Đồ Án Thiết kế ftth dựa trên công nghệ mạng quang thụ động

LỜI MỞ ĐẦU

Các kĩ thuật trong thông tin quang có thể cung cấp giải pháp ứng dụng cho hiện tại và tương lai. Thông qua sự phát triển của sợi quang thì kiến trúc mạng viễn thông cũng ngày càng phát triển mạnh mẽ, 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 dài, 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 đã tạo ra hiện tượng gọi là thắt cổ chai trong mạng truy nhập. Không nghi ngờ gì nữa 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 thắt cổ chai. 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. Luận án tốt nghiệp này được trình bày gồm 4 chương với nội dung như sau:
Chương 1: Tìm hiểu công nghệ mạng quang thụ động PON (Passive Optical Network). Chương này giới thiệu về mạng PON, các thành phần cơ bản trong mạng PON và phân loại các loại PON.
Chương 2: Tìm hiểu FTTH (Fiber to the home). Chương này tìm hiểu cụ thể các loại PON chuẩn theo ITU-T: APON/BPON, GPON và EPON, sau đó giới thiệu muốn mở rộng mạng PON chuẩn này bằng cách sử dụng bộ khuếch đại quang như thế nào?
Chương 3: Mô hình thiết kế và bài toán thiết kế FTTH. Chương này nêu ra mô hình thiết kế, bài toán thiết kế FTTH dựa trên công nghệ mạng quang thụ động PON theo chuẩn ITU-T và hướng mở rộng của mạng PON.
Chương 4: Chương trình thiết kế. Giới thiệu chương trình thiết kế. Áp dụng Visual basic. Net để giải quyết chương trình.
Do thời gian nghiên cứu không nhiều và quá trình thiết kế chắc chắn không tránh khỏi một số thiếu sót nhất định. Mong được sự góp ý phê bình quý báu của quý thầy cô để sau này em tiếp tục nghiên cứu sâu hơn.

MỤC LỤC
MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ . iv
DANH MỤC CÁC BẢNG vi
CHƯƠNG 1
TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON . 1
1.1. Giới thiệu mạng quang thụ động PON . 1
1.1.1. Công nghệ PON . 1
1.1.2. Đặc điểm chính của hệ thống PON . 1
1.2. Thành phần cơ bản của mạng quang thụ động PON 2
1.2.2. OLT . 4
1.2.2.1. Phần lõi OLT . 4
1.2.2.2. Phần dịch vụ OLT . 5
1.2.2.3. Phần chung OLT . 5
1.2.3. ONU 5
1.2.3.1. Phần lõi ONU 5
1.2.3.2. Phần dịch vụ ONU 6
1.2.3.3. Phần chung ONU 6
1.2.4. ODN 6
1.2.4.1. Sợi quang và cáp quang . 6
1.2.4.2. Splitter 7
1.3. Tại sao PON lại phát triển . 8
1.4. Phân loại PON . 9
Chương 2
TÌM HIỂU FIBER TO THE HOME
11
2.1. APON/BPON 11
2.1.1. Mô tả hệ thống APON/BPON . 12
2.1.2. Kiến trúc phân lớp APON/BPON . 13
2.1.3. Khung truyền dẫn APON/BPON 13
2.1.4. Bước sóng trong APON 16
2.1.5. Kiến trúc chuyển mạch bảo vệ 17
2.2. GPON . 18
2.2.1. Mô tả hệ thống GPON 18
2.2.2. Lớp truyền dẫn hội tụ GPON (GTC) . 19
2.2.3. Khung truyền dẫn GPON . 20
2.2.3.1. Cấu trúc khung down . 20
2.2.3.2. Cấu trúc khung up . 24
2.2.3.3. Ánh xạ lưu lượng vào tải GTC . 28
2.2.4. Sắp xếp giao thức GPON 30
2.2.5. Phân bổ băng tần động DBA trong GPON 32
2.2.6. Bảo mật 33
2.2.7. Sửa lỗi FEC 33
2.3. EPON 34
ii
2.3.1. Kiến trúc tầng Ethernet và EPON . 34
2.3.2. Lớp phụ thuộc môi trường vật lí PMD của EPON . 36
2.3.3. Hoạt động burst mode và Loop Timing trong EPON 36
2.3.4. Khung Ethernet 37
2.3.5. Giao thức điều khiển đa điểm . 37
2.3.5.1. Ranging trong EPON . 38
2.3.5.2. Hoạt động Gate và Report . 38
2.3.5.4. Khối dữ liệu giao thức điều khiển đa điểm . 40
2.3.5.5. Tự động khám phá ONU . 41
2.3.5.6. Mô phỏng P2P trong EPON . 42
2.3.6. So sánh EPON và GPON 45
2.4. SuperPON . 46
2.5. Phân bổ băng tần . 47
2.5.1. Phương pháp phân bổ băng tần cố định 47
2.5.2. Mô tả hoạt động phân phối băng tần động cơ bản 48
2.5.3. IPACT 49
2.5.4. Phân phối băng thông tối thiểu được đảm bảo 52
2.5.5.3. Phân bổ băng thông động . 40
2.5.5.7. Mã hóa và bảo vệ 45
2.6. Chức năng hoạt động, quản lí và bảo dưỡng trong mạng quang thụ động PON . 53
2.6.1. Quản lí mạng cơ bản . 54
2.6.2. Các chức năng quản lí 55
2.6.2.1. Quản lí thực thi 55
2.6.2.2. Quản lí cấu hình 55
2.6.2.3. Quản lí kế toán 55
2.6.2.4. Quản lí lỗi . 55
2.6.2.5. Quản lí bảo mật . 56
2.6.3. Hoạt động, quản lí và bảo dưỡng trong FTTH 57
2.7. Ứng dụng 58
2.7.1. Trên thế giới . 58
2.7.2. Tại Việt Nam 59
Chương 3
MÔ HÌNH THIẾT KẾ VÀ BÀI TOÁN THIẾT KẾ FFTH DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON 61
3.1. Ý tưởng mô hình thiết kế . 61
3.2. Bài toán thiết kế 62
3.2.1. Bài toán 1
Thiết kế FTTH dựa trên mô hình chuẩn ITU-T của mạng PON 62
3.2.2. Bài toán 2
Tính công suất thu được ở OLT và ONU và so sánh với độ nhạy của thiết bị sau đó đưa ra kết luận có thiết kế được FTTH dựa trên mô hình chuẩn ITU-T của mạng PON không?62
3.2.3. Bài toán 3
Sử dụng bộ khuếch đại quang để tăng công suất phát của OLT trong mô hình thiết kế FTTH dựa trên mạng PON . 64
3.2.4. Bài toán 4
iii
Sử dụng bộ khuếch đại quang để bù suy hao do tỉ lệ bộ chia splitter gây nên trong mô hình thiết kế FTTH dựa trên mạng PON . 65
3.3. Giả sử một số thiết bị OLT và ONU 67
Chương 4
CHƯƠNG TRÌNH THIẾT KẾ . 69
4.1. Giới thiệu chương trình . 69
4.2. Hướng dẫn thực hiện chương trình 69
PHỤ LỤC 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO 81
TỪ VIẾT TẮT . 82