Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng mạng GPON tại Trung tâm Viễn thông Yên thế – VNPT Bắc Giang

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
---------------------------------------

Nghiêm Xn Hiệp
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG
MẠNG GPON TẠI TRUNG TÂM VIỄN THÔNG YÊN THẾ –
VNPT BẮC GIANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
(Theo định hướng ứng dụng)

HÀ NỘI – 2020

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
---------------------------------------


Nghiêm Xuân Hiệp
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG
MẠNG GPON TẠI TRUNG TÂM VIỄN THÔNG YÊN THẾ –
VNPT BẮC GIANG
Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông
Mã số: 8.52.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
(Theo định hướng ứng dụng)

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. VŨ TUẤN LÂM

HÀ NỘI – 2020

3

LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố
trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Hà Nội, tháng 05 năm 2020
Tác giả luận văn

Nghiêm Xuân Hiệp


4

LỜI CẢM ƠN
Với tình cảm chân thành, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới các thầy giáo, cơ giáo
Học viện Cơng nghệ Bưu chính Viễn thơng, đặc biệt là thầy giáo TS. Vũ Tuấn Lâm
đã tận tình giúp đỡ tơi hồn thành luận văn thạc sĩ này. Tơi cũng xin cảm ơn các
thầy cô giáo giảng dạy trong học viện đã truyền đạt cho tôi rất nhiều kiến thức bổ
ích để hồn thiện luận văn và cũng như có được hành trang vững chắc cho sự
nghiệp trong tương lai.
Do giới hạn kiến thức và khả năng lý luận của bản thân, kính mong sự chỉ dẫn và
đóng góp của các thầy cô giáo để luận văn thạc sĩ của tơi được hồn thiện.


5

MỤC LỤC

6

DANH SÁCH BẢNG


7

DANH SÁCH HÌNH VẼ


8

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt
2G
3G
4G
AES
AON
APON
ATM
BPON
BTS
FTTH
GEM
GPON
HD
IEEE

IP
ISDN
ITU

Tiếng Anh
Second-Generation Wireless
Network
Third-Generation Wireless
Network
Fourth-Generation Wireless
Network
Advanced Encryption Standard
Active Optical Network
ATM Passive Optical Network
Asynchronous Transfer Mode
Broadband Passive Optical
Network
Base Transceiver Station
Fiber To The Home
Gigabit Passive Optical
Networks Encapsulation
Method
Gigabit Passive Optical
Networks
High Definition
Institute of Electrical and
Electronics Engineers
Internet Protocol
Integrated Services Digital
Network

International
Telecommunication Union

KPI

Key Performance Indicator

L2S
LAN

Switch Layer II
Local Network Area
Metropolitan Area Network
Ethernet
Next-Generation Passive
Optical Network
Optical Distribution Frame

MANE
NG-PON
ODF

Tiếng Việt
Công nghệ truyền thông
vô tuyến thế hệ thứ 2
Công nghệ truyền thông
vô tuyến thế hệ thứ 3
Công nghệ truyền thông
vô tuyến thế hệ thứ 4
Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến

Mạng cáp quang chủ động
Mạng quang thụ động ATM
Chế độ chuyển mạch không
đồng bộ
Mạng quang thụ động
băng thông rộng
Trạm thu phát gốc
Công nghệ sử dụng sợi quang
trực tiếp cung cấp dịch vụ
Internet
Phương pháp đóng gói mạng
quang thụ động tốc độ Gigabit
Mạng quang thụ động tốc độ
Gigabit
Độ phân giải cao
Viện Kỹ sư Điện và Điện tử
Giao thức Internet
Mạng số tích hợp đa dịch vụ
Hiệp hội Viễn thơng Quốc tế
Chỉ số đánh giá thực hiện
công việc
Thiết bị chuyển mạch lớp 2
Mạng cục bộ
Mạng đô thị băng rộng sử dụng
công nghệ Ethernet
Mạng quang thụ động thế hệ mới
Hộp phối quang


9

ODN
OLT
OMCI
ONU
OS
PLOAM
PON
PSTN
QoS
SD
SDH
SMS
SNMP
SONET
T-CONT
TCP
TDM
TDMA
TV
UHD
VNPT

Optical Distribution Network
Optical Line Termination
Operation, Management and
Control Interfaces
Optical Network Unit
Optical Splitter
Physical Layer Object Access

Method
Passive Optical Network
Public Switched Telephone
Network
Quality of Service
Standard Definition
Synchronous Digital Hierarchy
Short Message Services
Simple Network Management
Protocol
Synchronous optical
networking
Transmission Containers
Transmission Control Protocol
Time Division Multiplexing
Time Division Multiple Access
Television
Ultra High Definition
Vietnam Posts and
Telecommunications Group

VoIP

Voice over Internet Protocol

DSL

Digital Subcriber Line

Hệ thống phân phối mạng quang

Thiết bị kết cuối quang
Giao diện vận hành, quản lý và
kiểm soát
Đơn vị mạng quang
Bộ chia quang
Phương pháp truy cập đối tượng
lớp vật lý
Mạng quang thụ động
Mạng điện thoại chuyển mạch
công cộng
Chất lượng dịch vụ
Độ nét tiêu chuẩn
Hệ thống phân cấp số đồng bộ
Dịch vụ tin nhắn ngắn
Một tập hợp các giao thức
kiểm tra, hỗ trợ vận hành và
quản lý các thiết bị mạng từ xa
Mạng quang đồng bộ và
phân cấp kỹ thuật số đồng bộ
Truyền tải lưu lượng truy cập
Giao thức điều khiển truyền vận
Ghép kênh phân chia theo
thời gian
Đa truy nhập phân chia theo
thời gian
Máy vô tuyến truyền hình
Độ phân giải siêu nét
Tập đồn Bưu chính Viễn thơng
Việt Nam
Cơng nghệ truyền tiếng nói qua

mạng máy tính sử dụng bộ giao
thức TCP/IP
Kỹ thuật cung cấp kết nối
kỹ thuật số thông qua cáp đồng
của mạng điện thoại nội hạt


10

MỞ ĐẦU
Công nghệ truy nhập quang thụ động GPON đã được ITU chuẩn hóa [8],
hiện nay là một trong những công nghệ được ưu tiên lựa chọn cho triển khai mạng
truy nhập tại nhiều nước trên thế giới. GPON là công nghệ hướng tới cung cấp dịch
vụ mạng đầy đủ, tích hợp thoại, hình ảnh và số liệu với băng thông lớn tốc độ cao.
Do vậy, GPON sẽ là công nghệ truy nhập lựa chọn triển khai hiện tại và tương lai.
Ở Việt Nam, hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đã chọn công nghệ
GPON để cung cấp dịch vụ FTTH cho khách hàng. Cuối năm 2014, Tập đồn Bưu
chính Viễn thơng Việt Nam (VNPT) đã quyết định cho phép VNPT Bắc Giang đầu
tư hệ thống cáp quang truy nhập sử dụng công nghệ GPON. Trung tâm Viễn thông
Yên Thế – VNPT Bắc Giang cũng bắt đầu triển khai công nghệ GPON từ cuối
tháng 12 năm 2014 và triển khai mạnh mẽ từ năm 2015 tới nay.
Hiện nay, với số lượng thuê bao ngày một gia tăng và yêu cầu về chất lượng
dịch vụ của khách hàng ngày càng cao, VNPT đã đề ra mục tiêu phấn đấu trở thành
nhà cung cấp dịch vụ viễn thơng có chất lượng dịch vụ và phục vụ tốt nhất. Để làm
được điều đó thì việc nâng cao chất lượng mạng GPON là một nhiệm vụ rất quan
trọng và cần thiết.
Là một cá nhân hiện đang công tác tại Trung tâm Viễn thông Yên Thế –
VNPT Bắc Giang, đơn vị chịu trách nhiệm chính trong việc đảm bảo chất lượng
mạng GPON trên địa bàn, tôi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất
lượng mạng GPON tại Trung tâm Viễn thông Yên Thế – VNPT Bắc Giang” làm

luận văn tốt nghiệp. Các kết quả của luận văn được áp dụng vào thực tế để mạng
truy nhập quang công nghệ GPON của Trung tâm Viễn thông Yên Thế – VNPT Bắc
Giang được khai thác một cách hiệu quả, vừa đảm bảo chất lượng dịch vụ cung cấp
cho khách hàng, vừa đảm bảo nhu cầu phát triển dịch vụ của đơn vị.
Luận văn tập trung tìm hiểu những đặc điểm kỹ thuật cơ bản của công nghệ
mạng GPON, các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạng GPON và nghiên cứu các
giải pháp nhằm nâng cao chất lượng mạng GPON tại Trung tâm Viễn thông Yên
Thế – VNPT Bắc Giang. Luận văn được tổ chức thành 03 chương, cụ thể như sau:


11

Chương 1: Tổng quan về mạng quang thụ động GPON
Chương 2: Tình hình triển khai và chất lượng mạng GPON tại Trung tâm
Viễn thông Yên Thế – VNPT Bắc Giang
Chương 3: Nghiên cứu nâng cao chất lượng mạng GPON tại Trung tâm Viễn
thông Yên Thế – VNPT Bắc Giang


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG
GPON
1.1. Khái niệm về PON và các cấu trúc PON đang được triển khai
1.1.1. Khái niệm về PON
Mạng truy nhập cáp quang là mạng truy nhập hữu tuyến với môi trường
truyền dẫn từ tổng đài đến thuê bao là sợi cáp quang. Ưu điểm của mạng cáp quang
là dễ triển khai, tốc độ cao có thể đạt được đến hàng Gigabit thậm chí hàng trăm
Gigabit tùy thuộc vào cơng nghệ sử dụng, khoảng cách truyền dẫn lớn đến hàng
chục kilômét và giá thành cáp quang rẻ. Tuy nhiên, nhược điểm là công nghệ xử lý
phức tạp, thiết bị tổng đài và thiết bị đầu cuối giá thành cao.
PON là từ viết tắt của Passive Optical Network hay còn gọi là mạng quang

thụ động (hình 1.1), là một hình thức truy cập mạng cáp quang, kiểu mạng kết nối
điểm – đa điểm, trong đó các sợi quang làm cơ sở tạo nên kiến trúc mạng [11].

Hình 1.1: Mơ hình mạng quang thụ động


PON bao gồm một thiết bị đầu cuối dây quang (OLT – Optical Line
Terminal) tại Tổng đài trung tâm của nhà cung cấp dịch vụ và các thiết bị mạng
quang (ONUs – Optical Network Units) đặt ở phía người dùng cuối. Tín hiệu đường
xuống được phát quảng bá tới các thuê bao. Tín hiệu đường lên được kết hợp bằng
việc sử dụng giao thức đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA), OLT sẽ điều
khiển các ONU sử dụng các khe thời gian cho việc truyền dữ liệu đường lên [11].
Mạng quang thụ động (PON) được xây dựng nhằm giảm số lượng các thiết
bị thu, phát và sợi quang trong mạng thông tin quang FTTH. PON là một mạng
điểm tới đa điểm, một kiến trúc PON bao gồm một thiết bị đầu cuối kênh quang
được đặt tại trạm trung tâm của nhà khai thác dịch vụ và các bộ kết cuối mạng cáp
quang ONU/ONT (Optical Network Unit/Optical Network Terminator) đặt tại gần
hoặc tại nhà thuê bao. Giữa chúng là hệ thống phân phối mạng quang ODN (Optical
Distribution Network) bao gồm cáp quang, các thiết bị tách ghép thụ động.
Mạng PON khơng chứa bất kỳ một phần tử tích cực nào cần phải sử dụng sự
chuyển đổi điện – quang. Thay vào đó, PON bao gồm: Sợi quang, các bộ chia, bộ
kết hợp, bộ ghép định hướng, thấu kính, bộ lọc, ... Điều này giúp cho PON có một
số ưu điểm như sau:
- Không cần nguồn điện cung cấp nên khơng bị ảnh hưởng bởi lỗi nguồn, có
độ tin cậy cao và khơng cần phải bảo dưỡng do tín hiệu khơng bị suy hao nhiều như
đối với mạng có sử dụng các phần tử tích cực. Các bộ chia khơng cần cấp nguồn, có
giá thành rẻ và có thể đặt ở bất kỳ đâu, không phụ thuộc vào các điều kiện môi
trường, không cần phải cung cấp năng lượng cho các thiết bị giữa tổng đài trung
tâm và người dùng. Ngồi ra, ưu điểm này cịn giúp các nhà khai thác giảm được
chi phí bảo dưỡng, vận hành.

- Cơng nghệ PON cho phép giảm số lượng dây dẫn và thiết bị tại Tổng đài
trung tâm so với các kiến trúc điểm – điểm và như vậy sẽ giảm chi phí cáp quang và
giảm chi phí cho thiết bị tại Tổng đài trung tâm do nó cho phép nhiều người sử
dụng (8, 16, 32, 64 hoặc 128) chia sẻ chung một sợi quang nối tới Tổng đài trung
tâm.


- Mạng PON ngoài việc giải quyết các vấn đề về băng thơng, nó cịn có ưu
điểm là chi phí lắp đặt thấp do nó tận dụng được những sợi quang trong mạng đã có
từ trước. PON cũng dễ dàng và thuận tiện trong việc ghép thêm các ONU theo yêu
cầu của các dịch vụ, trong khi đó việc thiết lập thêm các nút trong mạng tích cực
khá phức tạp do việc cấp nguồn tại mỗi nút mạng, và trong mỗi nút mạng đều cần
có các bộ phát lại.
- PON cịn có khả năng chống lỗi cao (cao hơn SONET/SDH). Do các nút
của mạng PON nằm ở bên ngoài mạng, nên tổn hao năng lượng trên các nút này
không gây ảnh hưởng gì đến các nút khác. Khả năng một nút mất năng lượng mà
không làm ngắt mạng là rất quan trọng đối với mạng truy nhập, do các nhà cung cấp
khơng thể đảm bảo được năng lượng dự phịng cho tất cả các đầu cuối ở xa.
Tuy rằng, không thể phủ nhận những ưu điểm nêu trên thì mạng GPON vẫn
cịn một số khuyết điểm:
- Tăng băng thơng tạm thời cho thuê bao khi có nhu cầu khó khăn, phức tạp.
- Số lượng thuê bao bị ảnh hưởng khi xảy ra sự cố nhiều và thời gian tìm ra
lỗi lâu hơn so với mạng khác.
- Khả năng bị nghe lén cao do dùng chung bộ chia.
- Chi phí nâng cấp cao do nhiều thuê bao trong một dây cáp, thông qua thiết
bị chia ra nhiều dây hơn đến nhiều thuê bao.

1.1.2. Các cấu trúc PON đang được triển khai
1.1.2.1. APON
APON (ATM Passive Optical Network) Mạng quang thụ động ATM, là sự

kết hợp của phương thức truyền tải không đồng bộ ATM với mạng truy nhập quang
thụ động PON [7]. Đây là chuẩn mạng quang thụ động đầu tiên. Từng được sử dụng
chủ yếu cho các ứng dụng thương mại và trên nền ATM. Tốc độ hoạt động là 155,52
Mbps hoặc 622,08 Mbps. Tốc độ cho mỗi thuê bao là 4,8 Mbps trong hệ thống
155,52 Mbps và 19,4 Mbps trong hệ thống 662,08 Mbps.
Cấu trúc khung truyền dẫn cho APON:


- Đường xuống: Ở đường xuống, APON sử dụng công nghệ ghép kênh theo
thời gian (trong đó, các tế bào gửi cho các ONU khác nhau được ghép kênh ở luồng
xuống theo thời gian; đồng thời, trong các khung đường xuống cịn có các tế bào
PLOAM (Physical Layer OAM – lớp vật lý OAM) chứa thông tin cấp phép để cho
phép các ONU truyền dẫn đường lên).
- Đường lên: Ở đường lên, APON sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia
theo thời gian (mỗi ONU sau khi nhận được giấy phép từ OLT trong tế bào PLOAM
đường xuống sẽ truyền thơng tin của mình vào đúng khe thời gian được phân; các tế
bào của các ONU khác nhau sẽ đan xen với nhau về mặt thời gian).

1.1.2.2. BPON
BPON (Broadband PON) là chuẩn trên nền APON được bổ sung để hỗ trợ
cho WDM ghép kênh phân chia theo bước sóng, cấp phát băng thơng đường lên
động lớn hơn và tính chọn lọc [7]. Đồng thời tạo ra giao diện quản lý chuẩn gọi là
OMCI, giữa OLT và ONU/ONT, cho phép các mạng cung cấp hỗn hợp.

1.1.2.3. GPON
GPON (Gigabit PON) là một sự phát triển của chuẩn BPON. GPON được
mở rộng từ chuẩn BPON bằng cách tăng băng thông, nâng hiệu suất băng thơng nhờ
sử dụng gói lớn, có độ dài thay đổi và tiêu chuẩn hóa quản lý. Thêm nữa, chuẩn cho
phép vài sự lựa chọn của tốc độ bit: Cho phép băng thông luồng xuống là 2,488
Mbps và băng thơng luồng lên là 1,244 Mbps. Phương thức đóng gói GPON-GEM

cho phép đóng gói lưu lượng người dùng rất hiệu quả, với sự phân đoạn khung cho
phép chất lượng dịch vụ QoS cao hơn phục vụ lưu lượng nhạy cảm như truyền thoại
và video [8].
GPON hỗ trợ tốc độ cao hơn, tăng cường bảo mật và chọn lớp 2 giao thức
(ATM, GEM, Ethernet tuy nhiên trên thực tế ATM chưa từng được sử dụng). Điều
đó cho phép GPON phân phối thêm các dịch vụ tới nhiều thuê bao.
- GPON hỗ trợ đầy đủ các dịch vụ bao gồm thoại (TDM), các dịch vụ
Ethernet như Video, Data, …


- Phạm vi về mặt vật lý của mạng là 20 km, trong khi đó phạm vi về mặt
logic của mạng lên tới 60 km.
- Hỗ trợ cho việc lựa chọn các tốc độ bit khác nhau bao gồm: 622 Mbps, 1,25
Gbps, 2,5 Gbps cho luồng xuống và 1,25 Gbps dành cho luồng lên.
- Khả năng vận hành khai thác bảo dưỡng cao.
Với các ưu điểm trên GPON là hệ thống mạng truy nhập quang thụ động tiên
tiến nhất hiện nay, có khả năng hỗ trợ truyền nhiều dịch vụ, với khả năng thiết lập
các chế độ vận hành quản lý và bảo dưỡng tốt nhất.

1.1.2.4. EPON
EPON hay GEPON (Ethernet PON) là một chuẩn IEEE. EPON là mạng truy
nhập quang thụ động PON dựa trên các công nghệ của mạng LAN Ethernet [10].
EPON cho phép thực hiện các kết nối điểm – đa điểm thông qua các kết nối vật lý
điểm – điểm. Trong các giải pháp mạng PON, giải pháp EPON được hỗ trợ và phát
triển nhanh nhất. Nhiều nhà cung cấp dịch vụ đã chọn giải pháp này để làm mạng
truy nhập và truyền tải lưu lượng mạng để cung cấp đa dịch vụ. Tuy nhiên cơ chế
duy trì và phục hồi mạng của giải pháp EPON cịn chậm nên chỉ có thể áp dụng cho
mạng có quy mô vừa và nhỏ.
Hiện nay, hệ thống EPON được cấu hình theo phương thức song cơng
(khơng theo cơ chế đa truy nhập cảm nhận sóng mang và dị tìm đụng độ) trong cấu

hình điểm – đa điểm sử dụng một sợi quang. Các thuê bao hoặc các ONU chỉ có thể
lấy lưu lượng từ các OLT. Các hệ thống EPON sử dụng cấu trúc phân tách quang,
ghép kênh các tín hiệu sử dụng các bước sóng khác nhau cho đường lên và đường
xuống như sau:
- Bước sóng 1490 nm cho đường xuống.
- Bước sóng 1310 nm cho đường lên.
Lưu lượng luồng xuống và đường lên trong mạng EPON:
- Luồng xuống: Tại đường xuống, OLT sẽ phát quảng bá các gói tin đến các
ONU. Trong đó khung quảng bá 802.3 sẽ được các ONU lấy ra dựa vào địa chỉ
nhận dạng kết nối logic. Bản tin GATE 64 byte được gửi ở đường xuống để ấn định


băng tần cho đường lên.
- Luồng lên: Sử dụng các khe thời gian để chứa đa khung 802.3. Mỗi ONU
sẽ gửi 1 bản tin REPORT có độ lớn 64 byte chứa trạng thái của ONU tới OLT.
Trong cấu trúc này khơng có hiện tượng tranh chấp và phân mảnh gói.
EPON là sự kết hợp giữa mạng truy nhập quang thụ động PON và cơng nghệ
Ethernet nên nó mang ưu điểm của cả hai công nghệ này. Việc triển khai EPON
mang lại lợi ích rất to lớn bao gồm:
- Băng thơng cao hơn: EPON sẽ cung cấp băng thông cao nhất cho người
dùng trong bất kỳ hệ thống truy cập quang thụ động nào. Tốc độ lưu lượng hướng
xuống là 1 Gbps và lưu lượng lên từ 64 ONU có thể vượt quá 800 Mbps. Với khả
năng cung cấp băng thông rất lớn như vậy, EPON có một số lợi ích sau:
+ Số lượng thuê bao trên một mạng PON lớn.
+ Băng thông trên mỗi thuê bao nhiều.
+ Khả năng cung cấp video.
+ Chất lượng dịch vụ tốt hơn.
- Chi phí đầu tư thấp hơn: Hệ thống EPON đang khắc phục giữa chi phí và
hiệu suất bằng sợi quang và các lênh kiện Ethernet. EPON cung cấp các chức năng
và đặc tính sợi quang với giá có thể so sánh được với DSL và cáp đồng. Hơn nữa,

việc giảm chi phí đạt được nhờ kiến trúc đơn giản, hiệu quả hoạt động cao và chi
phí bảo dưỡng thấp. EPON chuyển giao những cơ hội giảm giá sau:
+ Loại trừ những phần tử ATM và SONET phức tạp và đắt đỏ.
+ Các linh kiện quang thụ động bền giúp giảm được chi phí bảo dưỡng.
+ Những giao diện Ethernet chuẩn loại trừ nhu cầu cho DSL và Modem cáp
bổ sung.
- Nhiều lợi nhuận hơn: EPON có thể hổ trợ đồng thời các dịch vụ thoại, dữ
liệu và video, cho phép nhà cung cấp nâng cao dịch vụ băng rộng và linh hoạt.
Ngoài ra, nó cũng cung cấp các dịch vụ truyền thống như POST, T1, 10/100 Base-T,
hổ trợ các dịch vụ trên nền ATM, TDM-Time Division Multiplexing và SONET.

1.1.2.5. NG-PON


NG-PON (Next Generation PON), mạng truy nhập quang thụ động thế hệ
tiếp theo, ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về tốc độ và băng thông truy
nhập. Các công nghệ cho thế hệ kế tiếp như 10GPON, 10GEPON [9].
Các tiêu chuẩn này hỗ trợ cả 2 cấu hình: Khơng đối xứng hoạt động ở tốc độ
10 Gbps (cho đường xuống), 1 Gbps (cho đường lên) và cấu hình đối xứng hoạt
động ở tốc độ 10 Gbps cho cả hai hướng. Vào tháng 6 năm 2012, 10GPON được
chuẩn hóa tại tiêu chuẩn ITU và được xác định dựa trên kiến trúc TDM PON [9].

1.2. Công nghệ GPON và các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng
mạng GPON
1.2.1. Công nghệ GPON
1.2.1.1. Khái niệm
GPON là viết tắt của cụm từ Gigabit-capable Passive Optical Networks, là
công nghệ mạng cáp quang thụ động với mơ hình kết nối mạng theo kiểu: Điểm –
đa điểm [8]. Trong đó, các thiết bị kết nối giữa các nhà cung cấp dịch vụ mạng và
khách hàng sử dụng bộ chia tín hiệu quang (Splitter) thụ động (khơng dùng điện)

[2].

1.2.1.2. Mơ hình mạng GPON
GPON có thể truyền tải dữ liệu khơng chỉ Ethernet mà cịn ATM và TDM
(PSTN, ISDN, E1 và E3). Mạng GPON chứa hai thiết bị hoạt động chính là Optical
Line Termination (OLT) và Optical Network Unit (ONU) [8]. GPON hỗ trợ đa dịch
vụ, tốc độ cao và khoảng cách có thể lên đến 20 km (hình 1.2).
Một sợi quang đơn nối từ OLT đến một thiết bị quang thụ động Optical
Splitter (OS) (thụ động ở đây hiểu với nghĩa là thiết bị không cần cung cấp bất cứ
nguồn nào để hoạt động), được đặt gần khu vực người sử dụng [4]. OS chia tín hiệu
quang ra thành N đường khác nhau đến N người sử dụng. Giá trị của N có thể từ 2
đến 128. Từ OS, một sợi quang đơn mode chạy đến mỗi user, như trong hình 1.2.
Thơng số kỹ thuật của mạng GPON:


Hình 1.2: Mơ hình mạng GPON

- Tốc độ bit:
GPON định nghĩa những dạng tốc độ bit như sau:
Đường lên 155 Mbps, đường xuống 1,25 Gbps;
Đường lên 622 Mbps, đường xuống 1,25 Gbps;
Đường lên 1,25 Gbps, đường xuống 1,25 Gbps;
Đường lên 155 Mbps, đường xuống 2,5 Gbps;
Đường lên 622 Mbps, đường xuống 2,5 Gbps;
Đường lên 1,25 Gbps, đường xuống 2,5 Gbps;
Phổ biến nhất hiện này là đường lên 1,25 Gbps, đường xuống 2,5 Gbps.
- Bước sóng: 1260 nm đến 1360 nm (thường gọi chung là bước sóng quanh
1310 nm) cho hướng lên và 1480 nm đến 1500 nm (thường gọi là bước sóng quanh
1490 nm) cho hướng xuống. Ngồi ra, khi tín hiệu analog truyền hình cáp được
ghép trên cùng một sợi quang, tín hiệu sẽ truyền theo hướng xuống ONTs bằng dải

bước sóng quanh 1550 nm (1535 nm đến 1600 nm).
- Loại tín hiệu truyền: Chỉ truyền tín hiệu số.
- Tỉ lệ chia của Splitter: Hỗ trợ đến 1:64 và phụ thuộc vào suy hao của ODN.
- Dựa vào suy hao của ODN, quy định có 3 lớp:
+ Lớp A: 5 dB đến 20 dB.
+ Lớp B: 10 dB đến 25 dB.
+ Lớp C: 15 dB đến 30 dB.


- Chênh lệch suy hao lớn nhất giữa các ONU: 15 dB.
- Khoảng cách sợi quang tối đa: 20 km dùng nguồn phát Distributed
Feedback Laser và 10 km nếu dùng nguồn phát là Laser Fabry-Perot cho hướng lên.
- Công suất phát trung bình cho hướng xuống trên một sợi quang tại tốc độ
1,2 Gbps:
+ Lớp A: - 4 dBm đến 1 dBm.
+ Lớp B: 1 dBm đến 6 dBm.
+ Lớp C: 5 dBm đến 9 dBm.
- Công suất phát trung bình cho hướng xuống trên một sợi quang tại tốc độ
2,4 Gbps:
+ Lớp A: 0 dBm đến 4 dBm.
+ Lớp B: 5 dBm đến 9 dBm.
+ Lớp C: 3 dBm đến 7 dBm.
- Cơng suất phát trung bình cho hướng lên trên 1 sợi quang tại tốc độ 1,2
Gbps:
+ Lớp A: -3 dBm đến 2 dBm.
+ Lớp B: -2 dBm đến 3 dBm.
+ Lớp C: 2 dBm đến 7 dBm.
- Tỉ lệ lỗi bit lớn nhất: 10-10.
- Thiết bị:
+ OLT (Optical Line Terminal): Thiết bị kết cuối cáp quang tích cực lắp đặt

tại phía nhà cung cấp dịch vụ thường được đặt tại các đài trạm.
+ ONT (Optical Network Terminal): Thiết bị kết cuối mạng cáp quang tích
cực, kết nối OLT thông qua mạng phân phối quang (ODN) dùng cho trường hợp
cung cấp kết nối quang tới nhà thuê bao (FTTH).
+ ONU (Optical Network Unit): Thiết bị kết cuối mạng cáp quang tích cực,
kết nối với OLT thơng qua mạng phân phối quang (ODN) thường dùng cho trường
hợp kết nối tới buiding hoặc tới các vỉa hè, cabin (FTTB, FTTC, FTTCab).
+ Bộ chia/ghép quang thụ động (Splitter): Dùng để chia/ghép thụ động tín


hiệu quang từ nhà cung cấp dịch vụ đến khách hàng và ngược lại giúp tận dụng hiệu
quả sợi quang vật lý. Splitter thường được đặt tại các điểm phân phối quang và các
điểm truy nhập quang. 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 được bọc
kín có thể mở ra được khi cần thiết và đặt tại các điểm măng xông.
+ Fiber Distribution Cabinet (FDC): Tủ phối quang.
+ Fiber Distribution Box (FDB): Hộp phân phối quang loại nhỏ.

1.2.1.3. Nguyên tắc hoạt động của mạng GPON
- Phương thức ghép kênh: Phương thức ghép kênh trong GPON là ghép kênh
song hướng, các hệ thống GPON hiện nay sử dụng phương thức ghép kênh phân
chia không gian [8]. Đây là giải pháp đơn giản nhất đối với truyền dẫn song hướng,
nó được thực hiện nhờ sử dụng những sợi riêng biệt cho truyền dẫn đường lên và
xuống. Sự phân cách vật lý của các hướng truyền dẫn tránh được ảnh hưởng phản
xạ quang trong mạng và cũng loại bỏ vấn đề kết hợp và phân tách hai hướng truyền
dẫn. Điều này cho phép tăng được quỹ công suất trong mạng, việc sử dụng hai sợi
quang làm cho việc thiết kế mạng mềm dẻo hơn và làm tăng độ khả dụng bởi vì
chúng ta có thể mở rộng mạng bằng cách sử dụng những bộ ghép kênh theo bước
sóng trên một hoặc hai sợi [1]. Khả năng mở rộng này cho phép phát triển dần
những dịch vụ mới trong tương lai.

- Phương thức đóng gói dữ liệu: GPON định nghĩa hai phương thức đóng gói
ATM và GEM (GPON Encapsulation Method) [8]. Các ONU và OLT có thể hỗ trợ
cả T-CONT nền ATM hoặc GEM. GEM cung cấp khả năng thông tin kết nối định
hướng tương tự ATM, GPON cho phép hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ khách hàng
khác nhau. Khách hàng ATM được sắp xếp trong suốt vào khung GEM trên cả hai
hướng, khách hàng TDM được sắp xếp vào khung GEM sử dụng thủ tục đóng gói
GEM, các gói dữ liệu bao gồm cả các khung Ethernet cũng được sắp xếp sử dụng
thủ tục đóng gói GEM. GEM cũng hỗ trợ việc phân mảnh hoặc chia nhỏ các khung
lớn thành các phân mảnh nhỏ và ghép lại ở đầu thu nhằm giảm trễ cho các lưu
lượng thời gian thực. Lưu lượng dữ liệu bao gồm các khung Ethernet, các gói tin IP,


IPTV, VoIP và các loại khác giúp cho truyền dẫn khung GEM hiệu quả và đơn giản.
GPON sử dụng GEM mang lại hiệu quả cao trong truyền dẫn tải tin IP nhờ sử dụng
tới 95% băng thông cho phép trên kênh truyền dẫn.
- Bảo mật: Do mạng GPON là mạng điểm – đa điểm nên dữ liệu hướng
xuống có thể được nhận bởi tất cả các ONU. Công nghệ GPON sử dụng bảo mật
hướng xuống với chuẩn mật mã tiên tiến AES (Advanced Encryption Standard) [8].
Dữ liệu thuê bao trong khung luồng xuống được bảo vệ thông qua lược đồ mật mã
hóa AES và chỉ phần tải lưu lượng trong khung được mã hóa. Với hướng lên xem
như liên kết điểm – điểm và khơng sử dụng mã hóa bảo mật.

1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng mạng GPON
1.2.2.1. Yếu tố chủ quan
- Do thiết bị của nhà mạng không đáp ứng được nhu cầu băng thông lớn hiện
nay với ngày một đông người sử dụng.
- Do các thiết bị của nhà mạng khơng được bảo trì bảo dưỡng thường xuyên
nên hiệu suất hoạt động kém.
- Do nhà mạng cấu hình sai các thơng số kỹ thuật của khách hàng.
- Do chất lượng của các thiết bị nhà mạng và chất lượng thi công chưa đảm

bảo.

1.2.2.2. Yếu tố khách quan
- Do sự cố đứt cáp từ nhà mạng đến nhà khách hàng, đứt cáp đường trục của
thiết bị nhà mạng, đứt cáp quang đường trục trong nước hay quốc tế, …
- Do virus tấn công vào thiết bị nhà mạng.
- Do lỗi phần cứng hay lỗi phần mềm của thiết bị nhà mạng hay nhà khách
hàng.

1.3. Kết luận chương 1
Chương này giúp cho chúng ta có một cái nhìn tổng thể về sự phát triển của
mạng PON. Chúng ta có thể hiểu một cách khái quát cơ chế hoạt động của mạng
PON, ưu, nhược điểm cũng như các mơ hình hoạt động của mạng PON.


Ngồi ra, chúng ta cũng tìm hiểu về mạng GPON, nguyên tắc hoạt động của
mạng GPON và các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng mạng GPON. Trong chương
tiếp theo chúng ta sẽ nghiên cứu tình hình triển khai và chất lượng dịch vụ GPON
thực tế tại Trung tâm Viễn thông Yên Thế.


CHƯƠNG 2: TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI VÀ CHẤT LƯỢNG
MẠNG GPON TẠI TRUNG TÂM VIỄN THÔNG YÊN THẾ –
VNPT BẮC GIANG
2.1. Giới thiệu về Trung tâm Viễn thông Yên Thế
2.1.1. Giới thiệu huyện Yên Thế – tỉnh Bắc Giang
2.1.1.1. Vị trí địa lý và ranh giới hành chính
Huyện Yên Thế – Tỉnh Bắc Giang có diện tích 301,26 km², dân số năm 2019
là 110920 người với mật độ 340 người/km² với 8 dân tộc sinh sống, trong đó dân
tộc thiểu số chiếm 27% [12].

n Thế có địa hình đồi núi trung du, thuộc vùng Đơng Bắc Bộ, nằm ở phía
tây bắc tỉnh Bắc Giang, giáp với hai tỉnh Thái Nguyên và Lạng Sơn. Địa hình huyện
thấp dần theo hướng đơng nam, phía bắc là vùng núi thấp dưới chân dãy núi Bắc
Sơn, còn gọi là cánh cung Bắc Sơn chạy từ Lạng Sơn sang Thái Nguyên (một trong
năm dãy núi hình vịng cung tạo nên nét đặc trưng của địa hình vùng Đông Bắc).
Chảy qua giữa huyện, theo hướng Đông Nam là con sông Sỏi, một nhánh nhỏ đầu
nguồn của sông Thương.
Yên Thế là huyện miền núi cao của tỉnh Bắc Giang, cách thành phố Bắc
Giang 27 km về phía Tây Bắc. Huyện Yên Thế có 21 xã, thị trấn (trong đó có 5 xã
vùng cao), hai thị trấn là: Phồn Xương và Bố Hạ (đang đề nghị thành lập thị trấn
vùng cao Mỏ Trạng). Huyện Yên Thế có giáp ranh với các địa phương sau:
- Phía Bắc giáp với huyện Hữu Lũng, tỉnh Lạng Sơn;
- Phía Tây với huyện Đồng Hỷ, Phú Bình tỉnh Thái Ngun;
- Phía Nam giáp huyện Tân n;
- Phía Đơng giáp huyện Lạng Giang.
Trung tâm huyện cách thủ đô Hà Nội 80 km. Hệ thống đường giao thông đến
các trung tâm này rất thuận lợi, trên địa bàn huyện có 4 tuyến đường tỉnh lộ chạy
qua đến nay cơ bản đã được nhựa hoá; hệ thống đường huyện, đường trục xã được


bố trí tương đối hợp lý tạo điều kiện tốt cho huyện nhà có thể mở rộng giao lưu kinh
tế hàng hố với bên ngồi.
Là huyện có truyền thống cách mạng và văn hóa lâu đời với nhiều di tích lịch
sử văn hóa như: Khu di tích lịch sử Hồng Hoa Thám, chùa Lèo, chùa Minh Xuân,
Đền Trắng, đền Bo Chợ, đền Bo Non, … Yên Thế còn là huyện có chỉ dẫn địa lý về
nơng sản như: Gà đồi Yên Thế, vải thiều, mật ong Hồng Kỳ, chè sạch Xuân Lương,
…
Với vị trí địa lý như vậy, Yên Thế có đủ điều kiện để phát huy tiềm năng đất
để phát triển kinh tế – xã hội, hòa nhập với nền kinh tế thị trường, phát triển kinh tế
gắn với du lịch sinh thái – lịch sử, hàng hóa nơng sản.

Hình 2.1: Bản đồ địa lý huyện Yên Thế, tỉnh Bắc Giang

2.1.1.2. Địa hình, điều kiện tự nhiên
- Địa hình:
Về điều kiện tự nhiên, sinh thái, đất đai, thổ nhưỡng thuận lợi tạo cho Yên
Thế có thể phát triển một nền nơng nghiệp đa dạng, tồn diện. Phát huy tiềm năng
thế mạnh của địa phương, Yên Thế đã xác định hướng đi cho mình là phát triển sản