Đang tải... (xem toàn văn)
Công nghệ truy nhập quang thụ động GPON đã được ITUT 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.Đồ án gồm 3 chương:Chương I: Mạng truy nhập quang băng rộng cấu trúc FTTH. Nội dung chương này sẽ trình bày về nguồn gốc ra đời, kiến trúc và ưu nhược điểm của FTTx cụ thể là FTTH.Chương II:Mạng quang thụ động với chuẩn GPON. Nội dung chương sẽ trình bày về kiến trúc, các thông số kỹ thuật của công nghệ GPON và các dịch vụ triển khai trên đó như: FTTx, IPTV, VPNMPLS….Chương III: Thiết kế, triển khai FTTH theo chuẩn GPON.
Đồ án tốt nghiệp Đại học NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 1/ Nhận xét của giáo viên hướng dẫn ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 2/ Điểm số: … (Bằng chữ: ……. ) Hà Nội ngày … tháng … năm 2012 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TS. NGUYỄN ĐỨC THỦY Sinh viên thực hiện: Cao Khắc Sơn i Lớp: D08VT3 Đồ án tốt nghiệp Đại học NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 1/ Nhận xét của giáo viên phản biện ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 2/ Điểm số: … (Bằng chữ: …….) Hà Nội ngày … tháng … năm 2012 GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Sinh viên thực hiện: Cao Khắc Sơn ii Lớp: D08VT3 Đồ án tốt nghiệp Đại học MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN i NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU vi DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT viii LỜI CẢM ƠN xii LỜI NÓI ĐẦU xiii CHƯƠNG I: MẠNG TRUY NHẬP QUANG BĂNG RỘNG CẤU TRÚC FTTH 1 1. 1. Giới thiệu về kiến trúc quang FTTx 1 1.1.1. Định nghĩa 1 1.1.2. Phân loại 1 1.2. Mạng quang truy nhập quang cấu trúc FTTH 3 1.2.1. Tổng quan về FTTH 3 1.2.2. Kiến trúc FTTH 3 1.2.3. Các cấu hình của FTTH 4 1.2.4. Bước sóng sử dụng trong FTTH 6 1.3. Kết luận chương I 7 CHƯƠNG II: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG VỚI CHUẨN GPON 8 2.1. Giới thiệu về mạng quang thụ động (PON) 8 2.1.1. Kiến trúc mạng PON 8 2.1.2. Các chuẩn mạng PON 10 2.2. Công nghệ GPON 13 2.2.1. Giới thiệu: 13 2.2.2. Kiến trúc mạng GPON 14 2.2.3. Các thông số kỹ thuật GPON 18 a. Tốc độ bit 18 2.2.4. Kỹ thuật truy nhập và phương thức ghép kênh 19 b.Phương thức ghép kênh 20 Sinh viên thực hiện: Cao Khắc Sơn iii Lớp: D08VT3 Đồ án tốt nghiệp Đại học 2.2.5. Lớp hội tụ truyền dẫn 20 a.Một số khái niệm cơ bản 20 21 b. Ngăn xếp giao thức 21 c. Các chức năng chính của GTC 23 d. Chức năng các lớp con trong GTC 23 2.2.6. Cấu trúc khung 24 a. Cấu trúc khung đường xuống 25 b.Cấu trúc khung đường lên 26 2.2.7. Phương Thức Đóng Gói Dữ Liệu 28 Cấu trúc khung GEM 28 2.2.8. Định cỡ và phân định băng thông trong GPON 31 b. Phân định băng thông động 33 2.2.9. Bảo mật và mã hóa 35 2.2.10. Một số dịch vụ của mạng GPON 35 a.FTTx 35 b.Dịch vụ VoIP 36 c.Dịch Vụ IPTV 36 d.Dịch vụ truyền số liệu VPN/MPLS 36 2.3. Kết luận chương II 37 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ, TRIỂN KHAI MẠNG FTTH THEO CHUẨN GPON 37 3.1. Giới thiệu 37 3.2. Mô hình triển khai FTTH trên nền GPON: 37 3.2.1. Cấu hình mạng tham chiếu 39 3.2.2. Tốc độ bit 41 3.2.3. Mã hóa đường dây 41 3.2.4. Bước sóng hoạt động 42 3.2.5. Nguồn phát tại giao diện Old và giao diện Oru 42 3.2.6. Đường truyền quang giữa giao diện Old/Oru 43 3.2.7. Bộ thu tại giao diện Ord và Olu 43 Sinh viên thực hiện: Cao Khắc Sơn iv Lớp: D08VT3 Đồ án tốt nghiệp Đại học 3.2.8. Các thông số kỹ thuật của mạng 44 3.3. Mô phỏng mạng FTTH trên nền GPON 47 3.3.1. Giới thiệu sơ lược về phần mềm Optisystem 47 3.3.2. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng quang 48 a.Tỉ lệ lỗi bit BER 48 b.Hệ số phẩm chất Q 51 c.Đồ thị mắt 52 d. Mối quan hệ giữa đồ thị mắt và tỉ lệ lỗi bit BER 54 3.3.3. Các tham số đặc trưng cho mạng GPON 55 a.Bước sóng hướng xuống 1490, 1550nm, hướng lên 1310nm 55 b. Phương thức ghép kênh 56 c.Phương thức điều chế NRZ 57 3.3.4. Mô phỏng các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạng GPON 58 a.Sơ đồ kết nối 58 3.4 Kết luận chương III 66 KẾT LUẬN 67 Sinh viên thực hiện: Cao Khắc Sơn v Lớp: D08VT3 Đồ án tốt nghiệp Đại học DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU Hình 1.1 Phân loại FTTx theo chiều dài cáp quang 1 Hình 1.2 Kiến trúc FTTH 4 Hình 1.3 Cấu hình điểm- điểm (P2P) 5 Hình 1.4 Cấu hình điểm – đa điểm (P2MP) 5 Hình 1.5 Đặc tuyến suy hao trong sợi quang 6 Hình 2.1 Kiến trúc mạng PON 9 Hình 2.2 Cấu trúc của WDM PON 12 Hình 2.3 Kiến trúc mạng GPON 14 Hình 2.4 Các khối chức năng trong OLT 15 Hình 2.5 Các khối chức năng của ONU 16 Hình 2.6 Cấu trúc cơ bản mạng cáp quang thuê bao 17 Hình 2.7 Các bộ 8x8 được tạo ra từ các bộ 2x2 17 Bảng 2.1 Tốc độ bit trong GPON 18 Hình 2.8 TDMA GPON 19 Hình 2.9 Cấu trúc phân lớp mạng GPON 21 Hình 2.10 Ngăn xếp giao thức của GTC 22 Hình 2.11 Điều khiển truy nhập môi trường 23 Hình 2.12 Cấu trúc tổng quan khung GTC hướng xuống và lên 25 Hình 2.13 Cấu trúc khung đường xuống 25 Hình 2.14 Các trường thông tin trong khung đường xuống 26 Hình 2.15 Cấu trúc khung đường lên 27 Hình 2.16 Cấu trúc các trường thông tin khung đường lên 27 Hình 2.17 Cấu trúc khung và mào đầu GEM 28 Hình 2.18 Mô tả chuyển trạng thái dựa trên tiêu đề GEM 30 Hình 2.19 Một số trường hợp phân mảnh 30 Hình 2.20 Mối quan hệ giữa khung GEM và khung GTC 31 Hình 2.21 Đa truy nhập phân chia theo thời gian trong GPON 32 Hình 2.22 Cửa sổ định cỡ 32 Sinh viên thực hiện: Cao Khắc Sơn vi Lớp: D08VT3 Đồ án tốt nghiệp Đại học Hình 2.23 Phân định băng thông động 33 Hình 2.24 Nguyên lý hàng đợi công bằng 34 Hình 2.25 Mô hình VoIP với GPON 36 Hình 3.1 Kiến trúc mạng và hạ tầng cung cấp dịch vụ của FTTH- GPON 38 Hình 3.2 Kiến trúc mạng quang 39 Hình 3.3 Mô hình mạng tham chiếu 39 Hình 3.4 Cấu hình vật lý chung của mạng phân bố quang ODN 40 Bảng 3.1 Ví dụ giao diện SNI và các dịch vụ 40 Bảng 3.2 Ví dụ giao diện UNI và các dịch vụ 41 Bảng 3.3 Các thông số giao diện quang đường xuống tốc độ 1244 Mbitps 45 Bảng 3.4 Thông số giao diện quang đường xuống tốc độ 2488 Mbitps 46 Bảng 3.5 Thông số giao diện quang đường lên tốc độ 155 Mbitps 46 Bảng 3.6 Thông số giao diện quang đường lên tốc độ 622 Mbitps 47 Bảng 3.7 Thông số giao diện quang đường lên tốc độ 1244 Mbitps 47 Hình 3.5 (a) Tín hiệu nhận được ở bộ thu. (b) Hàm phân bố xác suất bit “1” và “0”. 49 Hình 3.6 Mối quan hệ giữa hệ số phẩm chất Q và tỉ lệ lỗi bit BER 51 Hình 3.7 Hệ số Q tính theo biên độ 52 Hình 3.8 Sự hình thành đồ thị mắt 53 Hình 3.9 Đồ thị mắt 54 Hình 3.10 Phổ tín hiệu tại bước sóng 1490nm 55 Hình 3.11 Phổ tín hiệu tại bước sóng 1550nm 55 Hình 3.12 Phổ tín hiệu tại bước sóng 1310nm 56 Hình 3.13 Phương thức ghép kênh TDM trong GPON 57 Hình 3.14 Phân loại mã đường dây 58 Hình 3.15 Sơ đồ kết nối hệ thống FTTH- GPON 59 Hình 3.16 Sơ đồ kết nối bộ chia quang 1:32 60 Hình 3.17 Sơ đồ kết nối ONT 60 Bảng 3.8 Tham số thiết lập mô phỏng 61 Hình 3.19 Đồ thị tín hiệu khoảng cách 20km, hệ số chia 1:32, bước sóng 1490nm 62 Hình 3.20 Đồ thị tín hiệu khoảng cách 10km, Splitter 1:64, bước sóng 1490nm 63 Sinh viên thực hiện: Cao Khắc Sơn vii Lớp: D08VT3 Đồ án tốt nghiệp Đại học Hình 3.21 Đồ thị tín hiệu cho tốc độ 2488Mbps, công suất phát 0dB 64 Hình 3.22 Đồ thị tín hiệu cho tốc độ 1244Mbps, công suất phát 0dB 64 Hình 3.23 Đồ thị tín hiệu Splitter 1:32, L=10km, tốc độ 2488Mbps (down) 66 DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT A AES Advanced Encryption Standard Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến Alloc ID Allocation Identifier Phân bổ nhận dạng AON Acctive Optical Network Mạng quang chủ động AP Access Point Điểm truy nhập APON ATM PON ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ chuyển đổi không đồng bộ B BER Bit Error Ratio Tỉ lệ lỗi bit BIP Bit Interleaved Parity Bit đan xen chẵn lẻ BOH Burst over Head Mào đầu burst BPL Broadband over Power Line Băng rộng dùng cáp điện BPON Broadband PON PON băng rộng C Sinh viên thực hiện: Cao Khắc Sơn viii Lớp: D08VT3 Đồ án tốt nghiệp Đại học CAPEX Capital Expense CDMAPON Code Division Multiplexing Access PON Đa truy nhập phân chia theo mã PON CO Central Office Trung tâm dịch vụ D DBA Dynamic Bandwith Assignment Phân bổ băng tần động DEMUX Demultiplexer Bộ tách kênh DP Distribution Point Điểm phân phối DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số E EPON Ethernet PON F FBA Fixed Bandwitch Allocation Phân bổ băng tần cố định FEC Forward Error Correction Kĩ thuật sửa lỗi FMD Fiber Management Point Điểm quản lý sợi FTTH Fiber To The Home Cáp quang đến hộ gia đình FTTB Fiber To The Building Cáp quang đến tòa nhà FTTC Fiber To The Curb Cáp quang đến vỉa hè FTTE Fiber To The Exchange Cáp quang đến điểm giao dịch G GEM GPON Encapsulation Method Phương thức đóng gói dữ liệu GPON GEPON Gigabit Ethernet PON EPON tốc độ Gigabits GPM GPON Physical Media Dependent Lớp phụ thuộc phương tiện vật lý GPON GPON Gigabit PON PON tốc độ Gigabits GTC GPON Transmission Conversion Lớp hội tụ truyền dẫn GPON H HEC Header Error Control Tiêu đề kiểm soát lỗi HFC Hybrid Fiber Coaxial Cáp đồng trục lai ghép I IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers Viện các kỹ sư Điện và Điện tử IP Internet Protocol Giao thức Internet IPTV Internet Protocol Television TV qua giao thức Internet Sinh viên thực hiện: Cao Khắc Sơn ix Lớp: D08VT3 Đồ án tốt nghiệp Đại học ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet ITUT International Telecommunication Union- Telecom Tổ chức viễn thông quốc tế L LLID Link Logic Identifier Nhận dạng liên kết logic M MAC Media Access Control Điều khiển phương tiện truy nhập MDU Multi Dwelling Unit Khu vực chung cư MPCPDU Multipoint Control Protocol Data Unit Giao thức điều khiển đa điểm PDU MPLS Multiprotocol Label Switching Đa truy nhập theo giao thức chuyển mạch nhãn MUX Multiplexer Ghép kênh N NRZ Non Return to Zero Không trở về 0 O OAM Operation Administration and Mainternance Quản lý hoạt động và bảo dưỡng ODN Optical Distribution Network Mạng phân phát quang OLT Optical Line Termination Đường cuối quang OMCI ONU Management and Control Interface Giao diện quản lý và điểu khiển ONU ONT Optical Network Termination Kết cuối quang ONU Optical Network Unit Đơn vị mạng quang OPEX Operation Expense P PCPd Physical Control Block downsteam Khối điều khiển vật lý đường xuống PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức PLC Power Line Communication Thông tin đường cáp điện PLI Programmable Logic Controller Bộ điều khiển lập trình logic PLOAM Physical Layer OAM Lớp vật lý OAM PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động PTI Payload Type Indicator Chỉ số loại tải trọng Sinh viên thực hiện: Cao Khắc Sơn x Lớp: D08VT3 [...]... hai công ty đang triển khai mạng FTTH theo công nghệ GPON Do đó em chọn đề tài tốt nghiệp là Thiết kế mạng truy nhập quang băng rộng cấu trúc FTTH dựa trên chuẩn công nghệ GPON Đồ án của em gồm 3 chương: Chương I: Mạng truy nhập quang băng rộng cấu trúc FTTH Nội dung chương này sẽ trình bày về nguồn gốc ra đời, kiến trúc và ưu nhược điểm của FTTx cụ thể là FTTH Chương II :Mạng quang thụ động với chuẩn. .. sóng WDM để truy n dẫn trên mạng phân bố quang ODN Mạng truy nhập quang OAN bao gồm các phần: khối kết cuối đường truy n quang OLT, mạng phân bố quang ODN, khối cuối mạng quang ONT Sinh viên thực hiện: Cao Khắc Sơn Lớp: D08VT3 3 Chương I: Mạng truy nhập quang băng rộng cấu trúc FTTH Có nhiều sự lựa chọn được đưa ra cho mạng truy nhập quang OAN đó là: Cấu hình điểm – điểm (P2P) Cấu hình điểm nối đa điểm... kiến trúc FTTH trong các chương sau Sinh viên thực hiện: Cao Khắc Sơn Lớp: D08VT3 7 Chương II: Mạng quang thụ động với chuẩn GPON CHƯƠNG II: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG VỚI CHUẨN GPON 2.1 Giới thiệu về mạng quang thụ động (PON) Mạng quang thụ động viết tắt là PON (Passive Optical Network) Công nghệ mạng quang thụ động còn được hiểu là mạng công nghệ truy nhập quang giúp tăng cường kết nối giữa các nốt mạng truy. .. bộ môn Thông Tin Quang và các bạn đã giúp đỡ tận tình trong thời gian học tập và làm đồ án Sinh viên thực hiện: Cao Khắc Sơn Lớp: D08VT3 xiv Chương I: Mạng truy nhập quang băng rộng cấu trúc FTTH CHƯƠNG I: MẠNG TRUY NHẬP QUANG BĂNG RỘNG CẤU TRÚC FTTH 1 1 Giới thiệu về kiến trúc quang FTTx 1.1.1 Định nghĩa FTTx (Fiber To The x) là một kiến trúc mạng trong đó sợi quang được kéo từ các thiết bị chuyển... Lớp: D08VT3 2 Chương I: Mạng truy nhập quang băng rộng cấu trúc FTTH 1.2 Mạng quang truy nhập quang cấu trúc FTTH 1.2.1 Tổng quan về FTTH Định nghĩa: FTTH (Fiber To The Home) là mạng viễn thông bằng cáp quang được nối đến tận nhà để cung cấp các dịch vụ tốc độ cao như điện thoại, Internet tốc độ cao và TV Đây là phương thức truy cập Internet bằng cáp quang, thay cho cáp đồng tiêu chuẩn từ trước đến nay... Công nghệ truy nhập quang thụ động GPON đã được ITUT 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 Vì vậy việc triển khai FTTH theo chuẩn GPON là cần thiết để đáp ứng các nhu cầu về dịch vụ tốc độ cao, băng. .. vụ FTTH là một kiến trúc mạng truy nhập quang có băng thông rộng, tốc độ truy n dữ liệu cao với chất lượng dịch vụ tốt Dựa trên công nghệ mạng quang thụ động cùng với kiến trúc transceiver mới, mạng FTTH có khả năng cung cấp cho số lượng thuê bao lớn hơn rất nhiều so với mạng Internet thông thường, dễ dàng mở rộng mạng và cho phép người sử dụng dùng đồng thời nhiều dịch vụ truy n thông tốc độ cao Công. .. hao trong sợi quang Sinh viên thực hiện: Cao Khắc Sơn Lớp: D08VT3 6 Chương I: Mạng truy nhập quang băng rộng cấu trúc FTTH Hình trên mô tả phổ suy hao trong sợi quang silicat Thông thường, tổn hao lớn nhất trên sợi quang ở bước sóng 1,38µm gây ra bởi hấp thụ của tạp chất trong ion OHdo quá trình sản suất cáp quang Thông qua các tính chất suy hao của sợi quang, mạng FTTH được triển khai dựa trên ba vùng... sợi quang (DP): là điểm kết thúc của đoạn cáp gốc .Trên thực tế triển khai, điểm phân phối sợi quang thường là măng xông quang, hoặc các tủ cáp quang phối Sinh viên thực hiện: Cao Khắc Sơn Lớp: D08VT3 16 Chương II: Mạng quang thụ động với chuẩn GPON Hình 2.6 Cấu trúc cơ bản mạng cáp quang thuê bao − Cáp quang phối (Distribution Optical Cable): xuất phát từ điểm phối quang( DP) tới các điểm truy nhập mạng. .. thụ động với chuẩn GPON Nội dung chương sẽ trình bày về kiến trúc, các thông số kỹ thuật của công nghệ GPON và các dịch vụ triển khai trên đó như: FTTx, IPTV, VPN/MPLS… Chương III: Thiết kế, triển khai FTTH theo chuẩn GPON Chương này sẽ nêu ra mô hình, các tham số, cấu hình tham chiếu cho việc triển khai công nghệ Mô phỏng kiến trúc FTTH- GPON bằng phần mềm Optiwave System 7.0 Qua việc thiết lập các tham . ra mô hình, các tham số, cấu hình tham chiếu cho việc triển khai công nghệ. Mô phỏng kiến trúc FTTH-GPON bằng phần mềm Optiwave System 7.0. Qua việc thiết lập các tham số liên quan dựa theo