2.2.3. Tủ cáp.
Tủ cáp (Cross Connection Point) là nơi tập trung kết cuối của một hay nhiều sợi cáp chính từ dàn phối tuyến đến và những kết cuối của mạng cáp phối từ tập điểm đến. Tủ cáp thường được đặt ngồi đường hoặc trong nhà dân được th, các tịa chung cư.
Tủ cáp chứa các Splitter cấp 1 (các bộ chia), chia tín hiệu đến cho các hộp cáp (hay còn gọi là tập điểm). Cấu tạo gồm:
- Bộ chia splitter cấp 1. - Vòng lưu dây. - 2 khay hàn cáp gốc. - Khay hàn cáp phối. - Patch cố định cáp. - Ngõ ra cáp gốc và cáp phối.
Cấu trúc lắp đặt phụ thuộc vào từng nhà mạng hướng dẫn bộ phận triển khai.
Hình 2.3. Tủ cáp
2.2.4. OLT.
Thiết bị đầu cuối đường dây OLT (Optical Line Terminal) được kết nối tới mạng chuyển mạch qua các giao diện chuẩn. Về phía mạng phân phối, OLT bao gồm các
Chức năng giao diện cổng dịch vụ (Service port Interface Function); Chức năng đấu nối chéo (Cross-Connect Function); Giao diện mạng phân phối quang (ODN Interface).
- Khối lõi PON (PON core shell)
Khối này gồm hai phần, chức năng giao diện ODN được mô tả trong mục sau và chức năng nội tụ truyền dẫn (PON TC - Transmission Convergence) bao gồm khung tín hiệu, điều khiển truy nhập phương tiện, OAM, DBA và quản lý ONU. Chức năng PON TC bao gồm khung tín hiệu, điều khiển truy nhập phương tiện, OAM, DBA và quản lý ONU.Mỗi PON TC lựa chọn một phương thức truyền dẫn như ATM, GEM hoặc cả hai.
- Khối đấu nối chéo (Cross-connect shell):
Khối đấu nối chéo cung cấp đường truyền giữa khối PON và khối dịch vụ.Công nghệ để kết nối phụ thuộc vào các dịch vụ, kiến trúc bên trong OLT và các yếu tố khác.OLT cung cấp chức năng đấu nối chéo tùy thuộc vào phương thức truyền dẫn đã lựa chọn (GEM, ATM hay cả hai).
- Khối dịch vụ (Service shell):
Khối dịch vụ thực hiện chuyển đổi giữa các giao diện dịch vụ và giao diện khung TC của phần mạng PON.
- OLT là thiết bị kết cuối quang tích cực đặt tại nhà trạm (CO).
- OLT là thiết bị thuộc lớp access của mạng MANE. Giao diện đa dịch vụ kết nối với mạng lõi. Tập trung lưu lượng.
- OLT cung cấp kết nối quang P2P và P2MP.
- OLT giao tiếp với các ONT, MxU, mini DSLAM của mạng PON.
- OLT thực hiện truyền thông tin đi và đến nhiều người sử dụng qua một tuyến sợi quang.
- OLT có thể thực hiện chức năng chuyển mạch để tạo các cổng dịch vụ cho đường lên hoặc đường xuống.
Hình 2.5. Thiết bị OLT.
2.2.5. ONU/ONT.
ONU là thiết bị đầu cuối đặt phía người sử dụng.
ONU cung cấp các luồng dữ liệu với tốc độ từ 64 Kb/s đến 1Gb/s với giao diện đường lên có tốc độ và giao thức hoạt động tương thích với cổng xuống OLT.
ONU có dung lượng vừa và nhỏ và có cung cấp đa dịch vụ như POST, ADSL, LAN, …
Hình 2.6. Thiết bị đầu cuối người dùng.
2.2.6. Cáp.
Cáp quang dài, mỏng thành phần của thủy tinh trong suốt bằng đường kính của một sợi tóc. Chúng được sắp xếp trong bó được gọi là cáp quang và được sử dụng để truyền tín hiệu trong khoảng cách rất xa.
Hình 2.7. Cấu tạo sợi cáp.
Cấu tạo:
- Core: làm từ thủy tinh và các chất phụ gia có khả năng truyền dẫn tín hiệu ánh sáng.
- Cladding: bằng thủy tinh tinh khiết để giữ cho ánh sáng chỉ chạy trong lõi. - Coating: làm bẳng plastic để bảo vệ lới thủy tinh.
Hình 2.8. Cấu trúc dây cáp quang thuê bao.Ưu điểm: Ưu điểm: - Suy hao thấp - Dải thông rộng - Trọng lượng nhẹ - Kích thước nhỏ
- Khơng bị can nhiễu sóng điện từ - An tồn
- Bảo mật - Linh hoạt
Phân loại: có 2 nhánh cáp: cáp chính và cáp phối.
- Cáp chính là cáp xuất phát từ dàn phối tuyến đến tủ cáp. Cũng có trường hợp cáp chính đi thẳng từ dàn phối tuyến đến tập điểm. trên đương đi cáp chính có thể chia nhỏ ra để đến tủ cáp, tuy vậy vẫn gọi là cáp chính vì nó xuất phát từ dàn phối tuyến.
- Dùng chia tín hiệu quang từ một sợi để truyền đi trên nhiều sợi và ngược lại. - Thực hiện chia công suất tại sợi quang đầu vào vào tới N sợi quang đầu ra. - Tỷ lệ chia có nhiều cấp khác nhau: 1/8, 1/16, 1/32, 1/164, 1/128 tùy thuộc vào
ứng dụng sử dụng.
- Hệ số chia công suất quang tùy thuộc vào cấp độ chia.
- Suy hao tín hiệu quang từ đầu vào tới đầu ra tỷ lệ với hệ số chia.
Hình 2.9. Bộ chia 1:32.
2.2.8. Tập điểm/Hộp cáp.
Tập điểm (Distribution Pint/Terminal Box) là nơi kết cuối của một cáp, nơi tiếp cận của thuê bao gần nhất.
Các tập điểm hay còn được gọi là các hộp cáp, được gắn trên trụ điện, đối với mạng FPT, khoảng cách giữa các hộp cáp trong phạm vi thành phố khá gần, khoảng 50 – 60m, dễ dàng phục vụ nhu cầu kéo cáp mạng tới các thuê bao người sử dụng.
2.2.9. Cáp quang thuê bao
Cáp quang thuê bao là cáp đi từ các tập điểm đến nhà thuê bao. Thường có dung lượng từ 2 đến 24 core. Chiều dài thường ≤ 300m đối với khu vực trung tâm và ≤ 500m đối với các khu vực ở xa, ngoại thành.
Số mối nối trên 1 sợi dây cáp: dưới 5 mối nối.
2.2.10.Măng xông cáp (Closure)
Măng xông được dùng để bao bọc mối nối cáp trước những ảnh hưởng của thời tiết, hay động vật gặm nhấm, tránh gãy gập.
Phân loại:
- Măng xông quang mũ chụp - Măng xông quang nằm ngang
Vật liệu: nhựa có độ chịu va đập cao, thời tiết khắc nghiệt.
Hình 2.11. Măng sơng
2.2.11. Dây nhảy quang
Dây nhảy quang: dây nhảy quang là một đoạn sợi quang có đường kính thơng dụng là 0.9, 2.0, 2.4, 3.0 mm, hai đầu được gắn sẵn đầu nối cáp quang, các đầu nối này có thể là dạng PC, UPC, APC, thuộc chuẩn: SC, ST, FC, LC, MU, E2000, …
Hình 2.12. Các loại dây nhảy quang
2.2.12. Connector và Adapter
Connector: là đầu nối quang để nối cáp sợi quang với các thiết bị quang. Có nhiều loại chuẩn đầu nối khác nhau nhưng phổ biến nhất là FC/UPC, SC/UPC, ST/UPC, LC/UPC, FC/APC, SC/APC, LC/APC. Trong đó FC, SC, LC, ST là hình dạng đầu nối bên ngồi (theo cách thơng dụng thì FC gọi là đầu trịn, SC là đầu vuông to, LC là đầu vng nhỏ...), cịn UPC, APC là kiểu tiếp xúc của đầu nối, UPC là kiểu đầu nối phằng, APC là kiểu đầu nối chéo, APC có suy hao nhỏ hơn so với UPC.
Hình 2.13. ST connector chủ yếu cho cáp quang đa mode.
Hình 2.15. LC connector dành cho cáp quang đơn mode
PC: Physical Contact (Tiếp xúc vật lý)
UPC: Ulta Physical Contact (Tiếp xúc vật lý tối đa) APC: Angled Physical Contact (Tiếp xúc vật lý vạt góc)
Hình 2.16. Các loại tiếp xúc của connector
Adapter: là bộ để đấu nối 2 connecter ở trên với nhau, việc đấu nối có thể là đấu nối thẳng, tức 2 connecter giống nhau hoặc đấu nối chéo giữa 2 connector khác nhau tương ứng với 2 loại adapter khác nhau.
2.3. Mơ hình triển khai mạng quang mới.
Hình 2.18. Mơ hình triển khai mạng quang mới.
2.4. Kết luận
Trong phần 2, em đã giới thiệu về cấu tạo cũng như cách thức hoạt động và tổ chức của một mạng GPON. Nhìn chung, cấu trúc mạng GPON là phức tạp nhất trong tất cả các PON. Nhưng đó là một trong những PON tốt nhất. GPON có lợi ích của việc tiết kiệm chi phí cho việc di chuyển và bổ sung hoặc các thay đổi khác, giá thấp cho mỗi cổng trên các thành phần thụ động, cài đặt dễ dàng và chi phí lắp đặt thấp. Vì vậy, cơng nghệ GPON đạt được sự phổ biến trong các ứng dụng công nghệ đa dạng và luôn thay đổi ngày nay.
Chương 3. KĨ THUẬT MẠNG TRUY NHẬP GPON3.1. Giới thiệu chung. 3.1. Giới thiệu chung.
GPON là chuẩn mạng trong công nghệ mạng chuẩn PON (Passive Optical Network). GPON được biết dưới tên tiếng Việt: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG. Đây là mơ hình kết nối mạng theo kiểu kết nối: Điểm – Đa điểm, trong đó các thiết bị kết nối giữa nhà mạng và khách hàng sử dụng các bộ chia tín hiệu quang (Spliter) thụ động (khơng dùng điện).
GPON (Gigabit Passive Optical Network) được định nghĩa theo chuẩn ITU-TG.984. GPON được mở rộng từ chuẩn BPON G.983 bằng cách tăng băng thơng,nâng hiệu suất băng thơng nhờ sử dụng gói lớn, có độ dài thay đổi và tiêu chuẩn hóa quản lý. GPON hỗ trợ nhiều mức tốc độ khác nhau, trong đó hỗ trợ tới 2,488 Gbit/s của băng thơng luồng xuống và 1,244 Gbit/s thậm chí tới 2,448 Gbit/s của bang thơng luồng lên. Phương thức đóng gói GEM (GPON Encapsulation Method) cho phép đóng gói lưu lượng người dùng rất hiệu quả, với sự phân đoạn khung cho phép nâng cao chất lượng dịch vụ QoS (Quality of Service) phục vụ lưu lượng nhạy cảm như truyền thoại và video. GPON hỗ trợ tốc độ cao, tăng cường bảo mật và hỗ trợ cả dịch vụ TDM và Ethernet, điều đó cho phép GPON hỗ trợ nhiều loại dịch vụ với chi phí thấp cũng như khả năng tương thích lớn giữa các nhà cung cấp thiết bị.
3.1.1. Về kĩ thuật.
Do đặc tính câu trúc của BPON khó có thể nâng câp lên tốc độ cao hơn 622 Mbps và mạng PON trên cở sở nền ATM khơng tối ưu đối với lưu lượng IP, nhóm FSAN phát triển một hệ thống mạng PON mới từ năm 2001 với tốc độ 1Gbps hỗ trợ cả lưu lượng ATM và IP. Dựa trên các khuyến nghị của FSAN, từ năm 2003- 2004, ITU-T đã chuẩn hóa một loạt các tiêu chuẩn cho mạng PON Gigabit (GPON) bao gồm G.984.1, G.984.2 và G.984.3. Chuẩn GPON hiện nay được định nghĩa dựa trên các giao thức cơ bản của chuẩn SONET/SDH ITU. Các giao thức của nó khá đơn giản và địi hỏi rât ít thủ tục. Chính vì thế mà hiệu suât băng thông của GPON đạt tới hơn 90%.
bao. Số thuê bao chia từ mỗi Splitter có thể từ 32 - 64 thuê bao (tức là 32 - 64 hộ gia đình).
GPON sử dụng các thiết bị Splitter thụ điện không cần cấp nguồn điện cho nên đạt được nhiều lợi ích như giảm được chi phí, có thể đặt bất cứ đâu, tiết kiệm điện và không gian chưa cáp, đồng thời gần như không bị ảnh hưởng bởi thời tiết: sét, mưa bão...
3.1.2. Mơ tả hệ thống GPON.
Gpon có cấu trúc mạng điểm - đa điểm mà nghĩa tiếng anh là Point to multipoint. Bằng cấu trúc mạng điểm này, đường truyền chính sẽ đi từ thiết bị trung tâm qua một thiết bị chia tín hiệu (gọi là Splitter), sau đó từ Splitter này mới chia thành các thuê bao. Số thuê bao chia từ mỗi Splitter có thể từ 32 - 64 thuê bao (tức là 32 - 64 hộ gia đình).
3.1.3. Các đặc tính cơ bản của GPON.3.1.3.1. Tốc độ bit. 3.1.3.1. Tốc độ bit.
Về cơ bản, GPON hướng tới tốc độ truyền dẫn lớn hơn hoặc bằng 1.2Gbit/s. Tuy nhiên, trong trường hợp dịch vụ xDSL khơng đối xứng cho FTTH hoặc FTTH thì khơng cần thiết đến tốc độ cao như vậy. GPON định nghĩa 7 dạng tốc độ bit sau:
- Đường lên 155 Mbit/s, đường xuống 1.2 Gbit/s. - Đường lên 622 Mbit/s up, đường xuống 1.2 Gbit/s. - Đường lên 1.2 Gbit/s up, đường xuống 1.2 Gbit/s. - Đường lên 155 Mbit/s up, đường xuống 2.4 Gbit/s. - Đường lên 622 Mbit/s up, đường xuống 2.4 Gbit/s. - Đường lên 1.2 Gbit/s up, đường xuống 2.4 Gbit/s. - Đường lên 2.4 Gbit/s up, đường xuống 2.4 Gbit/s.
3.1.3.2. Thơng số kĩ thuật cơ bản.
- Bước sóng: 1206-1360nm đường lên; 1480-1500nm đường xuống. - Đa truy nhập hướng lên: TDMA.
- Cấp phát băng thông động DBA. - Loại lưu lượng: dữ liệu số. - Khung truyền dẫn: GEM.
- Dịch vụ: dịch vụ đầy đủ (Ethernet, TDM, POTS). - Tỉ lệ chia của bộ chia thụ động: tối đa 1:128. - Giá trị BER lớn nhất: 10-12
- Phạm vi công suất sử dụng luồng xuống: -3 đến +2 dBm (10km ODN) hoặc +2 đến +7 (20km ODN).
- Loại cáp: tiêu chuẩn ITU-T Rec.G.652. - Suy hao tối đa giữa các ONU: 15 dB.
- Cự ly cáp tối đa : 20Km với DFB laser luồng lên, 10Km với Fabry-Perot.
3.1.3.3. Khoảng cách logic.
Khoảng cách logic là khoảng cách lớn nhất giữa ONU/ONT và OLT ngoại trừ khoảng vật lý.Trong mạng GPON, khoảng cách logic lớn nhất là 60 km.
3.1.3.4. Khoảng cách vật lý.
Khoảng cách vật lý là khoảng cách vật lý lớn nhất giữa ONU/ONT và OLT. Trong mạng GPON, có hai tùy chọn cho khoảng cách vật lý: 10 km và 20 km. Đối với vận tốc truyền lớn nhất là 1.25 Gbit/s thì khoảng cách vật lý là 10 km.
3.1.3.5. Tỉ lệ chia.
Đối với các nhà khai thác mạng thì tỉ lệ chia càng lớn càng tốt.Tuy nhiên tỉ lệ chia lớn thì địi hỏi cơng suất phát quang phát cao hơn để hỗ trợ khoảng cách vật lý lớn hơn.Tỷ lệ chia 1:128 là tỉ lệ lý tưởng cho lớp vật lý với công nghệ hiện nay tại FPT. Tuy nhiên trong các bước phát triển tiếp theo thì tỉ lệ 1:256 có thể được sử dụng.
3.2. Tình hình triển khai GPON hiện nay3.2.1. Tình hình triển khai ở thế giới 3.2.1. Tình hình triển khai ở thế giới
Hiện nay hai công nghệ GPON và GEPON đang được triển khai đồng thời trên thế giới. Trong đó GPON chủ yếu được triển khai ở Châu Á, Châu Mỹ và Châu Âu. Tại đây về cơ bản các nhà cung cấp dịch vụ FTTH sử dụng kiến trúc của GPON của ITU. Và đang tiến hành từng bước xây dựng các mạng quang thụ động G-PON, song song xây dựng các mạng truy nhập quang thụ động XG-PON, hướng đến xây dựng các mạng truy nhập quang thụ động 40G-PON trong tương lai gần.
Hình 3.3. Tình hình triển khai GPON trên thế giới
3.2.2. Tình hình triển khai ở Việt Nam
Từ năm 2009, Việt Nam có khoảng 3 triệu thuê bao dịch vụ băng rộng với 3 nhà cung cấp dịch vụ internet lớn nhất là VNPT, Viettel và FPT. Dịch vụ băng rộng dựa trên công nghệ truy nhập quang thụ động GPON bắt đầu được triển khai tại Việt Nam vào đầu năm 2011, hiện có 5 nhà cung cấp dịch vụ FTTH/GPON là Netnam, VNPT, VIETTEL, FPT và CMC, các dịch vụ này hiện được triển khai tại các trung tâm kinh tế trong nước, tập trung chính tại hai thành phố lớn là Tp.Hà Nội và Tp. Hồ Chí Minh. Hiện có khoảng 180 nghìn th bao dịch vụ FTTH/GPON.
3.3. Kết luận
Với công nghệ không ngừng phát triển, và người dùng cuối yêu cầu tốc độ internet nhanh hơn, công nghệ sợi quang là cách tuyệt đối để đi. Các mạng Fiber to Home (FTTH) tiếp tục có nhu cầu cao vì điều này. Cáp quang là thứ duy nhất có thể hỗ trợ nhu cầu về tốc độ cao hơn cũng như khoảng cách trong mạng. Cáp quang có ưu điểm khác so với dây cáp kim loại, chẳng hạn như đồng, vì chúng ít bị nhiễu hơn. Tia lửa nguy hiểm ln là một khả năng khi sử dụng cáp kim loại để truyền tín hiệu. Tia lửa nhỏ có thể xảy ra khi gửi điện thế xuống một môi trường kim loại, những tia lửa nhỏ này có khả năng gây ra tình trạng thiếu hụt. Bằng cách sử dụng cấu trúc mạng GPON, điều này sẽ loại bỏ mối nguy hiểm đó do hiện tại khơng có truyền tải. Với một sợi quang duy nhất có thể hỗ trợ nhiều người dùng do việc sử dụng bộ tách quang thụ động làm cho GPON trở thành một lợi thế bằng cách giảm thiết bị, đáp ứng các khu vực có mật độ cao cũng như hỗ trợ dịch vụ chơi ba lần; thoại, ngày và video IP với tốc