HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VIỄN THÔNG II _____________ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG HỆ: HOÀN CHỈNH KIẾN THỨC ĐẠI HỌC CHÍNH QUY Đề tài: THIẾT KẾ FTTH DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG Mã số đề tài: 09407360001 Sinh viên thực hiện: HỒNG ĐẶNG NGỌC ÂN MSSV: 407360001 Lớp: Đ07VTH1 Giáo viên hƣớng dẫn: Thạc sĩ ĐỖ VĂN VIỆT EM TPHCM – 2009 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM CƠ SỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập – Tự Do – Hạnnh Phúc o0o o0o Thành phố Hồ Chí Minh, ngày …… tháng …… năm 2009 PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC ( Dành cho ngƣời hƣớng dẫn ) 1. Tên đề tài tốt nghiệp: Mã đề tài: 2. Họ tên sinh viên thực hiện: Lớp: Ngày sinh: MSSV: 3. Tổng quát về số liệu các kết quả thực hiện: Số trang: Số chƣơng (phần): Số bảng số liệu: Số hình vẽ: Số tài liệu tham khảo: Phần mềm sử dụng: Hiện vật (sản phẩm phần mềm, phần cứng): 4. Những ƣu điểm chính của đồ án tốt nghiệp: 4.1. Nội dung thực hiện: 4.2. Kết quả sản phẩm: 4.3. Khả năng áp dụng: 4.4. Hình thức trình bày: 5. Những thiếu sót chính của đồ án tốt nghiệp: 6. Đề nghị: Đƣợc bảo vệ  Bổ sung thêm để bảo vệ  Không đƣợc bảo vệ  7. Đánh gía chung: Điểm số : /10 ; Điểm chữ: Xác nhận của Bộ môn/Khoa Giáo viên hƣớng dẫn HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM CƠ SỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc o0o o0o Thành phố Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2009 PHIẾU NHẬN XẾT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC ( Dành cho ngƣời đọc duyệt ) 1. Tên đề tài tốt nghiệp: Mã đề tài: 2. Họ tên sinh viên thực hiện: Lớp: Ngày sinh: MSSV: 3. Tổng quát về số liệu các kết quả thực hiện: Số trang: Số chƣơng: Số bảng số liệu: Số hình vẽ: Số tài liệu tham khảo: Phần mềm sử dụng: Hiện vật (sản phẩm phần mền, phần cứng): 4. Những ƣu điểm chính của đồ án tốt nghiệp: 4.1. Nội dung thực hiện: 4.2. Kết quả sản phẩm: 4.3. Khả năng áp dụng: 4.4. Hình thức trình bày: 5. Những thiếu sót chính của đồ án tốt nghiệp: 6. Đề nghị: Đƣợc bảo vệ  Bổ sung thêm để bảo vệ  Không đƣợc bảo vệ  7. 3 câu hỏi sinh viên phải trả lời trƣớc Hội đồng: a) b) c) 8. Đánh giá chung: Điểm số: /10 ; Điểm chữ: ( Ghi chú: Trong trƣờng hợp thay đổi điểm chấm giáo viên phải ký tên xác nhận ). Xác nhận của Bộ môn/Khoa Giáo viên đọc duyệt Với lòng biết ơn sâu sắc em xin gửi đến:  Ba mẹ và gia đình người đã hỗ trợ không những về vật chất mà còn là tinh thần và là nguồn động viên rất lớn của em trong suốt quá trình học tập.  Các quý thầy cô của trường Học viện Công nghệ Bưu chính viễn thông cơ sở tại Tp.HCM nói chung và các thầy cô khoa Điện tử - Viễn thông nói riêng những người đã giảng dạy truyền đạt những kiến thức bổ ích cho em trong suốt 2 năm học qua.  Thầy Đỗ Văn Việt Em_người đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện và hoàn thành luận án tốt nghiệp này.  Các bạn đồng lớp Điện tử - Viễn thông niên khóa 2007 – 2009 đã hỗ trợ, động viên nhau trong quá trình học tập cũng như trong thời gian làm luận văn tốt nghiệp này. Một lần nữa em chân thành cảm ơn! Tp.Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 10 năm 2009 Sinh viên thực hiện HỒNG ĐẶNG NGỌC ÂN LỜI MỞ ĐẦU Các kĩ thuật trong thông tin quang có thể cung cấp giải pháp ứng dụng cho hiện tại và tƣơng lai. Thông qua sự phát triển của sợi quang thì kiến trúc mạng viễn thông cũng ngày càng phát triển mạnh mẽ, cung cấp tốc độ rất cao để truyền dữ liệu có dung lƣợng lớn. Một số thuận lợi của hệ thống thông tin quang là: dung lƣợng băng thông cao, truyền dẫn dài, đáng tin cậy. Những năm gần đây, việc gia tăng dung lƣợng mạng truyền dẫn cùng với việc phát triển các ứng dụng và dịch vụ mới đến khách hàng đã tạo ra hiện tƣợng gọi là thắt cổ chai trong mạng truy nhập. Không nghi ngờ gì nữa mạng quang là một giải pháp cần thiết và quan trọng trong vấn đề truyền dẫn. Trong đó, mạng quang thụ động PON (Passive Optical Network) là một giải pháp triển vọng đầy hứa hẹn trong mạng truy nhập để làm giảm bớt hiện tƣợng thắt cổ chai. Mạng PON là mạng điểm đến đa điểm mà không có các thành phần tích cực trong tuyến truyền dẫn từ nguồn đến đích, cơ bản thì nó bao gồm sợi quang và các thiết bị thụ động. Điều này làm tiết kiệm chi phí bảo dƣỡng, phân phối thiết bị, cấp nguồn và tận dụng đƣợc kiến trúc mạng quang. Hiện nay có 2 mạng PON đƣợc chuẩn hóa tùy theo kĩ thuật lớp 2 đƣợc sử dụng là ITU-T and IEEE. Chuẩn PON đầu tiên dựa vào ATM nhƣ là APON và BPON và dựa vào giao thức đóng gói GFP đƣợc biết nhƣ là GPON. Thứ 2 là chuẩn IEEE 802.3ah nổi lên nhƣ là một ứng cử viên đầy hứa hẹn cho mạng truy nhập băng rộng ở thế hệ kế tiếp, đó là EPON. Luận án tốt nghiệp này đƣợc trình bày gồm 4 chƣơng với nội dung nhƣ sau: Chƣơng 1: Tìm hiểu công nghệ mạng quang thụ động PON (Passive Optical Network). Chƣơng này giới thiệu về mạng PON, các thành phần cơ bản trong mạng PON và phân loại các loại PON. Chƣơng 2: Tìm hiểu FTTH (Fiber to the home). Chƣơng này tìm hiểu cụ thể các loại PON chuẩn theo ITU-T: APON/BPON, GPON và EPON, sau đó giới thiệu muốn mở rộng mạng PON chuẩn này bằng cách sử dụng bộ khuếch đại quang nhƣ thế nào? Chƣơng 3: Mô hình thiết kế và bài toán thiết kế FTTH. Chƣơng này nêu ra mô hình thiết kế, bài toán thiết kế FTTH dựa trên công nghệ mạng quang thụ động PON theo chuẩn ITU-T và hƣớng mở rộng của mạng PON. Chƣơng 4: Chƣơng trình thiết kế. Giới thiệu chƣơng trình thiết kế. Áp dụng Visual basic. Net để giải quyết chƣơng trình. Do thời gian nghiên cứu không nhiều và quá trình thiết kế chắc chắn không tránh khỏi một số thiếu sót nhất định. Mong đƣợc sự góp ý phê bình quý báu của quý thầy cô để sau này em tiếp tục nghiên cứu sâu hơn. Tp.HCM, ngày 01 tháng 10 năm 2009 Sinh viên thực hiện HỒNG ĐẶNG NGỌC ÂN i MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ iv DANH MỤC CÁC BẢNG vi CHƢƠNG 1 TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON 1 1.1. Giới thiệu mạng quang thụ động PON 1 1.1.1. Công nghệ PON 1 1.1.2. Đặc điểm chính của hệ thống PON 1 1.2. Thành phần cơ bản của mạng quang thụ động PON 2 1.2.2. OLT 4 1.2.2.1. Phần lõi OLT 4 1.2.2.2. Phần dịch vụ OLT 5 1.2.2.3. Phần chung OLT 5 1.2.3. ONU 5 1.2.3.1. Phần lõi ONU 5 1.2.3.2. Phần dịch vụ ONU 6 1.2.3.3. Phần chung ONU 6 1.2.4. ODN 6 1.2.4.1. Sợi quang và cáp quang 6 1.2.4.2. Splitter 7 1.3. Tại sao PON lại phát triển 8 1.4. Phân loại PON 9 Chƣơng 2 TÌM HIỂU FIBER TO THE HOME 11 2.1. APON/BPON 11 2.1.1. Mô tả hệ thống APON/BPON 12 2.1.2. Kiến trúc phân lớp APON/BPON 13 2.1.3. Khung truyền dẫn APON/BPON 13 2.1.4. Bƣớc sóng trong APON 16 2.1.5. Kiến trúc chuyển mạch bảo vệ 17 2.2. GPON 18 2.2.1. Mô tả hệ thống GPON 18 2.2.2. Lớp truyền dẫn hội tụ GPON (GTC) 19 2.2.3. Khung truyền dẫn GPON 20 2.2.3.1. Cấu trúc khung down 20 2.2.3.2. Cấu trúc khung up 24 2.2.3.3. Ánh xạ lƣu lƣợng vào tải GTC 28 2.2.4. Sắp xếp giao thức GPON 30 2.2.5. Phân bổ băng tần động DBA trong GPON 32 2.2.6. Bảo mật 33 2.2.7. Sửa lỗi FEC 33 2.3. EPON 34 ii 2.3.1. Kiến trúc tầng Ethernet và EPON 34 2.3.2. Lớp phụ thuộc môi trƣờng vật lí PMD của EPON 36 2.3.3. Hoạt động burst mode và Loop Timing trong EPON 36 2.3.4. Khung Ethernet 37 2.3.5. Giao thức điều khiển đa điểm 37 2.3.5.1. Ranging trong EPON 38 2.3.5.2. Hoạt động Gate và Report 38 2.3.5.4. Khối dữ liệu giao thức điều khiển đa điểm 40 2.3.5.5. Tự động khám phá ONU 41 2.3.5.6. Mô phỏng P2P trong EPON 42 2.3.6. So sánh EPON và GPON 45 2.4. SuperPON 46 2.5. Phân bổ băng tần 47 2.5.1. Phƣơng pháp phân bổ băng tần cố định 47 2.5.2. Mô tả hoạt động phân phối băng tần động cơ bản 48 2.5.3. IPACT 49 2.5.4. Phân phối băng thông tối thiểu đƣợc đảm bảo 52 2.5.5.3. Phân bổ băng thông động 40 2.5.5.7. Mã hóa và bảo vệ 45 2.6. Chức năng hoạt động, quản lí và bảo dƣỡng trong mạng quang thụ động PON 53 2.6.1. Quản lí mạng cơ bản 54 2.6.2. Các chức năng quản lí 55 2.6.2.1. Quản lí thực thi 55 2.6.2.2. Quản lí cấu hình 55 2.6.2.3. Quản lí kế toán 55 2.6.2.4. Quản lí lỗi 55 2.6.2.5. Quản lí bảo mật 56 2.6.3. Hoạt động, quản lí và bảo dƣỡng trong FTTH 57 2.7. Ứng dụng 58 2.7.1. Trên thế giới 58 2.7.2. Tại Việt Nam 59 Chƣơng 3 MÔ HÌNH THIẾT KẾ VÀ BÀI TOÁN THIẾT KẾ FFTH DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON 61 3.1. Ý tƣởng mô hình thiết kế 61 3.2. Bài toán thiết kế 62 3.2.1. Bài toán 1 Thiết kế FTTH dựa trên mô hình chuẩn ITU-T của mạng PON 62 3.2.2. Bài toán 2 Tính công suất thu đƣợc ở OLT và ONU và so sánh với độ nhạy của thiết bị sau đó đƣa ra kết luận có thiết kế đƣợc FTTH dựa trên mô hình chuẩn ITU-T của mạng PON không?62 3.2.3. Bài toán 3 Sử dụng bộ khuếch đại quang để tăng công suất phát của OLT trong mô hình thiết kế FTTH dựa trên mạng PON 64 3.2.4. Bài toán 4 [...]... kê các thông số giả sử thiết bị ONU trong mạng PON 68 vi Chương 1: Tìm hiểu công nghệ mạng quang thụ động PON THIẾT KẾ FTTH DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG Chƣơng 1: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON Chƣơng này giới thiệu về mạng quang thụ động PON, các thành phần cơ bản của mạng quang thụ động PON và phân loại các loại PON 1.1 Giới thiệu mạng quang thụ động PON 1.1.1 Công nghệ PON... tồn tại mà thay vào đó là các thiết bị quang thụ động, để điều hƣớng các traffic trên mạng dựa trên việc phân chia năng lƣợng tới các điểm đầu cuối trên đƣờng truyền chính vì vậy mà ngƣời ta gọi là công nghệ mạng quang thụ động (PON) Vị trí của hệ thống PON trong mạng truyền dẫn: Mạng quang thụ động PON là một dạng của mạng truy nhập quang Mạng truy nhập hỗ trợ các kết nối đến khách hàng Nó đƣợc đặt gần... dịch là mạng quang thụ động Công nghệ mạng quang thụ động PON còn đƣợc hiểu là mạng công nghệ quang truy nhập giúp tăng cƣờng kết nối giữa các nốt mạng truy nhập của nhà cung cấp dịch vụ và ngƣời sử dụng Công nghệ PON đƣợc biết tới đầu tiên đó là TPON (Telephony PON) đƣợc triển khai vào những năm 90, tiếp đó năm 1998, mạng BPON (Broadband PON) đƣợc chuẩn hóa dựa trên nền ATM Hai năm 2003 và 2004 đánh dấu... thiết kế hệ thống dựa vào số thuê bao nhập tùy ý 71 Hình 4 3 : Giao diện xuất hiện bảng thông báo khi không nhập vào số thuê bao 72 Hình 4 4 : Giao diện kết quả chƣơng trình thiết kế hệ thống dựa vào số thuê bao nhập tùy ý 72 Hình 4 5 : Giao diện chƣơng trình thiết kế FTTH dựa trên công nghệ quang thụ động 73 Hình 4 6 : Giao diện cơ sở dữ liệu của chƣơng trình thiết kế mạng PON chuẩn theo ITU-T 73... hiểu công nghệ mạng quang thụ động PON 1.2.2 OLT OLT cung cấp giao diện quang về phía mạng phối quang ODN và cung cấp ít nhất một giao diện quang trên mạng ở phía mạng truy nhập quang OLT có thể đƣợc đặt ở bên trong tổng đài hay tại một trạm từ xa Sơ đồ khối chức năng của OLT đƣợc mô tả ở hình 1.3 Phần dịch vụ OLT Mạng lõi/metro Chức năng port dịch vụ Phần lõi OLT Chức năng giao diện ODN Chức năng kết... trƣờng truyền dẫn quang cho các kết nối vật lí từ ONU đến OLT ODN bao gồm các thành phần sau:  Sợi quang và cáp quang  Các connector  Các thiết bị thụ động nhƣ splitter  Mối nối 1.2.4.1 Sợi quang và cáp quang Sợi quang là một thành phần quan trọng trong mạng nó tạo sự kết nối giữa các thiết bị Hai thông số cơ bản của sợi quang là suy hao và tán sắc tuy nhiên sợi quang ứng dụng trong mạng PON thì chỉ... năng kết nối chéo đƣợc số hóa cung cấp các kết nối giữa phần mạng lõi/metro với phần mạng phối quang ODN  Chức năng ghép kênh truyền dẫn cung cấp việc truyền và ghép các kênh trên mạng phối quang ODN Ví dụ nhƣ dữ liệu đi từ mạng lõi/metro đển mạng phối quang ODN thì nó có nhiệm vụ là truyền còn dữ liệu đi từ mạng phối quang ODN đến mạng lõi/metro thì nó phải đƣợc ghép kênh trƣớc khi truyền đến mạng. .. chuẩn theo ITU-T 73 Hình 4 7 : Giao kết quả chƣơng trình thiết kế mạng PON theo chuẩn ITU-T 75 Hình 4 8 : Giao diện thiết kế mạng PON có sử dụng bộ khuếch đại quang để tăng công suất phát 75 Hình 4 9 : Giao diện kết quả tính toán khi sử dụng bộ khuếch đại để tăng công suất phát 76 Hình 4 10 : Giao diện thiết kế mạng PON có sử dụng bộ khuếch đại quang để bù suy hao cho splitter ... năng cung cấp băng thông cao SVTH: Hồng Đặng Ngọc Ân Lớp: Đ07VTH1 Trang 1 Chương 1: Tìm hiểu công nghệ mạng quang thụ động PON  Trong hệ thống PON băng thông đƣợc chia sẻ cho nhiều khách hàng điều này sẽ làm giảm chi phí cho khách hàng sử dụng  Khả năng tận dụng công nghệ WDM, ghép kênh phân chia theo dải tần và cung cấp băng thông động để giảm thiểu số lƣợng cáp quang cần thiết để kết nối giữa OLT... dẫn quang kết nối OLT với một hoặc nhiều ONU bằng việc sử dụng thiết bị thụ động Nó điều khiển quá trình chuyển đổi quang/ điện và điện /quang Để có thể thực hiện cơ chế chuyển mạch bảo vệ và làm dễ dàng cho việc xử lí thiết bị thụ động splitter thì ở OLT sẽ có các chức năng giao diện ODN giống nhƣ phần mạng phối quang ODN SVTH: Hồng Đặng Ngọc Ân Lớp: Đ07VTH1 Trang 4 Chương 1: Tìm hiểu công nghệ mạng quang . NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG HỆ: HOÀN CHỈNH KIẾN THỨC ĐẠI HỌC CHÍNH QUY Đề tài: THIẾT KẾ FTTH DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG Mã số đề tài: 09407360001. quang thụ động PON SVTH: Hồng Đặng Ngọc Ân Lớp: Đ07VTH1 Trang 1 THIẾT KẾ FTTH DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG Chƣơng 1: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ MẠNG