Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng mạng GPON tại Trung tâm Viễn thông Yên Thế – VNPT Bắc Giang

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:61

Thêm vào BST

Báo xấu

33
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của Luận văn là tập trung tìm hiểu những đặc điểm kỹ thuật cơ bản của công nghệ mạng GPON, các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạng GPON và nghiên cứu các giải pháp nhằm nâng cao chất lượng mạng GPON tại Trung tâm Viễn thông Yên Thế – VNPT Bắc Giang. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng mạng GPON tại Trung tâm Viễn thông Yên Thế – VNPT Bắc Giang

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG --------------------------------------- Nghiêm Xuân Hiệp NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG MẠNG GPON TẠI TRUNG TÂM VIỄN THÔNG YÊN THẾ – VNPT BẮC GIANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hƣớng ứng dụng) HÀ NỘI – 2020
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG --------------------------------------- Nghiêm Xuân Hiệp NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG MẠNG GPON TẠI TRUNG TÂM VIỄN THÔNG YÊN THẾ – VNPT BẮC GIANG Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông Mã số: 8.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. VŨ TUẤN LÂM HÀ NỘI – 2020
i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hà Nội, tháng 05 năm 2020 Tác giả luận văn Nghiêm Xuân Hiệp
ii LỜI CẢM ƠN Với tình cảm chân thành, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy giáo, cô giáo Học viện Công nghệ Bƣu chính Viễn thông, đặc biệt là thầy giáo TS. Vũ Tuấn Lâm đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn thạc sĩ này. Tôi cũng xin cảm ơn các thầy cô giáo giảng dạy trong học viện đã truyền đạt cho tôi rất nhiều kiến thức bổ ích để hoàn thiện luận văn và cũng nhƣ có đƣợc hành trang vững chắc cho sự nghiệp trong tƣơng lai. Do giới hạn kiến thức và khả năng lý luận của bản thân, kính mong sự chỉ dẫn và đóng góp của các thầy cô giáo để luận văn thạc sĩ của tôi đƣợc hoàn thiện.
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii DANH SÁCH BẢNG .................................................................................................v DANH SÁCH HÌNH VẼ .......................................................................................... vi DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT ............................................. vii MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG GPON ..................3 1.1. Khái niệm về PON và các cấu trúc PON đang đƣợc triển khai ........................3 1.1.1. Khái niệm về PON ......................................................................................3 1.1.2. Các cấu trúc PON đang được triển khai ....................................................5 1.2. Công nghệ GPON và các yếu tố ảnh hƣởng tới chất lƣợng mạng GPON........9 1.2.1. Công nghệ GPON .......................................................................................9 1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng mạng GPON .................................13 1.3. Kết luận chƣơng 1 ...........................................................................................13 CHƢƠNG 2: TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI VÀ CHẤT LƢỢNG MẠNG GPON TẠI TRUNG TÂM VIỄN THÔNG YÊN THẾ – VNPT BẮC GIANG ..........................15 2.1. Giới thiệu về Trung tâm Viễn thông Yên Thế ................................................15 2.1.1. Giới thiệu huyện Yên Thế – tỉnh Bắc Giang.............................................15 2.1.2. Trung tâm Viễn thông Yên Thế .................................................................20 2.2. Cơ sở hạ tầng phục vụ mạng GPON của Trung tâm Viễn thông Yên Thế ....22 2.3. Thực trạng về chất lƣợng các dịch vụ GPON và các yếu tố ảnh hƣởng tới chất lƣợng mạng GPON tại Trung tâm Viễn thông Yên Thế .......................................23 2.3.1. Yếu tố chủ quan ........................................................................................23 2.3.2. Yếu tố khách quan ....................................................................................23 2.4. Các dịch vụ đang đƣợc triển khai trên GPON tại Trung tâm Viễn thông Yên Thế .........................................................................................................................24 2.4.1. Dịch vụ Internet băng rộng và truyền hình Internet ................................24 2.4.2. Dịch vụ điện thoại cố định .......................................................................26
iv 2.5. Kết luận chƣơng 2 ...........................................................................................26 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG MẠNG GPON TẠI TRUNG TÂM VIỄN THÔNG YÊN THẾ – VNPT BẮC GIANG ..........................28 3.1. Xu hƣớng phát triển của mạng GPON và tầm quan trọng của việc cải thiện, nâng cao chất lƣợng mạng GPON tại Trung tâm Viễn thông Yên Thế ................28 3.1.1. Xu hướng phát triển của mạng GPON .....................................................28 3.1.2. Tầm quan trọng của việc cải thiện, nâng cao chất lượng mạng GPON tại Trung tâm Viễn thông Yên Thế ...........................................................................28 3.2. Các giải pháp nâng cao chất lƣợng mạng GPON áp dụng tại Trung tâm Viễn thông Yên Thế .......................................................................................................29 3.2.1. Giải pháp giảm thiểu suy hao trên toàn tuyến cáp, OLT, ONU...............29 3.2.2. Giải pháp chống nghẽn mạng trên OLT, ONU ........................................40 3.2.3. Giải pháp xây dựng quy trình giám sát chất lượng mạng GPON chi tiết tới tất cả khách hàng sử dụng dịch vụ trên GPON ............................................43 3.3. Phân tích, đánh giá hiệu quả của các giải pháp ..............................................46 3.4. Khuyến nghị, đề xuất ......................................................................................46 3.5. Kết luận chƣơng 3 ...........................................................................................46 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI .........................................48 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................49
v DANH SÁCH BẢNG Bảng 3.1: Suy hao trên OLT và ONU .......................................................................32 Bảng 3.2: Suy hao trên Splitter .................................................................................32 Bảng 3.3: Suy hao trên cáp .......................................................................................33
vi DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1: Mô hình mạng quang thụ động ...................................................................3 Hình 1.2: Mô hình mạng GPON ...............................................................................10 Hình 2.1: Bản đồ địa lý huyện Yên Thế, tỉnh Bắc Giang .........................................16 Hình 2.2: Mô hình mạng truy nhập của Trung tâm Viễn thông Yên Thế.................21 Hình 2.3: Mô hình mạng GPON triển khai tại Trung tâm Viễn thông Yên Thế ......22 Hình 3.1: Mô hình hoạt động của hệ thống xNet ......................................................30 Hình 3.2: Mô hình hệ thống xTest ............................................................................31 Hình 3.3: Suy hao trên tuyến cáp cũ trƣớc và sau khi thực hiện giải pháp...............36 Hình 3.4: Thực hiện vẽ lại bản đồ mạng cáp sau khi dịch chuyển tuyến .................38 Hình 3.5: Thực hiện đấu nối các Splitter theo nguyên tắc Mid-span Access ...........39 Hình 3.6: Kết quả từ xTest suy hao các thuê bao GPON của Trung tâm Viễn thông Yên Thế .....................................................................................................................40 Hình 3.7: Bảo dƣỡng thiết bị MANE định kỳ ...........................................................41 Hình 3.8: Bảo dƣỡng thiết bị OLT định kỳ ...............................................................42 Hình 3.9: Thực hiện cập nhập tọa độ thuê bao khách hàng ......................................45
vii DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt Second-Generation Wireless Công nghệ truyền thông 2G Network vô tuyến thế hệ thứ 2 Third-Generation Wireless Công nghệ truyền thông 3G Network vô tuyến thế hệ thứ 3 Fourth-Generation Wireless Công nghệ truyền thông 4G Network vô tuyến thế hệ thứ 4 AES Advanced Encryption Standard Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến AON Active Optical Network Mạng cáp quang chủ động APON ATM Passive Optical Network Mạng quang thụ động ATM Chế độ chuyển mạch không ATM Asynchronous Transfer Mode đồng bộ Broadband Passive Optical Mạng quang thụ động BPON Network băng thông rộng BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc Công nghệ sử dụng sợi quang FTTH Fiber To The Home trực tiếp cung cấp dịch vụ Internet Gigabit Passive Optical Phƣơng pháp đóng gói mạng GEM Networks Encapsulation quang thụ động tốc độ Gigabit Method Gigabit Passive Optical Mạng quang thụ động tốc độ GPON Networks Gigabit HD High Definition Độ phân giải cao Institute of Electrical and IEEE Viện Kỹ sƣ Điện và Điện tử Electronics Engineers IP Internet Protocol Giao thức Internet
viii Integrated Services Digital ISDN Mạng số tích hợp đa dịch vụ Network International ITU Hiệp hội Viễn thông Quốc tế Telecommunication Union Chỉ số đánh giá thực hiện KPI Key Performance Indicator công việc L2S Switch Layer II Thiết bị chuyển mạch lớp 2 LAN Local Network Area Mạng cục bộ Metropolitan Area Network Mạng đô thị băng rộng sử dụng MANE Ethernet công nghệ Ethernet Next-Generation Passive NG-PON Mạng quang thụ động thế hệ mới Optical Network ODF Optical Distribution Frame Hộp phối quang ODN Optical Distribution Network Hệ thống phân phối mạng quang OLT Optical Line Termination Thiết bị kết cuối quang Operation, Management and Giao diện vận hành, quản lý và OMCI Control Interfaces kiểm soát ONU Optical Network Unit Đơn vị mạng quang OS Optical Splitter Bộ chia quang Physical Layer Object Access Phƣơng pháp truy cập đối tƣợng PLOAM Method lớp vật lý PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động Public Switched Telephone Mạng điện thoại chuyển mạch PSTN Network công cộng QoS Quality of Service Chất lƣợng dịch vụ SD Standard Definition Độ nét tiêu chuẩn SDH Synchronous Digital Hierarchy Hệ thống phân cấp số đồng bộ SMS Short Message Services Dịch vụ tin nhắn ngắn
ix Một tập hợp các giao thức Simple Network Management SNMP kiểm tra, hỗ trợ vận hành và Protocol quản lý các thiết bị mạng từ xa Synchronous optical Mạng quang đồng bộ và SONET networking phân cấp kỹ thuật số đồng bộ T-CONT Transmission Containers Truyền tải lƣu lƣợng truy cập TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền vận Ghép kênh phân chia theo TDM Time Division Multiplexing thời gian Đa truy nhập phân chia theo TDMA Time Division Multiple Access thời gian TV Television Máy vô tuyến truyền hình UHD Ultra High Definition Độ phân giải siêu nét Vietnam Posts and Tập đoàn Bƣu chính Viễn thông VNPT Telecommunications Group Việt Nam Công nghệ truyền tiếng nói qua VoIP Voice over Internet Protocol mạng máy tính sử dụng bộ giao thức TCP/IP Kỹ thuật cung cấp kết nối DSL Digital Subcriber Line kỹ thuật số thông qua cáp đồng của mạng điện thoại nội hạt
1 MỞ ĐẦU Công nghệ truy nhập quang thụ động GPON đã đƣợc ITU chuẩn hóa [8], hiện nay là một trong những công nghệ đƣợc ƣu tiên lựa chọn cho triển khai mạng truy nhập tại nhiều nƣớc trên thế giới. GPON là công nghệ hƣớng tới cung cấp dịch vụ mạng đầy đủ, tích hợp thoại, hình ảnh và số liệu với băng thông lớn tốc độ cao. Do vậy, GPON sẽ là công nghệ truy nhập lựa chọn triển khai hiện tại và tƣơng lai. Ở Việt Nam, hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đã chọn công nghệ GPON để cung cấp dịch vụ FTTH cho khách hàng. Cuối năm 2014, Tập đoàn Bƣu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT) đã quyết định cho phép VNPT Bắc Giang đầu tƣ hệ thống cáp quang truy nhập sử dụng công nghệ GPON. Trung tâm Viễn thông Yên Thế – VNPT Bắc Giang cũng bắt đầu triển khai công nghệ GPON từ cuối tháng 12 năm 2014 và triển khai mạnh mẽ từ năm 2015 tới nay. Hiện nay, với số lƣợng thuê bao ngày một gia tăng và yêu cầu về chất lƣợng dịch vụ của khách hàng ngày càng cao, VNPT đã đề ra mục tiêu phấn đấu trở thành nhà cung cấp dịch vụ viễn thông có chất lƣợng dịch vụ và phục vụ tốt nhất. Để làm đƣợc điều đó thì việc nâng cao chất lƣợng mạng GPON là một nhiệm vụ rất quan trọng và cần thiết. Là một cá nhân hiện đang công tác tại Trung tâm Viễn thông Yên Thế – VNPT Bắc Giang, đơn vị chịu trách nhiệm chính trong việc đảm bảo chất lƣợng mạng GPON trên địa bàn, tôi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lƣợng mạng GPON tại Trung tâm Viễn thông Yên Thế – VNPT Bắc Giang” làm luận văn tốt nghiệp. Các kết quả của luận văn đƣợc áp dụng vào thực tế để mạng truy nhập quang công nghệ GPON của Trung tâm Viễn thông Yên Thế – VNPT Bắc Giang đƣợc khai thác một cách hiệu quả, vừa đảm bảo chất lƣợng dịch vụ cung cấp cho khách hàng, vừa đảm bảo nhu cầu phát triển dịch vụ của đơn vị. Luận văn tập trung tìm hiểu những đặc điểm kỹ thuật cơ bản của công nghệ mạng GPON, các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng mạng GPON và nghiên cứu các giải pháp nhằm nâng cao chất lƣợng mạng GPON tại Trung tâm Viễn thông Yên Thế – VNPT Bắc Giang. Luận văn đƣợc tổ chức thành 03 chƣơng, cụ thể nhƣ sau:
2 Chƣơng 1: Tổng quan về mạng quang thụ động GPON Chƣơng 2: Tình hình triển khai và chất lƣợng mạng GPON tại Trung tâm Viễn thông Yên Thế – VNPT Bắc Giang Chƣơng 3: Nghiên cứu nâng cao chất lƣợng mạng GPON tại Trung tâm Viễn thông Yên Thế – VNPT Bắc Giang
3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG GPON 1.1. Khái niệm về PON và các cấu trúc PON đang đƣợc triển khai 1.1.1. Khái niệm về PON Mạng truy nhập cáp quang là mạng truy nhập hữu tuyến với môi trƣờng truyền dẫn từ tổng đài đến thuê bao là sợi cáp quang. Ƣu điểm của mạng cáp quang là dễ triển khai, tốc độ cao có thể đạt đƣợc đến hàng Gigabit thậm chí hàng trăm Gigabit tùy thuộc vào công nghệ sử dụng, khoảng cách truyền dẫn lớn đến hàng chục kilômét và giá thành cáp quang rẻ. Tuy nhiên, nhƣợc điểm là công nghệ xử lý phức tạp, thiết bị tổng đài và thiết bị đầu cuối giá thành cao. PON là từ viết tắt của Passive Optical Network hay còn gọi là mạng quang thụ động (hình 1.1), là một hình thức truy cập mạng cáp quang, kiểu mạng kết nối điểm – đa điểm, trong đó các sợi quang làm cơ sở tạo nên kiến trúc mạng [11]. Hình 1.1: Mô hình mạng quang thụ động
4 PON bao gồm một thiết bị đầu cuối dây quang (OLT – Optical Line Terminal) tại Tổng đài trung tâm của nhà cung cấp dịch vụ và các thiết bị mạng quang (ONUs – Optical Network Units) đặt ở phía ngƣời dùng cuối. Tín hiệu đƣờng xuống đƣợc phát quảng bá tới các thuê bao. Tín hiệu đƣờng lên đƣợc kết hợp bằng việc sử dụng giao thức đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA), OLT sẽ điều khiển các ONU sử dụng các khe thời gian cho việc truyền dữ liệu đƣờng lên [11]. Mạng quang thụ động (PON) đƣợc xây dựng nhằm giảm số lƣợng các thiết bị thu, phát và sợi quang trong mạng thông tin quang FTTH. PON là một mạng điểm tới đa điểm, một kiến trúc PON bao gồm một thiết bị đầu cuối kênh quang đƣợc đặt tại trạm trung tâm của nhà khai thác dịch vụ và các bộ kết cuối mạng cáp quang ONU/ONT (Optical Network Unit/Optical Network Terminator) đặt tại gần hoặc tại nhà thuê bao. Giữa chúng là hệ thống phân phối mạng quang ODN (Optical Distribution Network) bao gồm cáp quang, các thiết bị tách ghép thụ động. Mạng PON không chứa bất kỳ một phần tử tích cực nào cần phải sử dụng sự chuyển đổi điện – quang. Thay vào đó, PON bao gồm: Sợi quang, các bộ chia, bộ kết hợp, bộ ghép định hƣớng, thấu kính, bộ lọc, ... Điều này giúp cho PON có một số ƣu điểm nhƣ sau: - Không cần nguồn điện cung cấp nên không bị ảnh hƣởng bởi lỗi nguồn, có độ tin cậy cao và không cần phải bảo dƣỡng do tín hiệu không bị suy hao nhiều nhƣ đối với mạng có sử dụng các phần tử tích cực. Các bộ chia không cần cấp nguồn, có giá thành rẻ và có thể đặt ở bất kỳ đâu, không phụ thuộc vào các điều kiện môi trƣờng, không cần phải cung cấp năng lƣợng cho các thiết bị giữa tổng đài trung tâm và ngƣời dùng. Ngoài ra, ƣu điểm này còn giúp các nhà khai thác giảm đƣợc chi phí bảo dƣỡng, vận hành. - Công nghệ PON cho phép giảm số lƣợng dây dẫn và thiết bị tại Tổng đài trung tâm so với các kiến trúc điểm – điểm và nhƣ vậy sẽ giảm chi phí cáp quang và giảm chi phí cho thiết bị tại Tổng đài trung tâm do nó cho phép nhiều ngƣời sử dụng (8, 16, 32, 64 hoặc 128) chia sẻ chung một sợi quang nối tới Tổng đài trung tâm.
5 - Mạng PON ngoài việc giải quyết các vấn đề về băng thông, nó còn có ƣu điểm là chi phí lắp đặt thấp do nó tận dụng đƣợc những sợi quang trong mạng đã có từ trƣớc. 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 phát lại. - 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 lƣợng trên các nút này không gây ảnh hƣởng gì đến các nút khác. Khả năng một nút mất năng lƣợng mà không làm ngắt mạng là rất quan trọng đối với mạng truy nhập, do các nhà cung cấp không thể đảm bảo đƣợc năng lƣợng dự phòng cho tất cả các đầu cuối ở xa. Tuy rằng, không thể phủ nhận những ƣu điểm nêu trên thì mạng GPON vẫn còn một số khuyết điểm: - Tăng băng thông tạm thời cho thuê bao khi có nhu cầu khó khăn, phức tạp. - Số lƣợng thuê bao bị ảnh hƣởng khi xảy ra sự cố nhiều và thời gian tìm ra lỗi lâu hơn so với mạng khác. - Khả năng bị nghe lén cao do dùng chung bộ chia. - Chi phí nâng cấp cao do nhiều thuê bao trong một dây cáp, thông qua thiết bị chia ra nhiều dây hơn đến nhiều thuê bao. 1.1.2. Các cấu trúc PON đang được triển khai 1.1.2.1. APON APON (ATM Passive Optical Network) Mạng quang thụ động ATM, là sự kết hợp của phƣơng thức truyền tải không đồng bộ ATM với mạng truy nhập quang thụ động PON [7]. Đây là chuẩn mạng quang thụ động đầu tiên. Từng đƣợc sử dụng chủ yếu cho các ứng dụng thƣơng mại và trên nền ATM. Tốc độ hoạt động là 155,52 Mbps hoặc 622,08 Mbps. Tốc độ cho mỗi thuê bao là 4,8 Mbps trong hệ thống 155,52 Mbps và 19,4 Mbps trong hệ thống 662,08 Mbps. Cấu trúc khung truyền dẫn cho APON:
6 - Đƣờng xuống: Ở đƣờng xuống, APON sử dụng công nghệ ghép kênh theo thời gian (trong đó, các tế bào gửi cho các ONU khác nhau đƣợc ghép kênh ở luồng xuống theo thời gian; đồng thời, trong các khung đƣờng xuống còn có các tế bào PLOAM (Physical Layer OAM – lớp vật lý OAM) chứa thông tin cấp phép để cho phép các ONU truyền dẫn đƣờng lên). - Đƣờng lên: Ở đƣờng lên, APON sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo thời gian (mỗi ONU sau khi nhận đƣợc giấy phép từ OLT trong tế bào PLOAM đƣờng xuống sẽ truyền thông tin của mình vào đúng khe thời gian đƣợc phân; các tế bào của các ONU khác nhau sẽ đan xen với nhau về mặt thời gian). 1.1.2.2. BPON BPON (Broadband PON) là chuẩn trên nền APON đƣợc bổ sung để hỗ trợ cho WDM ghép kênh phân chia theo bƣớc sóng, cấp phát băng thông đƣờng lên động lớn hơn và tính chọn lọc [7]. Đồng thời tạo ra giao diện quản lý chuẩn gọi là OMCI, giữa OLT và ONU/ONT, cho phép các mạng cung cấp hỗn hợp. 1.1.2.3. GPON GPON (Gigabit PON) là một sự phát triển của chuẩn BPON. GPON đƣợc mở rộng từ chuẩn BPON bằng cách tăng băng thông, nâng hiệu suất băng thông nhờ sử dụng gói lớn, có độ dài thay đổi và tiêu chuẩn hóa quản lý. Thêm nữa, chuẩn cho phép vài sự lựa chọn của tốc độ bit: Cho phép băng thông luồng xuống là 2,488 Mbps và băng thông luồng lên là 1,244 Mbps. Phƣơng thức đóng gói GPON-GEM cho phép đóng gói lƣu lƣợng ngƣời dùng rất hiệu quả, với sự phân đoạn khung cho phép chất lƣợng dịch vụ QoS cao hơn phục vụ lƣu lƣợng nhạy cảm nhƣ truyền thoại và video [8]. GPON hỗ trợ tốc độ cao hơn, tăng cƣờng bảo mật và chọn lớp 2 giao thức (ATM, GEM, Ethernet tuy nhiên trên thực tế ATM chƣa từng đƣợc sử dụng). Điều đó cho phép GPON phân phối thêm các dịch vụ tới nhiều thuê bao. - GPON hỗ trợ đầy đủ các dịch vụ bao gồm thoại (TDM), các dịch vụ Ethernet nhƣ Video, Data, …
7 - Phạm vi về mặt vật lý của mạng là 20 km, trong khi đó phạm vi về mặt logic của mạng lên tới 60 km. - Hỗ trợ cho việc lựa chọn các tốc độ bit khác nhau bao gồm: 622 Mbps, 1,25 Gbps, 2,5 Gbps cho luồng xuống và 1,25 Gbps dành cho luồng lên. - Khả năng vận hành khai thác bảo dƣỡng cao. Với các ƣu điểm trên GPON là hệ thống mạng truy nhập quang thụ động tiên tiến nhất hiện nay, có khả năng hỗ trợ truyền nhiều dịch vụ, với khả năng thiết lập các chế độ vận hành quản lý và bảo dƣỡng tốt nhất. 1.1.2.4. EPON EPON hay GEPON (Ethernet PON) là một chuẩn IEEE. EPON là mạng truy nhập quang thụ động PON dựa trên các công nghệ của mạng LAN Ethernet [10]. EPON cho phép thực hiện các kết nối điểm – đa điểm thông qua các kết nối vật lý điểm – điểm. Trong các giải pháp mạng PON, giải pháp EPON đƣợc hỗ trợ và phát triển nhanh nhất. Nhiều nhà cung cấp dịch vụ đã chọn giải pháp này để làm mạng truy nhập và truyền tải lƣu lƣợng mạng để cung cấp đa dịch vụ. Tuy nhiên cơ chế duy trì và phục hồi mạng của giải pháp EPON còn chậm nên chỉ có thể áp dụng cho mạng có quy mô vừa và nhỏ. Hiện nay, hệ thống EPON đƣợc cấu hình theo phƣơng thức song công (không theo cơ chế đa truy nhập cảm nhận sóng mang và dò tìm đụng độ) trong cấu hình điểm – đa điểm sử dụng một sợi quang. Các thuê bao hoặc các ONU chỉ có thể lấy lƣu lƣợng từ các OLT. Các hệ thống EPON sử dụng cấu trúc phân tách quang, ghép kênh các tín hiệu sử dụng các bƣớc sóng khác nhau cho đƣờng lên và đƣờng xuống nhƣ sau: - Bƣớc sóng 1490 nm cho đƣờng xuống. - Bƣớc sóng 1310 nm cho đƣờng lên. Lƣu lƣợng luồng xuống và đƣờng lên trong mạng EPON: - Luồng xuống: Tại đƣờng xuống, OLT sẽ phát quảng bá các gói tin đến các ONU. Trong đó khung quảng bá 802.3 sẽ đƣợc các ONU lấy ra dựa vào địa chỉ nhận dạng kết nối logic. Bản tin GATE 64 byte đƣợc gửi ở đƣờng xuống để ấn định
8 băng tần cho đƣờng lên. - Luồng lên: Sử dụng các khe thời gian để chứa đa khung 802.3. Mỗi ONU sẽ gửi 1 bản tin REPORT có độ lớn 64 byte chứa trạng thái của ONU tới OLT. Trong cấu trúc này không có hiện tƣợng tranh chấp và phân mảnh gói. EPON là sự kết hợp giữa mạng truy nhập quang thụ động PON và công nghệ Ethernet nên nó mang ƣu điểm của cả hai công nghệ này. Việc triển khai EPON mang lại lợi ích rất to lớn bao gồm: - Băng thông cao hơn: EPON sẽ cung cấp băng thông cao nhất cho ngƣời dùng trong bất kỳ hệ thống truy cập quang thụ động nào. Tốc độ lƣu lƣợng hƣớng xuống là 1 Gbps và lƣu lƣợng lên từ 64 ONU có thể vƣợt quá 800 Mbps. Với khả năng cung cấp băng thông rất lớn nhƣ vậy, EPON có một số lợi ích sau: + Số lƣợng thuê bao trên một mạng PON lớn. + Băng thông trên mỗi thuê bao nhiều. + Khả năng cung cấp video. + Chất lƣợng dịch vụ tốt hơn. - Chi phí đầu tƣ thấp hơn: Hệ thống EPON đang khắc phục giữa chi phí và hiệu suất bằng sợi quang và các lênh kiện Ethernet. EPON cung cấp các chức năng và đặc tính sợi quang với giá có thể so sánh đƣợc với DSL và cáp đồng. Hơn nữa, việc giảm chi phí đạt đƣợc nhờ kiến trúc đơn giản, hiệu quả hoạt động cao và chi phí bảo dƣỡng thấp. EPON chuyển giao những cơ hội giảm giá sau: + Loại trừ những phần tử ATM và SONET phức tạp và đắt đỏ. + Các linh kiện quang thụ động bền giúp giảm đƣợc chi phí bảo dƣỡng. + Những giao diện Ethernet chuẩn loại trừ nhu cầu cho DSL và Modem cáp bổ sung. - Nhiều lợi nhuận hơn: EPON có thể hổ trợ đồng thời các dịch vụ thoại, dữ liệu và video, cho phép nhà cung cấp nâng cao dịch vụ băng rộng và linh hoạt. Ngoài ra, nó cũng cung cấp các dịch vụ truyền thống nhƣ POST, T1, 10/100 Base- T, hổ trợ các dịch vụ trên nền ATM, TDM-Time Division Multiplexing và SONET. 1.1.2.5. NG-PON
9 NG-PON (Next Generation PON), mạng truy nhập quang thụ động thế hệ tiếp theo, ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về tốc độ và băng thông truy nhập. Các công nghệ cho thế hệ kế tiếp nhƣ 10GPON, 10GEPON [9]. Các tiêu chuẩn này hỗ trợ cả 2 cấu hình: Không đối xứng hoạt động ở tốc độ 10 Gbps (cho đƣờng xuống), 1 Gbps (cho đƣờng lên) và cấu hình đối xứng hoạt động ở tốc độ 10 Gbps cho cả hai hƣớng. Vào tháng 6 năm 2012, 10GPON đƣợc chuẩn hóa tại tiêu chuẩn ITU và đƣợc xác định dựa trên kiến trúc TDM PON [9]. 1.2. Công nghệ GPON và các yếu tố ảnh hƣởng tới chất lƣợng mạng GPON 1.2.1. Công nghệ GPON 1.2.1.1. Khái niệm GPON là viết tắt của cụm từ Gigabit-capable Passive Optical Networks, là công nghệ mạng cáp quang thụ động với mô hình kết nối mạng theo kiểu: Điểm – đa điểm [8]. Trong đó, các thiết bị kết nối giữa các nhà cung cấp dịch vụ mạng và khách hàng sử dụng bộ chia tín hiệu quang (Splitter) thụ động (không dùng điện) [2]. 1.2.1.2. Mô hình mạng GPON GPON có thể truyền tải dữ liệu không chỉ Ethernet mà còn ATM và TDM (PSTN, ISDN, E1 và E3). Mạng GPON chứa hai thiết bị hoạt động chính là Optical Line Termination (OLT) và Optical Network Unit (ONU) [8]. GPON hỗ trợ đa dịch vụ, tốc độ cao và khoảng cách có thể lên đến 20 km (hình 1.2). Một sợi quang đơn nối từ OLT đến một thiết bị quang thụ động Optical Splitter (OS) (thụ động ở đây hiểu với nghĩa là thiết bị không cần cung cấp bất cứ nguồn nào để hoạt động), đƣợc đặt gần khu vực ngƣời sử dụng [4]. OS chia tín hiệu quang ra thành N đƣờng khác nhau đến N ngƣời sử dụng. Giá trị của N có thể từ 2 đến 128. Từ OS, một sợi quang đơn mode chạy đến mỗi user, nhƣ trong hình 1.2. Thông số kỹ thuật của mạng GPON: