Mạng truy nhập quang FTTx

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VIỄN THƠNG II _ BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ CHUN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG NIÊN KHĨA: 2018 – 2022 Đề tài: MẠNG TRUY NHẬP QUANG FTTx Giáo viên hướng dẫn: Lê Quốc Cường Lớp: D18CQVT01-N Sinh viên thực hiện: Đặng Lê Trung Lưu Phúc Khang Phạm Phương Nam Huỳnh Nhựt Quang HỆ CHÍNH QUY TP.HCM – 2021 N18DCVT072 N18DCVT037 N18DCVT045 N18DCVT052 LỜI NĨI ĐẦU • Xã hội ngày phát triển dẫn tới phát triển khu vực kinh tế như: khu công nghiệp, khu công nghệ cao, khu thương mại, khu 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 dịch vụ mua bán trực tuyến, ngân hàng, game trực tuyến, dịch vụ đào tạo từ xa,… Đặc biệt nhu cầu loại dịch vụ tích hợp thoại, hình ảnh liệu ngày gia tăng Sự phát triển loại hình dịch vụ đòi hỏi hạ tầng mạng truy cập phải đáp ứng yêu cầu băng rộng, tốc độ truy cập cao Công nghệ truy nhập cáp đồng xDSL triển khai rộng rãi hạn chế tốc độ cự ly không đáp ứng yêu cầu dịch vụ Vì vậy, nghiên cứu triển khai giải pháp truy nhập quang (FTTx) vấn đề cấp thiết nhằm xây dựng hạ tầng mạng truy nhập đáp ứng yêu cầu băng thông rộng, tốc độ cao loại hình dịch vụ • Cơng nghệ truy nhập quang thụ động GPON ITU chuẩn hóa, công nghệ lựa chọn hàng đầu 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 rộng GPON công nghệ truy nhập lựa chọn triển khai tương lại • Hiện nay, nước ta có số nhà cung cấp dịch vụ FPT, VNPT, Viettel, CMC TI… triển khai hệ thống mạng truy nhập quang (FTTx - Fiber To The X) Và CMC TI công ty Việt Nam triển khai mạng FTTx theo cơng nghệ GPON Do em chọn đề tài tốt nghiệp “Mạng truy nhập quang FTTx” để tìm hiểu công nghệ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG FTTx 1.1 1.2 1.3 1.4 Giới thiệu chương Nguồn gốc đời mạng FFTx Nhu cầu thuê bao băng rộng Định nghĩa phân loại 1.4.1 Định nghĩa 1.4.2 Phân loại 1.4.2.1 Phân loại theo cấu hình 1.4.2.1.1 Cấu hình Point to Point 1.4.2.1.2 Cấu hình Point to multi-Point 1.4.2.2 Phân loại theo chiều dài cáp quang 1.5 Ưu điểm nhược điểm FTTx 1.5.1 Ưu điểm 1.5.2 Nhược điểm 1.6 Ứng dụng FTTx 1.7 Kết luận chương CHƯƠNG 2: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG 2.1 Giới thiệu chung 2.2 Mạng quang chủ động AON 2.3 Mạng quang thu động PON 2.3.1 Mơ hình mạng quang thụ động 2.3.2 Các chuẩn mạng PON 2.3.3 Ưu Nhược điểm mạng PON 2.3.4 So sánh mạng PON AON 2.3.4.1 Về băng thông lưu lượng 2.3.4.2 Về tính kinh tế 2.4 Bảo mật 2.5 Kết luận chương CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH GPON 3.1 Cơng nghệ GPON ? 3.1.1 Điểm bật mạng cáp quang GPON 3.1.2 Nhược điểm mạng cáp quang GPON 3.2 Các thiết bị mạng GPON 3.2.1 Thiết bị ONT (Optical network terminal) 3.2.2 Thiết bị OLT 3.2.3 Thiết bị ONU 3.2.4 Mạng phân phối quang ODN 3.3 Giải pháp FTTx - GPON 3.3.1 FTTB (Fiber to the Building) 3.3.1.1 FTTB ? 3.3.1.2 Tính chất cơng nghệ cáp quang FTTB 3.3.1.3 Cách hoạt động công nghệ cáp quang FTTB 3.3.2 FTTC (Fiber to the Curb) 3.3.2.1 FTTC ? 3.3.2.2 Chi tiết cơng nghệ cáp quang FTTC 3.3.3 FTTN (Fiber to the Node) 3.3.3.1 FTTN ? 3.3.3.2 Tốc độ FTTN 3.3.4 FTTH (Fiber to the Home) 3.3.4.1 FTTH ? 3.3.4.2 Trải nghiệm thực tế mạng FTTH 3.3.5 Tốc độ FTTH, FTTB, FTTC, FTTN khác sao? 3.4 Kết luận chương CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG MẠNG FTTX THEO CHUẨN GPON 4.1 Giới thiệu chương 4.2 Các tiêu đánh giá chất lượng mạng quang 4.2.1 Tỉ lệ lỗi bit BER 4.2.2 Hệ số phẩm chất Q 4.2.3 Đồ thị mắt 4.2.4 Mối quan hệ đồ thị mắt tỉ lệ lỗi bit BER 4.3 Các tham số đặc trưng cho mạng GPON 4.3.1 Bước sóng hướng xuống 1490 nm, hướng lên 1310 nm 4.3.2 Phương thức điều chế NRZ 4.3.2.1 Chức mã đường dây 4.3.2.2 Tại lại dùng điều chế NRZ 4.4 Mô yếu tố ảnh hưởng chất lượng mạng GPON 4.4.1 Sơ đồ kết nối 4.4.2 Các tình mơ 4.4.2.1 Các thơng số thiết lập chung 4.4.2.2 Ảnh hưởng khoảng cách 4.4.2.3 Ảnh hưởng hệ số chia Splitter 4.4.2.4 Ảnh hưởng tốc độ bit 4.5 Kết luận chương CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG FTTx 1.1 Giới thiệu chương • Mạng truy nhập phần mạng nằm dặm cuối mạng thông tin liên lạc Nhằm phục vụ cho nhu cầu sử dụng thông tin liên lạc người ngày phong phú • Mạng truy nhập gồm chức : ghép kênh, nối chéo, truyền dẫn • Chương cho ta nhìn khái qt đời, định nghĩa hiểu sâu mạng FTTx 1.2 Nguồn gốc đời mạng FFTx • Mạng viễn thơng phát triển theo hướng hồn tồn số hóa đa phương tiện internet • Điều làm cho việc tìm kiếm phương án giải truy nhập băng rộng có giá thành thấp, chất lượng cao trở nên cấp thiết • Cùng với phát triển xã hội thông tin, nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông ngày tăng, từ dịch vụ điện thoại đến dịch vụ số liệu, hình ảnh, đa phương tiện 1.3 Nhu cầu th bao băng rộng • Ngày có nhiều dịch vụ truy cập băng rộng đời mà u cầu băng thơng lớn Bảng 1: Yêu cầu băng thông số loại dịch vụ Service Bandwidth (downstream) Broadcast TV (MPEG 2) - Mbps HDTV (MPEG 4) - 12 Mbps High speed internet - 10 Mbps Video Conferencing 300 - 570 Kbps Voice/Video Telephony 64 - 570 Kbps VoD - Mbps • Tốc độ tăng số lượng người dùng internet số lượng thuê bao quy đổi việt nam vào mức ổn định từ 20-30% năm Công nghệ ngày phát triển dẫn đến nhu cầu truy cập tốc độ cao ngày tăng • Năng lực kết nối ISP quốc tế có tốc độ tăng nhanh qua năm ,ở mức 90% năm, điều chứng tỏ nhu cầu gia tăng chất lượng số lượng người sử dụng internet 1.4 Định nghĩa phân loại 1.4.1 Định nghĩa • FTTx (Fiber To The x) kiến trúc mạng sợi quang kéo từ thiết bị chuyển mạch nhà cung cấp dịch vụ đến thuê bao Trong đó,sợi quang có khơng sử dụng tất kết nối từ nhà cung cấp đến khách hàng Ở đây, “x” hiểu ký hiệu đại diện cho loại hình mạng khác FTTH, FTTC, FTTB, FTTN Do thay sở hạ tầng cáp đồng dây điện thoại, cáp đồng trục Đây kiến trúc mạng tương đối phát triển nhanh chóng cách cung cấp băng thơng lớn cho người dùng Hiện nay, cơng nghệ cáp quang cung cấp đường truyền cân lên tới tốc độ 100 Mbps 1.4.2 Phân loại 1.4.2.1 Phân loại theo cấu hình 1.4.2.1.1 Cấu hình Point to Point • FTTx theo cấu trúc dạng Point to Point: Theo phương án kết nối này, từ nhà cung cấp dẫn đường cáp quang tới tận nhà khách hàng, đường quang chuyển đổi ngược lại thành tín hiệu điện cấp cho khách hàng • Theo phương án này, số đơn vị phân làm hai loại: o Loại 1: Kết nối vào hệ thống IP-DSLAM: việc mua thêm card mở rộng hệ thống IP-DSLAM o Loại 2: lắp thêm Ethernet Switches layer nhà cung cấp chuyển đổi thành tín hiệu quang cấp cho khách hàng • Ưu điểm: cấu hình đơn giản, rễ lắp ráp, không cần đào tạo chuyên sâu nhiều, thiết bị có giá thành rẻ, tận dụng vật tư có đặc biệt ưu giai đoạn đầu mạng FTTH hay FTTX • Nhược điểm: Khi số lượng thuê bao lớn lên, kiến trúc khơng cịn phù hợp việc quản lý đường truyền vật lý thuê bao phức tạp tốn 1.4.2.1.2 Cấu hình Point to multi-Point • Theo kiến trúc nhà cung cấp đặt thiết bị làm việc theo chuẩn PON, gọi OLT, từ OLT tín hiệu quang chia thông qua chia quang đến đầu khách hàng thông thường OLT làm việc sợi quang card lắp OLT quản lý khoảng 64 thuê bao • Ưu điểm: kiến trúc đơn giản, dễ quản lý, chi phí đặc biệt tỏ rõ ưu số lượng thuê bao cho khu vực lớn Việc sử dụng cấu hình cũ khơng phù hợp, kiến trúc sử dụng giai đoạn phát triển hệ thống FTTH hay FTTX • Ngược điểm: thiết bị đầu cuối, vật tư, nguyên liệu có giá thành cao, kiến trúc địi hỏi phải có q trình đào tạo chun sâu cho đơn vị thực 1.4.2.2 Phân loại theo chiều dài cáp quang Hình 1.2 Phân loại mạng FTTx theo chiều dài cáp quang • Một cách tổng quan ta nhìn thấy rõ phân loại hệ thống mạng FTTx thơng qua Hình 1.2 Như định nghĩa ta có loại FTTH, FTTB, FTTC, FTTN - FTTH cáp quang chạy đến tận nhà thuê bao Là kết nối cáp quang túy trực tiếp từ nhà mạng (ISP) đến hộ gia đình doanh nghiệp Sợi cáp quang làm từ nhiều sợi quang, sợi dày cỡ sợi tóc Được thiết kế để truyền dẫn tín hiệu ánh sáng từ đầu đến đầu nguyên lý phản xạ, tín hiệu Internet Ở hai đầu có chuyển đội tín hiệu quang thành tín hiệu số - FTTB giống FTTH kéo đến tòa nhà cao tầng Là loại hình dịch vụ cáp quang phổ biến giới FTTB sử dụng cáp quang để nối từ nhà mạng đến thùng tín hiệu, cịn từ thùng đến hộ sử dụng cáp đồng Có chi phí rẻ so với loại hình FTTH, từ giảm giá gói cước xuống thấp - FTTC cáp quang đến khu vực dân cư Là kết nối cáp quang từ ISP không đến tận nhà, mà đến tủ kim loại lớn (cabinet) khu phố bạn Có thể nhìn thấy chúng phố gần nhà FTTC sử dụng cáp đồng truyền thống cáp quang Nó sử dụng cáp quang từ nhà cung cấp đến cabinet phố, sau dây đồng để kết nối từ cabinet tới nhà riêng doanh nghiệp Vì việc lắp đặt cáp quang cho hộ gia đình doanh nghiệp vô tốn kém, nên kỹ sư sử dụng đồng làm vật liệu thay - FTTN nhiều tùy chọn để cung cấp dịch vụ viễn thông cáp cho nhiều điểm đến Cung cấp kết nối băng rộng dịch vụ liệu khác thông qua hộp mạng chung Khả phân phối liệu đường cáp quang hiệu Thường sử dụng cáp đồng trục cáp xoắn đôi để đạt phân phối cho nhiều khách hàng 1.5 Ưu điểm nhược điểm FTTx 1.5.1 Ưu điểm • Cơng nghệ FTTx sử dụng cáp quang nên có nhiều ưu điểm hệ thống quang nói chung: • Dung lượng lớn: Các sợi quang có khả truyền lượng lớn thông tin Với công nghệ hai sợi quang truyền đồng thời 60.000 đàm thoại Một cáp sợi quang (có đường kính > 2cm) chứa khoảng 200 sợi quang, dung lượng đường truyền lên tới 6.000.000 đàm thoại • Tính cách điện: Cáp sợi quang làm chất điện mơi thích hợp khơng chứa vật dẫn điện cho phép cách điện hồn tồn cho nhiều ứng dụng Nó loại bỏ nhiễu gây dòng điện chạy vòng đất hay trường hợp nguy hiểm gây phóng điện đường dây thơng tin sét hay trục trặc điện ... khai hệ thống mạng truy nhập quang (FTTx - Fiber To The X) Và CMC TI công ty Việt Nam triển khai mạng FTTx theo công nghệ GPON Do em chọn đề tài tốt nghiệp ? ?Mạng truy nhập quang FTTx? ?? để tìm hiểu... khai giải pháp truy nhập quang (FTTx) vấn đề cấp thiết nhằm xây dựng hạ tầng mạng truy nhập đáp ứng yêu cầu băng thông rộng, tốc độ cao loại hình dịch vụ • Cơng nghệ truy nhập quang thụ động... QUAN VỀ MẠNG FTTx 1.1 Giới thiệu chương • Mạng truy nhập phần mạng nằm dặm cuối mạng thông tin liên lạc Nhằm phục vụ cho nhu cầu sử dụng thông tin liên lạc người ngày phong phú • Mạng truy nhập