Tìm hiểu mạng truy nhập quang thụ động Ethernet - EPON

LỜI CẢM ƠN

Suốt trong thời gian học tập vừa qua, được sự quan tâm, giúp đỡ của trường Cao Đẳng Công Nghệ Thông Tin hữu nghị Việt - Hàn, khoa Công Nghệ Thông Tin Ứng Dụng, nay em đã hoàn thành khoá học của mình. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô trong khoa Công Nghệ Thông Tin Ứng Dụng và các khoa có liên quan đã tận tình chỉ bảo, cung cấp cho em những kiến thức cần thiết và bổ ích trong suốt quá trình học tập. Cảm ơn Trường Cao Đẳng CNTT hữu nghị Việt Hàn đã tạo điều kiện cho em học tập trong suốt thời gian qua.

Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến thầy Dương Hữu Ái đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp này.

Sinh viên thực hiện

BÙI NGỌC LÂM

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC HÌNH ẢNH iv

DANH MỤC BẢNG vi

DANG MỤC TỪ VIẾT TẮT vii

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 2

1.2 CẤU HÌNH CƠ BẢN CỦA MẠNG TRUY NHẬP QUANG 3

1.3 CẤU HÌNH THAM CHIẾU MẠNG TRUY NHẬP QUANG 3

1.4 CÁC KHỐI CHỨC NĂNG CƠ BẢN 4

1.4.1 Khối kết cuối đường quang OLT

1.4.2 Khối mạng quang ONU 4

1.4.3 Mạng phân phối quang ODN 5

1.4.3.1 Bộ tách/ghép quang 5

1.4.3.2 Mạng cáp quang thuê bao 5

1.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 6

CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET – EPON

.........................................................................................................................................7

2.1 MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON...................................................................7

2.1.1 Khái niệm mạng quang thụ động PON 7

2.1.2 Đặc điểm của hệ thống 7

2.1.3 Cấu trúc mạng quang thụ động PON

2.1.4 Các chuẩn của PON 10

2.1.5 Ưu, nhược điểm của mạng PON 11

2.2 GIỚI THIỆU VỀ MẠNG EPON 12

2.2.1 Lợi ích của mạng EPON 12

2.2.2 Nguyên lý hoạt động của EPON

2.2.3 Giao thức điều khiển đa điểm MPCP (Multi Point Control Protocol) ..14 2.2.4 EPON với kiến trúc 802

2.2.4.1 Point to Point Emulation (PtPE) 19

2.2.4.2 Share Medium Emulation

2.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠNG TRUY NHẬP EPON DỰA TRÊN PHẦN

MỀM OPTISYSTEM 22

3.1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM OPTISYSTEM

3.1.1 Giới thiệu chung 22

3.1.2 Các ứng dụng của phần mềm OptiSystem

3.1.3 Các đặc điểm chính của phần mềm OptiSystem 23

3.1.3.1 Thư viện các phần tử 23

3.1.3.2 Các công cụ hiển thị 24

3.1.3.3 Khả năng kết hợp với các công cụ phần mềm khác 24

3.1.3.4 Mô phỏng phân cấp với các hệ thống con 24

3.1.3.5 Ngôn ngữ SCIPT mạnh 25

3.1.3.6 Thiết kế nhiều lớp 25

3.1.3.7 Trang báo cáo 25

3.1.3.8 Quét tham số và tối ưu hóa 25

3.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠNG EPON

3.2.1 Các thông số thiết lập mạng EPON 25

3.2.2 Sơ đồ hệ thống mạng EPON

3.3 PHÂN TÍCH MẠNG TRUY NHẬP EPON DỰA TRÊN PHẦN MỀM

OPTISYSTEM 31

3.3.1 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng quang 31

3.3.1.1 Tỉ số lỗi Bit Ber 31

3.3.1.2 Hệ số phẩm chất Q 33

3.3.1.3 Đồ thị mắt 34

3.3.1.4 Mối quan hệ giữa tỉ lệ lỗi bit với đồ thị mắt 35

3.3.2 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến mạng quang

3.3.2.1 Đo kiểm các thông số cơ bản của mạng

3.3.2.2 Ảnh hưởng của khoảng cách 38

3.3.2.3 Ảnh hưởng của công suất phát 40

3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 42

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 43

ĐÁNH GIÁ VÀ NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Mạng truy nhập quang 2

Hình 1.2: Cấu hình của mạng truy nhập quang 3

Hình 1.3 Cấu hình tham chiếu của mạng truy nhập quang 3

Hình 1.4: Các khối chức năng của OLT 4

Hình 1.5: Các khối chức năng của ONU 4

Hình 1.6: Các bộ ghép 8x8 được tạo ra từ các bộ ghép 2x2. 5

Hình 1.7: Cấu trúc cơ bản mạng cáp quang thuê bao. 5

Hình 2.1: Mô hình chung của mạng quang thụ động PON 8

Hình 2.2: Các dạng kiến trúc của PON 8

Hình 2.3: Bộ chia công suất quang 10

Hình 2.4: Lưu lượng hướng xuống trong EPON 13

Hình 2.5: Lưu lượng hướng lên trong EPON 14

Hình 2.6: Thời gian Round-trip 15

Hình 2.7: Giao thức MPCP-hoạt động của bản tin Gate 16

Hình 2.8: Giao thức MPCP-hoạt động của bản tin Report 17

Hình 2.9: Trường LinkID được nhúng trong mào đầu 18

Hình 2.10: Hướng xuống trong PtPE 19

Hình 2.11: Hướng lên trong PtPE 19

Hình 2.12: Cầu giữa các ONU trong PtPE 20

Hình 2.13: Hướng truyền xuống trong SME 20

Hình 2.14: Hướng truyền lên trong SME 21

Hình 3.1: Giao diện người sử dụng của OptiSystem 22

Hình 3.2: Thiết lập các thông số cho đường xuống 27

Hình 3.3: Thiết lập các thông số cho đường lên 28

Hình 3.5: Sơ đồ kết nối mạng EPON 29

Hình 3.6: Cấu trúc khối ONU 30

Hình 3.7: Mối liên quan giữ tín hiệu nhận được và hàm phân bố xác suất. 31

Hình 3.8: Mối quan hệ giữa hệ số phẩm chất Q và tỉ lệ lỗi bit BER 33

Hình 3.9: Hệ số Q tính theo biên độ 34

Hình 3.10: Công suất đo tại đầu ra của OLT khi Pphát =1 dBm 35

Hình 3.11: Công suất đo tại đầu vào của ONU 1 khi Pphát = 1dBm 36

Hình 3.12: Đồ thị Min BER tại người sử dụng 1 trong trường hợp 1 36

Hình 3.13: Đồ thị mắt tại người sử dụng 1 trong trường hợp 1 37

Hình 3.14: Đồ thị hệ số phẩm chất Q tại người sử dụng 1 trong trường hợp 1 37

Hình 3.15: Đồ thị Min BER tại người sử dụng 1 trong trường hợp 2 38

Hình 3.16: Đồ thị mắt tại người sử dụng 1 trong trường hợp 2 39

Hình 3.17: Đồ thị hệ số phẩm chất Q tại người sử dụng 1 trong trường hợp 2 39

Hình 3.18: Công suất đo được tại đầu ra của bộ OLT khi Pphát = -1dBm 40

Hình 3.19: Công suất đo được tại đầu vào của bộ ONU1 khi Pphát = -1dBm 40

Hình 3.20: Đồ thị Min BER tại người sử dụng 1 trong trường hợp 3 41

Hình 3.21: Đồ thị mắt tại người sử dụng 1 trong trường hợp 3 41

Hình 3.22: Đồ thị hệ số phẩm chất Q tại người sử dụng 1 trong trường hợp 3 42

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1: Kết quả đo tại người sử dụng 1 trong trường hợp 1 36

Bảng 3.2: Kết quả đo tại người sử dụng 1 trong trường hợp 2 với L = 15km 38

Bảng 3.3: Kết quả đo tại người sử dụng 1 trong trường hợp 3 với Pphát = -1dBm 40

DANG MỤC TỪ VIẾT TẮT

TỪ VIẾT TẮT

TÊN TIẾNG ANH	TÊN TIẾNG VIỆT
ADSL	Asymmetric Digital Subscriber Line	Đường dây thuê bao bất đối xứng
AON	Active Optical Network	Mạng quang chủ động
ATM	Asynchronous Transfer Mode	Chế độ truyền dị bội
APON	ATM Passive Optical Network	Mạng quang thụ đông ATM
BER	Bit Error Rate (The ITU-T uses Bit Error Ratio)	Tỉ lệ lỗi bít
BPON	Broadband Passive Optical Network	Mạng quang thụ động băng rộng
CATV	Cable Television	Truyền hình cáp
CSMA/CD	Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect	Đa truy nhập cảm nhận sóng mang có phát hiện xung đột
DBA	Dynamic Bandwidth Alocation	Cấp phát băng thông động
DSL	Digital Subscriber Line	Đường dây thuê bao số
EMS	Element Management System	Hệ thống quản lý
EPON	Ethernet Passive Optical Network	Mạng quang thụ động Ethernet
FTTB	Fiber To The Building	Sợi quang đến tòa nhà
FTTC	Fiber To The Curb	Sợi quang đến cụm

	thuê bao
FTTH	Fiber To The Home	Sợi quang đến tận nhà thuê bao
GPON	Gigabit Passive Optical Network	Mạng quang thụ động Gigabit
IEEE	Institute of Electrical and Electronics Engineers	Hiệp hội các kỹ sư điện và điện tử thế giới
LAN	Local Area Network	Mạng cục bộ
MAN	Metropolitan Area Network	Mạng khu vực thủ đô
MAC	Media Access Control	Lớp điều khiển truy nhập phương tiện
MPCP	MultiPoint Control Protocol	Giao thức điều khiển đa điểm
MPtP	MultiPoint to Point	Mô hình điểm đa điểm
ODF	Optical Distribution Frame	Hộp phân phối quang
ODN	Optical Distribution Network	Mạng phân phối quang
OLT	Optical Line Terminal	Kết cuối đường truyền quang
OMCI	ONT Management Control Interface	Giao diện điều khiển quản lý thiết bị đầu cuối mạng
ONT	Optical Network Terminal/Termination	Thiết bị đầu cuối mạng
ONU	Optical Network Unit	Đơn vị mạng quang