BÁO CÁO môn học đề tài tìm HIỂU về MẠNG TRUY NHẬP QUANG

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG WDMChương 1 Tổng quan về mạng truy nhập quang 1.1 Các khái niệm FTTx FTTx, còn được gọi là cáp quang x, là một thuật ngữ chung cho bất kỳ kiến trúcmạng

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VIỄN THÔNG II

_

BÁO CÁO MÔN HỌC

Đề tài :

TÌM HIỂU VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG.

TP.HCM – Tháng 07 Năm 2021

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VIỄN THÔNG II

_

BÁO CÁO MÔN HỌC

Đề tài :

TÌM HIỂU VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG.

Mục lục

Mục lục 3

Mục lục hình ảnh 4

Chương 1 Tổng quan về mạng truy nhập quang 1

1.1 Các khái niệm 1

1.2 Phần tử: 3

1.3 ĐẶC ĐIỂM 4

CHƯƠNG 2: SO SÁNH CÔNG NGHỆ AON VÀ CÔNG NGHỆ PON 5

2.1 Công nghệ AON 5

2.2 Công nghệ PON 7

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG GPON 12

3.1 Định nghĩa 12

3.2 Tại sao chọn cấu trúc mạng GPON? 12

3.3 Lợi ích của GPON 13

3.4 Công nghệ trong GPON: 13

3.5 Nguyên lý hoạt động: 14

3.6 Bảo mật: 15

3.7 Kết luận: 16

CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG CỦA MẠNG QUANG GPON 17

4.1 GPON ÁP DỤNG TRONG FTTH 17

4.2 Các tính năng của Mạng GPON: 17

4.3 Ưu điểm của mạng GPON: 17

TÀI LIỆU THAM KHẢO 19

Mục lục hình ảnh

Hình 1: Các mô hình FTT 1

Hình 2: Cấu trúc liên kết FTTx 3

Hình 3: Mô hình mạng quang 4

Hình 4: Mô hình ONT 5

Hình 5: Mô hình PON 7

Hình 6: So sánh giữa mô hình AON và PON 9

Hình 7 : Bảng so sánh AON và PON 11

Hình 8: Mô hình GPON 12

Hình 9: Công nghệ GPON 13

Hình 10: Mô hình FTT 15

Hình 11: Bảo mật 16

Hình 12: Ứng dụng GPON 17

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG WDM

Chương 1 Tổng quan về mạng truy nhập quang 1.1 Các khái niệm

FTTx

FTTx, còn được gọi là cáp quang x, là một thuật ngữ chung cho bất kỳ kiến trúcmạng băng thông rộng nào sử dụng cáp quang để cung cấp tất cả hoặc một phần của vòng lặp cục bộ được sử dụng cho viễn thông dặm cuối Với các điểm đến mạng khác nhau, FTTx có thể được phân loại thành nhiều thuật ngữ, chẳng hạn như FTTH,

để đến nhà riêng và văn phòng doanh nghiệp, nơi các gia đình và cán bộ đều có thể sử dụng mạng một cách dễ dàng hơn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG WDM

Trong triển khai FTTN (cáp quang tới nút), sợi quang học kết thúc trong một cái tủ có thể chỉ cách khách hàng vài dặm Và kết nối cuối cùng từ tủ phố đến cơ sở của khách hàng thường sử dụng đồng FTTN thường là một bước tạm thời để hướng tới FTTH đầy đủ và thường được sử dụng để cung cấp các dịch vụ viễn thông ba bên tiên tiến

FTTC

Trong triển khai FTTC (cáp quang vào lề đường), cáp quang thường kết thúc trong phạm vi 300 mét tính từ cơ sở của khách hàng Cáp quang được lắp đặt hoặc sử dụng dọc hai bên đường từ văn phòng trung tâm đến nhà hoặc văn phòng Sử dụng kỹ thuật FTTC, kết nối cuối cùng giữa lề đường và nhà hoặc văn phòng có thể sử dụng cáp đồng trục Nó thay thế dịch vụ điện thoại cũ và cho phép các dịch vụ liên lạc khác nhau thông qua một đường dây duy nhất

FTTB

Trong triển khai FTTB (cáp quang đến tòa nhà), cáp quang sẽ kết thúc tại các tòa nhà Không giống như FTTH chạy cáp quang bên trong khu căn hộ của thuê bao, FTTB chỉ đến phòng điện của khu chung cư Tín hiệu được truyền đến khoảng cách cuối cùng bằng bất kỳ phương tiện phi quang nào, bao gồm cả cáp xoắn đôi, cáp đồng trục, truyền thông không dây hoặc đường dây điện FTTB áp dụng hình thức truy cập chuyên dụng, do đó khách hàng có thể thoải mái tận hưởng Internet tốc độ cao 24/24 bằng cách lắp card mạng vào máy tính

FTTP

FTTP (cáp quang tiền đề) là một thuật ngữ ở Bắc Mỹ được sử dụng để bao gồm

cả việc triển khai FTTH và FTTB Cáp quang được sử dụng cho mạng phân phối quang từ văn phòng trung tâm đến tận cơ sở do thuê bao sử dụng Vì cáp quang có thể cung cấp băng thông cao hơn cáp đồng trên km cuối cùng, các nhà khai thác thường sửdụng FTTP để cung cấp các dịch vụ thoại, video và dữ liệu

Ứng dụng mạng FTTx

Với tiềm năng băng thông cao, FTTx đã được kết hợp chặt chẽ với việc phát gấp ba lần các dịch vụ thoại, video và dữ liệu Và thế giới hiện đã phát triển vượt ra ngoài trò chơi ba người sang một môi trường dịch vụ nhiều người chơi hội tụ với yêu cầu băng thông cao Các ứng dụng như IPTV, VOIP, video RF, trò chơi trực tuyến tương tác, bảo mật, lưu trữ web trên Internet, Internet truyền thống và thậm chí cả lưới điện thôngminh hoặc nhà thông minh đang được sử dụng rộng rãi trong mạng FTTx

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG WDM

1.2 Phần tử:

Hình 2: Cấu trúc liên kết FTTx

Cáp quang x là thành phần trung tâm của truy cập thế hệ tiếp theo

(next-generation access - NGA), đặc trưng cho sự phát triển của cơ sở hạ tầng băng thông rộng theo hướng nâng cao tốc độ và chất lượng dịch vụ (quality of service - QoS)

HDTV, thực tế ảo (VR) và các ứng dụng ngốn băng thông khác đã đẩy ranh giới của công nghệ này IoT, 5G, thành phố thông minh và công nghệ blockchain đangđạt được sức hút nhanh chóng khi các ứng dụng tốc độ cao, độ trễ thấp cho FTTx tiếp tục nhân rộng

Với các sản phẩm FTTx toàn diện bao gồm phần mềm và thiết bị kiểm tra và giám sát đa năng, VIAVI đã tạo ra một bộ công cụ tối ưu để thiết kế, xây dựng và duy trì chất lượng và độ tin cậy của mạng FTTx

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG WDM

Hình 3: Mô hình mạng quang

Bước đầu tiên để thực hiện công nghệ này là thiết kế và lập kế hoạch được phốihợp nhịp nhàng Trước khi thiết lập thiết kế mạng FTTx chi tiết, các cân nhắc lập kế hoạch sơ bộ bao gồm số lượng và vị trí của người dùng, điểm phân phối và truy cập cáp quang, cũng như các yếu tố kiến trúc như công nghệ mạng quang thụ động

( PON) sẽ được đưa vào thiết kế Các yếu tố thiết kế chi tiết ở cấp độ “vi mô” bao gồm

vị trí mối nối, các mẫu phân phối chính xác và tính toán ngân sách tổn thất Tránh các tiện ích hiện có và thiết lập vị trí thiết bị là một số cân nhắc khác được bao gồm trong thiết kế mạng FTTx toàn diện

1.3 ĐẶC ĐIỂM

Cho đến gần đây, công nghệ FTTx được sử dụng bởi các nhà khai thác những người không có cơ sở hạ tầng riêng của họ về thế hệ cũ Nhưng ngày càng có nhiều công ty đang tìm kiếm đối với các mạng mới trong những năm gần đây Trong số những lý do cho hiện tượng này được gọi là cơ hội để mở rộng phạm vi của dịch vụ,

mở rộng mạng lưới thụ động dựa trên cáp quang (PON), cũng như sự phân bố của Metro Ethernet, giảm chi phí thiết bị, sự thành công của nhiều nhà khai thác trong việcxây dựng thuộc loại này của các mạng

CHƯƠNG 2: SO SÁNH MẠNG QUANG WDM VÀ OTN

CHƯƠNG 2: SO SÁNH CÔNG NGHỆ AON VÀ CÔNG NGHỆ PON

AON có những ưu điểm như:

CHƯƠNG 2: SO SÁNH MẠNG QUANG WDM VÀ OTN

Tầm kéo dây xa (có thể lên đến 70km mà không cần bộ repeater), tính bảo mật cao (doviệc can thiệp, nghe lén trên đường truyền này gần như là không thể)

Thời gian xác định lỗi

Thời gian xác định lỗi thường rất nhanh và người dùng không cần chờ đợi quá lâu để biết được lỗi mạng là gì

Số thuê bao bị ảnh hưởng khi có lỗi phát sinh trong hệ thống mạng AON thường rất ít Điều này giúp người dùng giảm thiểu các thiệt hại

Tuy nhiên, công nghệ AON cũng có khuyết điểm:

 Thực tế cho thấy chi phí triển khai công nghệ AON cho mỗi thuê bao là khá cao Bởi mỗi một thuê bao cần sử dụng sợi quang riêng, do vậy cần nhiều không gian chứa cáp hơn

 Tương tự như chi phí triển khai, chi phí vận hành công nghệ trên thuê bao cũng tốn khá nhiều tiền Lý do là vì thiết bị Access Note có kích thước khá lớn và cần được cấp nguồn Bên cạnh đó không gian hoạt động mà cáp cần cũng khá lớn

CHƯƠNG 2: SO SÁNH MẠNG QUANG WDM VÀ OTN

2.2 Công nghệ PON

Hình 5: Mô hình PON

Định nghĩa

(Passive Optical Network) là kiến trúc mạng dạng điểm – nhiều điểm (point to

multipoint Để giảm chi phí trên mỗi thuê bao, đường truyền chính sẽ đi từ thiết bị trung tâm OLT (Optical Line Termination) qua một thiết bị chia tín hiệu (splitter) để đến nhiều người dùng cùng một lúc (có thể chia từ 32 – 64 thuê bao)

Trong công nghệ PON, tất cả thành phần chủ động giữa tổng đài CO (Central Office)

và người sử dụng sẽ không còn tồn tại mà thay vào đó là các thiết bị quang thụ động,

để điều hướng các lưu lượng trên mạng dựa trên việc phân chia năng lượng tới các điểm đầu cuối trên đường truyền

Đặc điểm

Để thiết lập kết nối giữa nhà mạng với khách hàng sử dụng mạng, người ta sẽ sử dụng

bộ chia tín hiệu quang thụ động cho thiết bị kết nối So với công nghệ AON, PON tạo nên sự khác biệt bởi những đặc điểm như sau:

Băng thông

 Băng thông trên mỗi thuê bao của công nghệ PON có sự vượt trội hơn so với

AON Cụ thể hơn, băng thông của PON đạt đến 2.5Gbps/1.25Gbps Đây là tốc

CHƯƠNG 2: SO SÁNH MẠNG QUANG WDM VÀ OTN

độ đạt được khi thiết bị không sử dụng Splitter và mạng được triển khai theo

mô hình điểm - điểm

 Tăng băng thông tạm thời cho thuê bao sử dụng công nghệ PON thường phức

tạp hơn so với công nghệ AON Do đó người thực hiện cần phải có sự hiểu biết chi tiết để tiến hành chính xác

 Khó nâng cấp băng thông khi thuê bao yêu cầu (do kiến trúc điểm – nhiều điểmnên việc nâng cấp có thể sẽ ảnh hưởng đến những thuê bao khác trong trường hợp đã dùng hết băng thông)

Thời gian xác định lỗi

 Thời gian xác định lỗi của PON thường chậm hơn so với AON Cho nên người dùng thuê bao phải chờ đợi khoảng thời gian lâu hơn để tìm kiếm lỗi phát sinh

 Số thuê bao bị ảnh hưởng khi mạng PON bị lỗi cũng nhiều hơn so với AON Lý

do là vì thời gian xác định lỗi thường khá dài

 Khó xác định lỗi do 1 sợi quang chung cho nhiều người dùng, việc sửa chữa cũng như bảo dưỡng sẽ ảnh hưởng tới nhiều người dùng cùng một lúc

Khả năng bị nghe lén

Thực tế cho thấy khả năng bị nghe lén của những số thuê bao sử dụng công nghệ

PON là rất lớn (có thể bị nghe lén nếu không mã hóa dữ liệu) Vì vậy đây được xem là một khuyết điểm của công nghệ thông minh

 Do các OLT có kích thưởng nhỏ và bộ quang thụ động cũng không cần được cấp nguồn, nên chi phí vận hành PON khá thấp Theo đó chỉ cần khoảng không gian của một tụ rack, hệ thống mạng PON có thể phục vụ cho khoảng 8000 thuêbao

 Xét về chi phí nâng cấp PON, con số này thường cao hơn so với công nghệ

CHƯƠNG 2: SO SÁNH MẠNG QUANG WDM VÀ OTN

Hình 6: So sánh giữa mô hình AON và PON

CHƯƠNG 2: SO SÁNH MẠNG QUANG WDM VÀ OTN

Công nghệ AON PON

Băng thông trên

mỗi thuê bao 100Mbps – 1Gbps

2,5Gbps/1,25Gbps nếu không dùng splitter, triển khai theo mô hình điểm – điểm, tuy nhiên thường chia thành 1:32 (78Mbps) hay 1:64 (39Mbps)

Tăng băng thông

Thấp, không có phương án 2 kết nốitrên một PON

Chi phí vận hành

Cao các thiết bị như Access Node cần cấp nguồn và kích thước cũng lớn, yêu cầu không gian

Không gian cho cáp cũng cần nhiều

Thấp do OLT kích thước nhỏ và passive splitter không cần nguồn Phục vụ khoảng 8000 thuê bao chỉ cần không gian của một tủ rack

CHƯƠNG 2: SO SÁNH MẠNG QUANG WDM VÀ OTN

Hình 7 : Bảng so sánh AON và PON

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA MẠNG WDM TRONG THỰC TẾ HIỆN NAY

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG GPON 3.1 Định nghĩa

GPON là viết tắt của Gigabit Passive Optical Networks GPON là cơ chế truy

cập điểm-tới-đa điểm Đặc điểm chính của nó là sử dụng các bộ tách thụ động trong mạng lưới phân phối, cho phép một sợi đơn từ văn phòng trung tâm của nhà cung cấp

để phục vụ cho nhiều ngôi nhà và các doanh nghiệp nhỏ GPONS cung cấp tỷ lệ 1: 64 trên một sợi đơn Trái ngược với một dây đồng tiêu chuẩn trong hầu hết các mạng, GPON có hiệu suất năng lượng cao hơn 95% Công nghệ này để cải thiện tốc độ internet trên một khoảng cách dài bằng một cơ sở hạ tầng mạng tốc độ cao, chi phí thấp

Thông qua mạng riêng của bộ chia thụ động, GPON cho phép một cáp quang băng thông rộng duy nhất thay thế cho nhiều cáp Điều này mang lại cho khách hàng khả năng kết hợp nhiều dịch vụ vào một mạng dữ liệu sợi đơn lẻ

Công nghệ đột phá này cung cấp tốc độ vô song lên tới 2,488 Gbits/ s tốc độ tải xuống và tốc độ tải lên 1.244 Gbits/ giây

GPON sử dụng Chuẩn mã hóa tiên tiến (AES) cho mục đích bảo mật, được thiết

kế để có hiệu quả ở cả phần cứng lẫn phần mềm và hỗ trợ độ dài khối 128 bit và độ dàikhóa 128, 192 và 256 bit

GPON cũng hỗ trợ tất cả các loại giao thức Ethernet

Hình 8: Mô hình GPON

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA MẠNG WDM TRONG THỰC TẾ HIỆN NAY

nguy hiểm luôn là một khả năng khi sử dụng cáp kim loại để truyền tín hiệu Tia lửa nhỏ có thể xảy ra khi gửi điện thế xuống một môi trường kim loại, những tia lửa nhỏ này có khả năng gây ra tình trạng thiếu hụt Bằng cách sử dụng cấu trúc mạng GPON, điều này sẽ loại bỏ mối nguy hiểm đó do hiện tại không có truyền tải Với một sợi quang duy nhất có thể hỗ trợ nhiều người dùng do việc sử dụng bộ tách quang thụ động làm cho GPON trở thành một lợi thế bằng cách giảm thiết bị, đáp ứng các khu vực có mật độ cao cũng như hỗ trợ dịch vụ chơi ba lần; thoại, ngày và video IP với tốc

độ yêu cầu của công chúng Với các kết nối ethernet chỉ là điểm tới điểm, GPON lợi thế rõ ràng là nó là điểm để đa điểm cũng như cung cấp tốc độ hạ lưu cao hơn sau đó EPON / GEPON

Hình 9: Công nghệ GPON

3.3 Lợi ích của GPON

Cùng với tốc độ internet tuyệt vời của nó, cấu trúc mạng GPON hoàn toàn có thể mở rộng mà không cần bất kỳ nâng cấp cơ sở hạ tầng nào Công nghệ GPON tăng tốc kết nối doanh nghiệp vào tương lai của dịch vụ internet Nó đảm bảo rằng băng thông của người dùng cuối được cung cấp và nó cung cấp nền tảng cho truyền thông kinh doanh liên tục

3.4 Công nghệ trong GPON:

 ONU Identifier (ONU-ID): ONU-ID là một số nhận dạng 8 bit mà OLT gán

cho ONU trong quá trình kích hoạt ONU qua các thông điệp PLOAM ONU-ID

là duy nhất trên PON và vẫn cho đến khi ONU được tắt hoặc tắt bởi OLT

 Allocation Identifier (ALLOC_ID): ALLOC_ID là một số 12 bit mà OLT gán

cho một ONU để xác định thực thể mang lưu lượng truy cập là người nhận phân

bổ băng thông ngược dòng trong ONU đó Thực thể mang lưu lượng truy cập này còn được gọi là T-CONT Mỗi ONU được gán một ALLOC_ID mặc định

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA MẠNG WDM TRONG THỰC TẾ HIỆN NAY

bằng với ONU-ID của ONU và có thể được gán thêm ALLOC_ID theo ý của OLT

 Transmission Containers (T-CONT): Một Container truyền tải (T-CONT) là

một đối tượng ONU đại diện cho một nhóm các kết nối logic xuất hiện như mộtthực thể duy nhất với mục đích phân bổ băng thông ngược dòng trên PON Đối với ONU đã cho, số lượng T-CONT được hỗ trợ là cố định ONU tự động tạo tất cả các cá thể T-CONT được hỗ trợ trong quá trình kích hoạt ONU OLT phát hiện ra số lượng các cá thể T-CONT được hỗ trợ bởi một ONU đã cho

Để kích hoạt một cá thể T-CONT để thực hiện lưu lượng người dùng ngược dòng, OLT phải thiết lập một ánh xạ giữa thể hiện T-CONT và một

ALLOC_ID, đã được gán trước đó cho ONU thông qua các thông điệp

PLOAM Bất kỳ ALLOC_ID nào được gán cho ONU, bao gồm ALLOC_ID mặc định, có thể được liên kết với T-CONT lưu lượng truy cập người dùng đơn

lẻ

Có 5 loại T-CONT có thể được phân bổ cho người

dùng-Loại 1 : T-CONT này là loại băng thông cố định và chủ yếu được sử dụng cho các dịch vụ nhạy cảm với độ trễ và mức độ ưu tiên cao như VOIP

Loại 2 và Loại 3 : Cả T-CONT đều thuộc loại băng thông được đảm bảo và chủ yếu được sử dụng cho dịch vụ video và dịch vụ dữ liệu có mức độ ưu tiên cao hơn

Loại 4 : T-CONT này là loại nỗ lực tốt nhất và chủ yếu được sử dụng cho các dịch vụ dữ liệu như Internet và các dịch vụ có mức độ ưu tiên thấp mà không yêu cầu băng thông cao

Loại 5 : T-CONT này là loại hỗn hợp, liên quan đến tất cả các loại băng thông

và mang tất cả các dịch vụ

 Dynamic Bandwidth Allocation (DBA): DBA là một phương pháp cho phép

nhanh chóng chấp nhận phân bổ băng thông của người dùng dựa trên các yêu cầu lưu lượng hiện tại và nó đặc biệt tốt cho việc xử lý lưu lượng truy cập ngược dòng GPON sử dụng TDMA để quản lý truy cập ngược dòng bởi ONU

và tại bất kỳ thời điểm nào, TDMA cung cấp khoảng thời gian không chia sẻ (băng thông ngược dòng theo thời gian) cho mỗi ONU cho truyền dẫn ngược dòng

DBA cho phép các khoảng thời gian ngược dòng thu nhỏ và phát triển dựa trên

sự phân bố tải lưu lượng ngược dòng Hàm DBA trên T-CONT, là các khoảng thời gian ngược dòng, và mỗi lần được xác định bởi một ALLOC_ID cụ thể ONU phải có ít nhất một T-CONT, nhưng hầu hết có một số T-CONT, mỗi loại