Nghiên cứu công nghệ g PON và ứng dụng triển khai mạng truy nhập quang thụ động tại trung tâm viễn thông 1 – VNPT hà nội

Tuy nhiên, hạ tầng mạng truy nhập cáp đồng sử dụng công nghệ xDSL gặp phải những hạn chế về cự ly và tốc độ không đáp ứng được yêu cầu dịch vụ cũng như đòi hỏi về khả năng cung cấp đa dị

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Lê Quang Hợp

Sinh ngày: 08 tháng 10 năm 1974 tại Bắc Giang

Quê quán: Ngọc Sơn – Hiệp Hòa – Bắc Giang

Hộ khẩu: Phường Thượng Thanh - Long Biên - Hà Nội

Nơi công tác: Trung tâm VT1 - VNPT Hà Nội - Tập đoàn VNPT

Mã học viên: 15K13010004, Kỹ thuật viễn thông, Khóa 2015-2017 Tôi xin cam đoan đề tài luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ “Nghiên cứu công nghệ G-PON và ứng dụng triển khai mạng truy nhập quang thụ động tại Trung tâm viễn thông 1 – VNPT Hà Nội” là công trình nghiên cứu của tôi với sự giúp đỡ của các anh chị đồng nghiệp tại VNPT Hà Nội Các kết quả nghiên cứu có tính độc lập riêng, không sao chép bất cứ tài liệu nào Các dữ liệu sử dụng trong luận văn có nguồn gốc rõ ràng, đúng với thực tiễn đơn vị Các kết quả nghiên cứu trong luận văn do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn của đơn vị

Hà Nội, ngày 22tháng 12năm 2017

Học viên thực hiện

Lê Quang Hợp

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, cho phép em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và lời cảm ơn sâu sắc nhất đến các Thày cô đã trực tiếp giảng dạy, các Thày cô trong khoa đào tạo sau đại học, các Thày cô trong Ban giám hiệu Viện đại học mở Hà Nội đã trực tiếp tận tình hướng dẫn, dìu dắt, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại trường Nhờ

sự chỉ bảo hướng dẫn quý giá đó mà trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và viết luận văn em đã hoàn thành một các tốt nhất chương trình của khóa học

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các Thầy Cô giáo – Các nhà khoa học

đã trực tiếp hoặc gián tiếp giảng dạy truyền đạt những kiến thức khoa học chuyên ngành bổ ích cho em trong suốt hai năm qua

Em xin gửi tới PGS.TS Phạm Ngọc Namlời cảm ơn sâu sắc nhất vì đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để hướng dẫn giúp đỡ em nghiên cứu tài liệu và hoàn thành

đề tài luận văn tốt nghiệp thạc sỹ “Nghiên cứu công nghệ G-PON và ứng dụng triển khai mạng truy nhập quang thụ động tại Trung tâm viễn thông 1 – VNPT Hà Nội”

Cuối cùng, Em rất mong nhận được sự đóng góp, nhận xét và phê bình của quý Thầy Cô và tất cả bạn đọc

TÓM TẮT

Đề tài luận văn thạc sỹ “Nghiên cứu công nghệ G-PON và ứng dụng triển khai mạng truy nhập quang thụ động tại Trung tâm viễn thông 1 – VNPT Hà Nội” gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về công nghệ GPON

Chương 2: Hiện trạng mạng truy nhập băng rộng VNPT Hà Nội và Trung tâm viễn thông 1

Chương 3: Tối ưu mạng băng rộng MAN-E và mạng truy nhập GPON nhằm thay thế mạng truy nhập cáp đồng ADSL tại TTVT1 và VNPT Hà Nội

Về cơ bản, đề tài luận văn thạc sỹ đã nghiên cứu hiện trạng hạ tầng viễn thông VNPT Hà Nội và TTVT1 để chỉ ra những giải pháp cần bổ sung, tối ưu nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển của công nghệ và nhu cầu sử dụng dịch vụ băng rộng của khách hàng trên địa bàn Hà Nội

Trên cơ sở hiện trạng và những bất cập đang tồn tại Luận văn chỉ ra những giải pháp tối ưu hệ thống, hạ tầng nhằm đảm bảo nâng cao chất lượng dịch vụ và khả năng đáp ứng hạ tầng viễn thông cung cấp cho khách hàng có nhu cầu sử dụng các dịch vụ viễn thông ngày một tăng, nhất là dịch vụ Internet cáp quang trên địa bàn Hà Nội

Mặt khác, việc triển khai đồng bộ các giải pháp đã nêu tại đề tài nghiên cứu

đã góp phần quan trọng trong việc quy hoạch hạ tầng mạng viễn thông của đơn vị từ nay đến hết năm 2020 [1], đáp ứng hầu hết nhu cầu của khách hàng về giải pháp kết nối băng rộng Bên cạnh đó, việc triển khai các giải pháp cũng sẽ từng bước thu gọn tiến tới thu hồi thanh lý mạng truy nhập cáp đồng cũ công kềnh, tốc độ hạn chế, chi phí giá thành cao trong năm 2018[2] … để phục vụ tái đầu tư hạ tầng quang hiện đại, đồng bộ nhằm đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cũng như sự phát triển công nghệ ngày càng cao của xã hội

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

LỜI CẢM ƠN 2

TÓM TẮT 3

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 8

DANH MỤC HÌNH 11

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 3

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GPON 3

1.1 Giới thiệu chung 3

1.2 Kiến trúc và các phần tử kết cuối mạng PON 5

1.2.1 Kiến trúc và các phần tử mạng PON 5

1.2.2 Các hệ thống PON đang được triểnkhai 9

1.2.2.1 Hê thống APON/BPON 9

1.2.2.2 Hệ thống GPON 10

1.2.2.3 Hệ thống EPON 10

1.2.2.4 Hệ thống WDM-PON 10

1.2.2.5 Nhậnxét 11

1.3 Khả năng cung cấp băng thông và dịch vụ 11

1.3.1 Khả năng cung cấp băng thông 11

1.3.2 Khả năng cung cấp dịch vụ 12

1.4 Kết luận 14

CHƯƠNG 2 16

HIỆN TRẠNG MẠNG TRUY NHẬP BĂNG RỘNG VNPT HÀ NỘI VÀ TRUNG

TÂM VIỄN THÔNG 1 16

2.1 Hiện trạng hệ thống mạng MAN-E 16

2.1.1 Cấu trúc mạng MAN-E 16

2.1.2 Hiện trạng mạng MAN-E VNPT Hà Nội 19

2.1.3 Khả năng kết nối của hệ thống MAN-E VNPT Hà Nội 21

2.1.3.1 MetroNet cung cấp kết nối KTR Ethernet điểm tới điểm 21

2.1.3.2 MetroNet cung cấp kết nối KTR Ethernet điểm tới điểm 21

2.1.3.3 MetroNet cung cấp kết nối KTR Ethernet điểm tới đa điểm 22

2.1.3.4 MetroNet cung cấp kết nối Internet trực tiếp với VDC 23

2.1.3.5 MetroNet cung cấp kết nối VPN/VNN liên tỉnh với VDC 23

2.1.3.6 MetroNet cung cấp kết nối VPN/VNN quốc tế với VDC 24

2.1.3.7 MetroNet cung cấp kết nối MegaWAN nội tỉnh tốc độ cao 24

2.1.3.8 MetroNet cung cấp kết nối MegaWAN liên tỉnh tốc độ cao 25

2.1.3.9 MetroNet cung cấp kết nối MegaWAN quốc tế tốc độ cao 26

2.1.3.10 MetroNet cung cấp kết nối VPN nội tỉnh L2 tốc độ cao 26

2.1.3.11 MetroNet cung cấp kết nối dịch vụ FTTH 27

2.2 Cấu trúc mạng PON Trung tâm viễn thông 1 - VNPT Hà Nội 28

2.2.1 Nguyên tắc tổ chức mạng FTTx - PON 28

2.2.1.1 Các sở cứ tổ chức mạng phân phối cáp quang (ODN) 28

2.2.1.2 Nguyên tắc phối cáp 28

2.2.2 Lựa chọn Splitter và các giải pháp lắp đặt 30

2.2.2.1 Giải pháp lắp đặt Splitter 1 cấp 30

2.2.2.2 Giải pháp lắp đặt Splitter 2 cấp 31

2.2.3 Các giải pháp cho mạng FTTH 32

2.2.3.1 Giải pháp cho các toà chung cư, văn phòng có mật độ khách hàng cao 32

2.2.3.2 Giải pháp cho khu đô thị tập trung nhiều nhà cao tầng 34

2.2.3.3 Giải pháp tại các khu biệt thự, nhà liền kề 36

2.2.4 Kết cuối dây thuê bao quang tại nhà Khách hàng 37

2.2.4.1 Kết cuối tại các khu nhà riêng lẻ, liền kề và biệt thự 37

2.2.4.2 Kết cuối tại các tòa nhà cao tầng, văn phòng 38

2.2.5 Định nghĩa các dịch vụ cung cấp trên hệ thống GPON 38

2.2.5.1 Dịch vụ FiberVNN trên GPON 38

2.2.5.2 Dịch vụ FiberVNN + MyTV HD 40

2.2.5.3 Dịch vụ MegaWAN nội tỉnh (VPN L3) trên GPON 42

2.2.5.4 Dịch vụ MegaWan liên tỉnh tốc độ cao 43

1.4 Kết luận 45

CHƯƠNG 3 46

TỐI ƯU MẠNG BĂNG RỘNG MAN - E VÀ MẠNG TRUY NHẬP G - PON NHẰM THAY THẾ MẠNG TRUY NHẬP CÁP ĐỒNG ADSL TẠI TTVT1 46

VNPT HÀ NỘI 46

3.1 Cơ sở, sự cần thiết thực hiện giải pháp tối ưu mạng 46

3.2 Mục tiêu của giải pháp tối ưu hoá mạng MAN-E và GPON 47

3.3 Thực hiện giải pháp 48

3.3.1 Giải pháp tối ưu mạng MAN - E 48

3.3.1.1 Tối ưu lưu lượng truyền tải từ lớp AGG lên lớp Core VNPT Hà Nội 48

3.3.1.2 Tách Ring Aggregation 53

3.3.1.3 Xây dựng phần mền thống kê lưu lượng các tuyến trung kế để chủ động tối ưu hoá lưu lượng mạng lưới 56

3.3.2 Giải pháp tối ưu năng lực mạng truy nhập GPON 62

3.3.2.1 Hiện trạng 62

3.3.2.2 Giải pháp 64

3.4 Kết luận đánh giá hiệu quả của giải pháp 68

KẾT LUẬN LUẬN VĂN 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ADSL Asymmetric Digital Subscriber

AGG Aggregation Lớp tập trung lưu lượng

ANI Access Node Interface Giao diện nốt truy nhập

APON ATM over Passive Optical

ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền không đồng bộ BER Bit Error Ratio Tỉ lệ lỗi bit

BRAS Broadband remote Access Server Truy nhập máy chủ từ xa

CBR Constant Bit Rate Tốc độ bit cố định

DHNN1 Dai Hoc NN1 Tổng đài Đại học NN 1

DTH Dinh Tien Hoang Tổng đài Đinh Tiến Hoàng DSLAM Digital Subscriber Line Đường thuê bao số

E/O Electrical/Optical Điện/quang

FEC Forward Error Correction Sửa lỗi

FTTB Fiber to the Building Mạng quang đến tòa nhà

FTTCa Fiber to the Cabinet/Curb Mạng quang đến tủ cáp

FTTH Fiber to the Home Mạng quang đến hộ gia đình

GEM G-PON Encapsulation Mode Chế độ đóng gói GPON

GLP Gia Lam Pho Tổng đài Gia Lâm Phố

GPM G-PON Physical Media Lớp phụ thuộc vật lý GPON

GPON Gigabit-capable Passive Optical

GTC GPON Transmission

Convergence Lớp hội tụ truyền dẫn GPON

IP Internet Protocol Giao thức mạng

LAN Local Area Network Mạng nội bộ

LT Line Terminal Đầu cuối đường dây

MAN Metronet Area Network Mạng vùng đô thị

MPLS Multi-Protocol-Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPN Mode Partition Noise Nhiễu chia mode

NT Network Termination Kết cuối mạng

NVC Nguyen Van Cu Tổng đài Nguyễn Văn Cừ

O/E Optical/Electrical Quang/điện

OAN Optical Access Network Mạng truy nhập quang

ODF Optical Distribution Frame Giá phân phối quang

ODN Optical Distribution Network Mạng phân phối quang

OLT Optical Line Termination Thiết bị kết cuối đường dây

quang ONT Optical Network Termination Kết cuối mạng quang ONU Optical Network Unit Đơn vị mạng quang

ONU-ID ONU Identifier Nhận dạng thiết bị kết cuố ORL Optical Return Loss Suy hao phản xạ quang

OS Operations System Hệ điều hành

PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động Port-ID Port Identifier Nhận dạng cổng

QOS Quality of service Chất lượng dịch vụ

SDH Synchronous Digital Hierarchy Mạng số đồng bộ

SNI Service Node Interface Giao diện node dịch vụ

TTVT1 Trung tam vien thong 1 Trung tâm viễn thông 1 TTH Thuong Thanh Tổng đài Thượng Thanh VOIP Voice Over Internet Protocol Giao thức thoại Internet

VTHN Vien thong Ha Noi Viễn thông Hà Nội

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Quan hệ mạng GPON với mạng trục và mạng thuê bao 5

Hình 1.2: Kiến trúc phân chia mạng GPON 6

Hình 1.3 Mô hình giao thức BPON, GPON và GEPON 7

Hình 1.4 Băng thông chia sẻ trong mạng VDSL2 và các mạng PON 8

Hình 1.5 Dải bước sóng dùng cho GPON 9

Hình 2.1: Cấu trúc mạng MAN-E 17

Hình 2.2: Hiện trạng mạng MAN E VNPT Hà Nội 20

Hình 2.3: MetroNet Ethernet điểm- điểm đầu cuối là TB Ethernet Switch L2 21

Hình 2.4: MetroNet Ethernet điểm-điểm sử dụng Ethernet Router hoặc L3 22

Hình 2.5: MetroNet cung cấp KTR Ethernet điểm tới đa điểm 23

Hình 2.6: MetroNet cung cấp kết nối Internet trực tiếp với VDC 23

Hình 2.7: MetroNet cung cấp kết nối VPN/VNN liên tỉnh với VDC 24

Hình 2.8: MetroNet cung cấp kết nối VPN/VNN quốc tế với VDC 24

Hình 2.9: MetroNet cung cấp kết nối MegaWAN nội hạt tốc độ cao 25

Hình 2.10: MetroNet cung cấp kết nối MegaWAN liên tỉnh tốc độ cao 26

Hình 2.11: MetroNet cung cấp kết nối MegaWAN quốc tế tốc độ cao 26

Hình 2.12: MetroNet cung cấp kết nối VPN nội tỉnh L2 tốc độ cao 27

Hình 2.13: MetroNet cung cấp kết nối dịch vụ FTTH 28

Hình 2.14: Cấu trúc lắp đặt Splitter 1 cấp 30

Hình 2.15: Cấu trúc lắp đặt Splitter 2 cấp 32

Hình 2.16: Cấu trúc lắp đặt Splitter 1 cấp dạng 1 32

Hình 2.17: Cấu trúc lắp đặt Splitter 1 cấp dạng 2 33

Hình 2.18: Cấu trúc lắp đặt Splitter 2 cấp 34

Hình 2.19: Cấu trúc lắp đặt Splitter 1 cấp 35

Hình 2.20: Cấu trúc lắp đặt Splitter 2 cấp 36

Hình 2.21: Cấu trúc Splitter 1 cấp 37

Hình 2.22: Cấu trúc Splitter 2 cấp 37

Hình 2.23: Lắp đặt dây thuê bao quang tại nhà Khách hàng 38

Hình 2.24 : Dịch vụ FiberVNN cung cấp trên hệ thống GPON VNPT Hà Nội 39

Hình 2.25 : Dịch vụ FiberVNN + MyTV HD cung cấp trên hệ thống GPON 41

Hình 2.26: OLT/G-PON cung cấp dịch vụ MegaWan nội tỉnh tốc độ cao 42

Hình 2.27: OLT/G-PON cung cấp dịch vụ MegaWan liên tỉnh tốc độ cao 44

Hình 3.3: Sơ đồ kết nối vùng DGG(Agg) – TQY(Agg) sau bước 2 52

Hình 3.6: Sơ đồ kết nối vùng DGG(Agg)-TQY(Agg) sau bước 1 55

Hình 3.7: Giao diện trang chủ phần mềm 56

Hình 3.8: Giao diện chức năng thông kê lưu lượng của phần mền 57

Hình 3.9: Hệ thống các node PON vùng TTVT1 67

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Tốc độ gói cước FiberVNN 40

Bảng 2.2: Tốc độ của FiberVNN+MyTV 42

Bảng 3.1: Hiện trạng lưu lượng kết nối 2 Ring DGG, TQY 50

Bảng 3.2: Lưu lượng kết nối 2 Ring DGG, TQY sau đấu chuyển 51

Bảng 3.3: Thống kê Lưu lượng MAN E 58

Bảng 3.4: Thống kê Lưu lượng GPON 58

Bảng 3.5: Thống kê Lưu lượng BRAS 59

Bảng 3.6: Thống kê Lưu lượng Nội mạng 60

Bảng 3.7: Thống kê Lưu lượng Liên mạng 60

Bảng 3.8: Giao diện tra cứu lưu lượng 61

Bảng 3.9: Giao diện 1 trang thống kê lưu lượng MAN E ngày 23/06/2016 62

Bảng 3.10: Biểu đồ lưu lượng 1 kênh trung kế MAN E ngày 23/06/2016 62

Bảng 3.11: Năng lực hạ tầng mạng GPON VNPT Hà Nội trước tối ưu 63

Bảng 3.12: Năng lực hạ tầng mạng GPON TTVT1 Hà Nội trước tối ưu 64

Bảng 3.13: Năng lực hạ tầng mạng GPON TTVT1 sau tối ưu 65

Bảng 3.14: Năng lực hạ tầng mạng GPON VNPT Hà Nội sau tối ưu 65

1

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay, các dịch vụ ứng dụng trên Internet phong phú và phát triển với tốc

độ nhanh chóng Các dịch vụ thanh toán trực tuyến,Đào tạo từ xa, Game online, Truyền hình IPTV, Dịch vụ điện toán đám mây… Đặc biệt nhu cầu về các loại dịch

vụ gia tăng tích hợp Voice, Video và data đang ngày càng phổ biến Sự phát triển của các loại hình dịch vụ mới, đòi hỏi hạ tầng mạng truy nhập đáp ứng các yêu cầu

về băng thông rộng, tốc độ truy nhập cao Tuy nhiên, hạ tầng mạng truy nhập cáp đồng sử dụng công nghệ xDSL gặp phải những hạn chế về cự ly và tốc độ không đáp ứng được yêu cầu dịch vụ cũng như đòi hỏi về khả năng cung cấp đa dịch vụ trên cùng một kết nối

Trung tâm viễn thông 1 nói riêng và VNPT Hà Nội nói chung trong những năm gần đây đã phát triển mạnh mạng cáp quang FTTx để đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông tốc độ cao của khách hàng Doanh thu đạt được từ các dịch vụ băng rộng sử dụng cáp quang hiện chiếm tỷ trọng chủ yếu Tuy nhiên, việc phát triển mạng cáp quang thuê bao FTTx đồng nghĩa với việc phải thi công rất nhiều tuyến cáp quang dung lượng lớn Với cơ sở hạ tầng như hiện nay thì việc thi công cáp quang ngày càng khó khăn do hạ tầng cống bể ngầm của VNPT đã hết dung lượng Các tuyến cống bể xã hội hoá đang được Thành phố triển khai thí điểm trên vài tuyến phố chính không đáp ứng được yêu cầu, việc mở rộng rất khó khăn và tốn kém, việc kéo treo cáp quang là không thực hiện được do có quyđịnh về ngầm hóa của thành phố[3] Do vậy, yêu cầu đặt ra là áp dụng công nghệ mới để giảm thiểu việc sử dụng dung lượng cáp quang đường trục, tận dụng hệ thống mạng sẵn có nhưngphải đáp ứng yêu cầu về cung cấp dịchvụCông nghệ truy nhập quang thụ động GPON đã được ITU chuẩn hóa Công nghệ này 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, truyền hìnhvà truyền số liệu với băng thông lớn tốc độ cao Mạng PON ngoài việc giải quyết các vấn đề về băng thông, còn có ưu điểm là chi phí lắp đặt thấp do tận dụng được những sợi quang trong mạng sẵn có PON cũng dễ dàng và thuận tiện

2

trong việc ghép thêm các thiết bị kết cuối mạng 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 GPON sẽ là công nghệ truy nhập lựa chọn triển khai hiện tại và tương lai GPON chính là giải pháp phù hợp nhất đối với hạ tầng mạng hiện tại của VNPT HàNội Với định hướng phát triển mạng truy nhập sử dụng công nghệ GPON, hiện nay TTVT1-VNPT Hà Nội đã và đang triển khai toàn diện việc chuyển đổi, thay thế

hệ thống xDLS bằng hệ thống GPON Luận văn “Nghiên cứu công nghệ GPON và ứng dụng triển khai mạng truy nhập quang thụ động tại TTVT1-VNPT Hà Nội” thực hiện giới thiệu tổng quan về công nghệ GPON, nghiên cứu tìm hiểu những đặc điểm kỹ thuật cơ bản của công nghệ GPON, phân tích hiện trạng mạng G-PON của VNPT Hà Nội và TTVT1 bao gồm cấu hình mạng, chủng loại, tính năng, khả năng đáp ứng của thiết bị được sử dụng trên mạng G-PON.Từ đó tác giả tính toán nhu cầu sử dụng dịch vụ của khách hàng, hiệu quả kinh doanh và giải pháp kỹ thuật nhằm đề xuất các giải pháp tối ưu mạng dịch vụ để thay thế mạng truy nhập cáp đồng cũ và dần lạc hậu

Cấu trúc luận văn bao gồm:

Chương 1: Tổng quan về công nghệ PON

Chương 2: Hiện trạng mạng truy nhập băng rộng của VNPT Hà Nội& TTVT1

Chương 3: Tối ưu mạng băng rộng MAN-E và mạng truy nhập GPON nhằm thay thế mạng truy nhập cáp đồng ADSL tại TTVT1 & VNPT Hà Nội

3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆGPON

Trong chương này, tác giả trình bày những đặc điểm chung về công nghệ mạng quang thụ động (Passive Optical Network - PON), những kiến trúc cơ bản và các phần tử kết cuối mạng quang thụ động (Gigabit Capeble Passive Optical Network - GPON) Những hệ thống PON điển hình, khả năng cung cấp băng thông, dịch vụ và mô hình kết nối cơ bản của công nghệ PON trong thực tế cũng sẽ được giới thiệu

1.1 Giới thiệu chung

Hiện nay trêncả nước có khoảng hơn 10 triệu thuê bao Internet băng rộng cố định, trong đó có tới gần 8 triệu thuê bao là cáp quang FTTx Tính đến cuối năm

2016, Tập đoàn Bưu chính viễn thông Việt Nam VNPT là doanh nghiệp có số lượng khách hàng sử dụng cao nhất với trên 42% thị phần cáp quang [4] Tiếp đến là Tập đoàn viễn thông Quân đội Viettel và Công ty cổ phần FPT Số còn lại là của các nhà cung cấp khác như CMC, Sài Gòn POSTEL, Truyền hình cáp Việt Nam…

Với sự phát triển, bùng nổ của các dịch vụ trực tuyến như trong lĩnh vực ngân hàng, giải trí, giáo dục, có thể nói internet băng rộng cáp quang là nhu cầu tất yếu của xã hội phát triển ngày nay

Thông thường, mạng viễn thông thường được cấu thành bởi ba mạng chính: mạng đường trục, mạng phía khách hàng và mạng truy nhập Trong những năm gần đây, mạng đường trục có những bước phát triển nhảy vọt do sự xuất hiện của các công nghệ mới, như công nghệ ghép kênh theo bước sóng (Wavelength Division Multipnexing - WDM) Mạng nội hạt (Local Area Network - LAN) hiện cũng đã đạt đến tốc độ 1Gb/s, thậm chí các sản phẩm Ethernet 10 Gb/s cũng đã được cung cấp trên thị trường Điều này đã dẫn đến một sự chênh lệch rất lớn về băng thông giữa một bên là mạng LAN tốc độ cao và mạng đường trục và một bên là mạng truy nhập tốc độ thấp, mà chúng ta vẫn thường gọi đó là nút cổ chai (bottleneck) trong mạngviễnthông.ViệcbùngnổlưulượngInternettrongthờigian vừa qua càng làm trầm

Mạng quang thụ động có thể định nghĩa một cách ngắn gọn như sau: “Mạng quang thụ động là một mạng quang không có các phần tử điện hay các thiết bị quang điện tử”

Với khái niệm này, mạng PON sẽ không chứa bất kỳ một phần tử tích cực nào mà cần phải có sự chuyển đổi điện - quang Thay vào đó, PON sẽ chỉ 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: không cần nguồn điện cung cấp nên không bị ảnh hưởng bởi lỗi nguồn, có độ tin cậy cao và không cần phải bảo dưỡng

do tín hiệu không bị suy hao nhiều như đối với các phần tử tíchcực

Mạng PON ngoài việc giải quyết các vấn đề về băng thông, nó còn 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 cácONU(Optical Network Unit – Thiết bị mạng quang) 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 phátlại.PON có thể hoạt động với chế độ không đối xứng Chẳng hạn, một mạng PON có thể truyền dẫn theo luồng OC- 12 (622 Mbits/s) ở đường xuống và truy nhập theo luồng OC- 3 (155 Mbits/s) ở đường lên Một mạng không đối xứng như vậy sẽ giúp cho chi phí của các thiết bị mạng quang giảm đi rất nhiều do chỉ phải sử dụng các bộ thu phát giá thành thấphơn

PON còn 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

5

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 không thể đảm bảo được năng lượng dự phòng cho tất cả các đầu cuối ở xa

Với những lý do như trên, công nghệ PON có thể được coi là một giải pháp hàng đầu cho mạng truy nhập PON cũng cho phép tương thích với các giao diện SONET/SDH và có thể được sử dụng như một vòng thu quang thay thế cho các tuyến truyền dẫn ngắn trong mạng đô thị hay mạch vòng SONET/SDH đườngtrục

1.2.Kiến trúcvà các phần tử kết cuối mạng PON

1.2.1 Kiến trúc và các phần tử mạng PON

Một mạng GPON bao gồm một kết cuối đường quang (Optical Line Terminal - OLT), một hay nhiều các mạng phân phối quang (Optical Distribution Network - ODN) và một hay nhiều các đơn vị mạng quang ONU, hoặc các kết cuối mạng quang ONT Quan hệ giữa các thành phần mạng trên với mạng mạng trục và mạng thuê bao được mô tả như Hình 1.1:

Hình 1.1 Quan hệ mạng GPON với mạng trục và mạng thuê bao

OLT cung cấp giao diện nút dịch vụ (Service Node Interface - SNI) hướng về mạng trục và điều khiển mạng GPON Thường giao diện SNI bao gồm các giao diện Ethernet 1Gbps hay 10Gbps, TDM SONET hay SDH (OC3 hay STM1) nhưng cũng có thể bao gồm các giao diện khác như IP, TDM và thậm chí ATM tại bất kỳ tốc độ nào ODN thường bao gồm các bộ chia và các đường cáp quang Bộ chia trong GPON có tỉ lệ chia lên tới 64 ONU hay ONT Mỗi ONU có thể cung cấp dịch vụ cho nhiều thuê bao Một ONU kết thúc một sợi quang trong mạng GPON (sau bộ chia thụ động) và đưa ra một

6

hay nhiều các giao diện hội tụ hướng về phía thuê bao Tại đầu cuối bên kia của giao diện này là kết cuối mạng NT (Network Terminal) cung cấp các giao diện dịch vụ như POTS, 10/100Base-T hay DS1/E1 tới các thuê bao như Hình 1.2:

Hình 1.2:Kiến trúc phân chia mạng GPON

Về phía thuê bao, giao diện mạng người dùng và mật độ giao diện phụ thuộc từng điều kiện cụ thể, thường là 10/100Base-T, DS1/E1 và POTS nhưng cũng có thể là cáp đồng, cáp đồng trục hay không dây sử dụng HPNA, MoCA, WiFi hay các giao thức mạng người dùng khác Có thể có các thiết bị CPE khác như hộp IP set-top, switch hay router Ethernet, thoại PBX

Các thông số kỹ thuật G-PON:

Tốc độ dữ liệu: 1.244/ 2.488 Gb/s hướng xuống và 0.155/ 0.622/ 1.244/ 2.488 Gb/s hướng lên

Bước sóng: 1260-1360nm đường lên; 1480-1500nm đường xuống

Ghép kênh: ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM

Cấp phát băng thông động DBA (Dynamic Bandwith Allocation)

Loại lưu lượng: dữ liệu số

Khung truyền dẫn: GEM

Dịch vụ: dịch vụ đầy đủ (Ethernet, TDM, POTS)

Phạm vi công suất sử dụng luồng lên: -1 đến +4 dBm (10Km và 20Km ODN)

Loại cáp: tiêu chuẩn ITU-T Rec G.652

Suy hao tối đa giữa các ONU:15dB

Cự ly cáp tối đa: 20Km với DFB laser luồng lên, 10Km với Fabry-Perot

Mô hình giao thức GPON được mô tả trênHình 1.3:

Hình 1.3 Mô hình giao thức BPON, GPON và GEPON

Các đặc tính tiêu chuẩn của GPON

- GPON có kiến trúc mạng điểm – đa điểm Trong mạng GPON một sợi quang

từ CO có thể phân phối dịch vụ tới 32 miền ONU/ONT Mỗi ONU hay ONT có thể phục

vụ một hay nhiều khách hàng phụ thuộc vào yêu cầu và khả năng đáp ứng của thiết bị

Ví dụ thiết bị ONU/ONT của Terawave có thể phục vụ từ 1 tới 96 khách hàng Kiến trúc

GE-PON

8

điểm – đa điểm của GPON cho phép sử dụng IP multicast và giao thức quản lý nhóm IGMP (Internet Group Management Protocol) để cung cấp các dịch vụ quảng bá như IPTV và game online qua một luồng lưu lượng đơn, tận dụng được băng thông rất lớn của sợi quang và chi phí băng thông thấp

- Chia sẻ lượng băng thông rất lớn Mỗi sợi quang trong GPON cung cấp luồng dịch vụ 2488Mbps luồng xuống và 1244Mbps luồng lên, thừa đủ cho các dịch vụ truyền hình quảng bá, truyền hình theo yêu cầu, Internet tốc độ cao, thoại, đường truyền riêng hay các dịch vụ cho cá nhân và doanh nghiệp

Hình 1.4 Băng thông chia sẻ trong mạng VDSL2 và các mạng PON

Tính năng cấp phát băng thông động DBA cho phép khả năng phục vụ quá tải Tất

cả các thuê bao không sử dụng toàn bộ băng thông của họ trong tất cả thời gian Cấp phát băng thông cố định sẽ dẫn tới hiện tượng lãng phí băng thông do không được sử dụng đến

và làm giới hạn số thuê bao có thể được phân phối băng thông và giảm thu nhập từ mạng Mạng GPON với tính năng cấp phát băng thông động cho phép đưa các ONT vào hàng đợi và cung cấp lượng băng thông cần thiết theo yêu cầu của các ONT tương ứng Vì vậy các nhà cung cấp dịch vụ có thể phục vụ thêm thuê bao (phục vụ quá tải)

Sử dụng một sợi cho truyền dẫn hai hướng GPON sử dụng phương thức ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM co phép truyền dẫn hai hướng trên một sợi Luồng xuống được truyền trong dải bước sóng 1480-1500 nm và luồng lên được truyền trong dải

Hình 1.5 Dải bước sóng dùng cho GPON

Băng 1550 nm (1530-1560 nm) được dự trữ cho các dịch vụ chồng lớp như truyền hình tương tự trên HFC Kiến trúc một sợi của GPON làm đơn giản hóa các thiết bị CO và giảm số lượng cáp và tuyến quang cần triển khai.Vì vậy mỗi điểm kết thúc nút ONU/ONT có thể phục vụ lên tới hàng trăm thuê bao thông qua các Hub Việc giảm số lượng thiết bị cần thiết sẽ tiết kiệm chi phí, giảm tỉ lệ hư hỏng trên toàn mạng

1.2.2.Các hệ thống PON đang được triểnkhai

1.2.2.1 Hê thống APON/BPON

FSAN đã phát triển một tiêu chí cho mạng truy nhập PON sử dụng công nghệ truyền tải không đồng bộ (AsynchronousTransfer Mode – ATM) và giao thức lớp 2 của nó Hệ thống này được gọi là mạng quang thụ động truyền tải không đồng

bộ (AsynchronousTransfer ModePON - APON) Cái tên APON sau đó được thay thế bằng BPON (Broadband PON) với ý diễn đạt PON băng rộng Hệ thống BPON

có khả năng cung cấp nhiều dịch vụ băng rộng như Ethernet, Video, đường riêng ảo (VPL), kênh thuê riêng, v.v… Năm 1997 nhóm FSAN đưa các đề xuất chỉ tiêu BPON lên ITU-T để thông qua chính thức Từ đó, các tiêu chuẩn ITU G.983.x cho mạng BPON lần lượt được thôngquahệ thống BPON hỗ trợ tốc độ không đối xứng

10

155 Mbps hướng lên và 622 Mbps hướng xuống hoặc tốc độ đối xứng 622 Mbps Các hệ thống BPON đã được sử dụng nhiều ở nhiều nơi, tập trung ở Bắc Mỹ, Nhật Bản và một phần Châu Âu

1.2.2.2 Hệ thống GPON

Do đặc tính cấu trúc của BPON khó có thể nâng cấp lên tốc độ cao hơn 622 Mbps và mạng PON trên cở sở nền ATM không tối ưu đối với lưu lượng IP, nhóm FSAN phát triển một hệ thống mạng PON mới từ năm 2001 với tốc độ 1Gbps hỗ trợ

cả lưu lượng ATM và IP Dựa trên các khuyến nghị của FSAN, từ năm 2003-2004, ITU-T đã chuẩn hóa một loạt các tiêu chuẩn cho mạng PON Gigabit (GPON) bao gồm G.984.1,G.984.2 và G.984.3

1.2.2.3Hệ thống EPON

Ethernet PON (EPON) là mạng trên cở sở PON mang lưu lượng dữ liệu gói trong các khung Ethernet được chuẩn hóa theo IEEE 802.3, hoạt động với tốc độ 1Gbps

1.2.2.4.Hệ thống WDM-PON

Công nghệ mạng quang thụ động sử dụng ghép kênh phân chia theo bước sóng Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network (WDM PON) là thế hệ kế tiếp của mạng truy nhập quang và cho băng thông lớn nhất TDMPON (bao gồm BPON, GPON và GEPON) sử dụng các bộ chia côngsuấtquangthụđộng,hướngxuốnglàquảngbávàONUnhận dữ liệu của mình thông qua nhãn địa chỉ nhúng, hướng lên sử dụng ghép kênh trong miền thời gian WDMPON sử dụng các bộ ghép sóng WDM thụ động, hướng xuống mỗi ONU nhận dữ liệu trên một bước sóng, hướng lên các bước sóng khác nhau được ghép thông qua bộ ghép sóng WDM tới ONU Do sử dụng một bước sóng cho mỗi ONU nên WDMPON có tính bảo mật và tính mềm dẻo tốt hơn Công nghệ WDMPON sẽ

là sự lựa chọn của tương lai và là bước phát triển kế tiếp cho các công nghệ mạng truy nhập quang PON

11

1.2.2.5 Nhậnxét

Hiện nay mạng APON/BPON không được quan tâm phát triển do chỉ hỗ trợ dịch vụ ATM và tốc độ truy nhập thấp hơn nhiều so với các công nghệ hiện hữu khác như GPON hay EPON.EPON chỉ cung cấp tốc độ truyền là 1,25 Gbit/s trong khi GPON lại cho phép đạt tới tốc độ 2.448 Gbit/s Với hiệu suất từ 50% – 70%, băng thông của GEPON bị giới hạn trong khoảng 600Mbps đến 900Mbps, trong khi

đó GPON với việc tận dụng băng thông tối đa nó có thể cho phép các nhà cung cấp dịch vụ phân phối với băng thông lên đến 2300 Mbps với hiệu suất mạng có thể đạt tới 93%.Hiệu suất lớn, độ rộng băng tần lớn, GPON hứa hẹn mang lại nhiều lợi nhuận cho các nhà cung cấp dịch vụ Bên cạnh đó trong khi EPON chỉ hỗ trợ duy nhất một tốc độ truyền dẫn đối xứng 1,25/1,25 Gbps GPON linh hoạt và biến đổi được nhiều hơn, cho phép các tốc độ hướng xuống 1,25 và 2,5 Gbps, hướng lên cho phép 155 Mbps, 622 Mbps hay 1,25 và 2,5Gbps

Từ những so sánh trên có thể thấy rằng GPON thích hợp hơn so với EPON trong việc lắp đặt các hệ thống mạng để cung cấp các khả năng dự phòng cần thiết

hỗ trợ cho O&M, khả năng tương thích cũng như là bảo mật Đây là những điều kiện cần thiết để điều hành một mạng kích cỡlớn

1.3 Khả năng cung cấp băng thông và dịch vụ

1.3.1 Khả năng cung cấp băng thông

Tốc độ hướng xuống:

Tốc độ hướng xuống GPON = 2,488 Mbit/s × hiệu suất 92% = 2289 Mbit/s.Trong ứng dụng nhiều nhóm người sử dụng (MDU: multiple-dwelling-unit), với tỷ lệ chia là 1:32, GPON có thể cung cấp dịch vụ cơ bản bao gồm truy cập Internet tốc độ cao (100 Mbit/s trên mỗi thuê bao với tỷ lệ dùng chung 20:1) và Voice (tốc độ 100 Kbit/giây) đến 32 ONU, mỗi ONU cung cấp cho 8 thuê bao

Tốc độ hướng lên:

Tiêu chuẩn này ngoài việc đưa ra bộ các yêu cầu về hệ thống mạng còn đưa

ra bộ các yêu cầu QoS riêng cho lớp PON vượt ra ngoài các phương thức Ethernet

12

lớp 2 và phân loại dịch vụ (CoS) IP lớp 3 để đảm bảo việc phân phát các dịch vụ thoại, video và TDM chất lượng cao qua môi trường chia sẻ trên nền TDMA

Tuy nhiên, các cơ chế CoS ở lớp 2 và lớp 3 chỉ có thể đạt mức tối đa là QoS

ở lớp truyền tải Nếu lớp truyền tải có độ trễ và dung sai lớn thì việc phân chia mức

ưu tiên dịch vụ không còn ý nghĩa Đối với TDMA PON, việc dung lượng cung cấp QoS hướng lên sẽ bị hạn chế khi tất cả các ONT của PON sử dụng hết băng thông hướng lên và ưu tiên của nó trong TDMA Hướng lên GPON có thông lượng đến 1,25 Gbit/s cao hơn 20% so với GEPON là một sự khác biệt đáng kể giúp cho cơ chế QoS có thể hoạt động tốt hơn

GPON sử dụng băng thông ngoài băng để cấp phát bản đồ với khái niệm khối lưu lượng (T-CONT) cho hướng lên Khung thời gian hướng lên và hướng xuống sử dụng khung tiêu chuẩn viễn thông 8 KHz, và các dịch vụ được đóng gói vào các khung theo nguyên bản của nó thông qua quá trình mô hình đóng gói GPON (GEM) Giống như trong SONET/SDH, GPON cung cấp khả năng chuyển mạch bảo vệ với thời gian nhỏ hơn 50 ms

Điều cơ bản làm cho GPON có trễ thấp là có nhiều lưu lượng hướng lên TDMA từ nhiều ONU được ghép vào cùng một khung 8 KHz (125 µs) Mỗi khung hướng xuống bao gồm một bản đồ cấp phát băng thông hiệu quả được gửi quảng bá đến tất cả các ONU và có thể hỗ trợ tính năng tinh chỉnh cấp phát băng thông Cơ chế ngoài băng này cho phép GPON DBA hỗ trợ việc điều chỉnh cấp phát băng thông nhiều lần mà không cần phải sắp xếp lại để tối ưu hóa tận dụng băng thông Băng thông: Công nghệ GPON hỗ trợ 1,25 Gbit/s hoặc 2,5 Gbit/s hướng xuống, và hướng lên có thể xê dịch từ 155 Mbit/s đến 2,5 Gbit/s

Hiệu suất băng thông đạt lớn hơn 90%

1.3.2 Khả năng cung cấp dịch vụ

Về khoảng cách OLT – ONU:

Giới hạn cự ly của công nghệ GPON hiện tại được quy ước trong khoảng 20

km với hệ số chia tách/ghép quang lên tới 1:128 (hiện tại thường sử dụng tỷ lệ 1:32)

13

Về chi phí trên mỗi khách hàng:

Hiện tại giá thiết bị GPON còn tương đối cao Tuy nhiên với việc xuất hiện các bộ tách/ghép quang có hệ số tách/ghép quang lớn sẽ giúp giảm chi phí trên mỗi khách hàng Ngoài ra khi lưu lượng sử dụng lớn thì chi phí trên mỗi Mbps sẽ rẻ hơn

so với công nghệ GEPON

Về khả năng hỗ trợ cấu trúc xếp chồng CATV:

GPON có khả năng hỗ trợ cấu trúc mạng xếp chồng dịch vụ CATV, đáp ứng được đòi hỏi cho dịch vụ hướng xuống tốc độ cao Các hệ thống này đều sử dụng bước sóng 1490 nm hướng xuống và 1310 nm hướng lên, bước sóng 1550 nm được dành riêng cho CATV

Về đặc điểm dịch vụ:

GPON được triển khai để đáp ứng tỷ lệ dung lượng dịch vụ/chi phí khi so sánh với mạng cáp đồng/DSL và mạng HFC có dung lượng nhỏ và các mạng SDH/SONET cũng như giải pháp quang Ethernet điểm – điểm có chi phí cao Vì vậy nó phù hợp với các hộ gia đình, doanh nghiệp vừa và nhỏ, chính phủ và các cơ quan công sở

GPON được ứng dụng trong các mạng truy nhập quang FTTx để cung cấp các dịch vụ như IPTV, VoD, RF Video (chồng lấn), Internet tốc độ cao, VoIP, Voice TDM với tốc độ dữ liệu/thuê bao có thể đạt 1000 Mbps, hỗ trợ QoS đầy đủ

Thông tin liên lạc – Các đường thoại, thông tin liên lạc, Truy cập internet, intranet tốc độ cao, Truy cập internet không dây tại những địa điểm công cộng, Đường băng thông lớn (BPLL) và làm backhaul cho mạng không dây

Bảo mật - Camera, Báo cháy, báo đột nhập, Báo động an ninh, trung tâm điều khiển 24/7 với khả năng giám sát, backup dữ liệu, SANs

Giải trí - CATV, HDTV, PPV, PDVR, IPTV – Hệ thống đường lên Video hoàn thiện cho modem DOCSIS và dịch vụ Video tương tác, truyền hình vệ tinh; tất

cả các dịch vụ trên cáp quang GEPON

Giống như mạng SONET/SDH, PON là công nghệ truyền tải của lớp một

Từ trước đến nay, hầu hết các vòng ring quang trong mạng viễn thông đều sử dụng các thiết bị truyền dẫn SONET/SDH Các vòng ring này đều sử dụng các bộ phát lại tại mỗi nút, với khoảng cách giữa các nút đã được tối ưu hoá cho mạng đường trục hay mạng đô thị Tuy nhiên, đây khôngphải là sự lựa chọn tốt nhất cho mạng truy nhập nội hạt Mạng PON ngoài việc giải quyết các vấn đề về băng thông, nó còn 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 phátlại

Không giống như trong mạng tích cực SONET/SDH, PON có thể hoạt động với chế độ không đối xứng Chẳng hạn, một mạng PON có thể truyền dẫn theo luồng OC-12 (622 Mbits/s) ở đường xuống và truy nhập theo luồng OC-3 (155 Mbits/s) ở đường lên Một mạng không đối xứng như vậy sẽ giúp cho chi phí của các ONU giảm đi rất nhiều, do chỉ phải sử dụng các bộ thu phát giá thành thấp hơn Còn đối với mạng SONET/SDH là đối xứng, do đó trong vòng ring OC-12, tất cả các card nối với các ADM đều phải có giao diện OC-12

15

Ngoài ra, ở một góc độ nào đó PON còn có khả năng chống lỗi 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 Điều này là không thể đối với mạng SONET/SDH, do quá trình phát lại ở mỗi nút mạng 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 không thể đảm bảo được năng lượng dự phòng cho tất cả các đầu cuối ở xa

Với những lý do như trên, công nghệ PON được coi là một giải pháp đầy hứa hẹn để giải quyết vấn đề tắc nghẽn băng thông trong mạng truy nhập, cho phép triển khai các dịch vụ băng rộng và có tính tương tác Trong thời gian ngắn trước mắt, ứng dụng của công nghệ PON có thể là nhà cung cấp cho các công ty điện thoại, mạng cáp TV, và cho các nhà cung cấp dịch vụ mạng vô tuyến Với việc đưa ra một giải pháp với giá thành hạ, băng tần cao, có khả năng chống lỗi, công nghệ PON sẽ

là giải pháp tốt nhất cho mạng thế hệ sau, cũng như cho mạng truy nhập băngrộng

16

CHƯƠNG 2 HIỆN TRẠNG MẠNG TRUY NHẬP BĂNG RỘNG VNPT HÀ NỘIVÀ TRUNG TÂM VIỄN THÔNG 1

Trong trương này, tác giả nêu khái quát về hiện trạng của mạng băng rộng VNPT Hà Nội và Trung tâm viễn thông 1, khả năng và các dịch vụ được cung cấp trên GPON của VNPT Hà Nội, đồng thời nêu khái quát hệ thống truy nhập quang thụ động GPON của VNPT Hà Nội và Trung tâm viễn thông 1 trên hệ thống MAN-

E Chương này cũng trình bày các nguyên tắc tổ chức mạng và cung cấp dịch vụ kết nối GPON tại các khu vực dân cư, chung cư cao tầng, toà nhà văn phòng…[5]

2.1 Hiện trạng hệ thống mạng MAN-E

Hiện nay tốc độ phát triển thuê bao Metronet và FiberVNN của VNPT Hà Nội ngày càng tăng dẫn đến việc mở rộng mô hình, quy mô mạng lưới băng rộng ngày càng rộng lớn Mạng Metronet của VNPT Hà Nội không chỉ cung cấp hàng nghìn kênh truyền cho các nhà cung cấp di động VNP, VMS, mà còn cung cấp các dịch vụ kênh riêng Metronet nội tỉnh, liên tỉnh, quốc tế; Các dịch vụ internet tốc độ cao, MyTV, VOIP… về cơ bản hạ tầng mạng đô thị diện rộng (Metronet Area Network Ethernet – MAN -E)của VNPT Hà Nội được tổ chức như sau:

2.1.1 Cấu trúc mạng MAN-E

Hạ tầng MAN-E của VNPT Hà Nội được tổ chức theo nguyên tắc sau:

17

Cấu trúc Ring ở lớp core

Cấu trúc cây có bảo vệ 2 hướng ở lớp aggregation

Cấu trúc cây ở lớp access

Sử dụng MPLS kết nối giữa các core switch

Sử dụng MPLS kết nối các core switch và các aggregation switch

Sử dụng MPLS kết nối các aggregation switch và các access switch

Mạng MAN–E của VNPT Hà Nội sử dụng để tập trung lưu lượng (IP/MPLS Aggregation over Ethernet): đảm bảo tập trung lưu lượng từ các thiết bị truy nhập IP-DSLAM/MSAN, ETTx ( E-PON, G-PON, Ethernet switch), Wimax…) tới BRAS, PE/VTN, PE/VDC

Lớp mạng truy cập (Access): cung cấp kết nối dịch vụ tới khách hàng thông qua các thiết bị truy cập qua giao thức mạng thuê bao số (Internet Protocol Digital Subscriber Local Line- IPDSLAM), Wimax hay Ethernet Switches…

Hình 2.1: Cấu trúc mạng MAN-E

Lớp mạng biên khách hàng (Subscriber Edge/ Switch, Router, Modem…): đóng vai trò biên mạng phía khách hàng, cung cấp kết nối tới lớp truy cập của nhà cung cấp dịch vụ và cung cấp dịch vụ cho các người sử dụng bên trong mạng

18

Dự án này sẽ trang bị cho VNPT Hà Nội cơ sở hạ tầng cần thiết để hoàn thiện phân lớp tập trung lưu lượng (IP/MPLS aggregation) trong kiến trúc mạng Carrier Ethernet tổng thể, kết nối lên BRAS và tích hợp vào mạng core IP/MPLS (VTN) của VNPT, mạng Core VNN của VDC cũng như kết nối tới các IP-DSLAM/MSAN, Wimax, E-PON, G-PON…để cung cấp dịch vụ xuống khách hàng Mô hình mạng MEN VNPT Hà Nội như Hình 2.1

Bên cạnh khả năng thực hiện tập trung lưu lượng HSI lên máy chủ (Broadband Remote Access Sever – BRAS); Việc xây dựng mạng MANE còn cho phép VNPT Hà Nội khả năng cung cấp các dịch vụ mới đa dạng và nhanh chóng, như L2 VPN, L3 VPN, VoIP, Video (IPTV/ VoD), kết nối điểm-tới điểm, làm kênh truy nhập cho dịch vụ VPN/VNN, MegaWan/VTN, truy nhập Internet trực tiếp của VDC và nhiều dịch vụ giá trị gia tăng khác…

Mạng MAN-E Hà Nội tách thành 2 miền phân biệt: miền MPLS và miền Ethernet, bao gồm các phần tử mạng:

Thiết bị Core Router

Thiết bị Aggregate Router

Thiết bị Access Router

Thiết bị Ethernet Access Switch Layer 2

Thiết bị truy cập xDSL/GPON

Việc cấu hình QoS được thực hiện trên tất cả các phần tử mạng, trên tất cả các link kết nối giữa các phần tử mạng với nhau, cụ thể:

Giao diện trên Core Router, kết nối lên VNPT NET UnTrust Port: Toàn bộ traffic từ VNPT NET đẩy xuống MAN-E không được trust mà trên MAN-E sẽ SET lại giá trị EXP tương ứng theo từng loại dịch vụ

Giao diện kết nối giữa các MAN-E Router (Core – Agg – Acc)

Trust Port: Traffic giữa các thiết bị MAN-E Router được trust theo trường EXP truyền trong miền MPLS

QoS Output: Output traffic được gán vào các mức băng thông khác nhau theo từng loại dịch vụ

Giao diện kết nối Downlink từ Agg/Acc xuống DSLAM/GPON

UnTrust Port: Traffic đẩy lên từ DSLAM/GPON được SET lại giá trị Precedence/EXP trên MAN-E

QoS Output: Output traffic được gán vào các mức băng thông khác nhau theo từng loại dịch vụ

Giao diện kết nối Downlink từ Agg/Acc trực tiếp đến CPE khách hàng UnTrust Port: Traffic đẩy lên từ phía khách hàng được SET giá trị Precedence/EXP trên MAN-E

Rate-Limit Input/Output

Giao diện kết nối Uplink từ switch layer 2 Agg/Acc

Trust Port: Traffic đẩy xuống từ Agg/Acc được trust QoS

QoS Output: Output traffic Uplink lên Agg/Acc được gán vào các mức băng thông khác nhau theo từng loại dịch vụ

Giao diện kết nối Downlink từ switch layer 2 trực tiếp đến CPE khách hàng UnTrust Port: Traffic đẩy lên từ DSLAM/PON được SET lại giá trị Precedence trên switch layer 2

Rate-Limit Input

Giao diện kết nối Uplink từ DSLAM/PON lên Agg/Acc

Trust Port: Traffic đẩy xuống từ Agg/Acc được trust QoS

QoS Output: Output traffic Uplink lên Agg/Acc được gán vào các mức băng thông khác nhau theo từng loại dịch vụ

2.1.2 Hiện trạng mạng MAN-E VNPT Hà Nội

Mạng MAN-E gồm 03 lớp: được thể hiện như Hình 2.2

Lớp lõi (Core) có 06 thiết bị MEN Switch Cisco ASR-9912

20

Lớp tập trung (Agg) có 09 thiết bị MEN Switch Cisco ASR-9912 và 12 thiết

bị MEN Switch Cisco 7609

Lớp truy nhập (Acc) có 99 thiết bị MEN Switch Cisco 7609/06

Hiện tại lớp mạng Aggregation là điểm tập trung các vòng RING Access 7609/7606

Vùng 1 có 05 thiết bị Agg MEN switch Cisco ASR-9912 và 2 thiết bị Agg MEN switch Cisco 7609 Trong đó có 05 Agg Đinh Tiên Hoàng, Đức Giang, Trần Khát Trân, Đông Anh, Giáp Bát là các Agg tập trung lưu lượng rất lớn và đang phát triển mạnh về mạng băng rộng

Hình 2.2: Hiện trạng mạng MAN E VNPT Hà Nội

Vùng 2 có 02 thiết bị Agg MEN switch Cisco ASR-9912 và 6 thiết bị Agg MEN switch Cisco 7609 Trong đó có 02 Agg Cầy Giấy, Thượng Đình là các điểm tập trung lưu lượng rất lớn và đang phát triển mạnh về mạng băng rộng

21

Vùng 3 có 02 thiết bị Agg MEN switch Cisco ASR-9912 và 4 thiết bị Agg MEN switch Cisco 7609 Trong đó có 02 Agg tại Hà Đông là điểm tập trung lưu lượng của các Agg còn lại và các vòng Ring Access

2.1.3 Khả năng kết nối của hệ thống MAN-E VNPT Hà Nội

Dịch vụ truy nhập mạng MetroNet cung cấp khả năng kết nối băng rộng với dải băng thông lớn hơn so với mạng xDSL và mạng leased-line TDM; Cụ thể mạng MAN-E VNPT Hà Nội cung cấp các khả năng kết nối sau :

2.1.3.1 MetroNet cung cấp kết nối KTR Ethernet điểm tới điểm

MetroNet cung cấp kết nối KTR Ethernet điểm tới điểm (thiết bị đầu cuối khách hàng sử dụng Ethernet Switch L2):

Mô tả dịch vụ:

Sử dụng công nghệ Ethernet over MPLS (EoMPLS) trên hạ tầng mạng MAN-E của VNPT Hà Nội để cung cấp kết nối trực tiếp giữa 2 điểm của khách hàng

Ứng dụng: Mở rộng mạng LAN, kết nối WAN cho khách hàng

Mô hình kết nối điểm tới điểm được thể hiện như Hình 2.3

Hình 2.3: MetroNet Ethernet điểm- điểm đầu cuối là TB Ethernet Switch L2

2.1.3.2.MetroNet cung cấp kết nối KTR Ethernet điểm tới điểm

Mô tả dịch vụ:

Sử dụng công nghệ Ethernet over MPLS (EoMPLS) trên hạ tầng mạng MAN-E của VTHN để cung cấp kết nối trực tiếp giữa 2 điểm của khách hàng Ứng dụng: Kết nối mạng LAN, kết nối WAN cho khách hàng

22

Mô hình kết nối: được thể hiện như Hình 2.4

Hình 2.4: MetroNet Ethernet điểm-điểmsử dụng Ethernet Router hoặc L3

2.1.3.3 MetroNet cung cấp kết nối KTR Ethernet điểm tới đa điểm

23

Hình 2.5: MetroNet cung cấp KTR Ethernet điểm tới đa điểm

2.1.3.4 MetroNet cung cấp kết nối Internet trực tiếp với VDC

Mô tả dịch vụ:Sử dụng công nghệ Ethernet over MPLS (EoMPLS) trên hạ tầng mạng MAN-E của VTHN để cung cấp kết nối Internet trực tiếp tốc độ cao với VDC

Ứng dụng:Doanh nghiệp cung cấp nội dung (Game online, giao dịch trực tuyến…); Doanh nghiệp sử dụng dịch vụ Web, Mail, FTP server….; Doanh nghiệp cần truy nhập Internet chất lượng cao Mô hình kết nối được thể hiện như Hình 2.6

Hình 2.6: MetroNet cung cấp kết nối Internet trực tiếp với VDC

2.1.3.5 MetroNet cung cấp kết nối VPN/VNN liên tỉnh với VDC

Mô tả dịch vụ:

Sử dụng công nghệ Ethernet over MPLS (EoMPLS) trên hạ tầng mạng MAN-E của VNPT Hà Nội để cung cấp kết nối tốc độ cao cho mạng riêng ảo VPN/VNN của VDC

Ứng dụng:Cung cấp kết nối WAN liên tỉnh cho các khách hàng sử dụng dịch

vụ mạng riêng ảo VPN/VNN của VDC

Mô hình kết nối: được thể hiện trên Hình 2.7

24

Hình 2.7: MetroNet cung cấp kết nối VPN/VNN liên tỉnh với VDC

2.1.3.6 MetroNet cung cấp kết nối VPN/VNN quốc tế với VDC

Mô tả dịch vụ: Sử dụng công nghệ Ethernet over MPLS (EoMPLS) trên hạ tầng mạng MAN-E của VNPT Hà Nội để cung cấp kết nối tốc độ cao cho mạng riêng ảo VPN/VNN của VDC

Ứng dụng:Cung cấp kết nối WAN quốc tế cho các khách hàng sử dụng dịch

vụ mạng riêng ảo VPN/VNN của VDC

Mô hình kết nối Metronet cung cấp kết nối VPN/VNN quốc tế với VDC được thể hiện trên Hình 2.8

Hình 2.8: MetroNet cung cấp kết nối VPN/VNN quốc tế với VDC

2.1.3.7 MetroNet cung cấp kết nối MegaWAN nội tỉnh tốc độ cao

Mô hình kết nối MeagWan tốc độ cao được thể hiện như Hình 2.9

Hình 2.9: MetroNet cung cấp kết nối MegaWAN nội hạt tốc độ cao

2.1.3.8 MetroNet cung cấp kết nối MegaWAN liên tỉnh tốc độ cao

Mô tả dịch vụ:

Sử dụng công nghệ Ethernet over MPLS (EoMPLS) trên hạ tầng mạng MAN-E của VNPT Hà Nội để cung cấp các kết nối tốc độ cao cho dịch vụ MegaWAN liên tỉnh của VTN

Mô hình kết nối MegaWan liên tỉnh tốc độ cao được thể hiện như Hình 2.10

26

Hình 2.10: MetroNet cung cấp kết nối MegaWAN liên tỉnh tốc độ cao

2.1.3.9 MetroNet cung cấp kết nối MegaWAN quốc tế tốc độ cao

Mô tả dịch vụ:

Sử dụng công nghệ Ethernet over MPLS (EoMPLS) trên hạ tầng mạng MAN-E của VNPT Hà Nội để cung cấp các kết nối tốc độ cao cho dịch vụ MegaWAN quốc tế của VTN

Ứng dụng:

Cung cấp các kết nối tốc độ cao lên VTN phục vụ các khách hàng sử dụng dịch vụ MegaWAN quốc tế

Mô hình kết nối: MegaWan quốc tế tốc độ cao được thể hiện như Hình 2.11

Hình 2.11: MetroNet cung cấp kết nối MegaWAN quốc tế tốc độ cao

2.1.3.10 MetroNet cung cấp kết nối VPN nội tỉnh L2 tốc độ cao

Mô tả dịch vụ:

Sử dụng công nghệ Ethernet over MPLS (EoMPLS) trên hạ tầng mạng MAN-E của VNPT Hà Nội để cung cấp kết nối đa điểm cho các site của khách hàng

27

Ứng dụng:

Kết nối các chi nhánh nằm trên địa bàn Hà Nội; Kết nối LAN cho khách hàng

Mô hình kết nối: được thể hiện như Hình 2.12

Cổng trên thiết bị MEN Switch sẽ được cấu hình hạn chế học địa chỉ MAC (chỉ cho 01 địa chỉ MAC của Router phía khách hàng đi qua)

Hình 2.12: MetroNet cung cấp kết nối VPN nội tỉnh L2 tốc độ cao

2.1.3.11 MetroNet cung cấp kết nối dịch vụ FTTH

Mô tả dịch vụ:Sử dụng công nghệ Ethernet over MPLS (EoMPLS) trên hạ tầng mạng MAN-E của VNPT Hà Nội để cung cấp kết nối truy nhập Internet đối xứng tốc độ cao trên cáp sợi quang cho khách hàng