Phân tích và thiết kế mạng truy nhập GPON dựa trên phần mềm mô phỏng OptiSystem.

72 35 0
  • Loading ...
1/72 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 13/07/2018, 01:07

LỜI MỞ ĐẦUNgày nay, sự phát triển mạnh mẽ của các khu vực kinh tế, các tổ chức xã hội đã tạo ra nhu cầu rất lớn trong việc sử dụng các dịch vụ tiện ích tích hợp thoại, hình ảnh và dữ liệu.Bên cạnh đó, các dịch vụ ứng dụng trên Internet ngày càng phong phú và phát triển với tốc độ nhanh chóng như các dịch vụ mua bán trực tuyến, ngân hàng, các dịch vụ đào tạo từ xa, game trực tuyến,… Đặc biệt nhu cầu về các loại dịch vụ gia tăng tích hợp thoại, hình ảnh và dữ liệu đang ngày càng tăng. Sự phát triển của các loại hình dịch vụ mới, đòi hỏi hạ tầng mạng truy nhập phải đáp ứng các yêu cầu về băng thông rộng, tốc độ truy nhập cao. Vậy nên mạng quang là một giải pháp cần thiết và quan trọng để giải quyết các vấn đề trên. Trong đó, mạng truy nhập quang thụ động GPON (Passive Optical Network) là một giải pháp triển vọng đầy hứa hẹn trong mạng truy nhập để làm giảm bớt hiện tượng tắc nghẽn mạng. Mạng GPON là mạng điểm đến đa điểm mà không cần 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 dưỡng, phân phối thiết bị, cấp nguồn và tận dụng được kiến trúc mạng quang.Những năm gần đây Việt Nam cũng đã triển khai mạng truy nhập quang thụ động GPON đang có nhiều ưu thế. Công nghệ GPON hiện nay là một trong những công nghệ được lựa chọn hàng đầu cho việc 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.Xuất phát từ vị trí, vai trò của mạng truy nhập quang và các công nghệ truy nhập quang trong sự phát triển chung của hệ thống mạng viễn thông và mong muốn tìm hiểu mô hình hệ thống GPON nên em đã chọn đề tài “Phân tích và thiết kế mạng truy nhập GPON dựa trên phần mềm mô phỏng OptiSystem.” làm đề tài luận văn tốt nghiệp của mình. Ngoài phần lời mở đầu, nội dung luận văn được chia thành ba chương cụ thể như sau:Chương 1: Tổng quang mạng truy nhập .Chương này trình bày khái niệm mạng truy nhập cũng như phân loại mạng truy nhập quang. Những ưu điểm vượt trội của mạng truy nhập.Chương 2: Mạng quang thụ động với chuẩn GPON.Chương này trình bày kiến trúc mạng quang thụ động PON. Và tìm hiểu sâu hơn về công nghệ GPON như các tiêu chuẩn kỹ thuật, kỹ thuật truy nhập… Chương 3: Phân tích và thiết kế mạng truy nhập GPON dựa trên phầm mềm OptiSystem.Chương này trình bày các chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng quang và phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến mạng quang thông qua phần mềm OptiSystem Luận văn tốt nghiệp Mục lục MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC BẢNG BIỂU iv THUẬT NGỮ VIẾT TẮTv LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MẠNG TRUY NHẬP 1.1 Sự đời 1.2 Khái niệm 1.3 Những giai đoạn phát triển mạng truy nhập 1.4 Các công nghệ truy nhập 1.4.1 Phân loại 1.4.2 So sánh đánh giá công nghệ truy nhập 1.4 Kết luận chương .9 CHƯƠNG 2: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG VỚI CHUẨN GPON 10 2.1 Mạng thụ động PON 10 2.1.1 Khái niệm mạng quang thụ động 10 2.1.2 Đặc điểm hệ thống 10 2.1.3 Kiến trúc mạng quang thụ động PON .11 2.1.5So sánh mạng PON AON 15 2.1.6 Các chuẩn mạng PON .17 2.1.7 Ưu, nhược điểm mạng PON 24 2.2 Giới thiệu công nghệ GPON 24 2.3 Kiến trúc mạng GPON 25 2.3.1 Kết cuối đường quang OLT .25 2.3.2 Thiết bị đầu cuối mạng ONU/ONT 26 2.3.3 Mạng phân phối quang ODN 27 2.4 Các tiêu chuẩn kỹ thuật 28 2.4.1 Tốc độ bit 28 2.4.2 Khoảng cách .29 2.4.3 Tỉ lệ chia 29 2.5 Kỹ thuật truy nhập phương thức ghép kênh mạng GPON 29 2.5.1 Kỹ thuật truy nhập 29 2.5.2 Phương thức ghép kênh .30 2.6 Cấu trúc phân lớp mạng quang GPON 31 2.6.1 Lớp phụ thuộc phương tiện vật lý PMD 31 2.6.2 Lớp hội tụ truyền dẫn GTC .32 2.6.3 Cấu trúc khung GTC 36 2.7 Phương thức đóng gói liệu .37 Nguyễn Quang Huy CB110855 i Luận văn tốt nghiệp Mục lục 2.7.1 Cấu trúc tế bào ATM 37 2.7.2 Cấu trúc khung GEM .39 2.8 Bảo vệ phần mạng quang thụ động 40 2.8.1 Chuyển mạch bảo vệ 40 2.8.2 Bảo mật GPON 41 2.9 Kết luận chương .41 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH THIẾT KẾ MẠNG TRUY NHẬP GPON DỰA TRÊN PHẦN MỀM OPTISYSTEM 42 3.1 Giới thiệu phần mềm OptiSystem 42 3.1.1 Giới thiệu chung 42 3.1.2 Các ứng dụng phần mềm OptiSystem 42 3.1.3 Các đặc điểm phần mềm OptiSystem .43 3.2 Thiết kế hệ thống mạng theo chuẩn GPON 45 3.2.1 Các thông số thiết lập mạng GPON 45 3.2.2 Sơ đồ hệ thống mạng GPON .48 3.3 Phân tích mạng truy nhập GPON dựa phầm mềm OptiSystem 50 3.3.1 Các tiêu đánh giá chất lượng mạng quang 50 3.3.2 Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến mạng quang 54 3.4 Kết luận chương .63 KẾT LUẬN 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 Nguyễn Quang Huy CB110855 ii Luận văn tốt nghiệp Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 : Mạng truy nhập theo quan điểm truyền thống .2 Hình 1.2: Mạng truy nhập đại quan điểm ITU-T Hình 1.3: Sự phát triển dòng thiết bị truy nhập .4 Hình 2.1: hình chung mạng quang thụ động PON 11 Hình 2.2: Các dạng kiến trúc PON 13 Hình 2.3: Bộ chia cơng suất quang 14 Hình 2.4: Cấu trúc WDM-PON 23 Hình 2.5: Các khối chức OLT 25 Hình 2.6: Các khối chức ONU 26 Hình 2.7: Cấu trúc mạng cáp quang thuê bao 27 Hình 2.8: Sử dụng TDMA GPON hình 29 Hình 2.9: Cấu trúc phân lớp mạng GPON 31 Hình 2.10: Ngăn xếp giao thức hệ thống GTC 33 Hình 2.11: Điều khiển phương tiện hệ thống GTC 34 Hình 2.12: Cấu trúc khung đường xuống hội tụ truyền dẫn lớp GTC 36 Hình 2.13: Cấu trúc khung đường lên GTC .36 Hình 2.14: Cấu trúc tế bào ATM 37 Hình 2.15: Cấu trúc tế bào ATM giao diện UNI (a) NNI (b) 38 Hình 2.16: Cấu trúc khung mào đầu GEM 39 Hình 3.1: Giao diện người sử dụng OptiSystem 42 Hình 3.2: Thiết lập thông số cho đường xuống 46 Hình 3.3: Thiết lập thơng số cho đường lên 46 Hình 3.4: Thiết lập thơng số tồn mạng .47 Hình 3.5: Sơ đồ kết nối mạng theo chuẩn GPON .48 Hình 3.6: Cấu trúc khối ONU 49 Hình 3.7: Mối liên quan giữ tín hiệu nhận hàm phân bố xác suất 50 Hình 3.8: Mối quan hệ hệ số phẩm chất Q tỉ lệ lỗi bit BER 52 Hình 3.9: Hệ số Q tính theo biên độ 52 Hình 3.10: Cơng suất đo đầu OLT Pphát = 1dBm 54 Nguyễn Quang Huy CB110855 iii Luận văn tốt nghiệp Danh mục hình vẽ Hình 3.11: Cơng suất đo đầu vào ONU Pphát = 1dBm 54 Hình 3.12: Kết đo người sử dụng kịch .54 Hình 3.13: Đồ thị Min BER người sử dụng kịch .55 Hình 3.14: Đồ thị mắt người sử dụng kịch 55 Hình 3.15: Đồ thị hệ số phẩm chất Q người sử dụng kịch 56 Hình 3.16: Kết đo người sử dụng kịch với L = 10km .56 Hình 3.17: Đồ thị Min BER người sử dụng kịch .57 Hình 3.18: Đồ thị mắt người sử dụng kịch 57 Hình 3.19: Đồ thị hệ số phẩm chất Q người sử dụng kịch 58 Hình 3.20: Kết đo người sử dụng kịch với chia 1:16 58 Hình 3.21: Đồ thị Min BER người sử dụng kịch .59 Hình 3.22: Đồ thị mắt người sử dụng kịch 59 Hình 3.23: Đồ thị hệ số phẩm chất Q người sử dụng kịch 60 Hình 3.24: Cơng suất đo đầu vào ONU1 với chia 1:16 60 Hình 3.25: Cơng suất đo đầu OLT Pphát = 5dBm 61 Hình 3.26: Cơng suất đo đầu vào ONU1 Pphát = 5dBm 61 Hình 3.27: Kết đo người sử dụng kịch với Pphát = 5dBm 61 Hình 3.28: Đồ thị Min BER người sử dụng kịch .62 Hình 3.29: Đồ thị mắt người sử dụng kịch 62 Hình 3.30: Đồ thị hệ số phẩm chất Q người sử dụng kịch 63 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các công nghệ truy nhập vô tuyến .6 Bảng 1.2: Đánh giá chung công nghệ truy nhập .7 Bảng 1.3: So sánh giá thành công nghệ Bảng 2.1: Bảng so sánh AON PON băng thông .16 Bảng 2.2: Bảng so sánh AON PON việc điều khiển lưu lượng 17 Bảng 2.3: So sánh chuẩn công nghệ TDMA PON .20 Nguyễn Quang Huy CB110855 iv Luận văn tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng anh Nghĩa tiếng việt CATV CDMA CO DTV DBA Asymmetric Digital Subscriber Line ATM-Based Passive Optical Network Asynchronous Tranfer Mode Bit Error Rate (The ITU-T uses Bit Error Ratio) Broadband Passive Optical Network Cable Television Code Division Multiple Access Central Office Definition Television Dynamic Bandwidth Alocation EPON Ethernet PON FEC FO FSAN FTTB FTTC FTTCab FTTN FTTO FTTP FTTH GEM GPON HDTV Forward Error Correction FiberOptic Full Service Access Network Fiber To The Building Fiber To The Curb FibertotheCabinet Fiber To The Node Fiber To The Office FibertothePremises Fibertothex, where x = (H)ome, (C)urb, (B)uilding, (P)remesis, etc Fiber To The Home GPON Encapsulation Method Gigabit Passive Optical Network HighDefinition Television HFC Hybrid Fiber Coaxial IPTV ISDN ISP Internet Protocol Television Integrated Services DigitaNetwork Internet Service Provider International Telecommunication Union Local Area Network ADSL APON ATM BER BPON FTTx ITU LAN Nguyễn Quang Huy CB110855 v Đường dây thuê bao bất đối xứng Mạng quang thụ động dùng ATM Chế độ truyền tải khơng đồng Tỉ lệ lỗi bít Mạng quang thụ động băng rộng Truyền hình cáp Đa truy nhập phân chia theo mã Tổng đài trung tâm Truyền hình kỹ thuật số Cấp phát băng thông động Mạng quang thụ động chuẩn Ethernet Sửa lỗi trước Sợi quang Mạng truy nhập dịch vụ đầy đủ Cáp quang đến tòa nhà Cáp quang đến cụm dân cư Cáp quang kéo tới tủ Cáp quang đến node Cáp quang đến văn phòng Cáp quang kéo tới khách hàng Cáp quang kéo tới x, x Home, Curb, Building, Premises… Cáp quang đến tận nhà Phương thức đóng gói GPON Mạng quang thụ động Gigabit TV độ nét cao Mạng lai cáp đồng cáp quang Truyền hình Internet Mạng dịch vụ số tích hợp Nhà cung cấp dịch vụ Internet Liên minh viễn thông quốc tế Mạng máy tính cục Luận văn tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt MAC MAN Media Access Control Metropolitan Area Network Operations Administration and OAM Maintenance ODF Optical Distribution Frame ODN Optical Distribution Network OLT Optical Line Terminal/Termination ONT Management Control OMCI Interface Optical Network ONT Terminal/Termination ONU Optical Network Unit P2P Point-to-Point PDU Protocol Data Unit Physical Layer Operations and PLOAM Maintenance PMD Polarization Mode Dispersion PON Passive Optical Network QoS Quality of Service SDH Synchronous Digital Hierarchy SNR Signal-to-Noise Ratio SONET Synchronous Optical Network TDM TimeDivision Multiplexing TDMA Time Division Multiplex Access UNI User Network Interface Very High Bit Rate Digital Subscriber Line Video On Demand Voice over Internet Protocol Wave Division Multiplexing VDSL VoD VoIP WDM Nguyễn Quang Huy CB110855 vi Điều khiển truy nhập Mạng đô thị Khai thác quản lí bảo dưỡng Hộp phân phối quang Mạng phân phối quang Thiết bị đầu cuối đường dây quang Giao diện điều khiển quản lý thiết bị đầu cuối mạng Thiết bị đầu cuối mạng Thiết bị mạng quang Điểm tới điểm Đơn vị liệu giao thức Quản lý vận hành bảo dưỡng lớp vật lý Tán sắc mode phân cực Mạng quang thụ động Chất lượng dịch vụ Phân cấp đồng số Tỉ số tín hiệu tạp âm Mạng quang đồng Ghép kênh phân chia theo thời gian Đa truy nhập phân chia theo thời gian Giao diện người sử dụng mạng Đường dây thuê bao số tốc độ cao Video theo yêu cầu Thoại qua giao thức Internet Ghép kênh phân chia theo bước sóng Luận văn tốt nghiệp Lời mở đầu LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, phát triển mạnh mẽ khu vực kinh tế, tổ chức xã hội tạo nhu cầu lớn việc sử dụng dịch vụ tiện ích tích hợp thoại, hình ảnh liệu.Bên cạnh đó, dịch vụ ứng dụng Internet ngày phong phú phát triển với tốc độ nhanh chóng dịch vụ mua bán trực tuyến, ngân hàng, dịch vụ đào tạo từ xa, game trực tuyến,… Đặc biệt nhu cầu loại dịch vụ gia tăng tích hợp thoại, hình ảnh liệu ngày tăng Sự phát triển loại hình dịch vụ mới, đòi hỏi hạ tầng mạng truy nhập phải đáp ứng yêu cầu băng thông rộng, tốc độ truy nhập cao Vậy nên mạng quang giải pháp cần thiết quan trọng để giải vấn đề Trong đó, mạng truy nhập quang thụ động GPON (Passive Optical Network) giải pháp triển vọng đầy hứa hẹn mạng truy nhập để làm giảm bớt tượng tắc nghẽn mạng Mạng GPON mạng điểm đến đa điểm mà khơng cần có thành phần tích cực tuyến truyền dẫn từ nguồn đến đích, bao gồm sợi quang, thiết bị thụ động Điều làm tiết kiệm chi phí bảo dưỡng, phân phối thiết bị, cấp nguồn tận dụng kiến trúc mạng quang Những năm gần Việt Nam triển khai mạng truy nhập quang thụ động GPON có nhiều ưu Công nghệ GPON công nghệ lựa chọn hàng đầu cho việc triển khai mạng truy nhập nhiều nước giới GPON công nghệ hướng tới cung cấp dịch vụ mạng đầy đủ, tích hợp thoại, hình ảnh số liệu với băng thông rộng Xuất phát từ vị trí, vai trò mạng truy nhập quang công nghệ truy nhập quang phát triển chung hệ thống mạng viễn thơng mong muốn tìm hiểu hình hệ thống GPON nên em chọn đề tài “Phân tích thiết kế mạng truy nhập GPON dựa phần mềm OptiSystem.” làm đề tài luận văn tốt nghiệp Ngồi phần lời mở đầu, nội dung luận văn chia thành ba chương cụ thể sau: Chương 1: Tổng quang mạng truy nhập Chương trình bày khái niệm mạng truy nhập phân loại mạng truy nhập quang Những ưu điểm vượt trội mạng truy nhập Chương 2: Mạng quang thụ động với chuẩn GPON Chương trình bày kiến trúc mạng quang thụ động PON tìm hiểu sâu cơng nghệ GPON tiêu chuẩn kỹ thuật, kỹ thuật truy nhập… Chương 3: Phân tích thiết kế mạng truy nhập GPON dựa phầm mềm OptiSystem Chương trình bày tiêu đánh giá chất lượng mạng quang phân tích yếu tố ảnh hưởng đến mạng quang thông qua phần mềm OptiSystem Nguyễn Quang Huy CB110855 Luận văn tốt nghiệp Chương I: Tổng quan mạng truy nhập CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MẠNG TRUY NHẬP 1.1 Sự đời Mạng viễn thông phát triển theo hướng hoàn toàn đa phương tiện Internet Điều làm cho việc tìm kiếm phương án giải truy nhập băng thơng có giá thành thấp, chất lượng cao trở nên cấp thiết Cùng với phát triển xã hội thông tin, nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông ngày tăng, từ dịch vụ điện thoại đến dịch vụ số liệu, hình ảnh, đa phương tiện Việc tích hợp dịch vụ vào mạng cho mạng viễn thông trở nên đơn giản trở thành vấn đề nóng bỏng nghành viễn thông quốc tế 1.2 Khái niệm Mạng truy nhập theo quan điểm truyền thống Theo quan điểm truyền thống, mạng truy nhập hay cơng trình ngoại vi toàn hệ thống thiết bị đường truyền dẫn nằm tổng đài thiết bị đầu cuối khách hàng, thực chức truyền dẫn thiết bị có kết nối trực tiếp đến th bao(hình 1.1) Như vậy, mạng truy nhập theo quan điểm truyền thống loại hình mạng phức tạp giới, chứa đựng khối lượng khổng lồ đôi dây cáp đồng để kết nối từ tổng đài nội hạt đến thuê bao Hình 1.1 : Mạng truy nhập theo quan điểm truyền thống Dịch vụ mạng truyền thống cung cấp dịch vụ thoại truyền thống POST(plain old telephone services) Với phát triển không ngừng công nghệ, mạng cáp đồng nội hạt ngày cung cấp nhiều loại hình dịch vụ IPTV Tuy nhiên, mạng truy nhập truyền thống bộc lộ nhiều nhược điểm như: • Hạn chế khả cung cấp dịch vụ mới, đặc biệt dịch vụ băng thơng • Chi phí đầu tư lớn, lãng phí thiết bị • Bán kính phục vụ nhỏ Để khắc phục nhược điểm mạng truy nhập truyền thống, nhiều giải pháp đời Ngoài giải pháp nâng cao lực mạng truy Nguyễn Quang Huy CB110855 Luận văn tốt nghiệp Chương I: Tổng quan mạng truy nhập nhập truyền thống dùng tổng đài phân tán RLC, dùng cung cấp mạch vòng thuê bao số DLC, thay đổi đường kính cỡ cáp…còn xuất cơng nghệ truy nhập khác truy nhập quang, truy nhập quang lai ghép đồng trục, truy nhập vô tuyến Như khái niệm mạng truy nhập theo quan điểm truyền thống khơn với tất mạng truy nhập Mạng truy nhập đại quan điểm ITU_T Theo khuyến nghị ITU-T, mạng truy nhập định nghĩa hình 1.2.Theo mạng truy nhập chuỗi thực thể truyền dẫn giao diện nút dịch vụ(SNI) giao diện người sử dụng- mạng (UNI).Mạng truy nhập chịu trách nhiệm truyền tải dịch vụ viễn thông Giao diện điều kiển quản lý mạng Q3 Thiết bị đầu cuối khách hàng kết nối với mạng truy nhập qua UNI, mạng truy nhập kết nối với nút dịch vụ (SN) thông quan SNI Về nguyên tắc khơng có giới hạn loại dung lượng UNI hay SNI Mạng truy nhập nút dịch vụ kết nối với hệ thống mạng quản trị viễn thơng (TMN) qua giao diện Q3 Hình 1.2: Mạng truy nhập đại quan điểm ITU-T Giao diện nút dịch vụ Là giao diện mặt cắt dịch vụ mạng truy nhập Kết nối với tổng đài SNI cung cấp cho thuê bao dịch vụ cụ thể VD: tổng đài kết nối với mạng truy nhập qua giao diện V5 Giao diện V5 cung cấp chuẩn chung kết nối thuê bao số tới tổng đài số nội hạt Giải pháp mang lại hiệu cao cho phép kết hợp hệ thống truyền dẫn thuê bao tiết kiệm card thuê bao tổng đài Hơn phương thức Nguyễn Quang Huy CB110855 Luận văn tốt nghiệp Chương I: Tổng quan mạng truy nhập kết nối thúc đẩy việc phát triển dịch vụ băng rộng Giao diện người sử dụng- mạng Đây giao diện phía khách hàng mạng truy nhập UNI phải hỗ trợ nhiều dịch vụ khác nhau, thoại tương tự, ISDN băng hẹp băng rộng dịch vụ leased số hay tương tự… Giao diện quản lý Thiết bị mạng truy nhập phải cung cấp giao diện quản lý để điều kiển cách hiệu toàn mạng truy nhập Giao diện cần phải phù hợp với giao thức Q3 để truy nhập mạng TMN hồn tồn tương thích với hệ thống quản lý mạngthiết bị nhiều nhà sản xuất cung cấp Hiện phần nhiều nhà cung cấp thiết bị sử dụng giao diện quản lý riêng thay dùng chuẩn Q3 1.3 Những giai đoạn phát triển mạng truy nhập Với định nghĩa mạng truy nhập để đạt cấu trúc mong muốn mạng truy nhập nói riêng mạng viễn thơng nói chung phải trải qua giai đoạn độ với nhiều trạng thái khác tương tự với xuất phát điểm(mạng truyền số liệu, thoại truyền thống PSTN, mạng di động, mạng di động nội hạt) giải pháp sử dụng khác Hình 1.3 cho thấy mốc phát triển dòng thiết bị truy nhập mạng viễn thơng với xuất phát điểm mạng PSTN Nguyễn Quang Huy CB110855 Luận văn tốt nghiệp Chương 3: Thiết kế mạng truy nhập GPON Khi đó:BER=[P(0/1) +P(1/0)] Hình 3.7 (b) xác suất P (0/1) P (1/0) phụ thuộc vào hàm mật độ xác suất P(I) Dạng hàm P (I) phụ thuộc vào thống nguồn nhiễu Với nhiễu biên độ tuân theo hàm phân bố Gaussian, ta có: Mỗi hàm Gaussian có giá trị σ khác Trong erfc hàm bù lỗi định nghĩa sau: Phương trình BER phụ thuộc vào dòng ngưỡng I D Trên thực tế ID đánh giá dựa giá trị BER nhỏ Trường hợp nhỏ I D chọn theo cơng thức: Tính xấp xỉ ta có : Suy ra: Ta có: σ0 = σ1 Khi đó, BER Khi P(1/0) = P(0/1) Điều nhìn thấy rõ hình 3.7(b) Thay giá trị tìm vào cơng thức tính BER ta có: Với Phương trình mối quan hệ BER hệ số Q: Q giảm BER Nguyễn Quang Huy CB110855 52 Luận văn tốt nghiệp Chương 3: Thiết kế mạng truy nhập GPON tăng ngược lại Ta thấy rõ điều thơng qua đồ thị đây: Hình 3.8: Mối quan hệ hệ số phẩm chất Q tỉ lệ lỗi bit BER 3.3.1.2 Hệ số phẩm chất Q Định nghĩa: Hệ số chất lượng tín hiệu tỉ số tương đương với tỉ lệ tín hiệu nhiễu (SNR) tín hiệu điện thu sau khuếch đại Hệ số tính dựa theo cơng thức Hình 3.9: Hệ số Q tính theo biên độ Nguyễn Quang Huy CB110855 53 Luận văn tốt nghiệp Chương 3: Thiết kế mạng truy nhập GPON 3.3.1.3 Đồ thị mắt Định nghĩa: Biểu đồ mắt hay mẫu mắt hình ảnh cho thấy rõ mức độ méo tín hiệu số Ở đầu phần băng gốc hệ thống (sau lọc băng gốc, trước lấy mẫu định bit truyền hay 0), hệ thống có điểm đo, từ dẫn tín hiệu vào oscilloscope Nếu tần số quét oscilloscope với tốc độ bit tín hiệu hình hiển thị oscilloscope, tín hiệu dừng lại trùng lên Nếu xem mức tín hiệu dương mí mắt bên trên, tín hiệu âm mí mắt bên dưới, ta có hình ảnh mắt người mở Đó mẫu mắt Mẫu mắt với vơ số tín hiệu vào oscillocscope chồng lên Những hình ảnh cho thấy mức độ méo tín hiệu độ dự trữ tạp âm Gọi giá trị đỉnh dương tín hiệu khơng méo lý tưởng giá trị đỉnh âm tín hiệu khơng méo lý tưởng -1 độ mở mẫu mắt lý tưởng (2/2)x100% = 100%, thực tế độ mở mẫu mắt khoảng trắng lớn đường cong tín hiệu âm dương, chia tín theo phần trăm Mẫu mắt cảng mở (số % lớn ) chất lượng tín hiệu tốt Ngược lại với độ mở mẫu mắt độ đóng mẫu mắt Mẫu mắt gọi mở độ mở mẫu mắt lớn Mẫu mắt gọi đóng độ mở Mẫu mắt thường từ 20% – 30%, tùy theo hệ thống có mã chống nhiễu hay khơng Mẫu mắt xem bình thường khoảng lớn 50% Thực tế yêu cầu lớn hơn, khoảng 75% 3.3.1.4 Mối quan hệ tỉ lệ lỗi bit với đồ thị mắt Đồ thị mắt thể cách trực quan chuỗi bit “0” “1” bỏ qua số thông số khác Thông thường, đồ thị mắt kết hợp mẫu điện áp thời gian tín hiệu gốc Một oscilloscope, có tốc độ lấy mẫu 10 Gbps Điều có nghĩa phần lớn mẫu mắt tạo từ số mẫu tín hiệu Nhưng vấn đề dễ gặp phải số mẫu xuất Những kết có liên quan đến nhau, nhiễu liên quan đến xuất phát từ hiệu ứng khác hiệu ứng crosstalk hiệu ứng giao thoa Nó khơng xuất đồ thị mắt lại ngăn cản việc liên kết mức tín hiệu (có thể hiểu mức điện áp đặc trưng cho bit “0” “1”) Nguyễn Quang Huy CB110855 54 Luận văn tốt nghiệp Chương 3: Thiết kế mạng truy nhập GPON 3.3.2 Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến mạng quang 3.3.2.1 Đo kiểm thông số mạng Với thông số thiết lập kịch 1, tiến hành đo có kết sau đây:  Cơng suất Sử dụng thiết bị Optical Power Meter để đo công suất điểm cần đo Công suất đo đầu OLT công suất đường xuống Pphát =2 dBm Hình 3.10: Cơng suất đo đầu OLT Pphát =2 dBm Công suất đo đầu vào ONU1 công suất đường xuống Pphát =2 dBm Hình 3.11: Cơng suất đo đầu vào ONU Pphát = 2dBm Sử dụng thiết bị Ber Analyzer để đo BER, hệ số phẩm chất Q đồ thị mắt phía người sử dụng ta có kết hình 3.12 Nguyễn Quang Huy CB110855 55 Luận văn tốt nghiệp Chương 3: Thiết kế mạng truy nhập GPON Hình 3.12: Kết đo người sử dụng kịch Hình 3.13: Đồ thị Min BER người sử dụng kịch Hình 3.14: Đồ thị mắt người sử dụng kịch Nguyễn Quang Huy CB110855 56 Luận văn tốt nghiệp Chương 3: Thiết kế mạng truy nhập GPON Hình 3.15: Đồ thị hệ số phẩm chất Q người sử dụng kịch 3.3.2.2 Ảnh hưởng khoảng cách Kịch 2: Giữ nguyên tham số mạng kịch thay đổi khoảng cách truyền dẫn L = 10km Tiến hành phân tích lại thơng số phía người sử dụng để thấy chất lượng truyền dẫn mạng thay đổi Trong kịch nêu với khoảng cách truyền dẫn L = 20km, công suất phát đường xuống Pp = dBm ta thu kết đo người sử dụng hình 3.12 Trong kịch 2, với khoảng cách truyền dẫn L = 10 km, Pphát = dBm ta có kết đo người sử dụng hình 3.16 Hình 3.16: Kết đo người sử dụng kịch với L = 10km Nguyễn Quang Huy CB110855 57 Luận văn tốt nghiệp Chương 3: Thiết kế mạng truy nhập GPON Hình 3.17: Đồ thị Min BER người sử dụng kịch Hình 3.18: Đồ thị mắt người sử dụng kịch Nguyễn Quang Huy CB110855 58 Luận văn tốt nghiệp Chương 3: Thiết kế mạng truy nhập GPON Hình 3.19: Đồ thị hệ số phẩm chất Q người sử dụng kịch Đánh giá: Qua kết đo ta thấy rằng, khoảng cách ngắn tỉ lệ lỗi bit giảm Với khoảng cách truyền dẫn L = 10km đo Min BER phía người sử dụng 6.33418e-55 khoảng cách L = 20 km Min BER 1.48707e-10 Rõ ràng chênh lệch hai khoảng cách lớn.Và độ mở mắt đồ thị mắt to hơn, chứng tỏtín hiệu truyền mạng tốt hơn, khoảng cách truyền ngắn nên tỉ lên lỗi bít ảnh hưởng môi trường truyền dẫn như: suy hao, nhiễu,tán sắc hơn.Mạng truyền tốt 3.3.2.3 Ảnh hưởng hệ số tỉ lệ chia SPLITTER Kịch 3: Giữ nguyên tham số mạng kịch thay đổi hệ số tỉ lệ chia splitter 1:16 Tiến hành thiết kế lại thơng số phía người sử dụng Trong kịch 3, với khoảng hệ số tỉ lệ chia splitter 1:16, Pphát = dBm, L = 20 km ta có kết đo người sử dụng hình 3.20 Hình 3.20: Kết đo người sử dụng kịch với chia 1:16 Nguyễn Quang Huy CB110855 59 Luận văn tốt nghiệp Chương 3: Thiết kế mạng truy nhập GPON Hình 3.21: Đồ thị Min BER người sử dụng kịch Hình 3.22: Đồ thị mắt người sử dụng kịch Nguyễn Quang Huy CB110855 60 Luận văn tốt nghiệp Chương 3: Thiết kế mạng truy nhập GPON Hình 3.23: Đồ thị hệ số phẩm chất Q người sử dụng kịch Hình 3.24: Công suất đo đầu vào ONU1 với chia 1:16 Đánh giá: Khi hệ số chia lớn cơng suất đầu chia công suất đầu vào ONU giảm dẫn tới độ mở đồ thị mắt người sử dụng nhỏ, tỉ lệ lỗi bit lớn Với chia 1:16 kịch Min BER đo phía người sử dụng 0,000813539tăng lên nhiều so với Min BER = 1.48707e-10 kịch 1.Tỉ lệ chia tăng tỉ lệ lỗi bít lớn ngược lại Nguyễn Quang Huy CB110855 61 Luận văn tốt nghiệp Chương 3: Thiết kế mạng truy nhập GPON 3.3.2.4 Ảnh hưởng công suất phát Kịch 4: Giữ nguyên tham số mạng kịch tăng công suất phát đường xuống lên 5dBm, Pphát = 5dBm Tiến hành thiết kế lại thông số phía người sử dụng Hình 3.25: Cơng suất đo đầu OLT Pphát = 5dBm Hình 3.26: Cơng suất đo đầu vào ONU1 Pphát = 5dBm Nhận thấy tăng công suất phát P phát = 5dBm đường xuống cơng suất đầu vào ONU tăng lên theo tỉ lệ thuận Kết thiết kế người sử dụng là: Hình 3.27: Kết đo người sử dụng kịch với Pphát = 5dBm Nguyễn Quang Huy CB110855 62 Luận văn tốt nghiệp Chương 3: Thiết kế mạng truy nhập GPON Hình 3.28: Đồ thị Min BER người sử dụng kịch Hình 3.29: Đồ thị mắt người sử dụng kịch Nguyễn Quang Huy CB110855 63 Luận văn tốt nghiệp Chương 3: Thiết kế mạng truy nhập GPON Hình 3.30: Đồ thị hệ số phẩm chất Q người sử dụng kịch Đánh giá: Qua kết đo trên, ta thấy tăng công suất phát lên Pphát = 5dBm tỉ lệ lỗi bit phía người sử dụng giảm Đồ thị mắt thu gọn độ mở mắt lớn Chất lượng mạng tăng lên 3.4 Kết luận chương Từ kết thiết kế thấy có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng truyền tải mạng GPON khoảng cách truyền dẫn, tỉ lệ chia splitter hay công suất phát… Để tăng chất lượng mạng cần phải xem xét tổng thể hệ thống tùy điều kiện thực tế mà lựa chọn nhóm phương pháp phù hợp để tăng chất lượng mạng truy nhập GPON Việc đo kiểm tham số mạng truy nhập công suất phát, tỉ lệ lỗi bit, hệ số phẩm chất… có ý nghĩa quan trọng q trình lắp đặt bảo dưỡng để đáp ứng yêu cầu chất lượng dịch vụ cung cấp Nguyễn Quang Huy CB110855 64 Luận văn tốt nghiệp Kết luận KẾT LUẬN Qua kết đây, đưa kết luận, GPON có nhiều ưu điểm Một ưu điểm bật GPON tốc độ cao, khả tích hợp nhiều dịch vụ đường dây ưu điểm lớn để GPON dần thay ADSL năm tới Tại Việt Nam, nhà cung cấp dịch vụ Viettel, FPT, SPT, CMC TI đẩy mạnh phát triển GPON dựa nhiều chuẩn khác Trong luận văn tốt nghiêp mình, em trình bày chi tiết mạng truy nhập quang với công nghệ GPON Đưa hệ thống mạng quang theo chuẩn GPON phầm mềm Optisystem phân tích ảnh hưởng vài yếu tố tới chất lượng mạng quang khoảng cách đường truyền, hệ số tỉ lệ chia Splitter công suất phát Thơng thường hệ thống thực tế, người ta quan tâm đến tiêu tỉ lệ lỗi bit BER đồ thị mắt… mà chủ yếu quan tâm đến chất lượng hệ thống dựa Budget đường truyền Tuy nhiên kết khảo sát phần phản ánh chất lượng mạng GPON Hướng phát triển em nghiên cứu để mạng quang theo chuẩn GEPON Nguyễn Quang Huy CB110855 65 Luận văn tốt nghiệp Kết luận TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Mạng FTTH gigabit/s - Dương Quang Hà - Đại học Bách khoa Hà Nội, 2008 [2] Công nghệ chuẩn hóa mạng quang thụ động- Quang Minh [3] Nguyễn Việt Hùng, Học Viện CNBCVT, Công nghệ truy nhập mạng NGN, 2009 [4] Mạng công nghệ truy nhập Học Viên CNBCVT- Ths Dương Thị Thanh Tú Tiếng Anh: [1] ITU – T Rec G.984 Gigabit-capable Passive Optical Network (G-PON), 2003 [2] Cedric F.Lam, Passive Optical Networks: Principles and Practice, 2007 [3] OptiSystem Component Library - Optical Communication System Design Software [4] PON-Passive Optical Networking - Nguồn: Alcatel, 2009 Danh mục Website, diễn đàn tham khảo: [1] http://vntelecom.org/diendan/forum.php [2] http://vnpro.org/forum [3] http://www.pcworld.com.vn [4] http://www.dientuvienthong.net/diendan/index.php [5] http://www.optiwave.com/ [6] http://en.wikipedia.org/wiki/Passive_optical_network [7] http://www.ddth.com/forum.php Nguyễn Quang Huy CB110855 66 ... trình bày kiến trúc mạng quang thụ động PON Và tìm hiểu sâu cơng nghệ GPON tiêu chuẩn kỹ thuật, kỹ thuật truy nhập Chương 3: Phân tích thiết kế mạng truy nhập GPON dựa phầm mềm OptiSystem Chương... muốn tìm hiểu mơ hình hệ thống GPON nên em chọn đề tài Phân tích thiết kế mạng truy nhập GPON dựa phần mềm mô OptiSystem. ” làm đề tài luận văn tốt nghiệp Ngồi phần lời mở đầu, nội dung luận... Tổng quang mạng truy nhập Chương trình bày khái niệm mạng truy nhập phân loại mạng truy nhập quang Những ưu điểm vượt trội mạng truy nhập Chương 2: Mạng quang thụ động với chuẩn GPON Chương
- Xem thêm -

Xem thêm: Phân tích và thiết kế mạng truy nhập GPON dựa trên phần mềm mô phỏng OptiSystem., Phân tích và thiết kế mạng truy nhập GPON dựa trên phần mềm mô phỏng OptiSystem., CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MẠNG TRUY NHẬP, 4 Các công nghệ truy nhập, CHƯƠNG 2: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG VỚI CHUẨN GPON, 1 Mạng thụ động PON, 3 Kiến trúc mạng GPON., 6 Cấu trúc phân lớp của mạng quang GPON, 7 Phương thức đóng gói dữ liệu, CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠNG TRUY NHẬP GPON DỰA TRÊN PHẦN MỀM OPTISYSTEM, 1 Giới thiệu phần mềm OptiSystem, 2 Thiết kế hệ thống mạng theo chuẩn GPON, 3 Phân tích mạng truy nhập GPON dựa trên phầm mềm OptiSystem

Mục lục

Xem thêm

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay