Đồ Án Phân tích thiết kế mạng FTTH theo công nghệ GPON

MỤC LỤC
MỤC LỤC .
MỤC LỤC HÌNH .
MỤC LỤC BẢNG .
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 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
CHƯƠNG 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 hướng xuống . 15
2.1.2.3. Khung hướng 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 trường 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 hướng xuống . 30
2.3.2.2. Cấu trúc khung hướng 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
CHƯƠNG 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
CHƯƠNG 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: Ảnh hưởng của tỉ lệ chia 51
4.2.2 Phân tich 2: Ảnh hưởng của khoảng cách từ OLT đến 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 .


MỤC LỤC HÌNH
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 hương xuông cua BPON 15
Hình 2.4: Đinh dang cell PLOAM hương 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 hướng xuống 25
Hình 2.9: Bản tin REPORT hướng 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 hương xuông . 30
Hình 2.13: Câu truc khung GTC hương lên 33
Hình 2.14: Cấu trúc khung và mào đầu của khung GEM 34
Hình 3.1: Sư phân bô OLT 38
Hình 3.2: Mô hinh kiên truc 2 tâng splitter . 40
Hình 3.3: Liên kêt vât li tư OLT đên ONT 41
Hình 3.4: Các vùng suy hao của sợi 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


MỤC LỤC BẢNG
Bảng 2.1: Các mã PTI 34
Bảng 3.1: Tỉ 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 bước sóng 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


LỜI MỞ ĐẦU
Tại Việt Nam, nhu cầu sử dụng dịch vụ Viễn thông ngày càng cao do mức sống
được nâng lên đồng thời công việc và nhu cầu giải trí ngày càng đòi hỏi chất lượng các
dịch vụ phải không ngừng được tăng lên.
Chúng ta có 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 trưởng, “Việt Nam
là quốc gia có tỷ lệ tăng trưởng Internet nhanh nhất trong khu vực và nằm trong số các
quốc gia có tỷ lệ tăng trưởng cao nhất trên thế giới. Từ năm 2000, số lượng người 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 nước Châu Á khác”.
Chính vì những nhu cầu không ngừng tăng lên cùng với yêu cầu về chất lượng đã
đặt ra cho Viễn thông bài toán tăng tốc độ truyền dẫn.
Ngày nay người ta đã quen với một công nghệ xuất hiện từ 10 năm trước ở Việt
Nam là ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line - đường 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 như “đuối sức”.
Tại Việt Nam, đề án "Đưa Việt Nam sớm trở thành nước mạnh về công nghệ
thông tin và truyền thông" của Thủ tướng Chính phủ tại Quyết định số 1755/QĐ-TTg
ngày 22/09/2010 đã chỉ ra định hướng, 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, phường
trên cả nước, kết nối Internet đến tất cả các trường học, tỉ lệ người dân sử dụng Internet
đạt trên 50%.
Vì vậy, “Trong năm 2010, người ta nói nhiều tới việc băng rộng di động mà cụ thể
là 3G lên ngôi sẽ khiến cho ADSL phải suy thoái. Nhưng theo nhiều chuyên gia, đây lại
không phải là điều đáng lo ngại nhất, mà đối thủ sẽ ảnh hưởng 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 có 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 khó khăn khi giá cước đắt hơn ADSL nên việc triển
khai tại Việt Nam vẫn còn nhiều khó khăn nhất định.
FTTH là một trong những công nghệ của FTTx. FTTx là công nghệ mạng truy
nhập sử dụng đường truyền bằng cáp quang, cho tốc độ upload và download cao hơn và
ổn định hơn ADSL. FTTx có các dạng: FTTN (Fiber To The Node); FTTC (Fiber To
The Curb); FTTB (Fiber To The Building); FTTH (Fiber To The Home), được hiểu lần
SVTH: HUỲNH VĂN TỤ LỚP: Đ07VTA3 Trang 1


lượt là: Cáp quang tới giao điểm; Cáp quang tới tủ thiết bị; Cáp quang tới tòa nhà; Cáp
quang tới tận nhà. FTTx có thể là mạng truyền dẫn quang thụ động - PON (Passive
Optical Network), trong đó tất cả các thành phần quang chủ động (active) giữa tổng đài
CO (Central Office) và người sử dụng sẽ không còn tồn tại mà thay vào đó là các thiết
bị quang thụ động (passive), để điều hướng lưu lượng trên mạng dựa trên việc phân
tách năng lượng của các bước sóng quang học tới các điểm đầu cuối trên đường truyền.
Mặc khác, FTTx cũng có thể là mạng truyền dẫn quang chủ động AON (Active Optical
Network).
Trong 4 dạng FTTx, thì FTTH là hoàn chỉnh nhất về công nghệ, tiêu chuẩn quốc
tế và tối ưu tiện ích cho người dùng. Trong FTTH gồm có EPON (Ethernet PON),
BPON (Broadband PON) và GPON (Gigabit PON). Xét trên phương diện tốc độ truyền
dẫn thì EPON có tốc độ 1Gbps cho cả 2 hướng (IEEE 802.3 (802.3ah)), BPON có tốc
độ 155,52 Mbps cho hướng lên, 155,52 hoặc 622,08Mbps cho hướng xuống (ITU-T
G.983). GPON có tốc độ cao nhất lên tới 2,488 Gbps cho cả 2 hướng (ITU-T G.984).


MỤC LỤC
MỤC LỤC .
MỤC LỤC HÌNH .
MỤC LỤC BẢNG .
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 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
CHƯƠNG 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 hướng xuống . 15
2.1.2.3. Khung hướng 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 trường 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 hướng xuống . 30
2.3.2.2. Cấu trúc khung hướng 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
CHƯƠNG 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
CHƯƠNG 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: Ảnh hưởng của tỉ lệ chia 51
4.2.2 Phân tich 2: Ảnh hưởng của khoảng cách từ OLT đến 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 .


MỤC LỤC HÌNH
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 hương xuông cua BPON 15
Hình 2.4: Đinh dang cell PLOAM hương 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 hướng xuống 25
Hình 2.9: Bản tin REPORT hướng 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 hương xuông . 30
Hình 2.13: Câu truc khung GTC hương lên 33
Hình 2.14: Cấu trúc khung và mào đầu của khung GEM 34
Hình 3.1: Sư phân bô OLT 38
Hình 3.2: Mô hinh kiên truc 2 tâng splitter . 40
Hình 3.3: Liên kêt vât li tư OLT đên ONT 41
Hình 3.4: Các vùng suy hao của sợi 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


MỤC LỤC BẢNG
Bảng 2.1: Các mã PTI 34
Bảng 3.1: Tỉ 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 bước sóng 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


LỜI MỞ ĐẦU
Tại Việt Nam, nhu cầu sử dụng dịch vụ Viễn thông ngày càng cao do mức sống
được nâng lên đồng thời công việc và nhu cầu giải trí ngày càng đòi hỏi chất lượng các
dịch vụ phải không ngừng được tăng lên.
Chúng ta có 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 trưởng, “Việt Nam
là quốc gia có tỷ lệ tăng trưởng Internet nhanh nhất trong khu vực và nằm trong số các
quốc gia có tỷ lệ tăng trưởng cao nhất trên thế giới. Từ năm 2000, số lượng người 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 nước Châu Á khác”.
Chính vì những nhu cầu không ngừng tăng lên cùng với yêu cầu về chất lượng đã
đặt ra cho Viễn thông bài toán tăng tốc độ truyền dẫn.
Ngày nay người ta đã quen với một công nghệ xuất hiện từ 10 năm trước ở Việt
Nam là ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line - đường 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 như “đuối sức”.
Tại Việt Nam, đề án "Đưa Việt Nam sớm trở thành nước mạnh về công nghệ
thông tin và truyền thông" của Thủ tướng Chính phủ tại Quyết định số 1755/QĐ-TTg
ngày 22/09/2010 đã chỉ ra định hướng, 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, phường
trên cả nước, kết nối Internet đến tất cả các trường học, tỉ lệ người dân sử dụng Internet
đạt trên 50%.
Vì vậy, “Trong năm 2010, người ta nói nhiều tới việc băng rộng di động mà cụ thể
là 3G lên ngôi sẽ khiến cho ADSL phải suy thoái. Nhưng theo nhiều chuyên gia, đây lại
không phải là điều đáng lo ngại nhất, mà đối thủ sẽ ảnh hưởng 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 có 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 khó khăn khi giá cước đắt hơn ADSL nên việc triển
khai tại Việt Nam vẫn còn nhiều khó khăn nhất định.
FTTH là một trong những công nghệ của FTTx. FTTx là công nghệ mạng truy
nhập sử dụng đường truyền bằng cáp quang, cho tốc độ upload và download cao hơn và
ổn định hơn ADSL. FTTx có các dạng: FTTN (Fiber To The Node); FTTC (Fiber To
The Curb); FTTB (Fiber To The Building); FTTH (Fiber To The Home), được hiểu lần
SVTH: HUỲNH VĂN TỤ LỚP: Đ07VTA3 Trang 1


lượt là: Cáp quang tới giao điểm; Cáp quang tới tủ thiết bị; Cáp quang tới tòa nhà; Cáp
quang tới tận nhà. FTTx có thể là mạng truyền dẫn quang thụ động - PON (Passive
Optical Network), trong đó tất cả các thành phần quang chủ động (active) giữa tổng đài
CO (Central Office) và người sử dụng sẽ không còn tồn tại mà thay vào đó là các thiết
bị quang thụ động (passive), để điều hướng lưu lượng trên mạng dựa trên việc phân
tách năng lượng của các bước sóng quang học tới các điểm đầu cuối trên đường truyền.
Mặc khác, FTTx cũng có thể là mạng truyền dẫn quang chủ động AON (Active Optical
Network).
Trong 4 dạng FTTx, thì FTTH là hoàn chỉnh nhất về công nghệ, tiêu chuẩn quốc
tế và tối ưu tiện ích cho người dùng. Trong FTTH gồm có EPON (Ethernet PON),
BPON (Broadband PON) và GPON (Gigabit PON). Xét trên phương diện tốc độ truyền
dẫn thì EPON có tốc độ 1Gbps cho cả 2 hướng (IEEE 802.3 (802.3ah)), BPON có tốc
độ 155,52 Mbps cho hướng lên, 155,52 hoặc 622,08Mbps cho hướng xuống (ITU-T
G.983). GPON có tốc độ cao nhất lên tới 2,488 Gbps cho cả 2 hướng (ITU-T G.984).