Bài Tập Lớn Mạng Viễn Thông : Đề tài FTTX

Báo Cáo bài tập lớn môn mạng viễn thông , FTTX , Mạng Viễ thông Đại học bách khoaIICông Nghệ PON1.Lịch sử và tiêu chuẩn ghép:aTiêu chuẩn ITUT :Bắt đầu từ năm 1995 , nhóm FSAN đã hoàn thành dự án Fiber to the home , về cáp quang tớicác hộ gia đình ,và được hình thành bởi các nhà cung cấp dịch vụ và hệ thống .Hiệp hội viễn thông quốc tế ( ITU) tiếp tục nâng cấp và phát triển lên thế hệ thứ 2 của PON .Chuẩn ITUT G.983 dựa trên chế độ không đồng bộ còn được gọi là APON .Các bước phát triển tiếp theo của APON là sự giảm dần vai trò của ATM như một giao thức .Trong bước phát triển cuối cùng PON chú trọng hơn về băng thông rộng được gọi là BPON .Một APONBPON cung cấp luồng upstream 622 Mbits , downstream 155 Mbits .Chuẩn mới ITUT G.984 ( GPON ) là một bước phát triển cao hơn cả về băng thông và hiệusuất sử dụng đường truyền . Phương thức đóng gói mới (GEM ) cho phép đóng gói hiệu quả lưulượng . Băng thông downstream 2.488 Gbs upstream 1.244 Gbs . Hiện nay các mạng GPONđã được triển khai trên quy mô toàn cầu cho thấy sự tăng trưởng của GPON so với các côngnghệ PON khác .Tiêu chuẩn mới G.987 hay 10 GPON băng thông downstream 10 Gbs , upstream 1.5 Gbsđược thiết kế để dùng chung hệ thống với mạng PON .b Tiêu chuẩn IEEENăm 2004 , tiêu chuẩn EPON , GEPON 802.3ah2004 được phê chuẩn là một phần của dự ánEthernet in the first mile của IEEE 802.3 . EPON sử dụng các khung Ethernet chuẩn 802.3 vớibang thông downstream và upstream là 1Gbs .EPON có thể được dùng cho mạng thoại dữ liệu và video . Sang IEEE 802.3 mang 10GEPONđược phê chuẩn vào sử dụng .Băng thông Downstream là 10Gbs trên một bước sóng và 1Gbs trên một bước sóng riêng chohoạt động của IEEE 802.3av và 802.3 ah đồng thời trên cùng một mạng PON . Băng thôngUpstream có thể hỗ trợ đồng thời IEEE 802.3av và 1 Gbs của IEEE 802.3 ah trên cùng kênhđơn (1310 nm) .Hơn 40 triệu cổng EPON được cài đặt làm nó trở thành công nghệ PON triển khai rộng rãi nhất. EPON cũng là nền tảng cho các dịch vụ kinh doanh , một phần của DOCSIS Provisioning ofEPON

MẠNG VIỄN THÔNG

FTTX Giảng viên: Th.s Tạ Trí Nghĩa Nhóm 6 Thành viên: Phạm Hiển Long 1412103

Phùng Hữu Lộc 1412144

Trần Văn Bắc 1410254

MỤC LỤC

I/FTTX……… 2

1 ĐỊNH NGHĨA……… 2

2 TẠI SAO SỬ DỤNG FTTX……….3

3 CẤU TRÚC VÀ CÁCH KẾT NỐI CƠ BẢN……… 4

II/ CÔNG NGHỆ PON……… 6

1 LỊCH SỬ VÀ TIÊU CHUẨN GHÉP……….6

2 PON……… 7

2.1 WHAT IS PON? 7

2.2 GIAO THỨC GPON(UPSTREAM VÀ DOWN STREAM)……… 8

2.3 SO SÁNH GIỮA GPON VÀ EPON……… 10

3.FTTX TRÊN NỀN GPON,CHẾ ĐỘ BẢO VỆ , CẤU TRÚC ĐẦU CUỐI… 12

3.1FTTH VỚI GPON………12

3.2 GPON NETWORK PROTECTION MODE……… 13

3.3 KHỐI OLT……… 14

3.4 KHỐI ONU……….14

4.CẤU TRÚC KHUNG TRONG GPON, SO SÁNH GIỮA P2P VÀ GPON… 15

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 18

I/ FTTx

1.Định nghĩa:

FTTx(fiber to the x) là 1 giao thức kết nối internet (acess network),thương được thay thế cho cáp đồng ADSL.Giong như tên gọi của nó, tín hiệu mạng sẽ truyền từ nhà cung cấp đến khách hàng (ký hiệu là x).Các dạng thường thấy của nó:

FTTH/P-Fiber to the home/premises :tín hiệu mạng từ central office thường truyền đến slice point băng những sợi multifiber cable sau đó từ đây truyền đến thẳng khách hàng (nhà,công ty) bằng cáp quang FTTC/N-Fiber to the curb/node: tín hiệu mạng từ central office thường truyền đến những địa điểm gần nhà(local switch), sau đó mới truyền vào cho khách hàng

2.Tại sao sử dụng FTTx ?

Chúng ta hãy xem xét bảng so sánh giữa cáp quang FTTH và cáp dồng ADSL hiện thời:

cáp làm bằng thủy tinh.Cáp quang dài, mỏng thành phần của thủy tinh trong suốt bằng đường kính của một sợi tóc Chúng được sắp xếp trong bó được gọi

là cáp quang và được sử dụng để truyền tín hiệu trong khoảng cách rất xa

Môi trường truyền tín hiệu Cáp đồng, tín hiệu điện Cáp Quang, tính hiệu ánh sáng

Tốc độ truyền dẫn Không cân bằng (Bất đối xứng,

Download > Upload) Tối đa 20 Mbps, gói của Gv chỉ 4 Mbps

Cho phép cân bằng (Đối xứng, Download = Upload) Công nghệ cho phép tối đa là 10 Gbps Chiều dài cáp Tối đa 2,5 Km để đạt sự ổn định

cần thiết

Có thể lên tới 10Km

Độ ổn định Bị ảnh hưởng nhiều của môi

trường, điện từ…suy giảm theo thời gian.Tín hiệu suy giảm trong quá trình truyền dẫn nên chỉ đạt được 80% tốc độ cam kết

Cao - (không bị ảnh hưởng của thời tiết, điện từ, xung điện, sét ) Không bị suy hao tín hiệu trong quá trình truyền dấn nên có thể đạt đến tốc độ tối đa

Độ an toàn điện Có thể cháy do tín hiệu điện,

mặt khác lại có thể truyền dẫn sét

Không cháy - Vì không có điện xuyên qua Cáp quang, vì vậy không có nguy cơ hỏa hạn xảy

ra

Khả năng ứng dụng các công

nghệ cao IPTV,VoD,

Khổng thể do tốc độ thấp Hoàn toàn được

Bảng 1.1 Nếu nhìn qua bảng thống kê chúng ta sẽ thấy FTTH hoàn toàn có lợi nhưng bên cạnh đó chúng có những khuyết điểm , trong đó khuyết điểm lớn nhất là giá cả kết nối rất đắt, các thành phàn đầu cuối cũng rất đắt

đỏ và cách hàn, nối cáp cũng rất khó hơn nhều so với cáp đồng

3.Cấu trúc kết nối cơ bản:

Hình 1.1

Bây giờ chúng ta đến với cách kết nối FTTH khá cơ bản.Như đã nói ở phần trên,mạng được truyền

từ central office thông qua các multifiber cable để đến các splice point Từ các slice point , tín hiệu sẽ được cung cấp đến các khách hàng , như ở nhà , công ty , (hình 1.1) Một cấu trúc cũng được hay

sử dụng, thay vì sử dụng 1 slice point thì nó sử dụng 1 active node, nhưng cách này có 1 khuyết điểm : active node hoạt động như một đường dây luôn kích hoạt trong nơi sử dụng nó ở khu vực khách hàng ,xem hình 1.2 Những cách kết nối trên đều có một khuyết điểm là giá thành khá đắt nên các

kỹ sư mới nghĩ ra 1 cách kết nối mới FTTC/N.hỆ t hống này kết nối tớ môt local switch nào đó gần khách hàng và từ đó có thể nối tới đích bằng cáp đồng (hình1.3) Bằng phương thức DSL này cũng

có thể tiết kiệm khá nhiều chi phí

Hình 1.2

Hình 1.3

II/Công Nghệ PON

1.Lịch sử và tiêu chuẩn ghép:

a/Tiêu chuẩn ITU-T :

-Bắt đầu từ năm 1995 , nhóm FSAN đã hoàn thành dự án Fiber to the home , về cáp quang tới các hộ gia đình ,và được hình thành bởi các nhà cung cấp dịch vụ và hệ thống

-Hiệp hội viễn thông quốc tế ( ITU) tiếp tục nâng cấp và phát triển lên thế hệ thứ 2 của PON Chuẩn ITU-T G.983 dựa trên chế độ không đồng bộ còn được gọi là APON

-Các bước phát triển tiếp theo của APON là sự giảm dần vai trò của ATM như một giao thức Trong bước phát triển cuối cùng PON chú trọng hơn về băng thông rộng được gọi là BPON Một APON/BPON cung cấp luồng upstream 622 Mbit/s , downstream 155 Mbit/s

-Chuẩn mới ITU-T G.984 ( GPON ) là một bước phát triển cao hơn cả về băng thông và hiệu suất sử dụng đường truyền Phương thức đóng gói mới (GEM ) cho phép đóng gói hiệu quả lưu lượng Băng thông downstream 2.488 Gb/s upstream 1.244 Gb/s Hiện nay các mạng GPON

đã được triển khai trên quy mô toàn cầu cho thấy sự tăng trưởng của GPON so với các công nghệ PON khác

-Tiêu chuẩn mới G.987 hay 10 GPON băng thông downstream 10 Gb/s , upstream 1.5 Gb/s được thiết kế để dùng chung hệ thống với mạng PON

b/ Tiêu chuẩn IEEE

-Năm 2004 , tiêu chuẩn EPON , GEPON 802.3ah-2004 được phê chuẩn là một phần của dự án Ethernet in the first mile của IEEE 802.3 EPON sử dụng các khung Ethernet chuẩn 802.3 với bang thông downstream và upstream là 1Gb/s

-EPON có thể được dùng cho mạng thoại dữ liệu và video Sang IEEE 802.3 mang 10G-EPON được phê chuẩn vào sử dụng

-Băng thông Downstream là 10Gb/s trên một bước sóng và 1Gb/s trên một bước sóng riêng cho hoạt động của IEEE 802.3av và 802.3 ah đồng thời trên cùng một mạng PON Băng thông Upstream có thể hỗ trợ đồng thời IEEE 802.3av và 1 Gb/s của IEEE 802.3 ah trên cùng kênh đơn (1310 nm)

-Hơn 40 triệu cổng EPON được cài đặt làm nó trở thành công nghệ PON triển khai rộng rãi nhất EPON cũng là nền tảng cho các dịch vụ kinh doanh , một phần của DOCSIS Provisioning of EPON

2.PON

2.1 What is PON?

Hình 2.1 + Mạng quang thụ động (PON) là một công nghệ viễn thông thực hiện kiến trúc theo điểm – đa điểm Mỗi khách hàng được kết nối thông qua bộ chia quang thụ động không cần cấp nguồn Hình 2.1 mô tả cơ bản nhất về cấu trúc của PON

+ Nó gồm ba thành phần cơ bản: Optical Line Terminal (OLT), Optical Network Unit

(ONU) và Passive Optical Splitter

Passive splitter: là một bộ chia quang thụ động.Các thành phần này đươc nối lại với nhau bằng các cáp feeder và các ONU nằm ờ cuối đường dây.Các phần tử thụ động của PON nằm trong mạng phân bố quang như sợi quang, các bộ tách ghép phân chia thụ đông,…Các phần tử tích cực như OLT, ONU năm ở đầu cuối của mạng PON.Tín hiệu trong PON có thể được phân ra và truyền đi theo nhiều sợi quang hoăc được kết hợp và truyền đi theo 1 sợi quang thong qua bộ ghép quang phụ thuộc vào tín hiệu đó lên hay xuống

Hinh 2.2 Chúng ta có thể thấy thống kê của 1 công nghệ GPON-1 dạng của PON-công nghệ này luôn cung cấp những giải pháp cạnh tranh và tối ưu nhất Ngoài ra nó còn hỗ trợ truyền với bang thong cao để làm giảm những ảnh hưởng của các nút thắt trong hệ thống mạng khi phải qua các

bộ chia, để có thể phục vụ các ứng dụng như IPTV,VoD

Ngoài ra công nghệ Gpon này cũng có thể hỗ trợ đường dài ( trên 20km), và làm giảm những trở ngại về công nghệ truy cập bằng nhưng cáp xoắn là hạn chế những node-là những trạm gián tiếp khi phải truyền xa

2.2 Giao thức về GPON (upstream và down stream)

Hình 2.3

Để chia tín hiệu upstream/downstream thành những kênh riêng lẻ.GPON cho phép 2cấu trúc multiplexing:

Downstream: những gói dữ liệu được truyền theo gia thức broadcast với tốc độ 1490nm

Upstream: những gói dữ liệu được truyền theo giao thức TDMA, với tốc độ 1310nm

Bây giờ chúng ta tiếp tục đi sâu hơn vào giao thức downstram và upstream

+Downstream:

Hình 2.4 Hình 2.4 cho thấy giao thức khi người sử dụng down dữ liệu về.Ở đây nó sử dụng giao thức broadcast Những gói dữ liệu truyền từ central office sẻ bộ splitter, là một bộ chia thì nó sẽ chia những gói dữ liệu thành những phần giống những gói ban đầu sau cho qua các ONU, các ONU này sẽ lọc những data cần thiết cho kênh truyền của mình theo đúng những gì client yêu cầu +Upstream:

Hình 2.5

Tương tự như downstream , hình 2.5 là quá trình upload 1 dữ liệu những gói dữ liệu từ các client đưa đến các ONU , các ONU tiếp tục truyền cho splitter và các splitter ghép các gói dữ liệu lại

và các gói data này sẽ truyền đến OLT sau đó Giao thức này sử dụng TDMA manner cung cấp bang thong động để giảm thiều số cáp quang cân thiết giữa OLT và bộ chia

Chúng ta tiếp tục bàn về bộ chia splitter Các suy hao của bộ chia khi tính db

Hình 2.6 Công dụng của nó là chia công suất quang từ 1 sợi ra nhiều sợi.Tỉ lệ chia trực tiếp ảnh hưởng quỹ suy hao của hệ thống và suy hao truyền dẫn Tỉ lệ chia càng cao cũng có nghĩa là công suất truyền đến ONU sẽ giảm do tỉ lệ suy haocủa bộ chia splitter 1:N được tính theo công thức

10xlog(N) Db( được tính trong hình 2.6).Trong mạng PON thường sử dụng bộ chia 1:16 hay 1:32

2.3 So sánh giữa GPON và EPON:

Rate 2.488G/1.244G 1.25G/1.25G

Split ration 1:64~1:128 1:16~1:32

encapsulation

mode

Broadband

efficiency

Power budget Class A/B/C Px10/Px20

Ranging Equalized logical reach

by adjusting EqD

RTT

TDM support CESoP / Native CESoP

ONT

interconnectivity

Application

mode

Maturity Large vendors involved Small vendors involved

Choice of

carriers

Bảng 2.1

Ở đây chúng ta thấy thấy có hai giao thức ATM ,Ethernet giao thức enthernet là một giao thức khi kết nối phải sử dụng những giao thức có dây Còn ATM hệ thống chuyển mạch truyền đồng thời dữ liệu và âm thanh trên mạng Lan ,Wan

3.FTTx trên nền GPON và chế độ bào vệ, cấu trúc khối đầu cuối:

3.1FTTH với GPON

Hình 3.1

Hình 3.1 mô tả một cách khái quát về FTTH , nó thay thế nhưng slice point và active node bằng công nghệ gpon hoặc có thể giao tiếp bằng P2P Chúng ta tiếp tục nhìn kỹ hơn :

Hình 3.2 Chính xác hơn chúng thay thế bằng những bộ chia splitter Cách thức hoạt động của FTTH , downstream , upstream, như phần 2

Hình 3.3 Hình 3.3 mô tả giao thức FTTC/N Chúng ta có thể thấy rõ rang từ cetral office tới các vùng lân cận home và từ đó kết nối tới khách hang

3.2 GPON Network Protection Mode:

Bây giờ chúng ta tiếp tục với chế đệ bảo vệ :

Hình 3.4

Khi primary fibre bị lỗi thì chuyển sang secondary fibre Khi service outage xảy ra thì quá trình outage đó phụ thuộc thời gian phục hồi đương dây.Khi mất kết nối xảy ra từ splitter đến ONU, service outage sẽ diễn ra và không có sự backup xảy ra.(hình 3.4).Ngoài ra OLT còn cung cấp hai giao diện GPON

Hinh3.5

3.3Khối OLT

Đây là khối nhân tín hiệu từ central office để truyền xuống khách hàng

Bề ngoải của PON gồm 2 phần: giao diện PON , và PON TC

PON TC: bao gồm khung, điều khiển truy cập media, OAM, DBA và phân tích dữ liệu Protocol

và khung quàn lý ONU

Hình 3.6 Chức năng Khối OLT

Vỏ cross-connect hỗ trợ gia tiếp giữa PON core shellvà servive shell

3.4Khối ONU

Bên trong khối này dung bộ demux ,PON TC, hình 3.7

Hình 3.7

4.Cấu trúc khung trong GPON , so sánh giữa P2P và GPON

Hình 4.1 Cấu trúc khung của GPON

Hình 4.2 Cấu trúc khung upstream của GPON

Hình 4.3 Cấu trúc khung downstream của GPON

Trong 1 số trường hợp chúng ta thấy có sử dụng giao thức P2P làm acess networkGPON và Active Ethernet đã trưởng thành và đã chứng minh khả năng tồn tại của nó trong thị trường cố định Nhưng nếu một khi cả 2 cùng được đem so sánh trong cùng một môi trường thì mỗi thứ đều có một ưu điểm riêng của mình

GPON là một giải pháp được lựa chọn bởi nhiều nhà cung cấp vì chi phí sở hữu phải bỏ ra thấp hơn và nó vốn là để hỗ trợ cho Multi Cast, nó rất thích hợp cho khách hàng là người tiêu dùng Nhưng đồng thời các tổng đài phải đáp ứng nhu cầu của các khách hàng doanh nghiệp có thể đòi hỏi băng thông nhiều hơn 100 megabit cung cấp bởi GPON Khách hàng cũng lo lắng về những vấn rủi ro an ninh gây ra bởi việc truy cập, chia sẻ thông tin thông qua GPON

Như vậy các khách hàng sử dụng Point-to-point Ethernet Link có thể là lựa chọn hợp lí hơn bởi

vì nó không chỉ có GPON và những kiến trúc point-to-point cùng tồn tại trong một mạng, nó thực sự đáng được mong đợi, bởi vì bạn có thể đáp ứng cho các kiểu khách hàng khác nhau và những nhu cầu riêng của họ Như vậy, để cho mọi vấn đề trở nên đơn giản hơn, hãy tìm kiếm một nền tảng mà nó hỗ trợ cả GPON và Point-to-point Ethernet

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tham khảo link và tài liệu sau:

https://vienthongdaklak.net/so-sanh-cap-quang-ftth-va-cap-dong-adsl/

https://sites.google.com/site/fpthanoilapmangnhanhnhat/so-sanh-cap-quang-ftth-va-cap-dong-adsl slide GPON FUNDAMENTAL OF HUAWEI TECHNOLOGIES

Những link trên bkel của thầy