Tài liệu Phân tích và thiết kế mạng truy nhập GPON dựa trên phần mềm mô phỏng OptiSystem

  • Số trang: 72 |
  • Loại file: DOCX |
  • Lượt xem: 4505 |
  • Lượt tải: 9
nhattuvisu

Tham gia: 29/07/2015

Mô tả:

Luận văn tôt nghiệp – Nguyễn Quang Huy Mục lục MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU..........................................................................................ii THUẬT NGỮ VIẾT TẮT............................................................................................i LỜI MỞ ĐẦU..............................................................................................................1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MẠNG TRUY NHẬP..................................................2 1.1 Sự ra đời............................................................................................................2 1.2 Khái niệm..........................................................................................................2 1.3 Những giai đoạn phát triển của mạng truy nhập...........................................4 1.4 Các công nghệ truy nhập..................................................................................5 1.4.1 Phân loại......................................................................................................5 1.4.2 So sánh và đánh giá các công nghệ truy nhập..............................................6 1.4 Kết luận chương.................................................................................................9 CHƯƠNG 2: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG VỚI CHUẨN GPON.......................10 2.1 Mạng thụ động PON........................................................................................10 2.1.1 Khái niệm mạng quang thụ động................................................................10 2.1.2 Đặc điểm chính của hệ thống......................................................................10 2.1.3 Kiến trúc mạng quang thụ động PON.........................................................11 2.1.5So sánh mạng PON và AON........................................................................14 2.1.6 Các chuẩn mạng PON.................................................................................17 2.1.7 Ưu, nhược điểm mạng PON........................................................................23 2.2 Giới thiệu công nghệ GPON............................................................................23 2.3 Kiến trúc mạng GPON....................................................................................24 2.3.1 Kết cuối đường quang OLT........................................................................24 2.3.2 Thiết bị đầu cuối mạng ONU/ONT.............................................................25 2.3.3 Mạng phân phối quang ODN......................................................................26 2.4 Các tiêu chuẩn kỹ thuật...................................................................................27 2.4.1 Tốc độ bit....................................................................................................27 2.4.2 Khoảng cách...............................................................................................28 2.4.3 Tỉ lệ chia.....................................................................................................28 2.5 Kỹ thuật truy nhập và phương thức ghép kênh trong mạng GPON...........28 2.5.1 Kỹ thuật truy nhập......................................................................................28 2.5.2 Phương thức ghép kênh...............................................................................29 2.6 Cấu trúc phân lớp của mạng quang GPON...................................................30 2.6.1 Lớp phụ thuộc phương tiện vật lý PMD......................................................30 2.6.2 Lớp hội tụ truyền dẫn GTC.........................................................................31 2.6.3 Cấu trúc khung GTC...................................................................................35 Luận văn tôt nghiệp – Nguyễn Quang Huy Mục lục 2.7 Phương thức đóng gói dữ liệu.........................................................................36 2.7.1 Cấu trúc tế bào ATM..................................................................................36 2.7.2 Cấu trúc khung GEM.................................................................................38 2.8 Bảo vệ đối với phần mạng quang thụ động....................................................39 2.8.1 Chuyển mạch bảo vệ...................................................................................39 2.8.2 Bảo mật trong GPON..................................................................................40 2.9 Kết luận chương...............................................................................................40 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ MẠNG TRUY NHẬP GPON DỰA TRÊN PHẦN MỀM OPTISYSTEM........................................................................41 3.1 Giới thiệu phần mềm OptiSystem..................................................................41 3.1.1 Giới thiệu chung..........................................................................................41 3.1.2 Các ứng dụng của phần mềm OptiSystem...................................................41 3.1.3 Các đặc điểm chính của phần mềm OptiSystem.........................................42 3.2 Thiết kế hệ thống mạng theo chuẩn GPON...................................................44 3.2.1 Các thông số thiết lập mạng GPON............................................................44 3.2.2 Sơ đồ hệ thống mạng GPON.......................................................................47 3.3 Phân tích mạng truy nhập GPON dựa trên phầm mềm OptiSystem..........48 3.3.1 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng quang.............................................48 3.3.2 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến mạng quang........................................52 3.4 Kết luận chương...............................................................................................62 KẾT LUẬN................................................................................................................63 TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................64 Luận văn tốt nghiệp Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 : Mạng truy nhập theo quan điểm truyền thống...............................................2 Hình 1.2: Mạng truy nhập hiện đại dưới quan điểm của ITU-T.....................................3 Hình 1.3: Sự phát triển của các dòng thiết bị truy nhập.................................................4 Hình 2.1: Mô hình chung của mạng quang thụ động PON..........................................11 Hình 2.2: Các dạng kiến trúc của PON........................................................................12 Hình 2.3: Bộ chia công suất quang..............................................................................13 Hình 2.4: Cấu trúc của WDM-PON.............................................................................22 Hình 2.5: Các khối chức năng trong OLT....................................................................24 Hình 2.6: Các khối chức năng của ONU......................................................................25 Hình 2.7: Cấu trúc cơ bản mạng cáp quang thuê bao...................................................26 Hình 2.8: Sử dụng TDMA trên GPON hình cây..........................................................28 Hình 2.9: Cấu trúc phân lớp mạng GPON...................................................................30 Hình 2.10: Ngăn xếp giao thức hệ thống GTC.............................................................32 Hình 2.11: Điều khiển phương tiện trong hệ thống GTC.............................................33 Hình 2.12: Cấu trúc khung đường xuống hội tụ truyền dẫn lớp GTC..........................35 Hình 2.13: Cấu trúc khung đường lên GTC.................................................................35 Hình 2.14: Cấu trúc tế bào ATM.................................................................................36 Hình 2.15: Cấu trúc tế bào ATM tại giao diện UNI (a) và NNI (b).............................37 Hình 2.16: Cấu trúc khung và mào đầu GEM..............................................................38 Hình 3.1: Giao diện người sử dụng của OptiSystem....................................................41 Hình 3.2: Thiết lập các thông số cho đường xuống......................................................45 Hình 3.3: Thiết lập các thông số cho đường lên...........................................................46 Hình 3.4: Thiết lập các thông số toàn mạng.................................................................46 Hình 3.5: Sơ đồ kết nối mạng theo chuẩn GPON.......................................................47 Hình 3.6: Cấu trúc khối ONU......................................................................................48 Hình 3.7: Mối liên quan giữ tín hiệu nhận được và hàm phân bố xác suất..................49 Hình 3.8: Mối quan hệ giữa hệ số phẩm chất Q và tỉ lệ lỗi bit BER............................51 Hình 3.9: Hệ số Q tính theo biên độ.............................................................................51 Hình 3.10: Công suất đo tại đầu ra của OLT khi Pphát = 1dBm..................................53 Hình 3.11: Công suất đo tại đầu vào của ONU 1 khi Pphát = 1dBm...........................53 Hình 3.12: Kết quả đo tại người sử dụng 1 trong kịch bản 1.......................................53 Luận văn tốt nghiệp Danh mục hình vẽ Hình 3.13: Đồ thị Min BER tại người sử dụng 1 trong kịch bản 1...............................54 Hình 3.14: Đồ thị mắt tại người sử dụng 1 trong kịch bản 1........................................54 Hình 3.15: Đồ thị hệ số phẩm chất Q tại người sử dụng 1 trong kịch bản 1................55 Hình 3.16: Kết quả đo tại người sử dụng 1 trong kịch bản 2 với L = 10km.................55 Hình 3.17: Đồ thị Min BER tại người sử dụng 1 trong kịch bản 2...............................56 Hình 3.18: Đồ thị mắt tại người sử dụng 1 trong kịch bản 2........................................56 Hình 3.19: Đồ thị hệ số phẩm chất Q tại người sử dụng 1 trong kịch bản 2................57 Hình 3.20: Kết quả đo tại người sử dụng 1 trong kịch bản 3 với bộ chia 1:16.............57 Hình 3.21: Đồ thị Min BER tại người sử dụng 1 trong kịch bản 3...............................58 Hình 3.22: Đồ thị mắt tại người sử dụng 1 trong kịch bản 3........................................58 Hình 3.23: Đồ thị hệ số phẩm chất Q tại người sử dụng 1 trong kịch bản 3................59 Hình 3.24: Công suất đo được tại đầu vào của bộ ONU1 với bộ chia 1:16..................59 Hình 3.25: Công suất đo được tại đầu ra của bộ OLT khi Pphát = 5dBm....................60 Hình 3.26: Công suất đo được tại đầu vào của bộ ONU1 khi Pphát = 5dBm..............60 Hình 3.27: Kết quả đo tại người sử dụng 1 trong kịch bản 4 với Pphát = 5dBm..........60 Hình 3.28: Đồ thị Min BER tại người sử dụng 1 trong kịch bản 4...............................61 Hình 3.29: Đồ thị mắt tại người sử dụng 1 trong kịch bản 4........................................61 Hình 3.30: Đồ thị hệ số phẩm chất Q tại người sử dụng 1 trong kịch bản 4................62 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các công nghệ truy nhập vô tuyến.................................................................6 Bảng 1.2: Đánh giá chung về các công nghệ truy nhập.................................................7 Bảng 1.3: So sánh về giá thành các công nghệ..............................................................8 Bảng 2.1: Bảng so sánh AON và PON về băng thông.................................................15 Bảng 2.2: Bảng so sánh AON và PON về việc điều khiển lưu lượng..........................16 Bảng 2.3: So sánh các chuẩn công nghệ TDMA PON.................................................19 Luận văn tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng anh Nghĩa tiếng việt CATV CDMA CO DTV DBA Asymmetric Digital Subscriber Line ATM-Based Passive Optical Network Asynchronous Tranfer Mode Bit Error Rate (The ITU-T uses Bit Error Ratio) Broadband Passive Optical Network Cable Television Code Division Multiple Access Central Office Definition Television Dynamic Bandwidth Alocation EPON Ethernet PON FEC FO FSAN FTTB FTTC FTTCa b FTTN FTTO FTTP Forward Error Correction FiberOptic Full Service Access Network Fiber To The Building Fiber To The Curb Truyền hình cáp Đa truy nhập phân chia theo mã Tổng đài trung tâm Truyền hình kỹ thuật số Cấp phát băng thông động Mạng quang thụ động chuẩn Ethernet Sửa lỗi trước Sợi quang Mạng truy nhập dịch vụ đầy đủ Cáp quang đến tòa nhà Cáp quang đến cụm dân cư FibertotheCabinet Cáp quang kéo tới tủ FTTH GEM GPON HDTV Fiber To The Node Fiber To The Office FibertothePremises Fibertothex, where x = (H)ome, (C)urb, (B)uilding, (P)remesis, etc. Fiber To The Home GPON Encapsulation Method Gigabit Passive Optical Network HighDefinition Television HFC Hybrid Fiber Coaxial IPTV ISDN ISP Internet Protocol Television Integrated Services DigitaNetwork Internet Service Provider International Telecommunication Union Local Area Network Cáp quang đến các node Cáp quang đến văn phòng Cáp quang kéo tới khách hàng Cáp quang kéo tới x, trong đó x có thể là Home, Curb, Building, Premises… Cáp quang đến tận nhà Phương thức đóng gói GPON Mạng quang thụ động Gigabit TV độ nét cao Mạng lai giữa cáp đồng và cáp quang Truyền hình Internet Mạng dịch vụ số tích hợp Nhà cung cấp dịch vụ Internet ADSL APON ATM BER BPON FTTx ITU LAN Đường dây thuê bao bất đối xứng Mạng quang thụ động dùng ATM Chế độ truyền tải không đồng bộ Tỉ lệ lỗi bít Mạng quang thụ động băng rộng Liên minh viễn thông quốc tế Mạng máy tính cục bộ Luận văn tốt nghiệp MAC MAN OAM ODF ODN OLT OMCI ONT ONU P2P PDU PLOA M PMD PON QoS SDH SNR SONE T Media Access Control Metropolitan Area Network Operations Administration and Maintenance Optical Distribution Frame Optical Distribution Network Optical Line Terminal/Termination ONT Management Control Interface Optical Network Terminal/Termination Optical Network Unit Point-to-Point Protocol Data Unit Physical Layer Operations and Maintenance Polarization Mode Dispersion Passive Optical Network Quality of Service Synchronous Digital Hierarchy Signal-to-Noise Ratio Điều khiển truy nhập Mạng đô thị Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ TDM TimeDivision Multiplexing TDMA Time Division Multiplex Access UNI User Network Interface Very High Bit Rate Digital Subscriber Line Video On Demand Voice over Internet Protocol Wave Division Multiplexing VDSL VoD VoIP WDM Thuật ngữ viết tắt Khai thác quản lí và bảo dưỡng Hộp phân phối quang Mạng phân phối quang Thiết bị đầu cuối đường dây quang Giao diện điều khiển quản lý thiết bị đầu cuối mạng Thiết bị đầu cuối mạng Thiết bị mạng quang Điểm tới điểm Đơn vị dữ liệu giao thức Quản lý vận hành bảo dưỡng lớp vật lý Tán sắc mode phân cực Mạng quang thụ động Chất lượng dịch vụ Phân cấp đồng bộ số Tỉ số tín hiệu trên tạp âm Ghép kênh phân chia theo thời gian Đa truy nhập phân chia theo thời gian Giao diện người sử dụng mạng Đường dây thuê bao số tốc độ rất cao Video theo yêu cầu Thoại qua giao thức Internet Ghép kênh phân chia theo bước sóng Luận Văn tốt nghiệp Lời mở đầu LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của các khu vực kinh tế, các tổ chức xã hội đã tạo ra nhu cầu rất lớn trong việc sử dụng các dịch vụ tiện ích tích hợp thoại, hình ảnh và dữ liệu.Bên cạnh đó, các dịch vụ ứng dụng trên Internet ngày càng phong phú và phát triển với tốc độ nhanh chóng như các dịch vụ mua bán trực tuyến, ngân hàng, các dịch vụ đào tạo từ xa, game trực tuyến,… Đặc biệt nhu cầu về các loại dịch vụ gia tăng tích hợp thoại, hình ảnh và dữ liệu đang ngày càng tăng. Sự phát triển của các loại hình dịch vụ mới, đòi hỏi hạ tầng mạng truy nhập phải đáp ứng các yêu cầu về băng thông rộng, tốc độ truy nhập cao. Vậy nên mạng quang là một giải pháp cần thiết và quan trọng để giải quyết các vấn đề trên. Trong đó, mạng truy nhập quang thụ động GPON (Passive Optical Network) là một giải pháp triển vọng đầy hứa hẹn trong mạng truy nhập để làm giảm bớt hiện tượng tắc nghẽn mạng. Mạng GPON là mạng điểm đến đa điểm mà không cần 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. Những năm gần đây Việt Nam cũng đã triển khai mạng truy nhập quang thụ động GPON đang có nhiều ưu thế. Công nghệ GPON hiện nay là một trong những công nghệ được lựa chọn hàng đầu cho việc 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 rộng. Xuất phát từ vị trí, vai trò của mạng truy nhập quang và các công nghệ truy nhập quang trong sự phát triển chung của hệ thống mạng viễn thông và mong muốn tìm hiểu mô hình hệ thống GPON nên em đã chọn đề tài “Phân tích và thiết kế mạng truy nhập GPON dựa trên phần mềm mô phỏng OptiSystem.” làm đề tài luận văn tốt nghiệp của mình. Ngoài phần lời mở đầu, nội dung luận văn được chia thành ba chương cụ thể như sau: Chương 1: Tổng quang mạng truy nhập . Chương này trình bày khái niệm mạng truy nhập cũng như phân loại mạng truy nhập quang. Những ưu điểm vượt trội của mạng truy nhập. Chương 2: Mạng quang thụ động với chuẩn GPON. Chương này trình bày kiến trúc mạng quang thụ động PON. Và tìm hiểu sâu hơn về công nghệ GPON như các tiêu chuẩn kỹ thuật, kỹ thuật truy nhập… Chương 3: Phân tích và thiết kế mạng truy nhập GPON dựa trên phầm mềm OptiSystem. Chương này trình bày các chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng quang và phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến mạng quang thông qua phần mềm OptiSystem. Nguyễễn Quang Huy CB110855 Luận văn tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan mạng truy nhập CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MẠNG TRUY NHẬP 1.1 Sự ra đời Mạng viễn thông hiện nay được phát triển theo hướng hoàn toàn đa phương tiện và Internet. Điều này làm cho việc tìm kiếm phương án giải quyết truy nhập băng thông có giá thành thấp, chất lượng cao đã trở nên rất cấp thiết. Cùng với sự phát triển của xã hội thông tin, nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông ngày càng tăng, từ dịch vụ điện thoại đến dịch vụ số liệu, hình ảnh, đa phương tiện. Việc tích hợp các dịch vụ này vào cùng một mạng sao cho mạng viễn thông trở nên đơn giản hơn và đang trở thành vấn đề nóng bỏng của nghành viễn thông quốc tế. 1.2 Khái niệm Mạng truy nhập theo quan điểm truyền thống. Theo quan điểm truyền thống, mạng truy nhập hay công trình ngoại vi là toàn bộ hệ thống thiết bị và đường truyền dẫn nằm giữa tổng đài và thiết bị đầu cuối của khách hàng, thực hiện chức năng truyền dẫn thiết bị và có kết nối trực tiếp đến thuê bao(hình 1.1). Như vậy, mạng truy nhập theo quan điểm truyền thống là một trong các loại hình mạng phức tạp nhất trên thế giới, chứa đựng một khối lượng khổng lồ các đôi dây cáp đồng để kết nối từ tổng đài nội hạt đến các thuê bao. Hình 1.1 : Mạng truy nhập theo quan điểm truyền thống Dịch vụ cơ bản do mạng truyền thống cung cấp là dịch vụ thoại truyền thống POST(plain old telephone services). Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, mạng cáp đồng nội hạt ngày nay còn có thể cung cấp nhiều loại hình dịch vụ IPTV. Tuy nhiên, mạng truy nhập truyền thống bộc lộ khá nhiều nhược điểm như: • Hạn chế khả năng cung cấp các dịch vụ mới, đặc biệt là dịch vụ băng thông. • Chi phí đầu tư lớn, lãng phí thiết bị • Bán kính phục vụ nhỏ. Để khắc phục được những nhược điểm trên của mạng truy nhập truyền thống, nhiều giải pháp ra đời. Ngoài các giải pháp nâng cao năng lực của mạng truy nhập Nguyễễn Quang Huy CB110855 Luận văn tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan mạng truy nhập truyền thống như dùng tổng đài phân tán RLC, dùng bộ cung cấp mạch vòng thuê bao số DLC, thay đổi đường kính cỡ cáp…còn xuất hiện các công nghệ truy nhập khác như truy nhập quang, truy nhập quang lai ghép đồng trục, truy nhập vô tuyến. Như vậy khái niệm mạng truy nhập theo quan điểm truyền thống khôn còn đúng với tất cả các mạng truy nhập hiện nay Mạng truy nhập hiện đại dưới quan điểm của ITU_T Theo các khuyến nghị của ITU-T, mạng truy nhập hiện được định nghĩa như trên hình 1.2.Theo đó mạng truy nhập là một chuỗi các thực thể truyền dẫn giữa giao diện nút dịch vụ(SNI) và giao diện người sử dụng- mạng (UNI).Mạng truy nhập chịu trách nhiệm truyền tải các dịch vụ viễn thông. Giao diện điều kiển và quản lý mạng là Q3 Thiết bị đầu cuối của khách hàng được kết nối với mạng truy nhập qua UNI, còn mạng truy nhập kết nối với nút dịch vụ (SN) thông quan SNI. Về nguyên tắc không có giới hạn nào về loại và dung lượng của UNI hay SNI. Mạng truy nhập và nút dịch vụ đều được kết nối với hệ thống mạng quản trị viễn thông (TMN) qua giao diện Q3. Hình 1.2: Mạng truy nhập hiện đại dưới quan điểm của ITU-T. Giao diện nút dịch vụ Là giao diện ở mặt cắt dịch vụ của mạng truy nhập. Kết nối với tổng đài SNI cung cấp cho thuê bao các dịch vụ cụ thể. VD: tổng đài có thể kết nối với mạng truy nhập qua giao diện V5 Giao diện V5 cung cấp chuẩn chung kết nối thuê bao số tới tổng đài số nội hạt. Giải pháp này có thể mang lại hiệu quả cao do cho phép kết hợp hệ thống truyền dẫn thuê bao và tiết kiệm card thuê bao ở tổng đài. Hơn nữa phương thức kết nối Nguyễễn Quang Huy CB110855 Luận văn tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan mạng truy nhập này cũng thúc đẩy việc phát triển các dịch vụ băng rộng. Giao diện người sử dụng- mạng Đây là giao diện phía khách hàng của mạng truy nhập. UNI phải hỗ trợ nhiều dịch vụ khác nhau, như thoại tương tự, ISDN băng hẹp và băng rộng và dịch vụ leased số hay tương tự…. Giao diện quản lý Thiết bị mạng truy nhập phải cung cấp giao diện quản lý để có thể điều kiển một cách hiệu quả toàn bộ mạng truy nhập. Giao diện này cần phải phù hợp với giao thức Q3 để có thể truy nhập mạng TMN và hoàn toàn tương thích với các hệ thống quản lý mạng mà thiết bị do nhiều nhà sản xuất cung cấp. Hiện nay phần nhiều các nhà cung cấp thiết bị sử dụng giao diện quản lý của riêng mình thay vì dùng chuẩn Q3. 1.3 Những giai đoạn phát triển của mạng truy nhập Với định nghĩa mạng truy nhập như trên để đạt được cấu trúc như mong muốn thì mạng truy nhập nói riêng và mạng viễn thông nói chung phải trải qua những giai đoạn quá độ với nhiều trạng thái khác nhau tương tự với những xuất phát điểm(mạng truyền số liệu, thoại truyền thống PSTN, mạng di động, mạng di động nội hạt) và giải pháp sử dụng khác nhau. Hình 1.3 cho chúng ta thấy mốc phát triển của các dòng thiết bị truy nhập trong mạng viễn thông với xuất phát điểm là mạng PSTN. Nguyễễn Quang Huy CB110855 Luận văn tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan mạng truy nhập Hình 1.3: Sự phát triển của các dòng thiết bị truy nhập. 1.4 Các công nghệ truy nhập 1.4.1 Phân loại Có rất nhiều tiêu chí khác nhau để phân loại công nghệ truy nhập. Ở đây, chúng ta thực hiện phân loại theo hai tiêu chí: dựa trên băng thông và môi trường truyền dẫn. *Phân loại dựa trên băng thông: • Truy nhập băng hẹp: ∙ Là truy nhập có tốc độ truy nhập <2Mbps. Ví dụ: truy nhập bằng quay số(dialup), công nghệ ISDN băng hẹp (N-ISDN), xDSL băng hẹp (ISDN, SDSL, ADSL lite)… • Truy nhập băng rộng: ∙ Là truy nhập có tốc độ truy nhập >2Mbps. Ví dụ: công nghệ xDSL, công nghệ Moderm cáp (MC), công nghệ truy nhập qua đường dây điện lực (PLC), công nghệ truy nhập quang, LMDS, Wimax, truy nhập vệ tinh… *Phân loại dựa trên môi trường truyền dẫn: • Công nghệ truy nhập hữu tuyến: ∙ Công nghệ modem băng tần thoại, ISDN, xDSL, Ethernet dựa trên cáp đồng xoắn. ∙ Công nghệ modem cáp CM trên mạng cáp truyền hình cáp CATV. ∙ Công nghệ PLC trên mạng cáp điện ∙ Công nghệ truy nhập quang trên cáp CATV, PLC, PSTN • Công nghệ truy nhập vô tuyến: Chúng ta có thể nhìn thấy truy nhập vô tuyến theo quan điểm của IEE (bảng 1.1). Theo đó căn cứ vào vùng bao phủ hệ thống thiết bị chúng ta có các mạng diện hẹp PAN với những ví dụ công nghệ như Blutooth, Wireless USB. Các mạng diện nội hạt với điển hình là công nghệ WLAN với những chuẩn cho lớp vật lý 802.11a, 802.11b,802.11g,802.11n. Tiếp theo là các mạng diện rộng với những cải tiến của chuẩn 801.11, những mạng truy nhập vô tuyến đa kênh đa điểm, đa kênh đa điểm nội hạt (MMDS và LMDS) với xuất phát điểm là dùng để quảng bá tín hiệu truyền hình. Nguyễễn Quang Huy CB110855 Luận văn tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan mạng truy nhập Cuối cùng là mạng diện rộng với các thế hệ của điện thoại tế bào và cộng thêm vào đó hệ thống truy nhập sử dụng vệ tinh. PAN LAN 802.11a Bluetooth 802.15 802.11b 802.11g 802.11n HiperLAN2 Notebook/PC đến thiết bị / Máy in / Bàn phím/ Điện thoại < 1Mbps MAN WAN 802.11 2.5G/3G 802.16 GSM/GPRS MMDS CDMA/1x/3x LMDS 4G Máy tính - Máy Truy nhập đến km Các máy cầm tay và tính và tới cuối cùng và cố thiết bị PDA đến internet định Internet 2 đến 54 + Mpbs 22+ Mbps 10 đến 384 kbps Bảng 1.1: Các công nghệ truy nhập vô tuyến. 1.4.2 So sánh và đánh giá các công nghệ truy nhập Chúng ta có thể thể so sánh các công nghệ truy nhập trên nhiều góc nhìn khác nhau: Bảng 1.2: cho chúng ta so sánh chung nhất giữa những công nghệ. Bảng 1.3: đánh giá về các công nghệ truy nhập trên khía cạnh kinh tế khi triển khai. Nguyễễn Quang Huy CB110855 Luận văn tốt nghiệp Công nghệ Dial – up (V90) xDSL (ADSL) Modem cáp IDSN Vệ tinh Chương 1: Tổng quan mạng truy nhập Băng thông Tốc Tốc độ lên xuống Ưu điểm độ Phạm vi cung cấp 33.6 Kb/s 56.6 Kb/s rộng, Giá thành rẻ Tốc độ cao 1.5 Mb/s 8 Mb/s Độ tin cậy cao Tốc độ cao Tối đa 10 Tối đa 30 Giá thành rẻ Mb/s Mb/s Chuẩn thông dụng Sử dụng rộng rãi 128 Kb/s 128 Kb/s Tương thích với DSL 33.6 Kb/s Khả năng ứng dụng rộng rãi 400 Kb/s Có khả năng di Vô tuyến di Tùy thuộc Tùy thuộc động triển khai động công nghệ công nghệ dịch vụ nhanh Tốc độ cao Vô tuyến cố Tùy thuộc Tùy thuộc Nhiều cấp độ ứng định công nghệ công nghệ dụng. Cáp quang Lớn ( cỡ Lớn Gbps) Gbps) PLC 18 Mb/s Nhược điểm (cỡ 45 Mb/s Tốc độ rất chậm Nhiều nhau chuẩn khác Cấu trúc và băng tần phải chia sẻ Tốc độ chậm Chi phí rất cao Khó quản lý giám sát Tốc độ luồng lên thấp Chi phí thiết bị cao Độ tin cậy chưa cao Ảnh hưởng do các tác dụng của thời tiết Nhiều chuẩn công nghệ Khó khăn khi triển khai trên diện rộng Chi phí thiết bị cao. Phạm vi ứng dụng hạn chế. Phụ thuộc vào cự ly và anten Tộc độ cao. Chất lượng kết nối Giá thành đắt cao Có mặt ở khắp nơi trên đường dây Chưa có chuẩn chung điện lực Bảng 1.2: Đánh giá chung về các công nghệ truy nhập. Công nghệ Băng thông Tốc độ lên Tốc Nguyễễn Quang Huy CB110855 Ưu điểm độ Nhược điểm Luận văn tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan mạng truy nhập xuống Dial – up (V90) xDSL (ADSL) Modem cáp Phạm vi cung cấp 33.6 Kb/s 1.5 Mb/s 56.6 Kb/s 8 Mb/s Tối đa 10 Tối đa 30 Mb/s Mb/s Tốc độ rất chậm Giá thành rẻ Tốc độ cao Nhiều Độ tin cậy cao Tốc độ cao 128 Kb/s 33.6 Kb/s động công nghệ định công nghệ Khả Tốc độ chậm Khó quản lý giám sát Tốc độ luồng lên thấp năng ứng dụng rộng rãi thuộc công nghệ Vô tuyến cố Tùy thuộc Tùy phải chia sẻ Tương thích với Chi phí rất cao 400 Kb/s Vô tuyến di Tùy thuộc Tùy khác Cấu trúc và băng tần Giá thành rẻ DSL Vệ tinh chuẩn nhau Chuẩn thông dụng Sử dụng rộng rãi IDSN 128 Kb/s rộng, thuộc công nghệ triển Độ tin cậy chưa cao Ảnh hưởng do các tác Có khả năng di động Chi phí thiết bị cao khai dịch vụ nhanh dụng của thời tiết Nhiều chuẩn công nghệ Khó khăn khi triển khai trên diện rộng Chi phí thiết bị cao. Tốc độ cao Phạm vi ứng dụng Nhiều cấp độ ứng hạn chế. dụng. Phụ thuộc vào cự ly và anten Cáp quang PLC Lớn ( cỡ Lớn Gbps) Gbps) 18 Mb/s 45 Mb/s (cỡ Tộc độ cao. Chất lượng kết nối Giá thành đắt cao Có mặt ở khắp nơi trên đường dây Chưa có chuẩn chung điện lực Bảng 1.3: So sánh về giá thành các công nghệ Hiện trạng và hướng phát triển Rất nhiều tài liệu công nhận rằng xu hướng phát triển của mạng truy nhập bao gồm hai hướng cơ bản: Nguyễễn Quang Huy CB110855 Luận văn tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan mạng truy nhập Thứ nhất là cung cấp cho khách hàng băng thông gần như không hạn chế đó chính là xu hướng phát triển các công nghệ quang thụ động Thứ 2 là cung cấp cho người dùng kết nối mọi lúc mọi nơi với tốc độ có thể thỏa mãn những ứng dụng cơ bản đó chính là các truy nhập vô tuyến với các thế hệ từ 2 đến 4. Phát triển của truy nhập vô tuyến hội tụ đến 4G Để tiến đến thế hệ thứ 4 mạng truy nhập vô tuyến sẽ hội tụ lại từ hai hướng: Hướng 1: Từ các hệ thống cá nhân, nội hạt, thành phố (với những đại diện điển hình WLAN và Wimax). Hướng 2: Từ phía các diện rộng ( với các đại diện là GSM, IMT2000, WCDMA). 1.4 Kết luận chương Trong chương 1, em đã giới thiệu các quan điểm khác nhau về mạng truy nhập, những giai đoạn phát triển của mạng truy nhập cũng như phân loại mạng truy nhập theo băng thông và môi trường truyền dẫn. Xu hướng phát triển của mạng truy nhập trong tương lai tuy có nhiều quan điểm khác nhau nhưng đều thống nhất hướng tới công nghệ truy nhập theo mạng thế hệ sau NGN với tiêu chí truy nhập mọi lúc, mọi nơi và không hạn chế tốc độ. Nguyễễn Quang Huy CB110855 Luận văn tốt nghiệp Chương 2: Mạng quang thụ động với chuẩn GPON CHƯƠNG 2: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG VỚI CHUẨN GPON 2.1 Mạng thụ động PON 2.1.1 Khái niệm mạng quang thụ động Mạng quang thụ động PON là một mạng quang không có các phần tử điện phụ hay thiết bị quang điện tử. PON là công nghệ sử dụng các bộ chia quang (Splitter) để nối tới rất nhiều thiết bị đầu cuối mạng quang. Như vậy, trong PON sẽ bao gồm: Sợi quang, các bộ chia, bộ kết hợp, bộ ghép định hướng, thấu kính, bộ lọc, chính nhờ vào cấu trúc như thế mà PON có những ưu điểm đặc trưng như: Không yêu cầu cung cấp nguồn điện nên không ảnh hưởng của lỗi nguồn. Tạo thành đường truyền thông suốt giữa tổng đài và thuê bao. Làm cho cấu trúc mềm dẻo hơn vì nó chỉ phụ thuộc vào dạng tín hiệu. Và việc sử dụng linh kiện thụ động sẽ làm tăng độ tin cậy của hệ thống. Chi phí cho khai thác vận hành và bảo dưỡng nhỏ. Đối với cấu trúc mạng PON, công suất quang sẽ quyết định số bộ chia quang. Tín hiệu có băng tần càng lớn, công suất quang càng nhỏ thì mức thu giảm, vì vậy khả năng chia kênh sẽ bị giảm so với trường hợp tín hiệu băng hẹp. Cho nên để tăng băng tần hệ thống phải áp dụng các công nghệ truyền dẫn tiên tiến như kĩ thuật thu kết hợp hay kĩ thuật ghép bước sóng. 2.1.2 Đặc điểm chính của hệ thống • Đặc trưng của hệ thống PON là thiết bị thụ động phân phối sợi quang đến từng nhà thuê bao sử dụng bộ chia splitter có thể lên tới 1:128. • PON hỗ trợ giao thức ATM, Ethernet. • PON hỗ trợ các dịch vụ voice, data và video tốc độ cao. • Khả năng cung cấp băng thông cao. • Trong hệ thống PON băng thông được chia sẻ cho nhiều khách hàng điều này sẽ làm giảm chi phí cho khách hàng sử dụng. • Khả năng tận dụng công nghệ WDM, ghép kênh phân chia theo dải tần và cung cấp băng thông động để giảm thiểu số lượng cáp quang cần thiết để kết nối giữa OLT và splitter. • PON thực hiện truyền dẫn 2 chiều trên 2 sợi quang hay 2 chiều trên cùng 1 sợi quang. • PON có thể hỗ trợ topo hình cây, sao, bus và ring. Nguyễễn Quang Huy CB110855 Luận văn tốt nghiệp Chương 2: Mạng quang thụ động với chuẩn GPON 2.1.3Kiến trúc mạng quang thụ động PON Cấu trúc mạng PON cơ bản gồm các thành phần là OLT, splitter quang, ONU/ONT. OLT chính là thiết bị đầu cuối phía nhà sản xuất, có nhiệm vụ kết nối tất cả các loại dịch vụ lại và truyền tín hiệu thông qua sợi cáp quang. Tín hiệu từ OLT sẽ đến các splitter quang. Splitter quang được sử dụng để phân chia công suất từ một sợi duy nhất đến x người sử dụng (x có thể là 32, 64 hoặc 128, điều đó phụ thuộc vào hệ số chia của splitter) trên một khoảng cách tối đa là 20 km. Để thu được tín hiệu từ OLT, tại phía người sử dụng cần có các bộ ONU/ONT. Hình 2.1: Mô hình chung của mạng quang thụ động PON Nguyễễn Quang Huy CB110855 Luận văn tốt nghiệp Chương 2: Mạng quang thụ động với chuẩn GPON Từ mô hình chung ở trên, mạng PON còn được triển khai dưới các dạng kiến trúc như sau: Hình 2.2: Các dạng kiến trúc của PON Trong sơ đồ trên, các thành phần chính của một mạng PON là:  OLT: Đây là thiết bị kết cuối kênh quang đặt tại Center Office. Nó là thành phần quan trọng nhất trong hệ thống GPON, cung cấp các giao diện truy nhập PON cho thiết bị ONU phía người sử dụng và các giao diện khác cho tín hiệu phía đường lên.  ONU: Đây là thiết bị lắp đặt tại phía khách hàng. Nó là điểm cuối của mạng quang FTTH. ONU có nhiệm vụ chuyển tín hiệu quang từ giao diện PON thành các chuẩn tín hiệu cho các thiết bị mạng, tín hiệu truyền hình, tín hiệu thoại được sử dụng tại thuê bao.  ONT: Đây là thiết bị đầu cuối phía người sử dụng, là điểm cuối cùng của ODN.  ODN: Hệ thống phân phối cáp quang tính từ sau OLT đến ONU/ONT. Cụ thể, hệ thống phân phối quang ODN bao gồm các thành phần sau đây: Măng xông quang Dây nhảy quang Nguyễễn Quang Huy CB110855 Luận văn tốt nghiệp Chương 2: Mạng quang thụ động với chuẩn GPON Hộp phối quang ODF Splitter (bộ chia/ghép quang). Ở đây bộ chia/ghép quang chính là bộ chia công suất quang. Dùng để chia một tín hiệu quang ở đầu vào thành nhiều tín hiệu ở đầu ra. Các hệ số chia thông thường là 1:4, 1:8… Đây là bộ chia thụ động tức là không phải cấp nguồn. Suy hao trong bộ chia phụ thuộc vào hệ số chia. Hệ số chia càng lớn thì suy hao càng lớn. Với hệ số chia là 1:2 thì suy hao khoảng 3 dB, với hệ số chia là 1:32 thì suy hao tối thiểu là 15dB. Suy hao này chính là suy hao xen tạo ra bởi sự chưa hoàn hảo trong quá trình xử lý. Hình 2.3 cho biết nguyên lý chung của bộ chia công suất quang. Giả sử tại đầu vào có 3 bước sóng λ1 ở đường xuống, λ2, λ3 ở đường lên, với bộ chia công suất có hệ số chia là 1:2 thì đầu ra có 2 cửa ra, một cửa có bước sóng vào là λ2và bước sóng ra là λ1, một cửa khác lại có bước sóng vào là λ3và bước sóng ra là λ1. Hình 2.3: Bộ chia công suất quang 2.1.4 Các chuẩn PON ITU-TG983 APON (ATM Pasive Optical Network) Mạng quang thụ động ATM. Đây là chuẩn mạng quang thụ động đầu tiên.Từng được sử dụng chủ yếu cho các ứng dụng thương mại trên nền ATM. BPON( Broadband PON) là chuẩn trên nền APON. Được bổ xung để hỗ trợ cho WDM ghép kênh phân chia theo bước sóng, cấp phát băng thông đường lên rộng và lớn hơn, tính chọn lọc cao. 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, cụ thể : • G983.1 : Năm 1998, trình bày về lớp vật lý cưa hệ thống APON/BPON. • G983.2 : Năm 1999, đặc tính của giao diện điều kiển và quản lý ONT. • G983.3 : Thông quan năm 2001, đặc tính mở rộng cung cấp những dịch vụ thông qua phân bổ bước sóng. Nguyễễn Quang Huy CB110855 Luận văn tốt nghiệp Chương 2: Mạng quang thụ động với chuẩn GPON • G983.4 : Thông qua năm 2001, mô tả những cơ chế cần thiết để hỗ trợ phan bổ băng tần động trong các ONT của cùng một mạng PON. • G983.5 : Thông qua năm 2002, xác định những cơ chế chuyển mạch bảo vệ cho BPON. • G983.6 : Thông qua năm 2002, định nghĩa những mở rộng cho giao diện điều kiển cần thiết cho quản lý những chức năng chuyển mạch tại ONT. • G983.7 : Thông qua năm 2001, định nghĩa những mở rộng cho giao diện điều kiển cần thiết cho quản lý những chức năng DBA tại ONT. ITU-T984 GPON ( Gigabit PON) là một sự phát triển của chuẩn BPON. Nó hỗ trợ tốc độ cao hơn, tăng cường bảo mật và chọn lớp giao thức ( ATM, GEM, Ethrenrt) • G 984.1 : mô tả những đặc tính chung của hệ thống GPON như là kiến trúc, tốc độ bít, bảo vệ và bảo mật • G984.2 : Xác định những thông số của GPON tại tốc độ lên là ( 155Mb/s, 622Mb/s, 1,5 Gb/s, 2,5Gb/s), xuống là (1,5Gb/s và 2,5Gb/s) • G983.4 : Mô tả những đặc tính về khung hội tụ truyền dẫn của GPON, bản tin, phương pháp xác định khoảng, hoạt động, giám sát, những chức năng bảo dưỡng và bảo mật. IEEE 802.3ah EPON hay GEPON ( Ethernet PON) là một chuẩn IEEE để sử dụng Ethernet cho dữ liệu gói. 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 Metro (MEN) để cung cấp đa dịch vụ. Tuy nhiên cơ chế duy trì và phục hội mạng của giải pháp EPON còn chậm nên chỉ có thể áp dụng cho mạng có quy mô vừa và nhỏ. 2.1.5So sánh mạng PON và AON Mạng quang chủ động AON (Active Optical Network) là kiến trúc mạng điểm điểm. Thông thường mỗi thuê bao có một đường cáp quang riêng chạy từ thiết bị trung tâm (Access Node) đến thuê bao. Có rất nhiều yếu tố để so sánh ưu điểm và nhược điểm của hai kỹ thuật PON và AON. Tuy nhiên, ở đây chúng ta sẽ xem xét một số thông số quan trọng như băng thông, khả năng điều khiển luồng, khoảng cách… Nguyễễn Quang Huy CB110855
- Xem thêm -