ĐỒ ÁN - imgs.khuyenmai.zing.vnimgs.khuyenmai.zing.vn/files/tailieu/luan-van-bao-cao/dien-dien-tu... · ĐỒ ÁN T ỐT NGHIỆP ĐẠI ... Việt Nam đến năm 2015 là:

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG

CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA VIỄN THÔNG II

_____________

ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

HỆ CHÍNH QUY

NIÊN KHÓA: 2007-2012

Đề tài:

PHÂN TICH THIÊT KÊ MANG FTTH THEO

CÔNG NGHÊ GPON

Mã số đề tài: 12407160163

Sinh viên thực hiện: HUYNH VĂN TU

MSSV: 407160163

Lớp: Đ07VA3

Giáo viên hƣớng dẫn: Th.S ĐÔ VĂN VIÊT EM

01/2012

TP.HCM – 2012

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG

CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA VIỄN THÔNG II

_____________

ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

HỆ CHÍNH QUY

NIÊN KHÓA: 2007-2012

Đề tài:

PHÂN TICH THIÊT KÊ MANG FTTH THEO CÔNG

NGHÊ GPON

Mã số đề tài: 12407160163

NÔI DUNG

- Chƣơng I: TỔNG QUAN MẠNG TRUY NHÂP FTTH.

- Chƣơng II: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ PON.

- Chƣơng III: BÀI TOÁN THIẾT KẾ FTTH DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ GPON.

- Chƣơng IV: PHÂN TICH KÊT QUA BAI TOAN THIÊT KÊ

Sinh viên thực hiện: HUYNH VĂN TU

MSSV: 407160163

Lớp: Đ07VA3

Giáo viên hƣớng dẫn: Th.S ĐÔ VĂN VIÊT EM

01/2012

TP.HCM – 2012

MUC LUC

MUC LUC .............................................................................................................................

MUC LUC HÌNH ..................................................................................................................

MUC LUC BẢNG .................................................................................................................

LỜI MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP FTTH ........................................ 4

1.1. FTTH, AON, PON ...................................................................................................... 4

1.1.1 Công nghệ AON ............................................................................................ 4

1.2. So sánh giữa AON và PON ........................................................................................ 9

CHƢƠNG II: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ PON ................................................................. 11

2.1. BPON chuẩn ITU-G.983 .......................................................................................... 11

2.1.1. Kiến trúc các lớp .......................................................................................... 11

2.1.2. Định dạng khung truyền dẫn ....................................................................... 13

2.1.2.1. Khung ATM ............................................................................... 14

2.1.2.2. Khung hƣớng xuống ................................................................... 15

2.1.2.3. Khung hƣớng lên ........................................................................ 16

2.1.3. Bảo mật trong BPON ................................................................................... 17

2.1.4. Chuyển mạch bảo vệ trong BPON .............................................................. 18

2.2. EPON chuẩn IEEE-802.3ah ...................................................................................... 19

2.2.1. Kiến trúc các lớp trong EPON ..................................................................... 19

2.2.1.1. Lớp vật lý ................................................................................... 20

2.2.1.2. Giao diện môi trƣờng Gigabit độc lập ....................................... 22

2.2.1.3. Lớp liên kết dữ liệu .................................................................... 22

2.2.2. Cấu trúc khung truyền dẫn của EPON......................................................... 23

2.2.3. Giao thức điều khiển đa điểm (MPMC) trong EPON ................................. 24

2.3. GPON chuẩn ITU-G.984 .......................................................................................... 26

2.3.1. Kiến trúc các lớp trong GPON .................................................................... 26

2.3.1.1. GPON Physical Medium Dependent (PMD) Layer ................... 28

2.3.1.2. GPON Transmission Convergence (GTC) Layer ...................... 29

2.3.2. Định dạng khung truyền dẫn trong GPON .................................................. 30

2.3.2.1. Cấu trúc khung hƣớng xuống ..................................................... 30

2.3.2.2. Cấu trúc khung hƣớng lên .......................................................... 32

2.3.2.3. Phân tích mào đầu của GEM ...................................................... 34

2.3.3. Phân bổ băng tần động (DBA) trong GPON ............................................... 35

CHƢƠNG III: BÀI TOÁN THIẾT KẾ FTTH DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ GPON ........ 36

3.1. Tính khả năng phục vụ của một OLT ....................................................................... 36

3.2. Tính toán tính khả thi và mô hình khuyến nghị với bộ khuếch đại .......................... 39

CHƢƠNG IV: PHÂN TICH KÊT QUA BAI TOAN THIÊT KÊ .................................... 45

4.1. Phân tich bai toan “Tinh kha năng phuc vu cua OLT” ............................................. 45

4.2. Phân tich bai toan “Tinh kha thi va mô hinh khuyên nghi” ..................................... 50

4.2.1 Phân tich 1: Anh hương cua ti lê chia ......................................................... 51

4.2.2 Phân tich 2: Anh hương cua khoang cach tư OLT đên ONT ...................... 54

4.2.3 Phân tich 3: Sư anh hương cua công suât phat lên mô hinh triên khai ...... 55

4.2.4 Phân tich 4: Trương hơp cân chu y khi thiêt kê .......................................... 56

KÊT LUÂN ....................................................................................................................... 58

TỪ VIẾT TẮT .......................................................................................................................

TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................................

MUC LUC HINH

Hình 1.1: Cấu trúc AON ...................................................................................................... 5

Hình 1.2: Cấu trúc AON Ethernet ....................................................................................... 5

Hình 1.3: Cấu trúc mạng FTTH dựa trên công nghệ PON .................................................. 6

Hình 1.4: Nguyên lí thu/phát ONT ...................................................................................... 8

Hình 1.5 Các kiểu kiến trúc của PON ................................................................................ 8

Hình 1.6: Vùng ODN .......................................................................................................... 9

Hình 2.1 Kiến trúc các lớp trong BPON ........................................................................... 12

Hình 2.2: Câu truc khung ATM ......................................................................................... 14

Hình 2.3: Câu truc khung hƣơng xuông cua BPON .......................................................... 15

Hình 2.4: Đinh dang cell PLOAM hƣơng lên ................................................................... 17

Hình 2.5: Mô hinh chuyên mach bao vê trong PON ......................................................... 19

Hình 2.6: Kiên truc cac lơp trong EPON........................................................................... 20

Hình 2.7: Câu truc khung truyên dân cua EPON .............................................................. 23

Hình 2.8: Bản tin GATE hƣớng xuống .............................................................................. 25

Hình 2.9: Bản tin REPORT hƣớng lên .............................................................................. 26

Hình 2.10: Kiên truc cac lơp trong GPON ........................................................................ 27

Hình 2.11 : Phân lơp đong khung GTC ............................................................................. 29

Hình 2.12: Câu truc khung hƣơng xuông .......................................................................... 30

Hình 2.13: Câu truc khung GTC hƣơng lên ...................................................................... 33

Hình 2.14: Cấu trúc khung và mào đầu của khung GEM ................................................. 34

Hình 3.1: Sƣ phân bô OLT ................................................................................................ 38

Hình 3.2: Mô hinh kiên truc 2 tâng splitter ....................................................................... 40

Hình 3.3: Liên kêt vât li tƣ OLT đên ONT ........................................................................ 41

Hình 3.4: Các vùng suy hao của sơi quang ....................................................................... 42

Hình 3.5: Bô khuêch đai SAO11b ..................................................................................... 44

Hình 4.1: P-OLT 7432 ....................................................................................................... 46

Hình 4.2: Mô hinh 2 .......................................................................................................... 52

Hình 4.3: Mô hinh kha thi ................................................................................................. 53

Hình 4.4: Mô hinh 3 .......................................................................................................... 55

MUC LUC BẢNG

Bảng 2.1: Các mã PTI ....................................................................................................... 34

Bảng 3.1: Ti lệ chia và các mức tốc độ điển hình ............................................................. 37

Bảng 3.2: Thông sô cac loai connecter .............................................................................. 41

Bảng 3.3: Tiêu chuân ITU-T G.652 vê suy hao sơi quang ................................................ 42

Bảng 3.4: Thông sô splitter PLC ....................................................................................... 43

Bảng 3.5: Vùng bƣớc song khuếch đại của OFA .............................................................. 44

Bảng 4.1: Bảng suy hao của splitter .................................................................................. 50

Bảng 4.2: Thông sô khuyên nghi cua ONT va OLT ......................................................... 51

SVTH: HUỲNH VĂN TU LỚP: Đ07VTA3 Trang 1

LỜI MỞ ĐẦU

Tại Việt Nam, nhu cầu sử dụng dịch vụ Viễn thông ngày càng cao do mức sống

đƣơc nâng lên đồng thời công việc và nhu cầu giải trí ngày càng đòi hỏi chất lƣơng các

dịch vụ phải không ngừng đƣơc tăng lên.

Chúng ta co thể lấy sự gia tăng nhu cầu về Internet ra làm một ví dụ. Theo “Báo

cáo Netcitizens Việt Nam năm 2011” của Cimigo, xét về tốc độ tăng trƣởng, “Việt Nam

là quốc gia co tỷ lệ tăng trƣởng Internet nhanh nhất trong khu vực và nằm trong số các

quốc gia co tỷ lệ tăng trƣởng cao nhất trên thế giới. Từ năm 2000, số lƣơng ngƣời sử

dụng Internet đã nhân lên 120 lần. Cách đây 10 năm, tỷ lệ sử dụng Internet của Việt

Nam nằm cách xa hầu hết các nƣớc Châu Á khác”.

Chính vì những nhu cầu không ngừng tăng lên cùng với yêu cầu về chất lƣơng đã

đặt ra cho Viễn thông bài toán tăng tốc độ truyền dẫn.

Ngày nay ngƣời ta đã quen với một công nghệ xuất hiện từ 10 năm trƣớc ở Việt

Nam là ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line – đƣờng dây thuê bao số bất đối

xứng). ADSL ra đời trở thành một điểm nhấn trong tốc độ truyền dẫn tại Việt Nam. Tuy

nhiên, hiện nay với yêu cầu băng thông ngày càng cao thì ADSL hầu nhƣ “đuối sức”.

Tại Việt Nam, đề án "Đƣa Việt Nam sớm trở thành nƣớc mạnh về công nghệ

thông tin và truyền thông" của Thủ tƣớng Chính phủ tại Quyết định số 1755/QĐ-TTg

ngày 22/09/2010 đã chi ra định hƣớng, tầm nhìn cho sự phát triển ngành băng rộng tại

Việt Nam đến năm 2015 là: Cơ bản hoàn thành mạng băng rộng đến các xã, phƣờng

trên cả nƣớc, kết nối Internet đến tất cả các trƣờng học, ti lệ ngƣời dân sử dụng Internet

đạt trên 50%.

Vì vậy, “Trong năm 2010, ngƣời ta noi nhiều tới việc băng rộng di động mà cụ thể

là 3G lên ngôi sẽ khiến cho ADSL phải suy thoái. Nhƣng theo nhiều chuyên gia, đây lại

không phải là điều đáng lo ngại nhất, mà đối thủ sẽ ảnh hƣởng trực tiếp tới “năng lực”

phát triển của ADSL trong năm 2011 và các năm tới lại là FTTx (công nghệ truyền dẫn

cáp quang) và FTTH (Internet cáp quang chuẩn). Theo Báo cáo viễn thôngViệt Nam,

trong năm 2009 trên thế giới đã co 39,4 triệu hộ gia đình sử dụng FTTH, con số này

tăng lên 51,4 triệu hộ trong năm 2010 và dự kiến sẽ đạt gần 90 triệu hộ gia đình sử

dụng cáp quang vào năm 2012. Dự đoán, FTTH sẽ là ngành kinh doanh cốt lõi của các

nhà cung cấp dịch vụ Internet”.[8]

Tuy nhiên, FTTH vẫn còn kho khăn khi giá cƣớc đắt hơn ADSL nên việc triển

khai tại Việt Nam vẫn còn nhiều kho khăn nhất định.

FTTH là một trong những công nghệ của FTTx. FTTx là công nghệ mạng truy

nhập sử dụng đƣờng truyền bằng cáp quang, cho tốc độ upload và download cao hơn và

ổn định hơn ADSL. FTTx co các dạng: FTTN (Fiber To The Node); FTTC (Fiber To

The Curb); FTTB (Fiber To The Building); FTTH (Fiber To The Home), đƣơc hiểu lần


lƣơt là: Cáp quang tới giao điểm; Cáp quang tới tủ thiết bị; Cáp quang tới tòa nhà; Cáp

quang tới tận nhà. FTTx co thể là mạng truyền dẫn quang thụ động – PON (Passive

Optical Network), trong đo tất cả các thành phần quang chủ động (active) giữa tổng đài

CO (Central Office) và ngƣời sử dụng sẽ không còn tồn tại mà thay vào đo là các thiết

bị quang thụ động (passive), để điều hƣớng lƣu lƣơng trên mạng dựa trên việc phân

tách năng lƣơng của các bƣớc song quang học tới các điểm đầu cuối trên đƣờng truyền.

Mặc khác, FTTx cũng co thể là mạng truyền dẫn quang chủ động AON (Active Optical

Network).

Trong 4 dạng FTTx, thì FTTH là hoàn chinh nhất về công nghệ, tiêu chuẩn quốc

tế và tối ƣu tiện ích cho ngƣời dùng. Trong FTTH gồm co EPON (Ethernet PON),

BPON (Broadband PON) và GPON (Gigabit PON). Xét trên phƣơng diện tốc độ truyền

dẫn thì EPON co tốc độ 1Gbps cho cả 2 hƣớng (IEEE 802.3 (802.3ah)), BPON co tốc

độ 155,52 Mbps cho hƣớng lên, 155,52 hoặc 622,08Mbps cho hƣớng xuống (ITU-T

G.983). GPON co tốc độ cao nhất lên tới 2,488 Gbps cho cả 2 hƣớng (ITU-T G.984).


Vì vậy em chọn đề tài làm Đồ án tốt nghiệp là“PHÂN TICH THIÊT KÊ MANG

FTTH THEO CÔNG NGHÊ GPON” nhằm làm rõ các vấn đề chính sau:

Nêu ro đƣơc nhƣng ƣu điêm cua PON đông thơi lam ro cac chuân công nghê đƣơc

dùng trong PON nhƣ BPON , EPON va GPON vê tôc đô truyên dân , câu truc khung

truyên va cac vân đê đƣơc đê câp trong cac chuân đƣơc ITU -T va IEEE đƣa ra.

Đƣa ra hai bai toan thiêt kê thƣc tê dƣa trên công nghê GPON va phân tich kêt qua

của hai bài toán ấy nhằm làm rõ những vấn đề nhất định trong việc chọn GPON làm

công nghê truyên dân, cung câp dich vu cho khach hang.

Với các nội dung chính nhƣ trên, để hoàn thành mục tiêu, bài báo cáo đƣơc phân

làm các chƣơng với các đề mục cụ thể nhƣ sau:

Chƣơng I: TỔNG QUAN MẠNG TRUY NHÂP FTTH

Chƣơng II:TIM HIỂU CÔNG NGHỆ PON

Chƣơng III:BÀI TOÁN THIẾT KẾ FTTH DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ

GPON

Chƣơng IV:PHÂN TICH KÊT QUA BAI TOAN THIÊT KÊ

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP FTTH



1.1. FTTH, AON, PON

Nhƣ đã noi ở trên,mạng FTTH là mạng truy nhập cáp quang. Trong đo co hai

phƣơng án triển khai FTTH là PON và AON. Mỗi phƣơng án đều co ƣu, nhƣơc điểm

riêng. Một nhƣơc điểm rất lớn của mạng quang tích cực AON chính là ở thiết bị chuyển

mạch. Với công nghệ hiện tại, thiết bị chuyển mạch bắt buộc phải chuyển tín hiệu

quang thành tín hiệu điện để phân tích thông tin rồi tiếp tục chuyển ngƣơc lại để truyền

đi. Điều này sẽ làm giảm tốc độ truyền dẫn tối đa co thể trong hệ thống FTTH. Nếu xét

về chi phí để bảo dƣỡng thiết bị thì PON lơi thế hơn hẳn khi các thiết bị chủ động trong

AON đƣơc thay bằng các thiết bị thụ động.

Đồng thời, AON co nhiều ƣu điểm nhƣ: tầm kéo dây xa (lên đến 70km mà không

cần bộ lặp (repeater)), tính bảo mật cao (do việc can thiệp nghe lén (eavesdropping) trên

đƣờng truyền gần nhƣ là không thể), dễ dàng nâng cấp băng thông thuê bao khi cần, dễ

xác định lỗi. Tuy nhiên, công nghệ AON cũng co khuyết điểm là chi phí cao do: việc

vận hành các thiết bị trên đƣờng truyền đều cần nguồn cung cấp, mỗi thuê bao là một

sơi quang riêng, cần nhiều không gian chứa cáp.

Trong khi đo, với PON đƣờng truyền chính sẽ đi từ thiết bị trung tâm OLT

(Optical Line Termination) qua một thiết bị chia tín hiệu (Splitter) và từ thiết bị này

mới kéo đến nhiều ngƣời dùng (co thể chia từ 32 – 64 thuê bao). Splitter không cần

nguồn cung cấp, co thể đặt bất kỳ đâu nên nếu triển khai cho nhiều thuê bao thì chi phí

giảm đáng kể so với AON. Do Splitter không cần nguồn nên hệ thống cũng tiết kiệm

điện hơn và không gian chứa cáp cũng ít hơn so với AON. Tuy nhiên, PON cũng co

nhiều khuyết điểm nhƣ kho nâng cấp băng thông khi thuê bao yêu cầu (do kiến trúc

điểm đến nhiều điểm sẽ ảnh hƣởng đến những thuê bao khác trong trƣờng hơp đã dùng

hết băng thông), kho xác định lỗi hơn do một sơi quang chung cho nhiều ngƣời dùng,

tính bảo mật cũng không cao bằng AON (co thể bị nghe lén nếu không mã hoa dữ liệu).

1.1.1 Công nghệAON

AON co cấu trúc “point to point” (điểm - điểm), trong đo kết nối giữa khách hàng

và CO thông qua thiết bị đầu cuối ONT là một kết nối trực tiếp trên một sơi quang.

Những yêu cầu kết nối từ phía khách hàng thông qua sự định tuyến của các router,

switch, multiplexer tại CO sẽ đi ra mạng dịch vụ bên ngoài. AON sử dụng bƣớc song

1550nm để truyền tín hiệu hƣớng xuống (từ CO đến phía khách hàng) và 1310nm để

truyền tín hiệu cho hƣớng lên (từ phía khách hàng đến CO). Một cấu trúc của AON đơn

giản đƣơc thể hiện trong Hình 1.1.



Hình 1.1: Cấu trúc AON

Một nhƣơc điểm rất lớn của mạng quang chủ động chính là ở thiết bị chuyển

mạch. Với công nghệ hiện tại, thiết bị chuyển mạch bắt buộc phải chuyển tín hiệu

quang thành tín hiệu điện để phân tích thông tin rồi tiếp tục chuyển ngƣơc lại để truyền

đi, điều này sẽ làm giảm tốc độ truyền dẫn tối đa co thể trong hệ thống FTTX. Ngoài ra

do đây là những chuyển mạch co tốc độ cao nên các thiết bị này co chi phí đầu tƣ lớn,

không phù hơp với việc triển khai đại trà cho mạng truy cập.

Việc cùng lúc xử lí các yêu cầu truy nhập hƣớng lên của ngƣời dùng ra mạng dịch

vụ bên ngoài cũng nhƣ việc phân tích để chuyển luồng dữ liệu từ các dịch vụ đến ngƣời

dùng co thể gây quá tải trong xử lí hoặc xung đột tại OLT của CO. Để tránh xung đột

tín hiệu ở đoạn phân chia từ nhà cung cấp tới ngƣời dùng, cần phải sử dụng một thiết bị

điện co tính chất “đệm” cho quá trình này. Từ năm 2007, một loại mạng cáp quang phổ

biến đã nảy sinh là Ethernet tích cực (Active Ethernet). Đo chính là bƣớc đi đầu tiên

cho sự phát triển của chuẩn 802.3ah nằm trong hệ thống chuẩn 802.3 đƣơc gọi là

Ethernet in First Mile (EFM). Mạng Ethernet tích cực này sử dụng chuyển mạch

Ethernet quang để phân phối tín hiệu cho ngƣời sử dụng. Nhờ đo, cả phía nhà cung cấp

và khách hàng đã tham gia vào một kiến trúc mạng chuyển mạch Ethernet.

Các Ethernet Switch sẽ giúp giảm xung đột do xử lí tín hiệu tại CO, no cần cấp

nguồn để hoạt động. Việc chuyển mạch tại đây dựa trên lớp 2 và lớp 3 của cấu trúc

khung Ethernet. Mạng AON nhƣ vừa noi co thể đƣơc miêu tả trong Hình 1.2.

Hình 1.2: Cấu trúc AON Ethernet

Switch quang

Central Office

OLT

ONT

ONT

ONT

OLT

Central office

ONT

ONT

ONT 1550 nm

1310 nm



1.1.2 Công nghệPON

PON – Passive Optical Network, hay còn đƣơc gọi là mạng quang thụ động, một

trong những công nghệ đƣơc sử dụng trong FTTH. Nhƣ đã noi ở trên,trong PON tất cả

các thành phần quang chủ động (active) giữa tổng đài CO (Central Office) và ngƣời sử

dụng sẽ không còn tồn tại mà thay vào đo là các thiết bị quang thụ động (passive), để

điều hƣớng lƣu lƣơng trên mạng dựa trên việc phân tách năng lƣơng của các bƣớc song

quang học tới các điểm đầu cuối trên đƣờng truyền. PON là công nghệ truy nhập phân

chia theo thời gian (TDMA), các user với yêu cầu truy nhập của mình đƣơc phân biệt

bằng các khe thời gian. Cấu trúc một mạng truy nhập FTTH dựa trên công nghệ PON

co thể đƣơc trình bày trong Hình 1.3.

Hình 1.3: Cấu trúc mạng FTTH dựa trên công nghệ PON

IP Transport Network

ATM network

PSTN/ TDM network

Video/ audionetwork

SBC management systems

VGW EMS FTTH

EMS

VGW OL

T s

yst

em

V-OLT

Vid

eo c

ou

ple

r

SFU ONT

SFU ONT

SBU ONT

MTU

ONT

MDU

ONT

Splitter 1:N

PON



Các thành phần trong mạng FTTH trên công nghệ PON gồm co:

OLT (Optical Line Termination)

Đặt ở trung tâm chuyển mạch (CO – Central Office) co nhiệm vụ giao tiếp với

các mạng dịch vụ và kết nối các yêu cầu truy nhập của ngƣời dùng ra các mạng

này.

Co hai chức năng chính: truyền dữ liệu từ mạng dịch vụ và phân phối cho user.

Đồng thời sẽ ghép kênh các dữ liệu user trƣớc khi gửi ra các mạng dịch vụ.

Dung lƣơng mà 1 ONT co thể phục vụ đƣơc dựa trên số card hƣớng xuống của

mỗi ONT. Nếu mỗi ONT co X card, mỗi card co Y port, và ti lệ Splitter là 1:N

thì số thuê bao (số kết nối giữa ONT và OLT) đƣơc tính:

Số thuê bao = X x Y x N

Ví dụ: P-OLT 7432 của hãng Alcatel co 14 card hƣớng xuống, mỗi card co 4

port, ti lệ Splitter là 1:64 thì số ONT co thể phục vụ lên đến:

14 x 4 x 64=3584 ONT

ONT (Optical Network Termination)

Đặt cuối đƣờng dây, trƣớc thiết bị ngƣời dùng đong vai trò nhƣ “ngƣời thông

dịch” cho các dữ liệu cũng nhƣ các các yêu cầu truy nhập từ phía ngƣời dùng

chuyển lên.

Gồm co các loại:

- SFU ONT: là thiết bị đặt ở bên ngoài nhà thuê bao, dùng cho các hộ gia đình

nhỏ. Co hai giao tiếp chính là giao tiếp POTS cho điện thoại và giao tiếp

10/100 bT Ethernet.

- MDU ONT: phục vụ cho khu dân cƣ, các tòa nhà, chung cƣ với nhiều yêu

cầu về dịch vụ. No sẽ cung cấp nhiều giao tiếp hơn 1 SFU ONT và hỗ trơ

giao tiếp dịch vụ nhiều hơn.

- B-ONT: các ONT loại B thƣờng đƣơc cung cấp cho các doanh nghiệp hoặc

một cụm các doanh nghiệp loại nhỏ. No co khả năng giao tiếp dịch vụ triple

– play (voice, data, video).

Nếu nhìn trên phƣơng diện vật lí, ONT co nhiệm vụ chuyển đổi quang-điện tín

hiệu từ nhà cung cấp dịch vụ xuống khách hàng và ngƣơc lại. Tuy nhiên, bƣớc

song hƣớng lên và hƣớng xuống khác nhau mà tín hiệu chi đƣơc truyền trên

môt sơi quang duy nhất nên tại ONT, xen giữa quá trình chuyển đổi quang điện

sẽ co quá trình tách/ghép bƣớc song mà cụ thể là bƣớc song 1310 nm và 1490

nm. Quá trình ấy co thể đƣơc diễn giải trong Hình 1.4.



Hình 1.4: Nguyên lí thu/phát ONT

VGW (Voice Gateway): giao tiếp giữa PON tới mạng PSTN/TDM.

V-ONT (the Voice ONT): nhận và khuếch đại/ khôi phục tín hiệu video từ mạng

Video/Audio.

EMS (The Element Management Systems): giao tiếp từ các mạng khác đến mạng lõi

SBC.

ODN (Optical Distribution Network): mạng phân phối quang, là tập hơp nhiều

splitter đƣơc sắp xếp theo kiểuCây, Bus, Ring…tùy theo mục đích phục vụ của nhà

cung cấp dịch vụ. (Hình 1.5)

Kiến trúc thƣờng đƣơc sử dụng hiện nay là cấu trúc hình cây, nhƣ Hình

1.6.

Hình 1.5 Các kiểu kiến trúc của PON

(a) Kiến trúc hình cây (sử dụng bộ 1:N) (c) Kiến trúc vòng ring (sử dụng bộ ghép 2x2)

(b) Kiến trúc bus (sử dụng bộ ghép 1:2) (d) Kiến trúc hình cây với một trung kế thừa (sử dụng bộ chia 2:N)

Bộ phát

Diplexer

Optical block

Bộ nhận

1310 nm

1490 nm



Hình 1.6: Vùng ODN

Với AON nhƣ đã noi ở trên, chiều dài của đoạn này co thể lên tới 70 Km. Tuy

nhiên với FTTH dựa trên công nghệ PON noi chung, khoảng cách này hỗ trơ tối đa 20

Km.

Trong vùng ODN, hai thành phần kết nối quan trọng nhất dĩ nhiên là sơi quang và

Spliter.

Splitter: co thể hiểu đây là thành phần quan trọng trong mạng quang thụ động giúp

giảm thiểu số lƣơng sơi quang sử dụng trong truyền dẫn. Một sơi quang từ CO sẽ nối

tới splitter và đầu ra cung cấp cho nhiều kết nối. Co nhiều tỷ lệ chia cho splitter nhƣ

1:2; 1:4; 1:16; 1:32; 1:64. Tuy nhiên trong mạng PON hai tỷ lệ thƣờng đƣơc sử dụng là

1:32 và 1:64.

1.2. So sánh giữa AON và PON

Trong phần này, sẽ phân tích những đặc điểm giữa PON và AON dựa vào những

các tiêu chí: tốc độ hỗ trơ tối đa, khoảng cách truyền dẫn, vấn đề giữa số lƣơng sơi

quang sử dụng với số thuê bao, vấn đề vận hành bảo dƣỡng, vấn đề bảo mật, vấn đề

cung cấp băng thông để từ đo rút ra kết luận vì sao PON lại đƣơc lựa chọn triển khai

mạnh mẽ hơn AON.

Xét về khoảng cách truyền dẫn và tốc độ hỗ trợ tối đa

Về khoảng cách: AON co thể hỗ trơ chiều dài tối đa 70 km và PON hỗ trơ tối đa

20 km từ OLT đến ONT. Tuy nhiên, nếu xét trên phạm vi phục vụ cho một vùng dân cƣ

nhƣ một thành phố, thì môt OLT phía nhà cung cấp dịch vụ hoàn toàn co thể chọn lựa

địa điểm phù hơp với công nghệ PON. Mặt khác, một nhà cung cấp dịch vụ thƣờng

triển khai nhiều CO nhằm phủ rộng một vùng phục vụ và nhằm mục đích dự phòng nên

với khoảng cách mà PON hỗ trơ hoàn toàn co thể triển khai tốt trên thực tế.

OLT

Splitter 1:4

Splitter 1:16

Splitter 1:16

Splitter 1:16

Splitter 1:16

ONT

Đến 16 ONT

tối đa 20 Km

1310 nm

1490 nm



Về tốc độ hỗ trợ tối đa: hiện nay AON hỗ trơ tối đa từ 100 Mbps-1 Gbps cho mỗi

thuê bao ở hƣớng xuống, trong khi PON với chuẩn GPON co thể hỗ trơ lên đến 2,488

Gbps cho cả 2 hƣớng lên và hƣớng xuống (nếu không dùng splitter, triển khai theo mô

hình point to point).

Xét về số lượng sợi quang sử dụng với số thuê bao phục vụ

Về số lƣơng sơi quang sử dụng, co thể thấy một điều rõ ràng rằng số sơi quang

đƣơc sử dụng trong AON nhiều hơn số sơi quang sử dụng trong PON nếu xét về chiều

dài với cùng số thuê bao.

Vấn đề bảo dưỡng

Các thiết bị nhƣ Acess Node trong AON cần cấp nguồn và số lƣơng sơi quang

nhiều nên AON cần không gian chứa cáp lớn nếu nhƣ triển khai. Trong khi đo với

PON, một sơi quang từ CO sẽ đƣơc chia sẻ với các thuê bao qua một thiết bị thụ động

(không cần cấp nguồn) là Splitter.

Vấn đề tăng băng thông cho thuê bao

Đối với AON việc tăng băng thông cho một thuê bao nếu co yêu cầu thì đơn giản

hơn PON rất nhiều. Bởi vì, với AON, việc tăng băng thông của một thuê bao không ảnh

hƣởng đến băng thông tối đa của các thuê bao khác, nhƣng với PON, nếu băng thông

của một thuê bao tăng lên, đồng nghĩa rằng băng thông tối đa cho các thuê bao khác sẽ

giảm xuống.

CHƢƠNG II: TIM HIỂU CÔNG NGHỆ PON



Nếu xét về phƣơng thức truy cập trong PON thì PON gồm co hai loại chính: truy

cập phân chia theo thời gian (TDM/TDMA-PON) và truy cập phân chia theo bƣớc song

(WDM/WDMA-PON). Trong bài báo cáo Đồ án Tốt nghiệp này, công nghệ truy cập

PON đƣơc phân tích là TDM/TDMA PON với các công nghệ APON/BPON (ATM

PON/Broadband PON, GPON(Gigabit PON) và EPON(Ethernet PON).

2.1. BPON chuẩn ITU-G.983

Còn đƣơc gọi là APON (ATM PON).

BPON sử dụng phƣơng pháp truy nhập phân chia theo thời gian cho các user,

và sử dụng cell ATM trong truyền dẫn.

Khoảng cách truyền dẫn từ các OLT đến các ONT là từ 10 – 20 km.

BPON sử dụng bƣớc song 1310 nm cho hƣớng lên và 1490 nm cho hƣớng

xuống. Riêng bƣớc 1550 nm đƣơc dùng cho luồng video ở hƣớng xuống.

Theo khuyến nghị G 983.1 năm 1988 quy định tốc độ download cho BPON là

622,08 Mb/s và upload là 155,52 Mb/s. G 983.1 tháng 05/2005 qui định thêm

tốc độ 1244,16 Mb/s cho hƣớng download. Đồng thời quy định rõ sử dụng hai

sơi quang cho một kết nối, tuy nhiên vì bƣớc song sử dụng ở hƣớng xuống và

hƣớng lên không giống nhau nên trên thực tế co thể dùng chung một sơi quang.

Co ba loại thiết kế cho ODN (mạng phân phối quang) giữa OLT và các ONT

phụ thuộc vào suy hao của ODN.

- Loại A: 5 – 20 dB

- Loại B: 10 – 25 dB

- Loại C: 15 – 30 dB

2.1.1. Kiến trúc các lớp

BPON gồm co hai lớp chính: lớp vật lý (Physical Medium Layer) và lớp hội tụ

truyền dẫn (Transmission Convergence Layer). Trong lớp hội tụ truyền dẫn chia làm

hai lớp con: lớp con thích nghi (Adaptation) và lớp con truyền dẫn PON (PON

Transmission).



Hình 2.1 Kiến trúc các lớp trong BPON

Lớp vật lý:

Chính là ODN, kết nối vật lý giữa OLT và các ONT. Làm nhiệm vụ chuyển đổi

quang - điện, điều chế, giải điều chế các bƣớc song 1310 nm, 1490 nm và 1550

nm đề truyền đi trên môi trƣờng vật lý.

Đồng bộ giữa truyền và nhận chuỗi tín hiệu trên cơ sở đồng bộ giữa đầu thu và

đầu phát.

Các qui định cho lớp vật lý:

- Khoảng cách giữa OLT và ONU tối đa là 20km.

- Bƣớc song 1260 - 1360 nm cho hƣớng lên, 1480 - 1580 nm cho hƣớng

xuống.

- Tốc độ bit: 155,52 hoặc 622,08 Mb/s cho hƣớng xuống và 155,52 Mb/s cho

hƣớng lên.

- Dạng lƣu lƣơng: song hƣớng cho tín hiệu số và chi duy nhất hƣớng xuống

cho tín hiệu analog dùng truyền video.

- Tỷ lệ splitter: hỗ trơ đến 1:32, giới hạn bởi suy hao của ODN.

Lớp hội tụ truyền dẫn (Transmission Convergence Layer - TC):

Co bốn chức năng chính là phân định tế bào, tạo chuỗi xác thực để kiểm soát lỗi

header, tách tốc độ tế bào và tạo thích ứng cho khung truyền dẫn. TC gồm co hai lớp

con:

Lớp con thích nghi (Adaptation) là lớp phụ thuộc môi trƣờng truyền dẫn, đong

vai trò chức năng trung gian giữa lớp vật lý và lớp cao hơn. No sẽ chuẩn bị một

cell ATM để truyền trong ba bƣớc. Đầu tiên đƣa các mẫu đồng bộ tới trƣờng

payload. Tiếp theo, thêm vào trƣờng SN (Sequence Number) và SNP

(Sequence Number Protection) nhằm cho đầu thu biết đã nhận đƣơc cell đúng

thứ tự hay không. Cuối cùng thêm vào các byte giả sao cho vùng Payload đủ 48

byte vì một cell ATM luôn cố định 48 byte Payload và 5 byte Header.

Path layer

Transmission

convergence

layer

Adaptation

PON

transmission

Physical medium layer Physical

Data Link

Network

Transport

Session

Presentation

Application

OSI BPON



Lớp con truyền dẫn PON (PON Transmission) chịu trách nhiệm đồng bộ bit,

đồng bộ byte. Đối với hƣớng truyền, thực hiện ghép header và sau đo chuyển

khung truyền dẫn xuống lớp vật lý. Đối với hƣớng nhận, thực hiện tách header,

sau đo chuyển dòng cell ATM lên lớp cao hơn để xử lý.

Lớp tuyến (Path layer)

BPON dựa trên ATM là một kết nối co hƣớng, đồng nghĩa rằng phải co một kênh

ảo trong quá trình truyền dữ liệu. Lớp tuyến sẽ quy định rõ điều này bằng hai thông số

trong một khung ATM là VPI (Vitual Path Identifier) và VCI (Vitual Curcuit

Identifier). Các cell ATM sẽ đƣơc chuyển mạch dựa trên hai thông số trên.

2.1.2. Định dạng khung truyền dẫn

Tùy theo tốc độ truyền dẫn mà một khung BPON cũng co cấu trúc khác nhau. Tuy

nhiên chiều dài mỗi khung đều là 125 µs. Đối với tốc độ 155,52 Mb/s sẽ co 56 cell

trong một khung (gồm co 53 cell ATM và 2 cell PLOAM - Physical Layer Operation,

Administration and Maintenance). Đối với tốc độ 622,08 Mb/s (gấp 4 lần) thì số cell

trong một khung sẽ tăng lên 4 lần là 224 cell (gồm 216 cell ATM và 8 cell PLOAM).

Với khuyến nghị G 983.1 tháng 05/2005 co khuyến nghị thêm một tốc độ truyền dẫn ở

hƣớng xuống là 1244,16 Mb/s (8 x 155,52 Mb/s) thì số lƣơng cell sẽ là 448 cell (co 432

cell ATM và 16 cell PLOAM).

Cell PLOAM đong vai trò hết sức quan trọng trong hoạt động truyền dẫn của

BPON. Ở khung hƣớng xƣớng, trong trƣờng hơp việc gán băng thông động (DBA)

đƣơc thiết lập cell PLOAM qui định các Grant cho phép các ONT gửi một hay nhiều

cell kế tiếp đến các TCON. ở các khung hƣớng lên, PLOAM chứa các thông tin do các

ONT gửi cho các OLT về trạng thái hàng đơi, hỗ trơ các OLT trong việc gán băng

thông động.

Co hai vấn đề gây nên sự khác biệt giữa khung hƣớng xuống và khung hƣớng lên:

đối với khung hƣớng xuống, chính vì co đến ba tốc độ (155,52;622,08;1244,16 Mb/s)

nên số lƣơng cell ATM cũng nhƣ cell PLOAM trong một khung thời gian cũng khác

nhau nhƣ đã noi ở trên. Nhƣng đối với hƣớng lên, cần chú ý đến ở đây là cấu trúc một

cell PLOAM hƣớng lên thì khác cấu trúc một cell PLOAM hƣớng xuống.



2.1.2.1. Khung ATM

Dữ liệu đƣơc truyền dẫn trong BPON đƣơc đong vào các khung ATM. Vì thế cần

hiểu rõ cell ATM trƣớc khi noi đến khung truyền dẫn trong

BPON.

Hình 2.2: Câu truc khung ATM

Cell ATM co cấu trúc nhƣ hình trên, gồm co 48 Byte phần Payload chứa dữ liệu

và 5 Byte header dùng để chuyển mạch các khung ATM. Co hai loại cell ATM là ATM

UNI (cell do thiết bị đầu cuối gửi lên node chuyển mạch) và ATM NNI (cell giữa hai

node chuyển mạch), cell ATM NNI không co trƣờng GFC. Trong Header của ATM co

những thành phần sau:

GFC (Generic Flow Control):Cung cấp chức năng mang tính chất nội bộ khi

co nhiều thiết bị (thƣờng là thiết bị đầu cuối) chia sẻ chung một giao diện

ATM. Trƣờng này thƣờng không đƣơc thiết lập, co giá trị mặc định là 0 (nhị

phân: 0000).

Virtual Path Identifier (VPI):Cùng với các VCI sẽ chịu trách nhiệm xác định

đích kế tiếp khi các cell đƣơc chuyển qua một dãy các bộ chuyển mạch ATM

trên đƣờng đến đích cuối cùng của no.

Virtual Channel Identifier (VCI):Cùng với các VPI sẽ chịu trách nhiệm xác

định đích kế tiếp khi các cell đƣơc chuyển qua một dãy các bộ chuyển mạch

ATM trên đƣờng đến đích cuối cùng của no.

Payload Type (PT): Bit đầu tiên của PT dùng để chi định cell chứa dữ liệu

ngƣời dùng hay thông tin điều khiển (nếu cell chứa dữ liệu ngƣời dùng thì no

co giá trị là 0 và sẽ co giá trị 1 nếu cell chứa thông tin điều khiển). Bit thứ hai

cho biết trạng thái tắc nghẽn (co giá trị là 0 nếu không tắc nghẽn và bằng 1 nếu

co tắc nghẽn). Bit thứ ba xác định xem cell co phải là cell cuối cùng của chuỗi

cell trong khung hay không (nếu co giá trị là 1 là cell cuối cùng của khung).

VPI

I VPI

Payload

(48 bytes)

Header

(5 bytes)

Payload

(48 bytes)

Payload

(48 bytes)

53

by

tes

8 bits

GFC

PT CLP

HEC HEC

PT CLP

ATM cell ATM UNI cell ATM NNI cell

VPI

VPI

I

VPI VCI

I

VPI

VCI

I

VPI

Documents

ĐỒ ÁN - imgs.khuyenmai.zing.vnimgs.khuyenmai.zing.vn/files/tailieu/luan-van-bao-cao/dien-dien-tu... · ĐỒ ÁN T ỐT NGHIỆP ĐẠI ... Việt Nam đến năm 2015 là: