Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTX

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

ĐỀ TÀI:

Nguyễn Như Huê

MSSV: 0720095

NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG MẠNG TRUY NHẬP QUANG FTTX

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 90 trang tài liệu này.

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

CHUYÊN NGÀNH: VIỄN THÔNG VÀ MẠNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. TS. Bùi Hữu Phú

Thành phố HCM – Năm 2011

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sấu sắc nhất tới Thầy Bùi Hữu Phú

-Trưởng bộ môn Viễn Thông và Mạng. Trong suốt quá trình làm luận văn, Thầy đã luôn hết lòng hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn này. Đồng thời, em cũng xin gửi lời cảm ơn tới Thầy Cô trong khoa Điện Tử Viễn Thông, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên – Đại Học Quốc Gia Thành Phố HCM đã tận tình dạy dỗ em trong suốt 4 năm học tại trường.

Em đã cố gắng hết sức để hoàn thành luận văn này. Vì thời gian nghiên cứu và trình độ có hạn nên luận văn của em không thể tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong sự quan tâm, góp ý của thầy cô và các bạn để luận văn tốt nghiệp của em hoàn chỉnh hơn.

Em xin chân thành cám ơn!

LỜI NÓI ĐẦU

Xã hội ngày càng phát triển dẫn tới sự phát triển của các khu vực kinh tế như: khu công nghiệp, khu công nghệ cao, khu thương mại, khu chung cư cao cấp… cùng với sự phát triển ngày càng lớn mạnh của các tổ chức kinh tế như: ngân hàng, kho bạc, công ty… 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 như các dịch vụ mua bán trực tuyến, ngân hàng, game trực tuyến, các dịch vụ đào tạo từ xa,… Đặc biệt nhu cầu về các loại dịch vụ tích hợp thoại, hình ảnh và dữ liệu ngày càng gia tăng. Sự phát triển của các loại hình dịch vụ mới đòi hỏi hạ tầng mạng truy cập phải đáp ứng các yêu cầu về băng rộng, tốc độ truy cập cao. Công nghệ truy nhập cáp đồng xDSL đã được triển khai rộng rãi nhưng hạn chế về tốc độ và cự ly không đáp ứng được yêu cầu dịch vụ. Vì vậy, nghiên cứu triển khai các giải pháp truy nhập quang (FTTx) là vấn đề cấp thiết hiện nay nhằm xây dựng hạ tầng mạng truy nhập đáp ứng yêu cầu băng thông rộng, tốc độ cao của các loại hình dịch vụ mới.

Công nghệ truy nhập quang thụ động GPON đã được ITU chuẩn hóa, hiện nay là một trong những công nghệ được lựa chọn hàng đầu 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 rộng. GPON sẽ là công nghệ truy nhập được lựa chọn triển khai hiện tại và tương lại.

Hiện nay, ở nước ta đã có một số nhà cung cấp dịch vụ như FPT, VNPT, Viettel, CMC TI… đã và đang triển khai hệ thống mạng truy nhập quang (FTTx - Fiber To The X). Và CMC TI là công ty đầu tiên tại Việt Nam triển khai mạng FTTx theo công nghệ GPON. Do đó em chọn đề tài tốt nghiệp là “Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx” để tìm hiểu về công nghệ này. Luận văn gồm 5 chương, nội dung cụ thể của các chương như sau :

Chương 1: Tổng quan về mạng FTTx

Chương này cho ta cái nhìn khái quát về sự ra đời, tình hình phát triển của

mạng FTTx trên thế giới và Việt Nam, những ứng dụng thực tiễn của mạng FTTx.

Chương 2: Các giải pháp triển khai mạng FTTx

Trong chương này, chúng ta sẽ xem xét qua về kiến trúc mạng chủ động AON

và nghiên cứu chủ yếu mạng quang thụ động PON với chuẩn GPON.

Chương 3 : Triển khai mạng FTTx theo chuẩn GPON tại CMC TI

Trong chương này chúng ta sẽ xem xét triển khai mạng truy nhập quang theo công nghệ GPON tại công ty CMCTI. Đi sâu tìm hiểu thiết bị OLT đang được sử dụng tại CMC TI, thiết bị ISAM 7342 FTTU.

Chương 4 : Mô phỏng hệ thống mạng FTTx theo chuẩn GPON

Chương này mô phỏng hệ thống mạng FTTx theo chuẩn GPON. Một số tình huống sẽ được đưa ra để đánh giá sự phụ thuộc của hệ thống mạng quang vào các yếu tố như khoảng cách truyền, tốc độ bit, hệ số chia của splitter, suy hao, phương thức mã hóa… Đánh giá hệ thống dựa trên tỉ lệ lỗi bit BER, đồ thị mắt, chỉ số Q.

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển của đề tài

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Như Huê

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN I

LỜI NÓI ĐẦU II

MỤC LỤC IV

DANH MỤC HÌNH VIII

DANH MỤC BẢNG X

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT XI

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG FTTx 3

1.1 Giới thiệu chương 3

1.2 Nguồn gốc sự ra đời của mạng FTTx 3

1.3 Định nghĩa 7

1.4 Phân loại 7

1.4.1 Phân loại theo chiều dài cáp quang 7

1.4.2 Phân loại theo cấu hình 8

1.5 Ưu nhược điểm mạng FTTx 9

1.5.1 Ưu điểm 10

1.5.2 Nhược điểm 11

1.6 Ứng dụng của FTTx 11

1.7 Tình hình phát triển FTTx trên thế giới và tại Việt Nam 12

1.7.1 Tình hình FTTx trên thế giới 12

1.7.2.Tình hình FTTx tại Việt Nam 14

1.8 Kết luận chương 14

CHƯƠNG 2 MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG VỚI CHUẨN GPON 15

2.1 Giới thiệu chương 15

2.2 Mạng quang chủ động AON 15

2.3 Mạng quang thụ động PON 16

2.3.1 Mô hình mạng quang thụ động 16

2.3.2 Các chuẩn mạng PON 19

2.3.2.1 APON 19

2.3.2.2 BPON 19

2.3.2.3 EPON 20

2.3.2.4 GPON 22

2.3.3 Ưu nhược điểm mạng PON 23

2.3.3.1 Ưu điểm 23

2.3.3.2 Nhược điểm 23

2.3.4 So sánh mạng PON và AON 23

2.3.4.1 Về băng thông và lưu lượng 23

2.3.4.2 Về tính kinh tế 24

2.4 Công nghệ GPON (Gigabit PON) 25

2.4.1 Giới thiệu 25

2.4.2 Kiến trúc mạng GPON 26

2.4.2.1 Kết cuối đường quang OLT 27

2.4.2.2 Thiết bị đầu cuối mạng ONU/ONT 28

2.4.2.3 Mạng phân phối quang ODN 28

2.4.3 Các đặc tính cơ bản của GPON 29

2.4.3.1 Tốc độ bit 29

2.4.3.2 Khoảng cách 30

2.4.3.3 Tỉ lệ chia 30

2.4.4 Cấu trúc phân lớp của mạng quang GPON 30

2.4.4.1 Lớp phụ thuộc phương tiện vật lý PMD 30

2.4.4.2 Lớp hội tụ truyền dẫn GTC 32

2.4.4.2.1 Các chức năng chính hệ thống GTC 34

2.4.4.2.2 Các chức năng của các phân lớp trong hệ thống GTC 35

2.4.4.2.3 Phân lớp thích ứng và giao diện với các thực thể lớp trên 35

2.4.4.3 Cấu trúc khung GTC 36

2.4.4.3.1 Cấu trúc khung đường xuống 36

2.4.4.3.2 Cấu trúc khung đường lên 37

2.4.5 Cấp phát băng tần động DBA 38

2.4.5.3 Quản lý hoạt động DBA 40

2.5 Bảo vệ đối với phần mạng quang thụ động GPON 40

2.6 Bảo mật 41

2.7 Kết luận chương 42

CHƯƠNG 3 TRIỂN KHAI MẠNG FTTX TẠI CMC TI 43

3.1 Giới thiệu chương 43

3.2 Mô hình GPON tại CMC TI 43

3.3 Các thiết bị trong mạng GPON 44

3.3.1. Một số thiết bị ONT 44

3.3.2 Cấu trúc thiết bị OLT sử dụng trên mạng FTTx tại CMC TI 46

3.3.2.1. Tổng quan về sản phẩm 7342 ISAM FTTU 46

3.3.2.2 Tính năng GPON của 7342 ISAM FTTU 46

3.3.2.3 Dịch vụ 47

3.3.2.4 Giao diện mạng 47

3.3.2.5 Cấu trúc thiết bị ISAM 7342 FTTU 49

3.3.2.6 Các khối chức năng của thiết bị 49

3.3.2.7. Hoạt động quản lí và bảo trì 53

3.4 Các dịch vụ đang cung cấp trên mạng GPON CMCTI 57

3.4.1 FTTH/B 57

3.4.2 Dịch vụ VoIP 58

3.4.3 Dịch vụ IPTV 58

3.4.4 Dịch vụ truyền số liệu VPN/MPLS 59

3.5 Kết luận chương 59

CHƯƠNG 4 MÔ PHỎNG MẠNG FTTX THEO CHUẨN GPON 60

4.1 Giới thiệu chương 60

4.2 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng quang 61

4.2.1 Tỉ lệ lỗi bit BER 61

4.2.2 Hệ số phẩm chất Q 64

4.2.3 Đồ thị mắt 65

4.2.4 Mối quan hệ giữa đồ thị mắt và tỉ lệ lỗi bit BER 67

4.3 Các tham số đặc trưng cho mạng GPON 67

4.3.1 Bước sóng hướng xuống 1490 nm, hướng lên 1310 nm 67

4.3.2 Phương thức điều chế NRZ 68

4.3.2.1 Chức năng cơ bản của mã đường dây 68

4.3.2.2 Tại sao lại dùng điều chế NRZ 69

4.4 Mô phỏng các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạng GPON 71

4.4.1 Sơ đồ kết nối 71

4.4.2 Các tình huống mô phỏng 73

4.4.2.1 Các thông số thiết lập chung 73

4.4.2.2 Ảnh hưởng của khoảng cách 74

4.4.2.3 Ảnh hưởng của hệ số chia của Splitter 77

4.4.2.4 Ảnh hưởng của tốc độ bit 79

4.5 Kết luận chương 80

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82