Luận Văn Mạng quang thụ động PON và công nghệ cáp quang thuê bao FTTH

LỜI MỞ ĐẦU

kiến trúc mạng viễn thông ngày càng phát triển mạnh mẽ cùng với sự phát triển của hệ thống thông tin quang, cung cấp tốc độ rất cao để truyền dữ liệu có dung lượng lớn. Một số thuận lợi của hệ thống thông tin quang là: dung lượng băng thông cao, truyền dẫn cự ly xa, đáng tin cậy. Những năm gần đây, việc gia tăng dung lượng mạng truyền dẫn cùng với việc phát triển các ứng dụng và dịch vụ mới đến khách hàng thì đòi hỏi phải cung cấp đủ nhu cầu của con người. và mạng quang là một giải pháp cần thiết và quan trọng trong vấn đề truyền dẫn. Trong đó, mạng quang thụ động PON (Passive Optical Network) là một giải pháp triển vọng đầy hứa hẹn trong mạng truy nhập để làm giảm bớt hiện tượng tắc nghẽn trong qúa trình cung cấp băng thông cho các dịch vụ mà đòi hỏi băng thông lớn. Mạng PON là mạng điểm đến đa điểm mà không có các thành phần tích cực trong tuyến truyền dẫn từ nguồn đến đích, cơ bản thì nó bao gồm sợi quang và các thiết bị thụ động. Điều này làm tiết kiệm chi phí bảo dưỡng, phân phối thiết bị, cấp nguồn và tận dụng được kiến trúc mạng quang. Hiện nay có 2 mạng PON được chuẩn hóa tùy theo kĩ thuật lớp 2 được sử dụng là ITU-T and IEEE. Chuẩn PON đầu tiên dựa vào ATM như là APON và BPON và dựa vào giao thức đóng gói GFP được biết như là GPON. Thứ 2 là chuẩn IEEE 802.3ah nổi lên như là một ứng cử viên đầy hứa hẹn cho mạng truy nhập băng rộng ở thế hệ kế tiếp, đó là EPON. Các chuẩn PON trên đều là sự lựa chọn cho các nhà cung cấp dịch vụ khi triển khai mạng cáp quang thuê bao FTTH tới khách hàng . FTTH một mô hình triển khai mạng đang dần được phát triển trên khắp thế giới và thay thế dần cho công nghệ ADSL một ngày không xa.

Đề tài được chia làm 4 chương:
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGOẠI VI
Chương này cho ta biết một cách tổng quan về mạng truyền dẫn hiện tại của Việt Nam, cũng như cách thức tổ chức mạng ngoại vi quang hay đồng. Trên cơ sở đó, mục đích của chương này là nói lên tính tất yếu phải nâng cấp mạng truy nhập hiện nay và mạng truy nhập quang thụ động là giải pháp được lựa chọn.
CHƯƠNG 2 MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG – PON
Chương này cho ta biết một cách tổng quan về mạng PON, đưa ra các mô hình cơ bản của mạng, phân tích các thành phần chủ yếu trong mạng là OLT và ONU. Chương này cũng đưa các kỹ thuật được sử dụng trong việc truyền tải của mạng PON đó là WDM, CDMA và TDM Từ đó đưa ra ưu nhược từng kỹ thuật để đi lựa chọn mô hình cho phù hợp.
CHƯƠNG 3 CÔNG NGHỆ CÁP QUANG THUÊ BAO FTTH
Trong chương này sẽ giới thiệu tổng quan về các mô hình PON ứng dụng cho triển khai FTTH, cũng như cấu trúc khung, các phương thức truyền phát dữ liệu, cung cấp băng thông của các chuẩn APON, BPON, EPON, GPON. Từ đó cho thấy được thế mạnh của từng công nghệ đề lựa chọn mô hình thích hợp cho việc triển khai FTTH trên phạm vi rộng.
CHƯƠNG 4 VIỆC TRIỂN KHAI CÁP QUANG THUÊ BAO FTTH
Quá trình triển khai FTTH trên thế giới, và ở Việt Nam, các nhà cung cấp viễn thông cũng đang xúc tiến triển khai công nghệ này.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn điện tử viễn thông đã nhiệt tình giảng dạy em trong suốt khóa học, đặc biệt là thầy NGÔ THẾ ANH đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong qúa trình làm đề tài. Mặc dù cố gắng nhiều, nhưng do thời gian và kiến thức có hạn nên đề tài của em còn nhiều thiếu sót và hạn chế và khuyết điểm. Vì vậy em rất mong được sự góp ý của quý thầy cô trong bộ môn để đề tài của em đựơc hoàn thiện hơn

MỤC LỤC


LỜI MỞ ĐẦU i
MỤC LỤC vi
CÁC TỪ VIẾT TẮT iv
DANH MỤC CÁC HÌNH xi
DANH MỤC CÁC BẢNG xiv

CHƯƠNG 1 1
TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGOẠI VI 1
1.1 Giới thiệu mạng ngoại vi 1
1.2 Cấu trúc của mạng ngoại vi 1
1.3 Đặc tính của mạng ngoại vi 2
1.4 Tổ chức mạng ngoại vi 3
1.4.1 Nguyên tắc tổ chức mạng cáp đồng thuê bao 3
1.4.1.1 Nhà cung cấp dịch vụ 3
1.4.1.2 Cáp gốc 4
1.4.1.3 Cáp phối 5
1.4.1.4 Tủ cáp đồng 5
1.4.1.5 Tập điểm 5
1.4.1.6 Cáp thuê bao 5
1.4.1.7 Măng xông 6
1.4.2 Nguyên tắc tổ chức mạng cáp quang thuê bao 6
1.4.2.1 Nhà cung cấp dịch vụ 6
1.4.2.2 Cáp quang gốc 7
1.4.2.3 Cáp phối 7
1.4.2.4 Tủ cáp quang 7
1.4.2.5 Tập điểm quang 8
1.4.2.6 Cáp quang thuê bao 8
1.4.2.7 Măng xông quang 8
1.5 Kết luận 8

CHƯƠNG 2 9
CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG – PON 9
2.1 Giới thiệu mạng quang thụ động PON 9
2.2 Tổng quan về công nghệ PON 10
2.3 Đặc điểm của PON 11
2.4 Các thành phần cơ bản của mạng quang thụ động PON 12
2.4.1 Sợi quang và cáp quang 12
2.4.2 Bộ tách /ghép quang 13
2.4.3 Đầu cuối đường quang OLT 15
2.4.3.1 Phần lõi của OLT 15
2.4.3.2 Phần dịch vụ của OLT 16
2.4.3.3 Phần chung của OLT 16
2.4.4 Đơn vị mạng quang ONU Optical network unit 17
2.4.4.1 Phần lõi của ONU 18
2.4.4.2 Phần dịch vụ của ONU 18
2.4.4.3 Phần chung của ONU 19
2.4.6 Bộ chia quang 20
2.5 Mô hình mạng quang thụ động PON 21
2.6 Phân loại mạng quang thụ động PON 24
2.6.1 TDM PON 24
2.6.2 WDM PON 25
2.6.3 CDMA PON 27
2.7 So sánh PON với công nghệ mạng quag chủ động AON 28
2.8 Kết luận 31

CHƯƠNG 3 32
CÔNG NGHỆ CÁP QUANG THUÊ BAO FTTH 32
3.1 Giới thiệu cáp quang thuê bao FTTH 32
3.2 ATM trên nền PON-ATMPON(APON) 32
3.2.1 Mô hình tham chiếu APON 35
3.2.2 Các đặc tả cho APON 36
3.2.3 Cấu trúc phân lớp APON 37
3.2.3.1 Lớp vật lý 38
3.2.3.2 Lớp hội tụ truyền dẫn 38
3.2.4 Khung truyền dẫn APON/BPON) 39
3.2.3.1 Phần dịch vụ của ONU 18
3.2.3.1 Phần dịch vụ của ONU 18

3.3 Broadband PON(BPON) 42
3.4 Gigabit PON(GPON) 46
3.4.1 Hệ thống GPON) 46

3.4.2 Lớp con truyền dẫn hội tụ GPON(GTC) 48
3.4.2.1 Chức năng của GTC 48
3.4.2.2 Tốc độ bit của GPON 48

3.4.3 Khung truyền dẫn GPON 50
3.4.3.1 Cấu trúc khung hướng xuống 50
a. Vùng đồng bộ vật lý 51
b. Vùng ID 51
c. Vùng vận hành quản lý bảo dưỡng lớp vật lý PLOAM 53
d. Vùng BIP 53
e. Chiều dài tải hướng xuống 53
f. Vùng bộ nhớ băng thông 53
g. Vùng tải 54
3.4.3.2 Cấu trúc khung hướng lên 55
a. Vùng overhead vật lý hướng lên 56
b. Vùng PLOAMu 56
c. Vùng San bằng công suất PLSu 56
d. Vùng Báo cáo băng thông động DBRu 58
e. Phần tải 58
3.4.4 Phân bổ băng tần động DBA trong GPON 59
3.4.5 Bảo mật 60
3.5 Ethernet PON(EPON) 61
3.5.1 Tổng quan về Ethernet 61
3.5.2 Các phần tử của mạng Ethernet 62
3.5.3 kiến trúc mô hình mạng Ethernet 63
3.5.4 Dạng khung cơ bản của Ethernet 63
3.5.5 kiến trúc EPON 65
3.5.5.1 Nguyên lý hoạt động 67
3.5.5.2 Giao thức điều khiển điểm đa điểm MPCP 69
3.5.5.3 Mô hình ngăn xếp EPON 75
3.5.5.4 Bảo mật trong EPON 76
3.6 Phương pháp tính suy hao trên tuyến 77
3.7 Sự lựa chọn mô hình PON 79
3.8 Phương pháp phân phối băng thông 80
3.8.1 Thuật toán Interleaved Polling 80
3.8.2 Phân phối băng tần cố định 84
3.8.3 Mô tả hoạt động phân phối băng tần động cơ bản 84
3.9 Chức năng hoạt động quản lý bảo dưỡng trong PON 86
3.9.1 Quản lý mạng 86
3.9.2 Các chức năng quản lý 88
3.9.2.1 Quản lý thực thi 88
3.9.2.2 Quản lý cấu hình 89
3.9.2.3 Quản lý kế toán 89
3.9.2.4 Quản lý lỗi 89
3.9.2.5 Quản lý bảo mật 90
3.10 Hoạt động quản lý bảo dưỡng trong hệ thống FTTH 91
3.11 Kết luận 92

CHƯƠNG 4 93
VIỆC TRIỂN KHAI CÁP QUANG THUÊ BAO FTTH 94
4.1 Việc triển khai FTTH trên phạm vi toàn thế giới 95
4.2 Việc triển khai FTTH tại Việt Nam 96
4.3 Kết luận 97

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 97
NHẬN XÉT CỦA GVHD VÀ GV ĐỌC DUYỆT 98
LỜI CẢM ƠN 99
TÀI LIỆU THAM KHẢO 100