNI Service Node Interface – Giao diện nốt dịch vụ SR-DBA Status Reporting DBA – Cấp phát băng thông động báo cáo trạng thái TC Transmission Convergence – Hội tụ truyền dẫn T-CONT Transmission Container – Khối truyền dẫn U-plane User-plane – Mặt phẳng ngƣời dùng UNI User Network Interface – Giao diện mạng ngƣời dùng VC Virtual Channel – Kênh ảo VCI Virtual Channel Indentifer – Nhận dạng kênh ảo VP Virtual Path – Đƣờng ảo VPI Virtual Path Interface – Nhận dạng đƣờng ảo WDM Wavelength Division Multiplexing – Ghép kênh phân chia theo bƣớc sóng vii DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 Giao diện nốt dịch vụ SNI dịch vụ Bảng 1.2 Giao diện nốt dịch vụ UNI dịch vụ Bảng 2.1 Các thơng số lớp phụ thuộc vật lí cho mạng quang ODN 22 Bảng 2.2 Các chức GPON DBA 32 Bảng 2.3 Các chế độ hoạt động DBA 36 viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hình Tên hình Trang Hình 1.1 Mạng truy nhập quang thụ động GPON Hình 1.2 Mơ hình tham chiếu cho mạng GPON Hình 1.3 Vị trí giao diện SNI UNI Hình 1.4 Sơ đồ khối chức OLT 10 Hình 1.5 Sơ đồ khối chức ONU 11 Hình 1.6 TDMA GPON 12 Hình 1.7 GPON ranging 14 Hình 1.8 GPON ranging 15 Hình 1.9 Báo cáo phân bố băng 16 Hình 1.10 Thủ tục cấp phát băng thơng GPON 16 Hình 2.1 Ngăn xếp giao thức hệ thống GTC 24 Hình 2.2 Các khối chức mặt quản lí điều khiển 27 Hình 2.3 Ngăn xếp giao thúc cho mặt phẳng ngƣời dùng 28 Hình 2.4 Điều khiển truy nhập phƣơng tiện 30 Hình 2.5 Hoạt động SR-DBA 37 Hình 2.6 Cấu trúc khung hội tụ truyền dẫn lớp GTC 39 Hình 2.7 Cấu trúc khung đƣờng xuống GTC 40 Hình 2.8 Cấu trúc khung đƣờng lên GTC 40 Hình 2.9 Tiêu đề khung đƣờng lên GTC 41 Hình 3.1 Cáp quang kéo đến nhà cao tầng FTTB 43 Hình 3.2 Cáp quang kéo dến khu dân cƣ FTTC 44 Hình 3.3 Cáp quang kéo đến hộ gia đình FTTH 44 ix LỜI MỞ ĐẦU Cơng nghệ lắp đặt cáp quang AON (Active Optical Network-Mạng cáp quang chủ động ), thuê bao có đƣờng truyền cáp quang chạy từ thiết bị trung tâm đến tận nhà Công nghệ có lợi tầm kéo dây, tính bảo mật dễ dàng nâng cấp băng thông Tuy nhiên, việc triển khai vận hành cần nguồn cung cấp, thuê bao cần sợi quang riêng nên tốn cho nhà mạng Để khắc phục nhƣợc điểm này, công nghệ GPON đời.”() “Công nghệ GPON thuộc kiến trúc mạng điểm-đa điểm nên giảm chi phí triển khai Đƣờng truyền trƣớc tới khách hàng qua thiết bị chia tín hiệu Mỗi chia cung cấp cho khoảng 32 đến 64 ngƣời dùng chia khơng sử dụng điện nên giảm chi phí triển khai cho nhà mạng.”() Để hiểu rõ cơng nghệ GPON, em tìm hiểu phần sau: Chƣơng 1: Tổng quan công nghệ quang thụ động tốc độ Gigabit GPON Chƣơng 2: Cấu trúc phân lớp mạng quang thụ động GPON Chƣơng 3: Ứng dụng công nghệ GPON mạng truy nhập quang FTTx ... GTC 35 iv CHƢƠNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPON TRONG MẠNG TRUY NHẬP QUANG FTTx 38 3.1 Mạng quang băng thông rộng đến nhà cao tầng FTTB 38 3.2 Mạng quang băng thông rộng đến... thụ động tốc độ Gigabit GPON Chƣơng 2: Cấu trúc phân lớp mạng quang thụ động GPON Chƣơng 3: Ứng dụng công nghệ GPON mạng truy nhập quang FTTx ... bao cần sợi quang riêng nên tốn cho nhà mạng Để khắc phục nhƣợc điểm này, công nghệ GPON đời.”() ? ?Công nghệ GPON thuộc kiến trúc mạng điểm-đa điểm nên giảm chi phí triển khai Đƣờng truy? ??n trƣớc