Đề tài Nghiên cứu và ứng dụng mạng quang thụ động GPON trên mạng FTTH của Trung Tâm Viễn Thông 6 - Viễn Thông Hà Nội

dành cho các tín hiệu dịch vụ áp dụng cho WDM cho hệ thống GPON. ITU-T G.984.5 Adm1 (10/2009): sửa đổi bổ sung ITU-T G984.5. ITU-T G.984.6 (03/2008): Bổ xung thêm các nghiên cứu mới về bước sóng quang và tốc độ chia tách. ITU-T G.984.6 Adm1 (11/2009): Bước sóng chuyển đổi, chế độ liên tục, và 1: N-bảo vệ phạm vi độn. ITU-T G.984.6 Adm2 (05/2012): sửa đổi bổ sung ITU-T G984.6. ITU-T G.984.7 (07/2010): Đưa ra bộ các yêu cầu lớp PMD và lớp hội tụ truyền dẫn đối với hệ thống G-PON có cự ly truyền dẫn từ 20km đến 40km. 2.3. Kiến trúc GPON. Hình 2-1: Kiến trúc mạng GPON. Hệ thống GPON bao gồm 3 thành phần chính: OLT, ONU/ONT, ODN (splitter, các sợi quang...). Các thành phần trong mạng GPON: OLT (Optical Line Terminal): Thiết bị kết cuối cáp quang tích cực lắp đặt tại phía nhà cung cấp dịch vụ thường đặt tại các đài trạm. ONT (Optical Network Terminal): Thiết bị kết cuối cáp quang tích cực, kết cuối OLT thông qua mạng phân phối quang (ODN) dùng cho trường hợp cung cấp kết nối quang tới nhà thuê bao (FTTH). ONU (Optical Network Unit) Thiết bị kết cuối cáp quang tích cực, kết cuối OLT thông qua mạng phân phối quang (ODN) dùng cho trường hợp cung cấp kết nối tới buiding hoặc tới các vỉa hè, cabin (FTTB,FTTC,FTTcab). ODN (Optical Distribution Network): Mạng phân phối quang gồm 2 thành phần chính là bộ chia quang (Splitter) và các sợi quang, ngoài ra còn có các phụ kiện khác như tủ phân phối quang ( ODF ), măng xông, tủ ngoài trời. Bộ chia/ghép quang thụ động (Splitter): Dùng để chia/ghép thụ động tín hiệu quang từ nhà cung cấp dịch vụ đến khách hàng và ngược lại giúp tận dụng hiệu quả sợi quang vật lý. Splitter thường được đặt tại các điểm phân phối quang ( DP ) và các điểm truy nhập quang ( AP ). Bộ chia ghép quang sẽ có 2 loại, một loại đặt tại các nhà trạm viễn thông sử dụng các tủ kiểu indoor, loại thứ 2 là loại thiết bị được bọc kín có thể mở ra được khi cần thiết và đặt tại các điểm măng xông hay tủ phối quang đặt ngoài trời. Trong mạng GPON chỉ có 2 loại phần tử thiết bị tích cực ( yêu cầu phải có nguồn điện) là OLT, ONU/ONT. Các thành phần khác trong mạng (splitter,phụ kiện quang...) đều là thiết bị thụ động ( không yêu cầu cấp nguồn ) do dó giảm thiểu được rất nhiều sự cố có thể đối với một phần tử tích cực. 2.3.1. Kết cuối đường quang OLT. OLT được kết nối tới mạng chuyển mạch thông qua các giao diện được chuẩn hoá. Ở phía phân tán, OLT đưa ra giao diện truy nhập quang tương ứng với các chuẩn G-PON như tốc độ bít, quỹ công suất, jitter..... OLT bao gồm ba phần chính: Chức năng giao diện cổng dịch vụ Chức năng kết nối chéo Giao diện mạng phân tán quang Các khối OLT chính được mô tả trong hình sau: Hình 2-2: Các khối chức năng của OLT. Khối lõi PON ( PON core shell) Khối này gồm 2 thành phần, phần giao diện ODN và chức năng nội tụ truyền dẫn PON TC (Transmission convergence ), bao gồm khung tín hiệu, điều khiển truy nhập phương tiện, OAM, DBA và quản lý ONU. Mỗi PON TC lựa chọn một phương thức truyền dẫn như ATM, GEM hoặc cả hai. Khối đấu nối chéo ( cross – connect shell ) Khối đấu nối chéo cung cấp đường truyền giữa khối PON và khối dịch vụ (service shell ) công nghệ sử dụng cho đường này phụ thuộc vào các dịch vụ, kiến trúc bên trong OLT và các yếu tố khác. OLT cung cấp chức năng đấu nối chéo tương ứng với các chế độ được lựa chọn ( GEM,ATM hay Dual ). 3) Khối dịch vụ ( service shell ): Khối này thực hiện chuyển đổi giữa các giao diện dịch vụ và giao diện khung TC của phần mạng PON. 2.3.2. Khối mạng quang ONU. Các khối chức năng của GPON ONU hầu hết đều giống như của OLT. Vì ONU hoạt động chỉ với một giao diện PON đơn (hoặc nhiều nhất là hai giao diện với mục đích bảo vệ), chức năng kết nối chéo có thể bị bỏ đi. Tuy nhiên, thay cho chức năng này, chức năng dịch vụ MUX và DMUX được hỗ trợ để xử lý lưu lượng. Cấu hình điển hình của một ONU được mô tả trên hình 2-3. Mỗi PON TC lựa chọn một chế độ ATM< GEM hay Dual để hoạt động. Hình 2-3: Các khối chức năng của ONU. Mạng phân phối quang ODN. Hình 2-4: Cấu trúc mạng phân phối quang ODN. Mạng phân phối quang kết nối giữa một OLT với một hoặc nhiều ONU sử dụng thiết bị tách/ghép quang và mạng cáp quang thuê bao. Bộ tách/ghép quang GPON sử dụng thiết bị thụ động để chia tín hiệu quang từ một sợi để truyền đi trên nhiều sợi và ngược lại, kết hợp các tín hiệu quang từ nhiều sợi thành tín hiệu trên một sợi. Thiết bị này được gọi là bộ tách/ghép quang. Dạng đơn giản nhất của nó là một bộ ghép quang bao gồm hai sợi quang được hàn vào nhau. Tín hiệu nhận được ở bất cứ đầu vào nào cũng bị chia thành hai phần ở đầu ra. Tỷ lệ phân chia của bộ tách/ghép có thể được điều khiển bởi độ dài của mối hàn và vì vậy đây được coi là tham số không đổi . Các bộ tách/ghép NxN được chế tạo bằng cách ghép tầng nhiều bộ 2x2 với nhau như hình 2-5 hoặc sử dụng công nghệ ống dẫn sóng phẳng. (a) 4-stage B X 8 coupler (b) 3-stage 8x8 coupler Hình 2-5: Các bộ ghép 8x8 được tạo ra từ các bộ ghép 2x2. Các bộ tách/ghép được đặc trưng bằng các tham số sau đây: Suy hao chia - là tỷ lệ giữa công suất đầu ra và công suất đầu vào của bộ ghép, tính theo dB. Với một bộ 2x2 lý tưởng, giá trị này là 3 dB. Hình 2-5 biểu diễn hai mô hình của bộ 8x8 dựa trên các bộ 2x2. Trong mô hình 4 tầng (Hình 2-5a), chỉ có 1/16 công suất đầu vào được đưa tới từng đầu ra. Hình 2- 5b biểu diễn mô hình thiết kế hiệu quả hơn, mỗi đầu ra sẽ nhận được 1/8 công suất của đầu vào. Suy hao ghép - Đây là công suất bị tổn hao do quá trình sản xuất, giá trị này thông thường khoảng 0.1 dB đến 1 dB. Điều hướng - Đây là mức công suất đo được ở đầu vào bị dò từ một đầu vào khác. Với những bộ tách/ghép là thiết bị có khả năng định hướng cao thì tham số điều hướng khoảng từ 40 đến 50 dB. Thông thường, các bộ tách/ghép thường chỉ được chế tạo với một đầu vào hoặc một đầu ra. Bộ tách/ghép có một đầu vào ta gọi là bộ chia (tách), còn bộ có một đầu ra ta gọi là bộ kết hợp (ghép). Tuy nhiên, cũng có những bộ 2x2 được chế tạo không đối xứng (với tỷ số chia khoảng 5/95 hoặc 10/90). Loại tách/ghép này chủ yếu được dùng để trích ra một phần tín hiệu quang cho mục đích kiểm tra, được gọi là bộ ghép rẽ. Mạng cáp quang thuê bao Mạng cáp quang thuê bao được xác định trong phạm vi ranh giới từ giao tiếp sợi quang giữa thiết bị OLT đến thiết bị ONU/ONT. Mạng cáp quang thuê bao được cấu thành bởi các thành phần chính như sau: + Cáp quang gốc ( Feeder Cable): xuất phát từ phía nhà cung cấp dịch vụ (hay còn gọi chung là Central Office ) tới điểm phân phối được gọi là DP (Distribution Point). + Điểm phân phối sợi quang ( DP): là điểm kết thúc của đoạn cáp gốc. Trên thực tế triển khai, điểm phân phối sợi quang thường là măng xông quang, hoặc các tủ phối cáp quang, ưu tiên dùng măng xông quang. + Cáp phối quang ( Distribution Optical Cable ): xuất phát từ điểm phối quang (DP) tới các điểm truy nhập mạng ( AP – Access Point ) hay từ các tủ phối quang tới các tập điểm quang. + Cáp quang thuê bao ( Drop Cable ): xuất phát từ các điểm truy nhập mạng ( AP) hay từ các tập điểm quang tới thuê bao. + Hệ thống quản lý mạng quang ( FMS – Fiber Management System ): được sử dụng để bảo dưỡng và xử lý sự cố. + Điểm quản lý quang ( FMP - Fiber Management Point ): dễ dàng cho xử lý sự cố và phát hiện đứt đường. 2.4. Thông số kĩ thuật. Các thông số kĩ thuật cơ bản của mạng GPON: Tốc độ truyền dẫn: 155 Mbps đường lên, 1.25 Gbps đường xuống. 622 Mbps đường lên, 1.25 Gbps đường xuống. 1.25 Gbps đường lên, 1.25 Gbps đường xuống. 155 Mbps đường lên, 2.5 Gbps đường xuống. 622 Mbps đường lên, 2.5 Gbps đường xuống. 1.25 Gbps đường lên, 2.5 Gbps đường xuống. 2.5 Gbps đường lên, 2.5 Gbps đường xuống. Phổ biến nhất hiện nay là đường lên 1.25 Gbps đường lên, và 2.5 Gbps đường xuống. Bước sóng hoạt động: Đường xuống: Dải bước sóng hoạt động cho đường xuống là 1480-1500 nm. Đường lên: Dải bước sóng hoạt động cho đường lên là 1260-1360 nm. Kỹ thuật truy nhập: Sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian ( TDMA), và cấp phát băng thông động BDA ( Dynamic Bandwith Allocation) Lưu lượng sử dụng: Dữ liệu số Khung truyền dẫn: GEM Dịch vụ: Dịch vụ đầy đủ ( Ethernet, TDM, POTS ) Giá trị BER lớn nhất: 10-12 Tỉ lệ chia của Splitter: Tỉ lệ chia lý tưởng cho lớp vật lý với công nghệ hiện nay là 1:64. Tuy nhiên trong các bước phát triển tiếp theo thì tỉ lệ là 1:128 có thể được sử dụng. Phạm vi công suất sử dụng luồng xuống: -3 đến +2 dBm ( 10 km ODN ) hoặc +2 đến +7 dBm ( 20 km ODN ). Phạm vi công suất sử dụng luồng lên: -1 đến +4 dBm (10 và 20 km ODN ) Loại cáp sử dụng: Tiêu chuẩn ITU-T Rec G.652 và cự ly cáp tối đa là 20km với DFB laser luồng lên, 10km với Fabry- Perot. 2.5. Kỹ thuật truy nhập và phương thức ghép kênh. Công nghệ truyền dẫn đa truy nhập là các kỹ thuật chia sẻ tài nguyên hữu hạn cho một lượng khách hàng. Trong hệ thống GPON, tài nguyên chia sẻ chính là băng tần truyền dẫn. Người sử dụng cùng chia sẻ tài nguyên này bao gồm thuê bao, nhà cung cấp dịch vụ, nhà khai thác và những thành phần mạng khác. Tuy không còn là một lĩnh vực mới mẻ trong ngành viễn thông trên thế giới nhưng các kỹ thuật truy nhập cũng là một trong những công nghệ đòi hỏi những yêu cầu ngày càng cao để hệ thống thoả mãn được các yêu cầu về độ ổn định cao, thời gian xử lý thông tin và trễ thấp, tính bảo mật và an toàn dữ liệu cao. 2.5.1. Kỹ thuật truy nhập. Kỹ thuật truy nhập được sử dụng phổ biến trong các hệ thống GPON hiện nay là đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA). TDMA là kỹ thuật phân chia băng tần truyền dẫn thành những khe thời gian kế tiếp nhau. Những khe thời gian này có thể được ấn định trước cho mỗi khách hàng hoặc có thể phân theo yêu cầu tuỳ thuộc vào phương thức chuyển giao đang sử dụng. Hình 2-6 dưới đây là một ví dụ về việc sử dụng TDMA trên GPON hình cây. Mỗi thuê bao được phép gửi số liệu đường lên trong khe thời gian riêng biệt. Bộ tách kênh sắp xếp số liệu đến theo vị trí khe thời gian của nó hoặc thông tin được gửi trong bản thân khe thời gian. Số liệu đường xuống cũng được gửi trong những khe thời gian xác định. Hình 2-6: Kỹ thuật đa truy nhập TDMA trong GPON. Kỹ thuật TDMA có ưu điểm rất lớn đó là các ONU có thể hoạt động trên cùng một bước sóng, và OLT hoàn toàn có khả năng phân biệt được lưu lượng của từng ONU, OLT cũng chỉ cần một bộ thu, điều này sẽ dễ dàng cho việc triển khai thiết bị, giảm được chi phí cho các quá trình thiết kế, sản xuất, hoạt động và bảo dưỡng. Ngoài ra việc sử dụng kỹ thuật này còn có một ưu điểm là có thể lắp đặt dễ dàng thêm các ONU nếu có nhu cầu năng cấp mạng. Một đặc tính quan trọng của GPON sử dụng TDMA là yêu cầu bắt buộc về đồng bộ của lưu lượng đường lên để tránh xung đột số liệu. Xung đột này sẽ xảy ra nếu hai hay nhiều gói dữ liệu từ những thuê bao khác nhau đến bộ ghép cùng một thời điểm. Tín hiệu này đè lên tín hiệu kia và tạo thành tín hiệu ghép. Phía đầu xa không thể nhận dạng được chính xác tín hiệu tới, kết quả là sinh ra một loạt lỗi bit và suy giảm thông tin đường lên, ảnh hưởng đến chất lượng của mạng. Tuy nhiên các vấn đề trên đều được khắc phục với cơ chế định cỡ và phân định băng thông động của GPON mà chúng ta sẽ đề cập ở phần sau. 2.5.2. Phương thức ghép kênh. Phương thức ghép kênh trong GPON là ghép kênh song hướng, các hệ thống GPON hiện nay sử dụng phương thức ghép kênh phân chia không gian. Đây là giải pháp đơn giản nhất đối với truyền dẫn song hướng. Nó được thực hiện nhờ sử dụng những sợi riêng biệt cho truyền dẫn đường lên và xuống. Sự phân cách vật lí của các hướng truyền dẫn tránh được ảnh hưởng phản xạ quang trong mạng và cũng loại bỏ vấn đề kết hợp và phân tách hai hướng truyền dẫn. Điều này cho phép tăng được quỹ công suất trong mạng. Việc sử dụng hai sợi quang làm cho việc thiết kế mạng mềm dẻo hơn và làm tăng độ khả dụng bởi vì chúng ta có thể mở rộng mạng bằng cách sử dụng những bộ ghép kênh theo bước sóng trên một hoặc hai sợi. Khả năng mở rộng này cho phép phát triển dần dần những dịch vụ mới trong tương lai. Hệ thống này sẽ sử dụng cùng bước sóng, cùng bộ phát và bộ thu như nhau cho hai hướng nên chi phí cho những phần tử quang-điện sẽ giảm. Nhược điểm chính của phương thức này là cần gấp đôi số lượng sợi, mối hàn và connector và trong GPON hình cây thì số lượng bộ ghép quang cũng cần gấp đôi. Tuy nhiên chi phí về sợi quang, phần tử thụ động và kỹ thuật hàn nối vẫn đang giảm và trong tương lai nó chỉ chiếm tỷ lệ nhỏ trong toàn bộ chi phí hệ thống. 2.6. Phương thức đóng gói dữ liệu GPON định nghĩa hai phương thức đóng gói ATM và GEM (GPON Encapsulation Method). Các ONU và OLT có thể hỗ trợ cả T-CONT nền ATM hoặc GEM. Phương thức đóng gói dữ liệu GPON (GPON Encapsulation Method - GEM) sử dụng để đóng gói dữ liệu qua mạng GPON. GEM cung cấp khả năng thông tin kết nối định hướng tương tự ATM. GPON cho phép hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ khách hàng khác nhau. Khách hàng ATM được sắp xếp trong suốt vào khung GEM trên cả hai hướng. Khách hàng TDM được sắp xếp vào khung GEM sử dụng thủ tục đóng gói GEM. Các gói dữ liệu bao gồm cả các khung Ethernet cũng được sắp xếp sử dụng thủ tục đóng gói GEM. GEM cũng hỗ trợ việc phân mảnh hoặc chia nhỏ các khung lớn thành các phân mảnh nhỏ và ghép lại ở đầu thu nhằm giảm trễ cho các lưu lượng thời gian thực. Lưu lượng dữ liệu bao gồm các khung Ethernet, các gói tin IP, IPTV, VoIP và các loại khác giúp cho truyền dẫn khung GEM hiệu quả và đơn giản. GPON sử dụng GEM mang lại hiệu quả cao trong truyền dẫn tải tin IP nhờ sử dụng tới 95% băng thông cho phép trên kênh truyền dẫn. 2.7. Định cỡ và phân định băng tần động. 2.7.1. Thủ tục định cỡ (Ranging). Để một ONU có thể vận hành trong mạng PON nó phải được ranging (xác định cự ly giữa ONU là OLT). Cự ly ranging tối đa của mạng PON hiện quy định là 20km. Khoảng cách từ OLT tới ONU là khác nhau với mỗi ONU và do đó trễ khứ hồi RTD (Round Trip Delay) từ mỗi ONU tới OLT là khác nhau. Trừ phi trễ khứ hồi RTD được xác định chính xác thì định thời truyền dẫn sẽ không thể thực hiện.Vì vậy nếu có một ONU mới kết nối với mạng thì trước hết cần đo RTD. Bằng lệnh của hệ thống vận hành, OLT tự động tạo ra của sổ ranging phù hợp để đo trễ và xác định ONU để truyền tín hiệu cho phép đo trễ. Chiều dài của cửa sổ ranging được thiết lập tùy theo khoảng cách giữa OLT và ONU. Có hai cách xác định ONU cho quá trình ranging. Một phương pháp xác định duy nhất ONU đã đăng ký và phương pháp khác xác định tất cả các ONU chưa đăng ký. Trong phương pháp thứ nhất, một ONU với số ID riêng được xác định trong hệ thống vận hành. Trong phương pháp thứ hai OLT không biết số ID riêng của mỗi ONU, khi đó sẽ có vài ONU có thể truyền tín hiệu cho quá trình đo trễ diễn ra liên tục. Một biện pháp giảm xung đột trong quá trình ranging là truyền tín hiệu cho quá trình đo trễ với một khoảng thời gian chờ ngẫu nhiên, gần giống như phương pháp được sử dụng trong Ethernet (CSMA/CD). Thậm chí nếu có xảy ra xung đột ngay bước đầu thì vẫn có thể tiến hành đo trễ bằng cách lặp lại quá trình truyền dẫn hai hay ba lần. Vì dữ liệu thuê bao không được truyền trước khi quá trình ranging kết thúc nên sẽ không làm tăng trễ truyền dẫn dữ liệu. Ngoài ra thời gian chờ ngẫu nhiên được sử dụng để chống xung đột không được bao gồm trong phép đo trễ khứ hồi RTD. Thủ tục ranging của GPON được chia thành 2 pha. Ở pha thứ nhất đăng ký số sêri cho ONU chưa đăng ký và cấp phát ONU-ID cho ONU đã thực hiện. Số sêri là ID xác định ONU và phải là duy nhất, đồng thời ONU-ID được sử dụng để điều khiển, theo dõi và kiểm tra ONU. Hình 2-7: GPON ranging pha 1. Các bước trong pha thứ nhất: 1, OLT xác định tất cả các ONU hiện đang hoạt động để cho dừng quá trình truyền dẫn ( các ONU ngừng truyền dẫn – (1) ONU halt). 2, OLT xác định ONU không có ONU-ID để yêu cầu truyền số sêri (bản tin yêu cầu số sêri - (2) serial_number request) 3, Sau khi nhận được yêu cầu truyền số sêri, ONU không có ONU-ID sẽ truyền số sêri (quá trình truyền số sêri - (3) SN transmission) sau khi chờ một khoảng thời gian ngẫu nhiên (tối đa 50ms). 4, OLT chỉ định một ONU-ID tới ONU chưa đăng ký mà OLT đã nhận được số sêri (bản tin chỉ định ONU-ID - (4) assign ONU-ID). Trong pha tiếp theo RTD được đo cho mỗi ONU đã đăng ký mới. Thêm vào đó pha này cũng được áp dụng cho các ONU bị mất tín hiệu trong quá trình thông tin. Hình 2-8: GPON Ranging pha 2. Các bước trong pha thứ hai: 5, OLT xác định tất cả các ONU đang thông tin để cho dừng quá trình truyền dẫn luồng lên (các ONU ngừng truyền dẫn - (5) ONU halt) 6, Sử dụng các số sêri, OLT xác định một ONU nhất định và chỉ ONU đó được truyền tín hiệu cho quá trình đo trễ (bản tin yêu cầu ranging – (6) ranging request) 7, ONU có số sêri trùng với số sêri OLT đã xác định sẽ truyền tín hiệu cho quá trình đo trễ (quá trình truyền ranging - (7) ranging transmission), bao gồm cả ONU-ID đã chỉ định trong pha 1. 8, OLT đo RTD phụ thuộc vào thời gian mà tín hiệu sử dụng cho phép đo trễ được thu. Hơn nữa, sau khi xác nhận sự kết hợp giữa số sêri và ONU-ID là đúng, OLT thông báo trễ cân bằng (Equalization Delay = Teqd - RTD) tới ONU (bản tin thời gian ranging - (8) Ranging_time message). Trong đó Tepd là hằng số và giá trị RTD lớn nhất được xác định trong mạng PON. Ví dụ với khoảng cách tối đa 20km thì Teqd = 200ms. 9, ONU lưu giá trị trễ cân bằng và tạo trễ định thời cho chuỗi dữ liệu truyền dẫn luồng lên với giá trị này. 2.7.2. Phương thức cấp phát băng thông. Tại hướng lên băng thông được sử dụng bởi các ONU không chỉ phụ thuộc vào bối cảnh lưu lượng tại các ONU có liên quan mà đồng thời liên quan đến lưu lượng tại các ONU khác trong mạng. Vì sử dụng môi trường chia sẻ băng thông nên lưu lượng truyền bởi mỗi ONU có khả năng bị xung đột và quá trình truyền lại làm giảm hiệu suất. Do đó hướng lên GPON sử dụng phương thức cấp phát băng thông động DBA (Dynamic Bandwidth Assignment). Các khung truyền dẫn hướng lên được chia thành 5 loại TCONT ( Transmission Container) sử dụng để quản lý việc cấp phát băng thông hướng lên. Loại I – TCONT: trên cơ sở được cấp phát băng thông cố định hay là dịch vụ yêu cầu băng thông cố định, không được phục vụ bởi DBA. Loại II – TCONT: cho dịch vụ có tốc độ bit thay đổi với yêu cầu về trễ và jitter như truyền hình và VoIP. Loại III – TCONT: cho các dịch vụ được đảm bảo về trễ. Loại IV – TCONT: cho lưu lượng best-effort. Loại V – TCONT: là kết hợp của hai hay nhiều loại x - TCONT ở trên. Báo cáo mẫu lưu lượng gửi tới OLT bởi mỗi ONU bao gồm mẫu của mỗi loại TCONT và chờ sự cấp phát từ phía OLT. OLT sẽ dựa vào loại TCONT để ra quyết định cấp phát băng thông hướng lên cho ONU. Hình 2-9: Báo cáo vào phân bổ băng thông trong GPON. Thủ tục cấp phát nói chung gồm các bước sau: ONU lưu dữ liệu thuê bao cho lưu lượng hướng lên vào bộ đệm. Khối dữ liệu chứa trong bộ đệm được báo tới OLT như một yêu cầu tại một thời điểm quy định bởi OLT. OLT xác định thời gian bắt đầu truyền dẫn và khoảng thời gian truyền cho phép (1/4 cửa sổ truyền dẫn) tới ONU như một sự cấp phép. ONU nhận sự cấp phép và truyền khối dữ liệu đã xác định. Hình 2-10: Thủ tục cấp phát băng thông trong GPON. 2.8. Bảo mật và mã hóa sửa lỗi. Bảo mật: Do mạng GPON là mạng điểm - đa điểm nên dữ liệu hướng xuống có thể được nhận bởi tất cả các ONU. Công nghệ GPON sử dụng bảo mật hướng xuống với chuẩn mật mã tiên tiến AES (Advanced Encrytion Standard). Dữ liệu thuê bao trong khung luồng xuống được bảo vệ thông qua lược đồ mật mã hóa AES và chỉ phần tải lưu lượng trong khung được mã hoá. Với hướng lên xem như liên kết điểm - điểm và không sử dụng mã hóa bảo mật. Sửa lỗi tiến FEC (Forward Error Correction): Công nghệ GPON sử dụng phương pháp sửa lỗi tiến FEC. FEC mang lại kết quả tăng quỹ đường truyền lên 3^4dB (độ lợi mã hóa) vì vậy cho phép tăng tốc độ bit và khoảng cách giữa OLT và các ONU cũng như hỗ trợ tỉ số chia lớn hơn trong mạng. FEC được tùy chọn sử dụng trong cả hướng lên và hướng xuống, dùng mã Reed Solomon thường là RS (255,239). . Khả năng cung cấp băng thông a, Hướng xuống: Yêu cầu băng thông của các dịch vụ cơ bản: + Băng thông yêu cầu của một kênh HDTV = 18 Mbit/s. + Băng thông yêu cầu của một kênh SDTV = 3 Mbit/s. + Truy cập Internet tốc độ cao = 100 Mbit/s trên mỗi thuê bao với tỷ lệ dùng chung 20:1. + Voice IP tốc độ 100 Kbit/s. Trong đó tốc độ hướng xuống của GPON = 2,488 Mbit/s, hiệu suất 92% = 2289 Mbit/s. Trong ứng dụng nhiều nhóm người sử dụng (MDU: multiple- dwelling-unit), với tỷ lệ chia là 1:32, GPON có thể cung cấp dịch vụ cơ bản bao gồm truy cập Internet tốc độ cao và Voice đến 32 ONU, mỗi ONU cung cấp cho 8 thuê bao. b, Hướng lên: ITU G 984 GPON không những có khả năng hỗ trợ tất cả các yêu cầu về hệ thống mạng mà còn cung cấp một cơ chế QoS riêng cho lớp PON vượt ra ngoài các phương thức Ethernet lớp 2 và phân loại dịch vụ (Class of Service - CoS) IP lớp 3 để đảm bảo việc phân phát các thông tin voice, video và TDM chất lượng cao thông qua môi trường chia sẻ trên nền TDMA. Tuy nhiên, các cơ chế QoS ở lớp 2 và lớp 3 chỉ có thể đạt mức tối đa là QoS ở lớp truyền tải. Nếu lớp truyền tải có độ trễ và dung sai lớn thì việc phân chia mức ưu tiên dịch vụ không còn ý nghĩa. Đối với TDMA PON, dung lượng cung cấp QoS hướng lên sẽ bị hạn chế khi tất cả các ONU của PON sử dụng hết băng thông hướng lên và ưu tiên của nó trong TDMA. Hướng lên GPON có thông lượng đến 1,25 Gbits/s. GPON sử dụng băng thông ngoài băng để cấp phát bản đồ với khái niệm khối lưu lượng (T-CONT) cho hướng lên. Khung thời gian hướng lên và hướng xuống sử dụng khung tiêu chuẩn viễn thông 8 kHz (125 ụs), và các dịch vụ được đóng gói vào các khung theo nguyên bản của nó thông qua quá trình mô hình đóng gói GPON (GEM). Giống như trong SONET/SDH, GPON cung cấp khả năng chuyển mạch bảo vệ với thời gian nhỏ hơn 50ms. Điều cơ bản làm cho GPON có trễ thấp là do tất cả lưu lượng hướng lên TDMA từ các ONU được ghép vào trong một khung 8 KHz. Mỗi khung hướng xuống bao gồm một bản đồ cấp phát băng thông hiệu quả được gửi quảng bá đến tất cả các ONU và có thể hỗ trợ tính năng tinh chỉnh cấp phát băng thông. Cơ chế ngoài băng này cho phép GPON DBA hỗ trợ việc điều chỉnh cấp phát băng thông nhiều lần mà không cần phải sắp xếp lại để tối ưu hóa tận dụng băng thông. c, Băng thông hữu ích: Công nghệ GPON hỗ trợ tốc độ lên tới 1,25 Gbit/s hoặc 2,5 Gbit/s hướng xuống, và hướng lên, hỗ trợ nhiều mức tốc độ trong khoảng từ 155 Mbit/s đến 2,5 Gbit/s. Hiệu suất sử dụng băng thông đạt trên 90%. 2.10. Khả năng cung cấp dịch vụ Đặc điểm dịch vụ: GPON được triển khai để đáp ứng tỉ lệ dung lượng dịch vụ/chi phí khi so sánh với mạng cáp đồng/DSL và mạng HFC có dung lượng nhỏ và các mạng SDH/SONET cũng như giải pháp quang Ethernet điểm - điểm có chi phí cao. Vì vậy nó phù hợp với các hộ gia đình, doanh nghiệp vừa và nhỏ, chính phủ và các cơ quan công sở. Các dịch vụ bộ ba dành cho hộ gia đình: GPON được phát triển để mang đến các dịch vụ thế hệ mới như IPTV, truyền hình theo yêu cầu, game trực tuyến, Internet tốc độ cực cao và VoIP với chi phí hiệu quả, băng thông lớn và chất lượng đảm bảo cho các thuê bao hộ gia đình. IP quảng bá qua cấu hình điểm - đa điểm cho phép một luồng video có thể truyền tới nhiều thuê bao một cách đồng thời. Khả năng cấp phát băng thông động và phục vụ quá tải cho phép các nhà cung cấp dịch vụ tối ưu hóa băng thông quang, tạo ra nhiều lợi nhuận hơn. Băng thông lớn và dịch vụ linh hoạt của GPON giúp cho GPON trở thành một sự lựa chọn hoàn hảo cho việc cung cấp dịch vụ tới nhiều hộ thuê bao MDU (Multiple Dwelling Units) như các tòa nhà, khách sạn, chung cư. GPON ONU có thể phục vụ như các DSLAM VDSL2. Với các doanh nghiệp vừa và nhỏ: GPON là sự lựa chọn hoàn hảo cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ có yêu cầu về thoại, truy nhập Internet, VPN và các dịch vụ T1/E1 với chi phí hợp lý. GPON có băng thông đủ lớn và có tính năng QoS cho phép các dịch vụ lớp doanh nghiệp có thể được cung cấp trên cùng cơ sở hạ tầng như các dịch vụ hộ gia đình nhằm loại trừ yêu cầu xây dựng cơ sở hạ tầng mới. Với Chính phủ, Giáo dục và Y tế: Thị trường các cơ quan chính phủ yêu cầu các dịch vụ dữ liệu và thoại có chất lượng cao và băng thông lớn với chi phí thấp. Khả năng của GPON cho phép phục vụ hiệu quả một số lượng lớn thuê bao ở các khu vực trung tâm văn phòng chính phủ, các trường học, bệnh viện cũng như các khu vui chơi giải trí, khu công nghiệp. Chính quyền một số quốc gia đã thiết lập mạng GPON để cung cấp các dịch vụ thoại và dữ liệu tốc độ cao cho lực lượng cảnh sát, văn phòng chính phủ, tòa án và các lực lượng cứu hỏa, đặc nhiệm để nâng cao chất lượng phục vụ cộng đồng. GPON là cách tốt nhất để mang đến các trường học Internet tốc độ cao và các dịch vụ băng rộng khác. b, Khoảng cách OLT – ONU : Giới hạn cự ly của công nghệ GPON hiện tại được quy định trong khoảng 20 km và cung cấp tỉ lệ chia 1: 64 ( hiện tại thường sử dụng 1:32). c, Các ứng dụng trong mạng : GPON được ứng dụng chủ yếu trong các mạng sau. + GPON được ứng dụng trong các mạng truy nhập quang FTTx để cung cấp các dịch vụ như IPTV, VoD, RF Video (chồng lân), Internet tốc độ cao, VoIP, Voice TDM với tốc độ dữ liệu/ thuê bao có thể đạt 1000Mbps, hỗ trợ QoS đầy đủ. + Giải trí - CATV, HDTV, PPV, PDVR, IPTV - Hệ thống đường lên Video hoàn thiện và dịch vụ Video tương tác, truyền hình vệ tinh, tất cả các dịch vụ trên cáp quang GPON. + Thông tin liên lạc - Các đường thoại, thông tin liên lạc, Truy cập internet, internet tốc độ cao, Truy cập internet không dây tại những địa điểm công cộng, đường băng thông lớn và làm backhaul cho mạng không dây. + Bảo mật - Camera, Báo cháy, báo đột nhập, Báo động an ninh, trung tâm điều khiển 24/7 với khả năng giám sát, backup dữ liệu. . Một số vấn đề cần quan tâm trong tính toán và thiết kế mạng GPON. Việc tính toán , thiết kế mạng GPON cần quan tâm một số vấn đề sau: Đảm bảo các điều kiện về thông số kĩ thuật công nghệ như mô tả trong mục 2.4 ( các thông số kĩ thuật của GPON ). Đảm bảo các đặc tính kĩ thuật của lớp vật lý. Khái niệm Hướng xuống hướng lên Bước sóng ( nm) Dải thông cơ bản 1480 – 1500 1260 – 1360 Dải thông tăng cường 1539 - 1565 1260 - 1360 Công suất ra (dBm) lớp A -3 đến -7,5 -7,5 đến 0 lớp B -2,5 đến +2 -5,5 đến +2 lớp C -0,5 đến +4 -3,5 đến +4 Suy hao kênh ( tỉ lệ chia 1:64) lớp A 20 20 lớp B 25 25 lớp C 30 30 Độ nhạy bộ thu (dBm) lớp A -28.5 -28.5 lớp B -28.5 -31.5 lớp C -31.5 -34.5 Băng tần hoạt động : Đối với hướng xuống, OLT phân phối các gói dữ liệu tới mỗi ONU trong dải bước sóng 1480 – 1500 nm, thông thường các thiết bị hiện tại sử dụng bước sóng 1490 nm. Các ONU gửi dữ liệu đường lên OLT trong dải bước sóng từ 1260 – 1360nm, thông thường các thiết bị hiện tại sử dụng bước sóng 1310 nm. Xác định tỉ lệ phân tách ( hiện tại sử dụng phổ biến 2 loại là 1:32 và 1:64). Đảm bảo cự ly giữa OLT và ONU/ONT trong giới hạn cho phép (<20 km). Lắp đặt tối đa 2 cấp bộ chia/ghép quang thụ động (Splitter). Việc lắp đặt bộ chia phải tính tới vấn đề suy hao để đảm bảo khi lắp thiết bị vào hệ thống hoạt động được theo đúng như tính toán. Suy hao tối đa trong mạng quang thụ động không quá 28dB (tính từ OLT đến ONU/ONT). Việc đặt splitter phải tính toán để đảm bảo tối đa không quá 64 cổng quang cung cấp tới khách hàng trên 1 cổng GPON của OLT. Suy hao quang phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đầu nối quang, đầu nối tích cực, đầu nối cơ khí, suy hao sợi quang, suy hao bộ chia quang, ở đây chỉ xét các tham số liên quan đến suy hao là: suy hao connecter, suy hao sợi quang ( suy hao các mối hàn và suy hao bộ chia quang). Thông số suy hao liên quan đến bộ chia và sợi quang như sau: Suy hao connector quang Loại connector SC SC/APC Suy hao (dB) 0.3 0.3 Suy hao lớn nhất 0.5 0.5 Suy hao bộ chia/ ghép quang Tỷ lệ 1:2 1:4 1:8 1:16 1:32 1:64 Suy hao lớn nhất (dB) 3.5 7.3 10.5 13.8 17.1 20.5 Suy hao sợi quang bao gồm các mối hàn Loại sợi Bước sóng Suy hao (dB/km) Sợi đơn mode 1310 0.35 Sợi đơn mode 1490 0.35 Sợi đơn mode 1550 0.25 Băng thông dành cho mỗi thuê bao (download) yêu cầu từ 17Mbps đến 35 Mbps. Số lượng thuê bao tối đa cho một cổng GPON downlink từ OLT là 128, để đảm bảo mỗi thuê bao có băng thông kết nối tối thiểu là 17Mbps. 2.12. Kết luận Qua các nghiên cứu ở trên, chúng ta có thể rút ra một số đặc điểm cơ bản của công nghệ GPON như sau: 1) Công nghệ GPON đã được ITU -T chuẩn hoá trong các tiêu chuẩn ITU G984.7. 2) Kỹ thuật truy nhập sử dụng trong GPON là TDMA. 3) Hỗ trợ nhiều loại tốc độ truy nhập đường lên từ 155 Mbit/s đến 2,5 Gbit/s, hỗ trợ hai tốc độ truy nhập đường xuống 1,25 Gbit/s và 2,5 Gbit/s. 4) Hướng tới mạng cung cấp dịch vụ đầy đủ, hỗ trợ cả các dịch vụ sử dụng công nghệ TDM và Ethernet với hiệu suất sử dụng băng thông cao. Vấn đề tắc nghẽn lưu lượng và những vấn đề liên quan của mạng truy nhập quang tốc độ cao được giải quyết bằng các thủ tục định cỡ và phân định băng tần động với các phương pháp kiểm xoát vòng với chu kỳ thích ứng, cơ chế lập lịch quay vòng không đầy đủ và đặc biệt là cơ chế phân định băng tần sử dụng tập thông báo nhiều hàng đợi. Các thủ tục điều khiển và báo hiệu trong GPON đơn giản nhưng vẫn đảm bảo giảỉ quyết các vấn đề cơ bản về kỹ thuật của mạng truy nhập băng rộng tốc độ cao, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của dịch vụ, điều đó khiến cho GPON là công nghệ sử dụng băng thông hiệu quả nhất trong trong các loại công nghệ PON hiện có. Chương 3 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPON TRÊN MẠNG FTTH TRUNG TÂM VIỄN THÔNG 6 3.1. Giới thiệu về Trung Tâm Viễn Thông 6 - Viễn Thông Hà Nội. 3.1.1. Giới thiệu chung Trung Tâm Viễn Thông 6. Trung Tâm Viễn Thông 6 trước đây thuộc Công ty Điện Thoại Hà Nội 3 - Viễn Thông Hà Nội. Công ty Điện Thoại Hà Nội 3 trước là Công Ty Viễn Thông Hà Tây, từ 1 tháng 8 năm 2008, toàn bộ địa giới của Tỉnh Hà Tây được sát nhập vào Thủ đô Hà Nội, và tháng 10 năm 2014 Viễn Thông Hà Nội chia làm 9 Trung Tâm Viễn Thông, và ban quản lý, công ty dịch vụ vật tư, các trung tâm và ban quản lý dự án, và như vậy hình thành Trung Tâm Viễn Thông 6, trực thuộc Viễn Thông Hà Nội. Trung Tâm Viễn Thông 6 quản lý các huyện Thường Tín, Thanh Oai, Ứng Hòa, Mỹ Đức, Phú Xuyên. 3.1.2. Chức năng và nhiệm vụ của Trung Tâm Viễn Thông 6. a) Chức năng Trung Tâm Viễn Thông 6 quản lý và cung cấp các dịch vụ viễn thông, công nghệ thông tin trên địa bàn các huyện Thường Tín, Thanh Oai, Ứng Hòa, Mỹ Đức, Phú Xuyên. b) Nhiệm vụ Trung Tâm Viễn Thông 6 cung cấp các dịch vụ và khai thác trên địa bàn: + Tổ chức xây dựng, quản lý, vận hành, lắp đặt, khai thác, bảo dưỡng, sửa chữa mạng viễn thông trên địa bàn. + Tổ chức quản lý kinh doanh và cung cấp các dịch vụ viễn thông trên địa bàn. + Khảo sát, tư vấn, thiết kế, lắp đặt, bảo duỡng các công trình viễn thông – công nghệ thông tin. + Tổ chức phục vụ thông tin đột xuất theo yêu cầu của cấp ủy Đảng, chính quyền địa phương. Các dịch vụ viễn thông trung tâm viễn thông 6 cung cấp: + Dịch vụ điện thoại cố định - Gphone + Dịch vụ Gphone + Dịch vụ Mega VNN + Dịch vụ Fiber VNN + Dịch vụ MetroNet + Dịch vụ điện thoại di động 2G,3G + Dịch vụ truyền số liệu + Dịch vụ Mega Wan + Dịch vụ MyTV Bảng 1 các dịch vụ viễn thông và số lượng thuê bao trên địa bàn của trung tâm viễn thông 6. Các dịch vụ viễn thông Số lượng thuê bao thường ưu tiên Điện thoại cố định 29.023 2.984 Mega VNN 19.710 879 MetroNet 8 368 Fiber VNN 8.963 1.920 Mytv 0 2.125 Truyền số liệu 0 19 Gphone 5.151 365 BTS 355 3.1.3. Sơ đồ mạng cáp quang của Trung Tâm Viễn Thông 6. Sơ đồ truyền dẫn mạng cáp quang MAN – E: Hình 3-1: Cấu trúc mạng MAN –E của viễn thông Hà Nội. Hình 3-2: Sơ đồ mạng GPON giai đoạn 3 khu vực Tía. 3.2. Mô hình mạng FTTH ứng dụng công nghệ GPON. Hình 3-3: Mô hình mạng FTTH của một hệ thống GPON. Hiện nay, công nghệ FTTH (Fiber-To-The-Home) đang được triển khai. Khi dùng công nghệ FTTH, đường truyền dẫn hoàn toàn bằng cáp quang tới tận phòng máy của người sử dụng. Chất lượng truyền dẫn tín hiệu bền bỉ ,ổn định không bị suy hao tín hiệu bởi nhiễu điện từ, thời tiết hay chiều dài cáp như đối với ADSL và độ bảo mật rất cao. Với ADSL, khả năng bảo mật thấp hơn vì có thể bị đánh cắp tín hiệu trên đường dây, còn với FTTH thì hầu như không thể bị đánh cắp. Với công nghệ FTTH, nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp tốc độ download lên đến 10 Gigabit/giây, nhanh gấp 200 lần so với ADSL 2+ (hiện chỉ có thể đáp ứng 20 Megabit/giây). Tốc độ truyền dẫn với ADSL không cân bằng, có tốc độ tải lên luôn nhỏ hơn tốc độ tải xuống và tối đa 20 Mbps. Còn FTTH cho phép cân bằng, tốc độ tải lên và tải xuống như nhau và cho phép tối đa là 10 Gbps, có thể phục vụ cùng một lúc cho hàng trăm máy tính. FTTH đặc biệt hiệu quả với các dịch vụ: Hosting Server riêng, VPN (mạng riêng ảo), Truyền dữ liệu, Game Online, IPTV (truyền hình tương tác), VoD (xem phim theo yêu cầu), Video Conferrence (hội nghị truyền hình), IP Camera. Với ưu thế băng thông truyền tải dữ liệu cao, có thể nâng cấp lên băng thông lên tới 1Gbps, An toàn dữ liệu, Độ ổn định cao, không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện, từ trường. Báo cáo mới nhất của Heavy Reading, số hộ gia đình sử dụng kết nối băng rộng FTTH trên toàn thế giới sẽ tăng trưởng hàng năm. Trong đó châu Á được đánh giá là thị trường có tiềm năng phát triển lớn. Hiện nay, quá trình chuyển đổi sang FTTH đang được thực hiện ở nhiều nước, gồm Đan Mạch, Pháp, Hồng Kông, Nhật Bản, Hàn Quốc, Thụy Điển, Đài Loan và Mỹ. 3.3. Chức năng và các thành phần trong mạng FTTH. 3.3.1. Đầu cuối đường quang OLT ZTE ZXA10 C320. Hình 3-4: Thiết bị đầu cuối mạng quang OLT ZXA10 C320. Hình 3-5: Mô tả thông số kĩ thuật OLT ZXA10 C320. Tổng quan: Với các yêu cầu của dịch vụ truyền thông, giá trị dịch vụ gia tăng bao gồm cả 3D mạng trò chơi, hội nghị video/điện thoại, video theo yêu cầu VoD và IPTV là phương tiện cho các nhà khai thác để cung cấp các dịch vụ khác biệt để thu hút thuê bao và đạt được tốc độ tăng trưởng số lượng thuê bao. ZTE zxa 10 C320, cung cấp đầy đủ dịch vụ truy nhập quang hội tụ nền tảng, cung cấp dịch vụ truy nhập dữ liệu dung lượng lớn, băng thông cao, mật độ cao và dịch vụ triple - play, Voice over IP( VoIP), IPTV, và CATV/ HDTV, và cung cấp giải pháp mạng khác nhau như FTTH, FTTB, FTTC, FTTCab. ZTE zxa10 C320 là một thiết bị OLT, có kích thước nhỏ và thiết kế nhỏ gọn, mạng linh hoạt và nhanh chóng triển khai đối với GPON/ EPON, hỗ trợ 8 cổng PON mỗi thẻ với giao diện mật độ cao, cung cấp truy cập cho 1024 ONU/ONT một tủ giá với tỉ lệ chia 1:64 và chiều dài đạt đến 20km phạm vi hoạt động, đáp ứng tất cả các yêu cầu của nhà khai thác cho các kịch bản cuộn ra khối lượng truy cập quang. Tăng cường L3 định tuyến/VPN, L3 đáp ứng yêu cầu kết nối mạng. PON nền tảng thống nhất, giảm TCO và tiết kiệm đầu tư ban đầu Các ZXA10 C320 thông qua ZXA10 C300 phần cứng và phần mềm kiến ​​trúc, tương thích với tất cả các thẻ dòng C300, bao gồm xPON, thẻ P2P, tiết kiệm đáng kể chi phí thiết bị. ZXA10 C320, như là một nền tảng thống nhất, hỗ trợ GPON / EPON / P2P. Chi phí thấp cho dịch vụ đầy đủ cung cấp và mạng hội tụ Thời gian và chức năng đồng bộ hóa đồng hồ, hỗ trợ đồng bộ Ethernet và TDM nguồn đồng hồ để đáp ứng các yêu cầu kết nối mạng và dịch vụ cho mạng di động. Hỗ trợ IGMP Router / IGMP / Proxy giao thức, SCB và các chức năng sao chép multicast hai cấp, cung cấp cơ chế kiểm soát multicast tin cậy và hồ sơ IPTV dồi dào. IPv4 và IPv6 dual stack chức năng, hỗ trợ IPv6 xử lý dịch vụ và chuyển tiếp, IPv6 QoS và mang dịch vụ multicast. Đáp ứng yêu cầu của nhà điều hành mạng và dịch vụ tiến hóa sang IPv6. Dự phòng đầy đủ hỗ trợ để đảm bảo nhà cung cấp dịch vụ đáng tin cậy, bộ phận quan trọng của hệ thống, bao gồm cả thẻ chính điều khiển, năng lượng đầu vào, làm việc trong hoạt động / chế độ chờ hoặc ở chế độ dự phòng, hỗ trợ chia sẻ tải, cung cấp bảo lãnh cao cho hệ thống. Bảo vệ đường lên bao gồm bảo vệ STP / RSTP / MSTP, LACP / trunking cân bằng và dự phòng, UAPS hỗ trợ dẫn đường kép, BFD chức năng và L3 bảo vệ định tuyến. Một sản phẩm xanh Góp phần xây dựng một thế giới xanh Truyền thông thông qua các vật liệu thân thiện với màu xanh lá cây và môi trường, với một thông minh và thiết kế tiêu thụ điện năng thấp, ZXA10 C320 là sản phẩm hàng đầu trong việc tiết kiệm năng lượng và hỗ trợ cổng và bảng chế độ ngủ đông, nền tảng này tuân thủ các yêu cầu tiêu thụ năng lượng với châu Âu CoC, RoHS tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường tiêu chuẩn. Sản phẩm trưởng thành với hiệu suất tuyệt vời Kiến trúc dual sao, và 8 * 10GE khả năng uplink, không bị chặn chuyển mạch tốc độ đường truyền và tốc độ dây chuyền chế biến tổng thể. Hỗ trợ 32 bảng * E1 / T1, và các nhà cung cấp duy nhất để hỗ trợ STM-4, khả năng phục vụ TDM mạnh. Sử dụng cổng và công nghệ tiết kiệm năng lượng để có được trung bình tiêu thụ điện năng ít hơn so với CoC, tiêu thụ điện năng thấp nhất trong ngành công nghiệp 30%. Hỗ trợ IEEE 1588 v2 và 1PPS + ToD, dễ dàng cho ứng dụng backhaul di động. Bộ phận quan trọng của nền tảng hỗ trợ dự phòng đầy đủ cho hoạt động/ đơn vị dự phòng, bao gồm lõi chuyển mạch-vải, thẻ/giao diện, và cung cấp năng lượng và các module quản lý. Hỗ trợ 1: 1 và 1 + 1 đường lên bảo vệ, tập hợp liên kết giữa các port uplink và bảng. Hỗ trợ quạt hàng tăng gấp đôi để bảo vệ 1 + 1 quạt để tăng cường khả năng bức xạ nhiệt. Tích hợp và quản lý hiệu quả, đảm bảo dịch vụ toàn diện. Thực hiện quản lý thống nhất của ZTE NetNumen U31, một hệ thống quản lý mạng tích hợp (NMS). Accessorized với ZTE Easyservice để cung cấp kết thúc để kết thúc dự toán dịch vụ, xác nhận, theo dõi, phân tích, báo động, chẩn đoán và tối ưu hóa. Các chứng nhận cho triển khai sản phẩm. ZXA10 C300 có hàng loạt các chứng nhận như MIIT, CE, CB, Hệ thống tính cước, UL, FCC, MEF9, MEF 14 và RoHS. Tính năng PON EPON phù hợp với IEEE 802.3ah GPON phù hợp với ITU G.984.x 10GEPON phù hợp với IEEE 802.3v Hỗ trợ lên đến 1: 128 tỷ lệ chia quang cho GPON, 1: 64 tỷ lệ phân chia cho quang EPON và 1: 256 tỷ lệ chia quang cho 10GEPON Hỗ trợ OLS (Laser quang Giám sát) Tầm với vật lý: 20 ~ 60km. DBA hiệu quả cao: NSR-DBA, SR-DBA, 1PPS + TOD, IEEE 1588V2 Điện thu phát: lớp B + C + hoặc lớp Loại B và loại C bảo vệ liên kết quang học, FEC,AES128, SCB Tính năng 1: 1 / N: 1 VLAN,802.1ad, SVLAN, Selective QinQ, VLAN xếp chồng, Chuyển tiếp đường truyền tốc độ, STP / RSTP / MSTP phù hợp với IEEE 802.1d / 802.1w / 802.1s. Liên kết tập hợp IEEE 802.3ad. Máy chủ DHCP, DHCP Relay (tùy chọn 60/82), DHCP Proxy, L3 định tuyến, Multicast – IPTV QoS Hàng đợi & cơ chế lập lịch trình: SP, DWRR, SP + DWRR, IPv4 DSCP ý nghĩa thực tiễn, Phân luồng, tốc độ hạn chế, định hình và thiết lập ưu tiên. Kích thước 449.2mm (Cao) * 535mm (Rộng) * 270mm (Dài) (21 inch kệ) 443.7mm (Cao) * 482.6mm (Rộng) * 270mm (Dài) (19 inch kệ) 1.035 mm (Cao) x 770 mm (Rộng) x 460 mm (Dài) (Cabinet ngoài trời) Trọng lượng 60kg (rỗng giá cho 19inch và 21 inch) 3.3.2. Mạng phân phối quang ODN. Mạng phân phối quang gồm có: Cáp quang gốc (Feeder Cable): xuất phát từ phía nhà cung cấp dịch vụ (hay còn gọi chung là Central Office) tới điểm phân phối, thường được dùng cáp sợi quang có dung lượng 48fo hay 96fo. Điểm phân phối sợi quang (DP): là điểm kết thúc của đoạn cáp gốc. Trên thực tế triển khai, điểm phân phối sợi quang thường là măng xông quang, hoặc các tủ cáp quang phối, ưu tiên dùng măng xông quang. Cáp quang phối (Distribution Optical Cable): xuất phát từ điểm phối quang (DP) tới các điểm truy nhập mạng hay từ các tủ quang phối tới các tập điểm quang, thường dùng cáp sợi quang có dung lượng 24fo, 12fo hay 8fo. Cáp quang thuê bao (Drop Cable): xuất phát từ các điểm truy nhập mạng (AP) hay là từ các tập điểm quang đến thuê bao, thường sử dụng cáp sợi quang có dung lượng 4fo, 2fo hay 1fo( cáp đệm chặt ). Chuẩn đấu nối quang là loại SC/ APC. 3.3.3. Đầu cuối mạng quang ONT ZTE F600W, F660. a) Modem quang GPON ONT ZTE F600W. b) Modem quang GPON ONT ZTE F660. Hình 3-6: Các ONT cho mạng GPON. Thông số kỹ thuật. ZTE ONT GPON zxhn F600 thương hiệu phiên bản quốc tế mới ZTE ONT zxhn/ zxa 10 F600/F601/F612/F620g/F625g/F660/F660g/F668. Các F600 là một trong nhà quang mạng thiết bị đầu cuối( ont) trong ZTE FTTH giải pháp. Bằng cách sử dụng các GPON công nghệ, siêu băng thông rộng truy cập được cung cấp cho nhà và người sử dụng SOHO. Các F600 cung cấp hai cổng POTS, bốn cổng GE/FE tự động thích nghi cổng Ethernet và một cổng USB, có Wifi. Các F600 tính năng cao hiệu suất khả năng chuyển tiếp để đảm bảo tuyệt vời kinh nghiệm với VoIP, Internet và dịch vụ video HD. Điểm nổi bật:  Đầy đủ cổng GE cho tốc độ 10x nhanh hơn nhanh Ethernet. Cổng Gigabit Ethernet có sẵn trên LAN( homenetworking) bên. Với cổng Gigabit Ethernet, người dùng có thể xem video trực tuyến, nghe podcast, tải về lớn filesand di chuyển một lượng lớn dữ liệu trong nhà của họ networkor ra với internet cùng một lúc. Chất lượng dịch vụ( QoS) QoS tính năng của F600 cho phép các nhà cung cấp dịch vụ để thiết kế QoS chính sách và ưu tiên nhiệm vụ- dịch vụ quan trọng như IPTV và VoIP tự do dựa vào cá nhân của họ kế hoạch dịch vụ. Vì vậy, nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp thực đa- chơi các ứng dụng cho người sử dụng và tăng hiệu quả mạng lưới. dễ vận hành và bảo trì Các F600 hỗ trợ hàng loạt- cập nhật, chẩn đoán lỗi, giao diện lặp lại kiểm tra và vòng lặp các tuyến đường kiểm tra từ xa bằng omci. Nó hỗ trợ linh hoạt xác thực chế độ cho không- cảm ứng cung cấp dịch vụ. Theo cách này, ONT là plug and play, và dễ dàng được thay đổi một cách nhanh chóng. Việc vận hành và bảo trì là dễ dàng hơn nhiều. pin dự phòng giải pháp để cung cấp độ tin cậy cao truy cập và không khác nhau dịch vụ kinh nghiệm trong FTTO/FTTH mạng, ZTE nối tiếp đầy đủ trách nhiệm này thông qua chi phí- hiệu quả, ổn định và sinh thái thân thiện pin dự phòng giải pháp với LiFePO4 và ni-hm pin để cung cấp lên đến 14h điện dự phòng. GPON và xg-pon1 chung sống Itu-t g. 984.5 đã xác định các WBF( bước sóng khối lọc) tính năng cùng tồn tại với xg-pon1 ONU trong vòng một ODN mạng và một nguồn cấp dữ liệu sợi. Bây giờ các modul quang cài đặt trong ZTE nối tiếp đầy đủ GPON onts đã tích hợp với WBF tính năng cho tương lai- bằng chứng tiến hóa. Thông số kỹ thuật: GPON tuân thủ Itu-t g. 98 4. x GPON tiêu chuẩn Itu-t g. 984.2 AMD 1, b+ lớp và lớp c+ với APD DFB thu và máy phát 1. 244 Gbps chế độ chụp thượng nguồn, 2. 488 Gbps hạ lưu Thượng nguồn 1310nm, 1490nm hạ lưu tính năng an toàn laser Tường lửa/an ninh Giao thông lọc dựa trên uni cổng, vlan id, 802.1p, uni+802.1p hoặc vlan+802.1p cuộc tấn công dos bảo vệ,lọc địa chỉ mac,( phát sóng, unicast, multicast) tấn công bảo vệ, giới hạn địa chỉ mac mỗi uni hoặc mỗi ont, phát sóng gói giới hạn tốc độ AES-128, broadcast đàn áp, QoS, giới hạn tốc độ, phân loại thượng nguồn lưu lượng truy cập vào VLAN với nhiều Ethernet ưu tiên, đánh dấu Ethernet ưu tiên dựa trên giá trị DHCP. Giới hạn tốc độ xâm nhập/đi ra hình SP/wrr/sp+wrr. Quản lý Tr-069 quản lý từ xa trang web địa phương và telnet quản lý địa phương được xây dựng trong chức năng chẩn đoán, lặp lại chức năng omci quản lý, có thể được quản lý thông qua OLT giữa hai phần mềm bộ với softwarimage kiểm tra tính toàn vẹn và tự động rollback. Chi tiết kỹ thuật phần cứng Wan: một SC/APC cổng cho GPON Lan: bốn cổng RJ-45 cho gigabit ethernet giao diện FXS: 2 RJ-11 cổng cho VoIP. CATV: một rf giao diện Up: một rj- 45( ngược lại) cổng cho up màn hình Nút: thiết lập lại Power on/off Chỉ số trạng thái dẫn: điện, pon, los, báo động, lan 1, lan 2, lan 3, lan 4, đặc tính vật lý Trọng lượng tịnh: 348g Kích thước: 199( w) x 150( d) x35( h) mm đặc điểm môi trường Nhiệt độ hoạt động:- 5 °; c ~ 45 °; độ ẩm: 5% ~ 95%( không ngưng tụ) đặc tính điện Năng lượng đầu vào: 12 VDC 1.5A Tiêu thụ điện năng: ít hơn 8W. xpon tên giao diện loại GPON zxa10 f601 1ge cầu zxhn F600 4ge cầu zxhn f620 4ge+2pots Cầu/route+voice zxa10 f625g 4ge+2pots+1rf Cầu/route+voice zxhn f660 4ge+2pots+wifi+1usb Cầu/route+voice zxhn f668 4ge+2pots+wifi+1rf+1usb Cầu/route+voice zxa10 f720g(ngoài trời) 4ge+2pots cầu Zxhn f660 là một GPON mạng quang thiết bị đầu cuối được thiết kế cho hgu(home  Cửa ngõ đơn vị) được sử dụng trong FTTH kịch bản, hỗ trợ l3 chức năng để giúp Thuê bao thông minh xây dựng mạng gia đình. Nó cung cấp thuê bao với Phong phú, đầy màu sắc, cá nhân, thuận tiện và thoải mái ba- chơi dịch vụ bao gồm thoại, video( IPTV) và truy cập internet tốc độ cao. Nó cũng hỗ trợ  IEEE 802.11b/g/n cho phép thuê bao để thưởng thức internet qua wifi. tiết kiệm năng lượng lợi thế. Sử dụng OMCI Giao thức, chi phí có thể được giảm hiệu quả bằng cách hỗ trợ dịch vụ từ xa. Trích lập dự phòng, chẩn đoán lỗi thông minh và hiệu suất thống kê chức năng. 3.4. Các dịch vụ trên mạng GPON. a) Dịch vụ FiberVNN: Mô hình kết nối Hình 3 -7: Dịch vụ FiberVNN trên hệ thống GPON. b) Dịch vụ điện thoại cố định IMS + FiberVNN: Mô hình kết nối. Hình 3-8: Dịch vụ điện thoại cố định IMS + FiberVNN trên hệ thống GPON. c) Dịch vụ điện thoại IMS + FiberVNN + MyTV HD: Mô hình kết nối. Hình 3-9: Dịch vụ điện thoại IMS + FiberVNN + MyTV HD trên hệ thống GPON. d) Dịch vụ FiberVNN + MyTV HD: Mô hình kết nối Hình 3-10: Dịch vụ FiberVNN + MyTV HD trên hệ thống GPON. 3.5. Mô phỏng mạng GPON trên phần mềm Optisystem. Hình 3-11: Giao diện phần mềm Optisystem. Hình 3-12: Mở đầu giao diện phần mềm optisystem. Hình 3-13: Các bước mô phỏng làm mạng quang trên Optisystem. Hình 3-14: Mô phỏng hoàn thành mạng quang trên Optisystem. Hình 3-15: Hiệu chỉnh thông số cho nguồn phát quang. Hình 3-16: Hiệu chỉnh thông số cho chiều dài sợi quang. Hình 3-17: Chạy phần mềm optisystem với các thông số trên. Hình 3-18: Hiển thị kết quả đo ở đầu ra các phần tử trên mạng quang. Hình 3-19: Hiển thị dạng sóng kết quả đo trên sợi quang. KẾT LUẬN Trung Tâm Viễn Thông 6 - Viễn Thông Hà Nội cung cấp các dịch vụ công nghệ thông tin, viễn thông trên địa bàn quản lý. Trạm viễn thông tía (OLT tía) là một nút mạng con trong nút mạng MAN – E (Tía). Nút mạng Tía là nút mạng trung chuyển cho các nút mạng đi Phú Xuyên, Ứng Hòa. Nên trạm OLT Tía được kết nối vào mạng MAN-E của Viễn Thông Hà Nội để truyền dữ liệu đi trên mạng và ra mạng ngoài. Hiện nay công nghệ FTTH đang được triển khai rộng rãi với tốc độ cao hơn nhiều so với mạng cáp đồng (ADSL 2+). Vì vậy Viễn Thông Hà Nội đã nghiên cứu và đang triển khai cho khách hàng chuyển sang sử dụng mạng cáp quang(FTTH), với tốc độ cao giá thành rẻ, với nhiều dịch vụ tiện ích đem lại những trải nhiệm tuyệt vời cho khách hàng. Và đang nghiên cứu đưa thêm các dịch vụ và dịch vụ giá trị gia tăng ghép vào mạng cáp quang FTTH mang đến cho khách hàng nhiều lựa chọn cho riêng mình và gia đình. Ứng dụng công nghệ GPON trên mạng FTTH của Trung Tâm Viễn Thông 6, cung cấp các dịch vụ viễn thông trên mạng internet tốc độ cao, dung lượng lớn. Để khách hàng có thể khai thác các dịch vụ có chất lượng cao như xem tivi trực tuyến như: CATV/HDTV, và VoIP, truy cập dữ liệu dung lượng lớn, băng thông cao, và các dịch vụ giá trị gia tăng. Với giá thành rẻ, chất lượng cao. Mạng truy nhập quang thụ động GPON là giải pháp hợp lý cho cả ba mục tiêu trên: Không phải thay đổi cấu hình hoặc xây lắp mới tuyến cáp quang, chỉ cần đặt bộ chia tại điểm tập trung cáp. Giảm được chi phí nhờ sự chia sẻ môi trường truyền dẫn giữa những người sử dụng. Phù hợp với mọi loại hình chuyển giao thông tin nhờ băng tần rộng của sợi quang. Với phương thức chuyển giao thông tin mềm dẻo linh hoạt hiệu quả sự dụng băng tần sợi quang sẽ tăng đáng kể, đây cũng là một yếu tố làm giảm chi phí. Công nghệ GPON ra đời chính là nhằm mục đích kết hợp các điểm mạnh của truyền tải TDM kết hợp với cơ sở hạ tầng là mạng cáp sợi quang chi phí thấp, kết nối điểm-đa điểm, hỗ trợ cả dịch vụ TDM và Ethernet. Đây là công nghệ hứa hẹn sẽ giải quyết được các vấn đề tắt nghẽn băng thông, cho phép xây dựng mạng truy nhập nội hạt như là một mạng số hoá, băng rộng và có tính tương tác cao. Sử dụng kỹ thuật truy nhập TDMA kết hợp với các phương thức định cỡ và phân định băng tần động là một trong những điểm nổi bật của công nghệ GPON giúp giải quyết vấn đề băng thông, tắc nghẽn trong truyền tải tốc độ cao. Hiện nay, tiêu chuẩn GPON đã được ITU chuẩn hóa, đây sẽ là giải pháp công nghệ thích hợp nhất cho các khu công nghiệp, khu công nghệ cao, khu thương mại, chung cư cao cấp, ngân hàng, v.v... GPON hoàn toàn phù hợp với yêu cầu thực tế của thị trường Việt Nam đang trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ các khu vực kinh tế kể trên. a) Hướng nghiên cứu tiếp theo. Hướng nghiên cứu tiếp theo của đồ án là dựa trên cấu hình mạng GPON của Trung Tâm Viễn thông 6 - Viễn Thông Hà nội đã được VNPT phê duyệt, cần đề ra các bước triển khai lắp đặt và mở rộng cung cấp các dịch vụ cho khách hàng, đồng bộ hóa các đường truyền thoại, đặc biệt là tiêu chuẩn hóa việc lắp đặt các thiết bị của mạng ODN đảm bảo chất lượng dịch vụ. Triển khai mở rộng thêm các cổng PON trên OLT và Splitter để cung cấp nhu cầu sử dụng dịch vụ của khách hàng, và triển khai các dịch vụ xem tivi trực tuyến( MyTV với chất lượng HD), chơi game online, tích hợp thoại truyền thống cho những thuê bao có sử dụng cùng lúc nhiều dịch vụ, cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng để khách hàng lựa chọn. TÀI LIỆU THAM KHẢO Credic F.Lam (2007), Passive Optical Networks princeiples and practice, pp. 215-264. Paul E.Green, Jr. (2006), Fiber to the home the new empowerment. ITU G.984.1 (2003), Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON): General characteristics. ITU G.984.2 (2003), Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON): Physical Media Dependent (PMD) layer specification. ITU G.984.4 (2004), Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON): ONT management and control interface specification. ITU G.984.7 (07/2010), Gigabit-capable passive optical networks (GPON): Long reach. Công văn số 640/CV-VT ngày 5/3/2009 của VNPT v/v Hướng dẫn triển khai xây dựng cấu trúc mạng truy nhập kết nối quang tới thuê bao ( FTTx GPON). Luận văn “ Nghiên cứu triển khai công nghệ GPON trên mạng Viễn Thông Hà Nội ”. Tác giả Nguyễn Thị Ngân.