Nghiên cứu về công nghệ GPON và ứng dụng triển khai trên mạng viễn thông viettel hải phòng

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

CHU VĂN VÂN

NGHIÊN CỨU VỀ CÔNG NGHỆ GPON VÀ ỨNG
DỤNG TRIỂN KHAI TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG
VIETTEL HẢI PHÕNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HẢI PHÕNG – 2016


BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

CHU VĂN VÂN

NGHIÊN CỨU VỀ CÔNG NGHỆ GPON VÀ ỨNG
DỤNG TRIỂN KHAI TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG
VIETTEL HẢI PHÕNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH: KĨ THUẬT ĐIỆN- ĐIỆN TỬ ;MÃ SỐ : 60520203
CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS. Trần Xuân Việt

HẢI PHÕNG – 2016

LỜI CAM DOAN
Tôi xin cam đoan đây là luận văn do chính tôi thực hiện và đƣợc sự hƣớng
dẫn khoa học của thầy PGS. TS. Trần Xuân Việt. Các nội dung đƣợc trình bày
trong luận văn đều là trung thực và chƣa đƣợc công bố hay bảo vệ ở bất kì hội
đồng khoa học nào. Những số liệu đƣợc sử dụng trong luận văn đƣợc em thu thập
từ các nguồn khác nhau có ghi rõ nguồn.
Nếu phát hiện bất kì gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội
dung của mình.
Hảiphòng, ngày 18 tháng 09 năm 2016
KS. Chu Văn Vân

i


LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy các cô trƣờng ĐH Hàng Hải Việt Nam
cùng các thầy cô trong khoa Điện- Điện Tử đã dạy bảo giúp em trong quá trình học
tập. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới thầy PGS.TS Trần Xuân Việt,
giảng viên khoa Điện- ĐiệnTử Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam đã nhiệt tình
giúp đỡ và tạo điều kiện giúp em có thể hoàn thành đƣợc luận văn thạc sĩ của
mình.
Do kiến thức còn hạn hẹp nên chắc chắn sẽ không tránh khỏi thiếu sót trong
quá trình làm luận văn nên em rất mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp quý
báu của các quý thầy cô để giúp em có thể hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !!!

ii

Mục lục
LỜI CAM DOAN ........................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... ii
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................ v
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................. v
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG
(PON) ............................................................................................................................ 3
1.1. Giới thiệu ........................................................................................................ 3
1.1.1. Ƣu điểm của mạng quang thụ động (PON)............................................. 4
1.1.2. Kiến trúc PON (Mạng quang thụ động) .................................................. 6
1.2. Các hệ thống PON hiện đang đƣợc triển khai ................................................ 7
1.2.1. APON/ BPON ......................................................................................... 7
1.2.2. GPON ...................................................................................................... 8
1.2.3. EPON- GEPON ....................................................................................... 8
1.2.4. WDM-PON ............................................................................................. 8
1.2.5. Nhận xét .................................................................................................. 9
1.3. Kết luận ........................................................................................................ 10
CHƢƠNG 2. CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG GPON ........................ 11
2.1. Giới thiệu chung ........................................................................................... 11
2.2. Tổng quan về mạng truy cập quang ............................................................. 11
2.3. Các tiêu chuẩn mạng và kiến trúc của GPON .............................................. 12
2.4. Nguyên lý làm việc của GPON và tham số chất lƣợng cơ bản của mạng
GPON .................................................................................................................. 17
2.5. Các kiểu bảo vệ mạng GPON và kiến trúc đóng gói trong GPON .............. 20
2.6. Các công nghệ chính trong GPON và các cơ chế hoạt động ....................... 24
2.6.1. Ranging ................................................................................................. 24
2.6.2. DBA (Dynamic Bandwidth Assignment) ............................................. 25
2.6.3. T-CONT Bandwidth Terms .................................................................. 26

iii


2.6.4. Hai cơ chế cấp phát băng thông tự động ............................................... 28
2.6.5. Cơ chế quản lý chất lƣợng QoS của ONU trong GPON....................... 30
2.6.6. Thuật toán mã hóa kênh truyền AES .................................................... 31
2.6.7. Cơ chế sửa lỗi FEC ............................................................................... 31
2.7. Các dịch vụ cơ bản thông qua mạng gpon và một số vấn đề cần lƣu ý khi
thiết kế mạng GPON ........................................................................................... 32
CHƢƠNG 3. ỨNG DỤNG VÀO VIETTEL HẢI PHÕNG ....................................... 35
3.1. Mô hình mạng BRCĐ(Băng rộng cố định) VIETTEL ................................ 35
3.2. Quy hoạch thiết kế mạng băng rộng cố định ............................................... 39
3.3. Tính toán quỹ công suất mạng BRCĐ ......................................................... 41
3.4. Phƣơng pháp quy hoạch thiết kế .................................................................. 41
3.5.1. Kiểm tra thực tế ..................................................................................... 46
3.5.2. Kiểm tra thiết kế .................................................................................... 47
3.6. Hƣớng dẫn cài đặt cấu hình CHO ONU I-241 WS và I- 240 WA .............. 48
Phiên bản phần của ONT do Alcatel-Lucent cung cấp cho Viettel ................ 48
KẾT LUẬN ................................................................................................................. 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 63

iv


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1. 1: Bảng so sánh giữa công nghệ GPON và EPON ......................................... 10
Bảng 2. 1: Các loại băng thông ................................................................................... 27
Bảng 2. 2: Các khái niệm cơ bản về bƣớc sóng ........................................................... 32
Bảng 3. 1: Quy mô mạng lƣới ..................................................................................... 40
Bảng 3. 2: Bảng nội dung và yêu cầu........................................................................... 46

Bảng 3. 3: Bảng kiểm tra thiết kế ................................................................................. 47
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1. 1: Nhu cầu băng thông ngày càng cao .............................................................. 3
Hình 1. 2: Các thành phần cơ bản của PON................................................................... 4
Hình 1. 3: Tốc độ dƣờng truyền của công nghệ PON .................................................... 5
Hình 1. 4: Cấu trúc mạng đơn giản ................................................................................ 5
Hình 1. 5: Mô hình quang thụ động ............................................................................... 6
Hình 1. 6: Các kiểu kiến trúc của PON .......................................................................... 7
Hình 2. 1: Sơ đồ tổng quan về mạng truy cập quang .................................................. 11
Hình 2. 2: Các tiêu chuẩn trong GPON........................................................................ 13
Hình 2. 3: Sơ đồ kiến trúc của GPON .......................................................................... 14
Hình 2. 4: Sơ đồ khối chức năng của OLT .................................................................. 16
Hình 2. 5: Sơ đồ khối chức năng trong ONU............................................................... 17
Hình 2. 6: Sơ đồ nguyên lý của GPON ........................................................................ 17
Hình 2. 7: Downstream Date theo Broadcast Mode .................................................... 18
Hình 2. 8: Upstream Data theo cơ chế truyền tin phân chia theo thời gian (TDMA) . 18
Hình 2. 9: Sơ đồ bảo vệ sợi trên cáp trục……… ......................................................... 20
Hình 2. 10: Bảo vệ Port trên OLT ................................................................................ 20
Hình 2. 11: Sơ đồ bảo vệ toàn bộ ................................................................................. 21
Hình 2. 12: Sơ đồ bảo vệ theo Matrix .......................................................................... 21
Hình 2. 13: Sơ đồ kiến trúc đóng gói trong GPON ...................................................... 22
Hình 2. 14: Sơ đồ kiến trúc OLT ................................................................................. 22

v


Hình 2. 15: Sơ đồ truyền dịch vụ TDM qua mạng GPON........................................... 23
Hình 2. 16: Công nghệ Ranging ................................................................................... 25
Hình 2. 17: Cơ chế hoạt động của DBA ...................................................................... 26
Hình 2. 18: T-CONT Bandwidth Terms ...................................................................... 26

Hình 2. 19: Sơ đồ khối DBA trong OLT...................................................................... 28
Hình 2. 20: Cơ chế yêu cầu thông báo ......................................................................... 29
Hình 2. 21: Cơ chế quản lý trong GPON ..................................................................... 30
Hình 2. 22: Thuật toán WRR ....................................................................................... 30
Hình 2. 23: Sơ đồ thuật toán mã hóa kênh truyền AES ............................................... 31
Hình 2. 24: Cơ chế sửa lỗi FEC ................................................................................... 31
Hình 2. 25: Các dịch vụ cơ bản .................................................................................... 32
Hình 3. 1: Mô hình mạng BRCĐ Viettel .................................................................... 35
Hình 3. 2: Các lớp trong mô hình mạng ....................................................................... 35
Hình 3. 3: Kiến trúc mạng IPBN .................................................................................. 36
Hình 3. 4: Lớp phân phối ............................................................................................. 37
Hình 3. 5: Lớp truy cập ................................................................................................ 38
Hình 3. 6: Quy hoạch dịch vụ trên mạng băng rộng cố định ....................................... 40
Hình 3. 7: Sơ đồ suy hao lớp mạng truy nhập quang ................................................... 41

vi


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, do nhu cầu truyền thông ngày càng caocùng nhiều dịch vụ mới cần
băng rộng chạy với tốc độ cao và đa phƣơng tiện trong đời sống kinh tế – xã hội
của từng quốc gia cũng nhƣ kết nối đến mọi nơi trên thế giới. Trƣớc những vấn đề
đó để phục vụ cho sự thúc đẩy cùng sự phát triển của kỷ nguyên thông tin, mạng
truyền thông chúng ta cần có khả năng tốc độ truyền dẫn lớn, băng thông rộng
cùng với khả năng phục vụ đa dịch vụ. Các nhà nghiên cứu, các công ty cung cấp
thiết bị cùng các tập đoàn viễn thông… đã và đang nghiên cứu để phát triển và áp
dụng các giải pháp công nghệ mới băng rộng/tốc độ cao và đa phƣơng tiện để phát
triển mạng viễn thông. Trong đó, các giải pháp công nghệ Mạng truy nhập quang
với ƣu điểm về tốc độ cao, băng thông rộng đang đƣợc tập trung nghiên cứu, phát
triển.

Do vậy, việc phát triển giải pháp công nghệ Mạng truy nhập quang và ứng
dụng cho mạng truy nhập để phát triển vànâng cao mạng viễn thông của Viettel
Hải Phòng giúp đảm bảo tính kinh tế – kỹ thuật cùng với đó đáp ứng đƣợc nhu cầu
trao đổi thông tin hiện tại và trong tƣơng lai của Hải Phòng là một vấn đề cần thiết
và cấp bách.
Côngnghệ GPONđã đƣợcITUchuẩnhóa,tính đến thời điểm hiện tại
làmộttrongnhữngcôngnghệ

đƣợchàng

ởnhiềunƣớctrênthếgiới.GPONlàcôngnghệvới

đầuchotriểnkhaimạngtruynhập
mạng

đầy

đủ,

cùng

với

đó

nótíchhợpthoại, hìnhảnhvàsố liệuvớibăng thông lớnvới tộc độ cực khủng. Chính vì
thế GPONchính làcôngnghệ truynhậplựachọntriểnkhaicho hiệntạivàtƣơnglai.
Qua những cơ sở khoa học và thực tiễn đó, nên em đã quyết định chọn đề tài:
“Nghiên cứu về công nghệ GPON và ứng dụng triển khai trên mạng viễn thông
Viettel Hải Phòng” làm luận văn Thạc sỹ kĩ thuật- công nghệ. Luận văn gồm 3

chƣơng:
1


Chƣơng 1: Tổng quan về mạng truy nhập quang thụ động (PON)
Chƣơng 2: Công nghệ mạng quang thụ động GPON
Chƣơng 3: Ứng dụng công nghệ GPON cho mạng viễn thông tại Viettel Hải
Phòng.
Ngƣời thực hiện

Chu Văn Vân

2


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG
(PON)
1.1. Giới thiệu
Mạng viễn thông gồm : mạng truy nhập, mạng đƣờng trục và mạng phía
khách.
Mạng truy nhập:là mạng ở vị trí cuối của mạng viễn thông, trực tiếp đấu nối
với thuê bao, bao gồm tất cả các thiết bị và đƣờng dây đƣợc lắp đặt giữa trạm
chuyển mạch nội hạt với thiết bị đầu cuối của thuê bao. Có nhiệm vụ truyền tải tín
hiệu đến thuê bao. Có đặc điểm: thực hiện chức năng ghép kênh, nối chéo và
truyền dẫn. Nó cung cấp đa dịch vụ: chuyển mạch, số liệu, hình ảnh, thuê kênh…
Ngày nay mạng đƣờng trục phát triển nhày vọt với nhiều công nghệ mới nhƣ
WDM (công nghệ ghép kênh theo bƣớc sóng). Mạng Lan cũng đƣợc cải tiến và
nâng cấp. Tốc độ mạng Lan hiện giờ có thể lên tới 1Gb/s thậm chí là 10GB/s. Nó
dẫn đến sự chênh lệch rất lớn về băng thông giữa mạng LAN tốc độ cao, mạng
đƣờng trục và mạng truy cập tốc độ thấp. Do vậy nhu cầu về băng thông ngày càng

tăng. Trƣớc vấn đề đó một số công nghệ mới đƣợc mang rađể đáp ứng những nhu
cầu về băng tần.

Hình 1. 1: Nhu cầu băng thông ngày càng cao
Đến nay các nhà công ty đã triển khai cung cấp các dịch vụ Internet bằng
3


công nghệ đƣờng dây thuê bao số DSL. Cho dù tốc độ dữ liệu đã tăng đáng kể dẫu
vậy vẫn khó có thể đƣợc coi là băng thông rộng do nó không cung cấp đƣợc các
dịch vụ video, thoại, và dữ liệu cho các thuê bao ở xa. Trong hoàn nhƣ vậy công
nghệ PON chính là giải pháp tốt nhất cho mạng truy cập băng thông rộng. Vậy
công nghệ PON là gì? PON là mạng thụ động điểm – đa điểm. PON viết tắt của
Passive Optical Network.Mạng PON không chứa bất kì một phần tử tích cực nào
mà cần phải có sự chuyển đổi điện- quang. PON chỉ bao gồm: sợi quang, các bộ
chia, bộ kết hợp, bộ ghép định hƣớng, thấu kính, bộ lọc,…Nó giúp cho PON có rất
nhiều ƣu điểm : không cần nguồn điện cung cấp do đó không bị ảnh hƣởng bởi lỗi
nguồn, tất nhiên độ tin cậy của nó rất cao và hoàn toàn không cần phải bảo dƣỡng
vì tín hiệu không bị suy hao nhiều nhƣ đối với các phần tử tích cực.
PON bao gồm các thành phần cơ bản : OLT(Optical Line Terminal),
ONU(Optical Network Unit), Splitter( các bộ chia quang tự động).

Hình 1. 2: Các thành phần cơ bản của PON
1.1.1. Ƣu điểm của mạng quang thụ động (PON)
Mạng PON ngoài việc giải quyết đƣợc vấn đề băng thông nó còn ƣu điểm về
vấn đề lắp đặt với kinh phí thấp do tận dụng đƣợc những sợi quang trong mạng có
từ trƣớc. Ngoài ra nó còn có thể hoạt động với chế độ không đối xứng do đó sẽ
4

giảm chi phí ONU đi rất nhiều do chỉ phải sử dụng bộ thu phát giá thành thấp hơn.

Hình 1. 3: Tốc độ dƣờng truyền của công nghệ PON
Công nghệ này có thể đảm bảo đƣợc mục tiêu > 100 Mbps/1 khách hàng và là
công nghệ có băng thông cung cấp đến khách hàng lớn nhất hiện nay.
Công nghệ PON hiện đang đƣợc tiếp tục phát triển với khả năng cung cấp
băng thông đƣờng truyền lên tới 40 Mbps và 100Mbps với WDM PON.

Hình 1. 4: Cấu trúc mạng đơn giản
Cấu trúc mạng đơn giản , ngoài 2 thiết bị OLT và ONU/ONT là phần tử tích
cực, các phần tử còn lại(là phần tử ngoài trời), thụ động( cáp quang, bộ chia quang,
5


ODF) không cần cấp nguồn.
Căn chỉnh tín hiệu đơn giản, linh hoạt trong triển khai hạ tầng.
1.1.2. Kiến trúc PON (Mạng quang thụ động)

Hình 1. 5: Mô hình quang thụ động
Với kiểu sử dụng mạng truy nhập điểm- đa điểm mỗi CO có thể cung cấp
mạng cho nhiều thuê bao. Những cấu hình thƣờng gặp nhƣ : cấu hình cây, vòng
ring, cây và nhánh đều phù hợp cho mạng truy nhập.

6


Hình 1. 6: Các kiểu kiến trúc của PON
PON có thể triển khai bất kì cấu hình nào theo các cấu hình trên bằng cách sử
dụng các bộ ghép 1:2 và bộ chia quang 1:N.
1.2. Các hệ thống PON hiện đang đƣợc triển khai

1.2.1. APON/ BPON
Các nhà khai thác mạng hàng đầu trên thế giới đã họp với nhau và cho ra đời
nhóm FSAN(Full Service Access Network ) vào năm 1995 để thống nhất các tiêu
chí cho mạng truy nhập băng rộng. Đến nay thì đã có hơn 40 thành viên gia nhập
nhóm. Họ đã đề ra tiêu chí cho mạng PON đó là dùng công nghệ ATM và giao
thức lớp 2 của nó đƣợc gọi là APON(ATM PON) và về sau đƣợc thay thế bằng tên
BPON để diễn đạt PON băng rộng. Hệ thống này có thể cung cấp, phục vụ rất
nhiều dịch vụ băng rộng khác nhau tiêu biểu nhƣ: Video, Ethernet….Năm 1997
các tiêu chuẩn ITU G.983.x đƣợc thông qua dành cho mạng BPON.
Hệ thống này hỗ trợ tốc độ đối xứng 622 Mbps hoặc không đối xứng với 155
Mbps đƣờng lên và 622Mbps cho đƣờng xuống.
7


1.2.2. GPON
Cấu trúc của hệ thống chỉ có thể hỗ trợ tốc độ cao nhất là 622Mbps và không
thể nâng cấp cấp đƣợc. Thêm vào đó lƣu lƣợng IP của mạng PON trên nền ATM
còn không tối ƣu nên FSAN đã phát triển hệ thống mới tên GPON (PON Gigabit)
vào năm 2001 với tốc độ 1Gbps và năm 2003-2004 nó đƣợc chuẩn hóa các tiêu
chuẩn G.984.1, G.984.2 và G.984.3 cho mạng GPON. Ngày nay nó đƣợc định
nghĩa dựa trên các giao thức cơ bản của chuẩn SONET/SDH ITU. Giao thức này
khá đơn giản và nó đạt đƣợc gần 95% hiệu suất băng thông. GPON hỗ trợ tốc độ
bit với đƣờng lên: 1,244Gbit/s và hƣớng xuống 2.488Gbit/s một tốc độ lớn chƣa
từng có từ trƣớc tới nay. Nó là công nghệ tối ƣu cho các ứng dụng của FTTB và
FTTH. Công nghệ này phù hợp cho việc truyền thông Ethernet/IP với việc hỗ trợ
truyền video và tiếng nói hiện nay và cả trong tƣơng lai dựa trên giao thức
SONET/ SDH.

1.2.3. EPON- GEPON
EPON đƣợc bắt đầu nghiên cứu từ năm 2001 với mục tiêu mở rộng công nghệ

Ethernet sang mạng truy nhập vùng. EPON dựa trên cơ sở PON chứa lƣu lƣợng dữ
liệu nằm trong các khung Ethernet và đƣợc chuẩn hóa theo IEEE 802.3ah. Nó sử
dụng mã truyền 8b/10B và hoạt động tốc độ 1Gbps. Nó sử dụng bƣớc sóng quang
dành cho data/voice là 1310/1490 và 1550nm dành cho video.

1.2.4. WDM-PON
WDM-PON là công nghệ quang thụ động sử dụng ghép kênh phân chia theo
bƣớc sóng có tên tiếng anh là: Wavelength Divison Multiplexing Passive Optical
Network. Đây là thế hệ tiếp theo của mạng quang, nó cho băng thông lớn nhất.
WDM-PON hoạt động dựa trên bộ tách và ghép sóng WDM thụ động.

8


1.2.5. Nhận xét
Hiện nay mạng APON/BPON không đƣợc quan tâm phát triển do chỉ hỗ trợ
dịch vụ ATM và tốc độ truy nhập thấp hơn nhiều so với các công nghệ hiện hữu
khác nhƣ GPON hay EPON.
Trong khi GPON cho phép đạt tới tốc độ 2,448 Gbit/s thì EPON chỉ cung cấp
tốc độ truyền là 1,25 Gbit/s. Băng thông EPON chỉ đạt hiệu suất tối đa 70% và bị
giới hạn trong khoảng 600Mbps đến 900Mbps. Trong khi đó, GPON với việc tận
dụng gần nhƣ tối đa băng thông với hiệu suất lên tới 93% và có khả năng cung cấp
băng thông cho các nhà dịch vụ lên tới 2300Mbps, độ rộng băng tần lớn. Đã đƣợc
chuẩn hoá theo ITU–T G.984, Mặt khác trong khi tiêu chuẩn IEEE 803.2ah hỗ trợ
2 lớp ODN: lớp A và lớp B thì ITU-GT.984.2 GPON GPM hỗ trợ cả lớp C, lớp cấp
cao hơn. Lớp C cho phép mạng PON mở rộng cự ly tới 20 Km, cung cấp cho số
lƣợng lớn ngƣời dùng cuối, đạt tới 64 thậm chí 128ONU/ONT.
Bên cạnh đó trong khi EPON chỉ hỗ trợ duy nhất một tốc độ truyền dẫn đối
xứng 1,25/1,25 Gbps. ITU- T G.984.2 GPON GEM linh hoạt và biến đổi đƣợc
nhiều hơn, cho phép các tốc độ hƣớng xuống 1,25 và 2,5 Gbps, hƣớng lên cho

phép 155 Mbps, 622 Mbps hay 1,25 và 2,5 Gbps. Trong khi GPON cho phép các
nhà cung cấp dịch vụ để thiết lập những tốc độ kết nối theo nhu cầu thựctế
Dƣới đây là bảng so sánh giữa công nghệ GPON và EPON

9


Bảng 1. 1: Bảng so sánh giữa công nghệ GPON và EPON

Từ những so sánh trên ta có thể rút ra kết luận công nghệ GPON chính là
công nghệ phù hợp cho hiện tại lẫn tƣơng lai cho việc phát triển lắp đặt hệ thống
và triển khai dịch vụ băng thông rộng.
1.3. Kết luận
Với nhiều ƣu điểm và thuận lợi nói trên nhƣ: Dung lƣợng rất lớn, trọng lƣợng
cáp đƣợc giảm đi rất nhiều, tính bảo mật tốt, không bị ảnh hƣởng bởi nhiễu điện,
thiết bị đƣợc đảm bảo an toàn, tốc độ truy nhập cực cao, và khả năng nâng cấp
băng thông đơn giản. Công nghệ PON là một lựa chọn rất tốt cho việc giải quyết
vấn đề tắc nghẽn băng thông trong truy nhập và trở thành công nghệ cần thiết trong
tƣơng lai.

10


CHƢƠNG 2. CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG GPON
2.1. Giới thiệu chung
GPON hay còn gọi là Gigabit capable Passive Optical Network định nghĩa
theo chuẩn ITU-TG.984. GPON hỗ trợ Triple- Play, ngoài ra hỗ trợ giải pháp cung
cấp cho tất cả các dịch vụ. GPON hỗ trợ băng thông truyền tải lớn nên phù hợp với
các dịch vụ đang phát triển trong tƣơng lai: IPTV, Line TV… GPON có thể cung
cấp dịch vụ tới khách hàng với khoảng cách lên tới 20km và là con đƣờng tốt nhất

cho cung cấp đa dịch vụ.
2.2. Tổng quan về mạng truy cập quang

Hình 2. 1: Sơ đồ tổng quan về mạng truy cập quang
Hệ thống G-PON bao gồm 3 thành phần chính: OLT, ONT/ONU, ODN
(splitter…)
Thiết bị kết cuối quang (Optical Line Terminator) OLT (thƣờng đặt tại phòng máy
CO)
Các thiết bị đầu cuối quang (Optical Network Terminer = ONT) hoặc Khối mạng
quang (Optical Network Unit=ONU) đặt tại phía khách hàng. ONU (Optical
Network Unit): thiết bị kết cuối mạng cáp quang tích cực, kết nối với OLT thông
qua mạng phân phối quang (ODN) thƣờng dùng cho trƣờng hợp kết nối tới buiding
hoặc tới các vỉa hè, cabin (FTTB, FTTC, FTTCab)
Mạng phân phối quang (Optical Distribution Network = ODN). ODN gồm có 2
11


thành phần chính là bộ chia quang (Splitter) và các sợi quang, ngoài ra còn có các
phụ kiện khác nhƣ tủ phân phối quang (ODF), măng xông, tủ ngoài trời.
Bộ chia/ghép quang thụ động (Splitter): Dùng để chia/ghép thụ động tín hiệu
quang từ nhà cung câp dịch vụ đến khách hàng và ngƣợc lại giúp tận dụng hiệu quả
sợi quang vật lý. Splitter thƣờng đƣợc đặt tại các điểm phân phối quang (DP) và
các điểm truy nhập quang (AP). Bộ chia/ghép quang sẽ có 2 loại, một loại đặt tại
các nhà trạm viễn thông sử dụng các tủ kiểu indoor, loại thứ 2 sẽ là loại thiết bị
đƣợc bọc kín có thể mở ra đƣợc khi cần thiết và đặt tại các điểm măng xông hay tủ
phối quang đặt ngoài trời.
Trong mạng GPON chỉ có 2 loại phần tử là thiết bị tích cực (yêu cầu phải có nguồn
điện) là OLT, ONT/ONU. Các thành phần khác trong mạng (splitter, phụ kiện
quang…) đều là thiết bị thụ động (không yêu cầu phải cấp nguồn) do đó giảm thiểu
đƣợc rất nhiều sự cố có thể có đối với một phần tử tích cực.

2.3. Cáctiêu chuẩn mạng và kiến trúc của GPON


Các tiêu chuẩn của GPON

 ITU-T G.984.1

Mô tả các thông số của mạng GPON
Mô tả các cơ chế bảo vệ mạng GPON
 ITU-T G.984.2
Các thông số mạng phân phối quang
Thông số của Port download 2.488Gbps
Thông số của port Upload 1.244Gbps
Vị trí mào đầu của lớp vật lý
 ITU-T G.984.3
GTC: giao thức
GTC: Cấu trúc khung
12


ONU : kích hoạt và đăng ký
DBA: mô tả cụ thể
Hiệu năng và cảnh báo
 ITU-T G.984.4
OMCI định dạng bản tin
OMCI khung quản lý thiết bị
OMCI nguyên lý hoạt động

Hình 2. 2: Các tiêu chuẩn trong GPON
 Kiến trúc của GPON

13


Hình 2. 3: Sơ đồ kiến trúc của GPON
-ONU( Optical Network Unit): đơn vị mạng quang
-ONT(Optical Network Terminal) : thiết bị đầu cuối mạng quang
-ODN(Optical Distribution Network): mạng phân phối quang
-OLT(Optical Line Terminal): thiết bị đầu cuối đƣờng dây
-WDM(Wavelength Division Multiple): ghép kênh theo bƣớc sóng
-NE(Network Element): phần tử mạng
-SNI(Service Node Interface): giao diện dịch vụ node
-UNI(User Network Interface) giao diện ngƣời dùng mạng
Hệ thống GPON bao gồm OLT, các ONU, bộ chia quang và các sợi quang.
Sợi quang đƣợc kết nối tới các nhánh OLT ở bộ chia quang và phân chia ra 64 sợi
khác nhau và chúng đƣợc kết nối tới các ONU.
OLT(Optical Line Terminal): Là thiết bị liên kết giữa mạng truyền dẫn và
mạng quang thụ động, điều khiển và kết hợp các thiết bị đầu cuối của mạng quang
thụ động (ONT)
ONT(Optical Network Terminal)/ ONU(Optical Network Unit): Là thiết bị
đầu cuối trong mạng quang thụ động, có tác dụng chuyển đổi giữa tín hiệu quang
và tín hiệu điện. Có thể làm việc với một hoặc nhiều bƣớc sóng quang:
- 1310nm: phát dữ liệu
- 1490nm: thu dữ liệu
- 1550nm: nhận tín hiệu truyền hình
Bộ chia quang(Spitter): có nhiệm vụ chia và ghép thụ động tín hiệu quang từ
14


nhà cung cấp dịch vụ đi tới các thuê bao, khách hàng và ngƣợc lại. Nó giúp tận

dụng hiệu quả sợi quang vật lý. Bộ chia quang thƣờng đƣợc đặt ở các điểm truy
nhập quang và điểm phân phối quang.

15




Khối chức năng của OLT

Hình 2. 4: Sơ đồ khối chức năng của OLT

PON core shell: Gồm 2 khối chức năng: Chức năng giao diện ODN và
PON-TC. PON TC gồm:Framing, Media Access Control, OAM, DBA, phân định
quản lý PDU (Protocol Data Unit) cho khối chức năng Cross-connection và quản
lý ONU.Mỗi PON TC có thể lựa chọn một trong các mode: ATM, GEM hoặc
Dual.
Cross-connect shell: Cung cấp kênh kết nối giữa khối PON core shell với
khối Services shell. Giao thức để kết nối 2 khối này phụ thuộc vào dịch vụ và kiến
trúc nội bộ trong OLT. Phổ biến hiện nay dùng giao thức GEM.
Service shell: Cung cấp giao diện kết nối dịch vụ (có thể là router/switch,
thiết bị SDH hoặc WDM…) và giao diện khung TC của kết nối PON.

16




Khối chức năng trong ONU

Hình 2. 5: Sơ đồ khối chức năng trong ONU
-Về cơ bản các khối chức năng của ONU giống với OLT.
-Tuy nhiên do ONU chỉ có 1 hoặc tối đa 2 giao diện kết nối PON (trong trƣờng
hợp thiết kế đảm bảo dự phòng 1+1) do đó khối cross-connection đƣợc lƣợc giản
hóa thành khối Mux/Demux


Mạng phân phối quangODN
MạngphânphốiquangkếtnốigiữaOLTvớimộthoặcnhiềuONU

sử

dụng

thiếtbịtách/ghépquangvàmạngcápquangthuêbao.
2.4. Nguyên lý làm việc của GPON và tham số chất lƣợng cơ bản của mạng
GPON
 Nguyên lý làm việc

Hình 2. 6: Sơ đồ nguyên lý của GPON
17