Luận văn Mạng quang thụ động PON và công nghệ FTTH (kèm bản vẽ)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.41 MB, 122 trang )
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ 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.
SVTH: Trần Thị Hà
-i-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông - K46
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
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.
SVTH: Trần Thị Hà
-ii-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông - K46
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
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
Sinh viên thực hiện
Trần Thị Hà
SVTH: Trần Thị Hà
-iii-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông - K46
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
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
SVTH: Trần Thị Hà
-iv-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông - K46
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
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
SVTH: Trần Thị Hà
-v-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông - K46
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
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
SVTH: Trần Thị Hà
-vi-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông - K46
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
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
SVTH: Trần Thị Hà
-vii-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông - K46
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
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
SVTH: Trần Thị Hà
-viii-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông - K46
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
........................................................................................................................
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
SVTH: Trần Thị Hà
-ix-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông - K46
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
........................................................................................................................
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
SVTH: Trần Thị Hà
-x-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông - K46
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
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
CÁC TỪ VIẾT TẮT
ADSL
Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số
bất đối xứng
SVTH: Trần Thị Hà
-xi-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông - K46
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
ASE
Advanced Encryption Standard
Tiêu chuẩn mã hóa
APON
ATM-Passive Optical Network
Mạng quang thụ động
công nghệ ATM
ATM
Asynchronous Transfer Mode
Mode truyền dẫn
không đồng bộ
BPON
Broadband Passive Optical Network Mạng quang thụ động
băng rộng
BIP
Bit Interleaved Parity
B-ISDN
Bandwith-Intergrated Service
Mạng quang băng rộng
Data Network
đa dịch vụ băng rộng
Code Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia
CDMA
theo
mã
CO
Central Office
Văn phòng trung tâm
CRC
Cyclic Redundancy Check
Địa chỉ đích
DBA
Dynamic Bandwidth Allocation
Phân bổ băng thông động
DBRu
Dynamic Bandwidth Report
Báo cáo băng thông động
Upstream
DCE
Data Communication Equipment
Thiết bị đầu cuối thông tin
DTE
Data Terminal Equipment
Thiết bị đầu cuối thông tin
EPON
Ethernet Passive Optical Network
Mạng quang thụ động trên
EThernet
FCS
Frame Check Sequence
FEC
Forward Error Correction
FTTB
Fiber To The Building
SVTH: Trần Thị Hà
Kiểm tra lỗi khung
Cáp quang thuê bao tới tòa
-xii-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông - K46
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
nhà
FTTC
Fiber To The Curb
Cáp quang thuê bao tới
chung
cư
FTTH
Fiber To The Home
Cáp quang thuê bao tới nhà
FSAN
Full Service Access Network
Mạng truy nhập đầy đủ
GEM
GPON Encapsulation Method
Giao thức đóng gói GPON
GPON
Gigabit-capable Passive
Mạng PON tốc độ gigabit
Optical Nnetwork
GTC
G-PON Transmission Convergence
Khung truyền dẫn hội tụ
GPON
HEC
Header Error Control
Điều khiển lỗi
IEEE
Institute of Electrical and
Viện tiêu chuẩn
Electronics Engineers
ITUT
International Telecommunication
Union – Telecommunication
Standardization
ISDN
Integrated Services Digital Network Mạng đa dịch vụ tích hợp
MAC
Medium Access Control
Điều khiển truy nhập môi
trường
MPCP
Multi-Point Control Protocol
Giao thức điều khiển đa
Multi-Point Control Protocol
Khối điều khiển giao thức
Data Unit
điểm-đa điểm
NGN
Next Generation Network
Mạng thế hệ sau
OAM
Operation, Administration
Quản lý vận hành bảo
điểm
MPCPDU
SVTH: Trần Thị Hà
-xiii-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông - K46
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
dưỡng
and Maintenance
ODN
Optical Distribution Network
Mạng phân phối quang
OLT
Optical Line Terminal
Đầu cuối đường quang
OMCI
ONT Management
Giao diện điều khiển và
and Control Interface
quản lý ONT
ONT
Optical Network Terminal
Đầu cuối mạng quang
ONU
Optical network unit
Đơn vị mạng quang
OSI
Open system interconnect
Hệ thống mở
PCBd
Physical control block downstream
Khối điều khiển vật lý
PDU
Protocol data units
Đơn vị giao thức dữ liệu
PLend Payload length downstream
PLOAM Physical
Chiều dài tải hướng xuống
layer OAM
Quản lý vận hành bảo
dưỡng lớp vật lý
PLOAMu
Physical layer operations
Quản lý vận hành bảo
administration and maintenance
dưỡng lớp vật lý
upstream
PLOu
Physical layer overhead upstream
Mào đầu lớp vật lý
PLSu
Power leveling sequence upstream
San bằng công suất
PON
Passive optical networks
Mạng quang thụ động
PRE
Preample
Tiền khung
SA
Source address
Địa chỉ nguồn
SFD
Start of frame delimiter
Không giới hạn bắt đầu
khung
SVTH: Trần Thị Hà
-xiv-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông - K46
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
DANH MỤC CÁC HÌNH
CHƯƠNG 1....................................................................................................................................................................
1
Hình 1.1 Cấu trúc tổng quan của mạng cáp đồng thuê bao.............................................................................................
4
Hình 1.2 Cấu trúc tổng quan của mạng cáp quang thuê bao...........................................................................................
CHƯƠNG 2:
SVTH: Trần Thị Hà
-xv-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông - K46
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
Hình 2.1 Mô hình mạng quang thụ động PON...............................................................................................................
10
Hình 2.2 Cấu
tạo của sợi quang........................................................................................................................
13
Hình 2.3 Cấu hình cơ bản các loại coupler.....................................................................................................................
14
Hình 2.4 Coupler 8x8 được tạo ra từ nhiều coupler.......................................................................................................
15
Hình 2.5 Các khối chức năng trong OLT.......................................................................................................................
16
Hình 2.6 Các khối chức năng trong ONU......................................................................................................................
19
Hình 2.7 Các giao diện quang.........................................................................................................................................
20
Hình 2.8 Mô hình mạng quang thụ động PON...............................................................................................................
23
Hình 2.9 Mạng quang thụ động PON sử dụng 1 sợi quang............................................................................................
25
Hình 2.10 Cấu trúc WDM-PON.....................................................................................................................................
27
Hình 2.11 So sánh mạng quang chủ động và mạng quang thụ động .............................................................................
30
CHƯƠNG 3:
Hình 3.1 Mô hình cáp quang thuê bao FTTH.................................................................................................................
32
Hình 3.2 Mô hình mạng FTTH.......................................................................................................................................
34
Hình 3.3 Cấu hình tham chiếu ATM-PON (APON)......................................................................................................
35
Hình 3.4 Cấu trúc phân lớp mạng APON.......................................................................................................................
38
Hình 3.5 Cấu trúc khung hướng lên và xuống của APON.............................................................................................
42
Hình 3.6 Mô hình Broadband PON (BPON)..................................................................................................................
43
Hình 3.7 Kiến trúc hệ thống BPON................................................................................................................................
44
SVTH: Trần Thị Hà
-xvi-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông - K46
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
Hình 3.8 Lớp con truyền dẫn hội tụ................................................................................................................................
47
Hình 3.9 Khái niệm điều khiển đa truy nhập GPON......................................................................................................
50
Hình 3.10 Khung hướng xuống GTC.............................................................................................................................
50
Hình 3.11 Mô tả chi tiết khung hướng xuống GTC........................................................................................................
52
Hình 3.12 Cơ chế trạng thái đồng bộ ONU....................................................................................................................
52
Hình 3.13 Khung hướng lên GTC..................................................................................................................................
55
Hình 3.14 Mô tả chi tiết khung hướng lên GTC.............................................................................................................
57
Hình 3.15 Các cell ATM ở hướng lên............................................................................................................................
58
Hình 3.16 Các khung GEM ở hướng lên........................................................................................................................
59
Hình 3.17 Báo cáo DBA ở hướng lên.............................................................................................................................
59
Hình 3.18 Mô hình kết nối điểm- điểm..........................................................................................................................
62
Hình 3.19 mô hình kết nối bus đồng trục......................................................................................................................
62
Hình 3.20 Mô hình kết nối hình sao...............................................................................................................................
63
Hình 3.21 Dạng khung cơ bản của Ethernet...................................................................................................................
64
Hình 3.22 Lưu lượng hướng xuống trong EPON...........................................................................................................
68
Hình 3.23 Lưu lượng hướng lên trong EPON................................................................................................................
69
Hình 3.24 Thời gian Round-trip.....................................................................................................................................
71
Hình 3.25 Giao thức MPCP- hoạt động trong bản tin Gate............................................................................................
72
Hình 3.26 Giao thức MPCP- hoạt động trong bản tin Report........................................................................................
SVTH: Trần Thị Hà
K46
-xvii-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông -
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
74
Hình 3.27 Mô hình ngăn xếp EPON...............................................................................................................................
75
Hình 3.28 Thủ tục xắp sếp trong EPON.........................................................................................................................
76
Hình 3.29 Các bước của thuật toán Interleaved Polling............................................
82
Hình 3.30 Phân bổ khe thời gian cố định ......................................................................................................................
85
Hình 3.31: Mô hình phân bổ băng tần động cơ bản......................................................................................................
85
Hình 3.32 : OLT khởi tạo loop-back điều khiển từ xa ..................................................................................................
87
CHƯƠNG 4:
Hình 4.1: Bảng cập nhật xếp hạng sử dụng FTTH ở châu Á.........................................................................................
93
SVTH: Trần Thị Hà
K46
-xviii-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông -
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
DANH MỤC CÁC BẢNG
CHƯƠNG 2
Bảng 2.1 : Liệt kê suy hao của các bộ chia splitter tương ứng ......................................................................................
21
CHƯƠNG 3
Bảng 3.1: 5 byte header trong cấu
trúc APON/BPON.....................................................................................
39
Bảng 3.2: Liệt kê tốc độ bit trong GPON.......................................................................................................................
48
Bảng 3.3: Suy hao connector..........................................................................................................................................
75
Bảng 3.4: Suy hao sợi quang..........................................................................................................................................
75
Bảng 3.5: Suy hao các bộ chia quang.............................................................................................................................
75
SVTH: Trần Thị Hà
-xix-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông - K46
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGOẠI VI
1.1 Giới thiệu mạng ngoại vi
Mạng ngoại vi là một trong ba thành phần chính cấu tạo nên mạng viễn
thông gồm: Hệ thống chuyển mạch, hệ thống truyền dẫn, và hệ thống mạng ngoại vi,
nó nằm ở bên ngoài nhà trạm viễn thông.
Chiếm khoảng 60% giá trị của toàn mạng, Mạng ngoại vi bao gồm mạng cáp
đồng và cáp quang. Mạng cáp đồng được dùng phổ biến ở mạng cung cấp thuê bao
cho khách hàng. Mạng cáp quang thường được dùng giữa các tổng đài chính, giữa
tổng đài chính – trạm vệ tinh (POP). Ngoài ra, cáp quang còn được sử dụng để cung
cấp đường truyền cho các khách hàng quang. Giá thiết bị truyền dẫn cáp quang và
cáp quang ngày càng giảm nên hiện nay có khuynh hướng cáp quang hóa đến khách
hàng thuê bao có nhu cầu sử dụng dịch vụ đòi hỏi băng thông lớn hoặc tốc độ cao.
1.2 Cấu trúc mạng ngoại vi
Cấu trúc tiêu biểu của một mạng cáp đồng từ đài trạm đến nhà thuê bao như
sau:
Dàn phối tuyến: là nơi tập trung tất cả các kết cuối của đầu dây các sợi cáp
và từ đó tỏa ra các nơi trong mạng. Dàn phối tuyến thường nằm trong phòng máy
tổng đài và là nơi xuất phát tất cả các cáp cho mạng thuê bao, cáp liên trạm của 1
đài/trạm. Nhờ có dàn phối tuyến và dây cáp UTP, các mạch thuê bao trong tổng đài
được nối vào mạng cáp. Dàn phối tuyến tạo sự mềm dẻo trong việc đấu nối số thiết
bị tổng đài với đôi dây cáp mạng ngoại vi và cũng là nơi kiểm tra, giám sát và đo thử
SVTH: Trần Thị Hà
-xx-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông - K46
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
mạng cáp.
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 đường đi, cáp chính có
thể chia nhỏ ra đến các tủ cáp. Trong trường hợp này vẫn gọi là cáp chính vì xuất
phát từ dàn phối tuyến.
Tủ cáp: là nơi tập trung các kết cuối của 1 hay nhiều sợi cáp chính từ dàn
phối tuyến đến và các kết cuối của mạng cáp phối từ tập điểm đến. Nhờ có tủ cáp mà
mạng cáp trở nên mềm dẻo và linh hoạt hơn trong khu vực chưa có dự báo nhu cầu
chính xác. Tủ cáp còn là nơi đo thử, kiểm tra, xác định hư hỏng cáp, cũng là nơi cho
phép gắn các thiết bị bảo vệ (cầu chì bảo an – nếu khu vực thường xuyên bị sét
đánh), cũng như các thiết bị dò – kiểm tra cáp. Tủ cáp hiện nay thường có dung
lượng 600 đôi gồm 300 đôi gốc và 300 đôi phối.
Cáp phối: là cáp xuất phát từ tủ cáp đến tập điểm.
Tập điểm: là nơi kết cuối 1 tuyến cáp từ tổng đài, là điểm nối rẽ từng đôi dây
đến nhà thuê bao. Tùy theo yêu cầu, tập điểm có thể treo trên cột, gắn trên vách
tường hoặc đặt ngầm trong hầm cáp. Tập điểm thường có dung lượng 10 đôi, 20 đôi,
30 đôi, 50 đôi.
Đường dây thuê bao: là dây nối từ tập điểm đến các thiết bị đầu cuối tại nhà
thuê bao. Dây thuê bao có thể đi ngầm hay treo trên cột điện, thường có chiều dài từ
300m trở lại. Dây thuê bao được nối với moderm để kết nối với máy vi tính.
1.3 Đặc tính của mạng ngoại vi
Hạ tầng đường dây thuê bao thường được các công ty độc quyền viễn thông
xây dựng quy mô và lâu đời. Những công ty này sở hữu và quản lý đường dây thuê
bao và dùng để cung cấp dịch vụ điện thoại cho các thuê bao. Công nghệ được các
công ty điện thoại này sử dụng cũng khá đơn giản và không yêu cầu chất lượng
mạng cao lắm. Thực tế các công ty điện thoại đã cung cấp dịch vụ thoại qua nhiều
năm mà không gây sự cố nào. Người ta có thực hiện một số kỹ thuật cải thiện chất
SVTH: Trần Thị Hà
-xxi-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông - K46
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
lượng đường dây thuê bao dài nhưng chỉ dừng lại ở chất lượng thoại trên dây đồng.
Mạng cáp nội hạt không được một lần mà phát triển liên tục qua một thời gian dài
cùng với số thuê bao tăng dần. Kết quả là, mạng cáp nội hạt không được tối ưu về kỹ
thuật nên cần phải hợp lý hoá và xây dựng lại sau từng giai đoạn. Bản đồ mạng ngoại
vi được xây dựng và duy trì nhưng thường chịu một thời gian dài không sửa đổi, bổ
sung cũng như sửa chữa. Thông thường, các bản đồ này không ghi lại được kịp thời
và đầy đủ sự xuống cấp của mạng. Khi cuộc cách mạng công nghệ trên cáp đồng
bùng nổ mà khởi đầu là DSL. Có 2 yếu tố đã tạo ra sự thay đổi trong mạng cáp
đồng :
Yếu tố thứ nhất là sự phát triển của công nghệ trong việc lợi dụng đường dây
thuê bao cáp đồng để truyền tải dữ liệu với tốc độ cao. Theo đó là sự phát triển ấn
tượng nhu cầu tốc độ do sự kiện bùng nổ Internet và sự phát triển của các mạng gia
đình cùng với sự thay đổi từ chỗ tập trung sang phân tán của các công ty.
Yếu tố thứ hai là sự thay đổi dần của môi trường kinh doanh từ độc quyền
chuyển sang cạnh tranh. Việc mở cửa thị trường cho cạnh tranh bắt đầu từ tự do hoá
và cho thuê mạng cáp nội hạt đã làm cho nhiều công ty có thể đầu tư vào cung cấp
các dịch vụ truy xuất. Các công ty cạnh tranh phát triển đã trở thành những thách
thức cho các công ty độc quyền và các công ty cạnh tranh thường có các hợp đồng
lắp đặt bảo dưỡng độc lập. Cạnh tranh đã đặt cấu trúc giá thành dưới sức ép ngày
càng tăng và lực lượng lao động lành nghề trong các công ty cạnh tranh đang dần
được thay thế bởi các đội ngũ ít chuyên nghiệp hơn. Những thay đổi này đã tạo ra
một môi trường mà nhu cầu về sự hiểu biết về mạng cáp đồng ngày càng tăng nhưng
những kiến thức nền tảng lại có chiều hướng giảm. Hiện nay, đội ngũ kỹ thuật viên
đảm trách việc triển khai các dịch vụ truy xuất số liệu tốc độ cao đòi hỏi chất lượng
mạng cáp đồng cao hơn nhiều.
1.4 Tổ chức mạng ngoại vi
1.4.1 Nguyên tắc tổ chức mạng cáp đồng thuê bao
SVTH: Trần Thị Hà
K46
-xxii-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông -
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
Mạng cáp đồng thuê bao được xây dựng và phát triển theo cấu trúc tổng
quan như mô tả trong Hình 1.1.
1.4.1.1 Nhà cung cấp dịch vụ
Là nơi xuất phát điểm của cáp đồng, từ phía nhà cung cấp dịch vụ (đài trạm)
hướng đến nhà thuê bao. Thường là POP hoặc tủ outdoor đặt ngoài trời.
Bán kính phục vụ của 01 POP là ≤ 1,0 km đối với khu vực nội thành-trung tâm; và ≤
1,5 km đối với khu vực ngoại thành, vùng xa.
Dung lượng thuê bao ADSL tại mỗi POP ≤ 1500 thuê bao. Các POP khai thác trên
70% dung lượng thì cần phải có kế hoạch xây dựng POP mới.
1.4.1.2 Cáp gốc
Cáp từ đài trạm (POP/Tủ outdoor) đến tủ cáp đồng với tổng dung lượng cáp
gốc ≤ 300x2 (300 port); Chiều dài cáp gốc và cáp phối ≤ 800m đối với khu vực nội
thành-trung tâm, ≤ 1200m đối với khu vực ngoại thành, vùng xa (các trường hợp cá
biệt ở chi nhánh tỉnh có thể đến 1500m với tỷ lệ < 10%, hoặc 1700m với tỷ lệ < 10%
số tập điểm trong một tủ cáp).
Loại cáp sử dụng: cáp đồng, tiết diện 0,5mm. Dung lượng cáp ≤ 300x2
Cấp đấu nối cáp: 01 cấp. Các gốc từ đài trạm đến tủ cáp, chỉ có tối đa 1 cấp đấu nối
thông qua măng xông.
1.4.1.3 Cáp phối
Cáp đồng đi ra từ tủ cáp và kết cuối tại các tập điểm.
Chiều dài cáp gốc và cáp phối ≤ 800m đối với khu vực nội thành-trung tâm, ≤
1200m đối với khu vực ngoại thành, vùng xa; Dung lượng ≤ 200x2.
Cấp đấu nối cáp: 01 cấp. Các phối từ tủ cáp đến tập điểm chỉ có tối đa 2 cấp
đấu nối thông qua măng xông hoặc tập điểm cấp 1, cấp 2 (tập điểm trung gian). Với
dung lượng cáp phối < 50x2: sử dụng tập điểm cấp 1, cấp 2. Với dung lượng cáp
phối > 50x2 sử dụng măng xông.
SVTH: Trần Thị Hà
K46
-xxiii-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông -
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
TẬP ĐIỂM
POP
TỦ CÁP
CÁP THUÊ BAO
CÁP PHỐI
CÁP GỐC
Hình 1.1: Cấu trúc tổng quan của mạng cáp đồng thuê bao
1.4.1.4 Tủ cáp đồng
Là các tủ phối cáp với đầu vào là cáp gốc và đầu ra là cáp phối. Dung lượng
tủ cáp ≤ 600x2. Có thể lắp đặt tủ treo trên cột hoặc lắp đặt trên bệ bêtông.
1.4.1.5
Tập điểm
Là hộp phối dây thuê bao , đầu vào là cáp phối và đầu ra là các sợi cáp thuê
bao. Dung lượng tập điểm kết cuối ≤ 20x2 (10x2, 20x2), đối với các trường hợp hạ
tầng hiện hữu có tập điểm cuối dung lượng 30x2, 50x2 sẽ có kế hoạch chia nhỏ tập
điểm.
Có thể dùng tập điểm làm tập điểm cấp 1, cấp 2 (tập điểm trung gian)
chuyển tiếp cáp phối đến các tập điểm khác. Dung lượng tập điểm cấp 1, cấp 2 phải
≤ 50x2
1.4.1.6
Cáp thuê bao
SVTH: Trần Thị Hà
K46
-xxiv-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông -
Đồ án tốt nghiệp
Mạng quang thụ động PON và Công nghệ FTTH
Là cáp đồng thuê bao từ tập điểm đến tận nhà thuê bao. Dung lượng từ 1x2,
chiều dài tối đa ≤ 200m đối với khu vực nội thành, trung tâm, ≤300m đối với ngoại
thành.
Trên một đường dây thuê bao chỉ sử dụng tối đa 02 mối nối. Các khách hàng
đã rời mạng: phải cách ly cáp thuê bao khỏi phiến đấu dây tại tập điểm để tránh gây
nhiễu các khách hàng khác. Đồng thời ghi nhận lại sơ đồ hướng tuyến cáp thuê bao
để bố trí cho các khách hàng mới.
1.4.1.7
Măng xông
Măng xông vừa có tác dụng bảo vệ các điểm đấu nối cáp, vừa tạo các đấu
nối thẳng, nối rẽ theo yêu cầu của cấu hình kỹ thuật.
1.4.2 Nguyên tắc tổ chức mạng cáp quang thuê bao Fiber to the home (FTTH)
Mạng cáp quang thuê bao được xây dựng và phát triển theo cấu trúc tổng
quan như Hình 1.2.
TẬP ĐIỂ M
QUANG
POP
TỦ CÁP
QUANG
CÁP QUANG PHỐI
CÁP QUANG GỐC
CÁP Q UANG THUÊ B
Hình 1.2: Cấu trúc tổng quan của mạng cáp quang thuê bao FTTH
1.4.2.1 Nhà cung cấp dịch vụ
SVTH: Trần Thị Hà
-xxv-
Lớp Kỹ Thuật Viễn Thông - K46
