CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ DỊCH VỤ GPON 1.Khái niệm dịch vụ băng rộng. Dịch vụ băng rộng cố định là dịch vụ cho phép người sử dụng truy nhập các dịch vụ trên Internet, truyền số liệu, truyền hình… với tốc độ cao trên đường dây vật lý là cáp đồng hoặc cáp quang. Khái niệm về “băng thông rộng” là một thuật ngữ tương đối theo từng lĩnh vực và theo từng giai đoạn phát triển, trước những năm 1980 khi đó việc truyền dữ liệu được truyền trên một đôi cáp đồng bằng Modem 56K, dữ liệu được truyền đi với tốc độ 56kbit/s qua đường dây điện thoại. Vào cuối thập kỷ 80 và những năm đầu của thập kỷ 90 khi công nghệ B-ISDN ra đời kèm theo là các dịch vụ kênh thuê bao số xDSL cũng ra đời thì khi đó tốc độ mạng băng rộng được nâng lên cỡ Megabit.
Ngày nay khi công nghệ truyền dẫn quang ra đời thì cùng với đó là khái niệm về băng thông rộng cũng thay đổi, tốc độ của công nghệ truyền dẫn quang có thể lên tới hàng Gigabit. Đặc điểm của các dịch vụ băng rộng cố định là có độ ổn định cao, không phụ thuộc vào môi trường vô tuyến, sóng điện từ, khả năng mở rộng băng thông linh hoạt, chia sẻ kết nối hiệu quả, an toàn và bảo mật, phù hợp với các doanh nghiệp và hộ gia đình.Giới thiệu về dịch vụ băng rộng cố định và các loại dịch vụ băng rộng cố định trên nền tảng GPON. -Những năm vừa qua, việc bùng nổ lưu lượng Internet càng làm trầm trọng thêm các vấn đề của mạng truy nhập có tốc độ thấp. Xu hướng này sẽ còn được tiếp tục phát triển trong tương lai, tức là sẽ càng ngày càng có nhiều người có nhu cầu sử dụng trực tuyến và người sử dụng trực tuyến thì thời gian trực tuyến sẽ càng nhiều hơn, do vậy nhu cầu về băng thông càng tăng cao hơn.
Các nghiên cứu về thị trường cho thấy rằng, sau khi nâng cấp lên công nghệ băng rộng, thì thời gian trực tuyến của người sử dụng đã tăng lên khoảng 39% so với trước khi nâng cấp. Hầu hết các báo cáo phân tích, lưu lượng của dữ liệu hiện nay đã vượt trội so với lưu lượng thoại truyền thống. Như vậy càng ngày sẽ càng có nhiều Luan van 5 dịch vụ và các ứng dụng mới được triển khai khi băng thông dành cho người sử dụng tăng lên. Đứng trước tình hình đó, một số công nghệ mới được đưa ra nhằm thỏa mãn yêu cầu của người tiêu dùng về băng thông.
Mạng truy nhập băng rộng cố định được đưa ra nhằm đáp ứng yêu cầu đó. Mạng truy nhập quang được chia làm hai loại là: Mạng truy nhập quang chủ động và Mạng truy nhập quang thụ động.Dịch vụ truy nhập Internet cáp quang.Dịch vụ truy nhập Internet cáp quang chủ động AON (Active Optical Network). Từ những năm trước đây, công nghệ truy nhập cáp đồng điển hình như công nghệ xDSL đã được triển khai rộng rãi, tuy nhiên do những hạn chế về cự ly và tốc độ đã không đáp ứng được yêu cầu dịch vụ và nhu cầu của khách hàng. Vì vậy nghiên cứu để triển khai các giải pháp truy nhập quang là vấn đề cấp thiết hiện nay nhằm xây dựng hạ tầng mạng truy nhập đáp ứng cung cấp các dịch vụ băng rộng chất lượng cao.
Qua đó cũng cần phải đặt ra những vấn đề về yêu cầu kỹ thuật, yêu cầu chất lượng dịch vụ cần giải quyết cấp bách đối với mạng truy nhập. Cùng với sự bùng nổ về nhu cầu băng thông hiện nay, việc triển khai một hệ thống mạng truy nhập quang đến các cơ quan doanh nghiệp và hộ gia đình là một xu thế tất yếu. Đó chính là mạng FTTH – Cáp quang đến tận gia đình (Fiber to the home). FTTx (Fiber To The x) là kiến trúc mạng mà trong đó sợi quang được kéo từ các thiết bị chuyển mạch của nhà cung cấp dịch vụ đến các thuê bao.
Ở đây “x” là một ký hiệu đại diện cho các loại hình mạng khác nhau như: FTTB; FTTC; FTTH; FTTN…. Do đó dịch vụ truy nhập Internet cáp quang sẽ thay thế hạ tầng mạng Internet cáp đồng hiện tại. Ngày nay dịch vụ truy nhập Internet sử dụng công nghệ cáp quang có thể cung cấp đường truyền cân bằng (DL=DU) lên tới hàng trăm Mbps. Mạng cáp quang chủ động AON (Active Optical Network) được sử dụng các thiết bị quang tích cực như chuyển mạch (Switch) và cung cấp các kết nối dạng điểm – điểm (Point to Point) thông qua đôi cáp quang (hai sợi quang) được kết nối trực tiếp từ Switch đặt tại nhà trạm đến các thiết bị đầu cuối đặt tại nhà khách hàng, thiết bị Switch sẽ được kết nối trực tiếp tới hệ thống MAN-E thông qua các uplink để gom Luan van 6 lưu lượng và các thông tin xác thực của thuê bao đẩy lên mạng Core như trong hình 1.1: Mô hình mạng truy nhập quang chủ động AON.
Với mô hình này, để cung cấp được dịch vụ băng rộng tới mỗi khách hàng sẽ phải sử dụng một đôi sợi quang để kết nối. Do vậy nhu cầu sử dụng sợi quang là rất lớn, chi phí đầu tư cao, chi phí vận hành bảo dưỡng mạng cáp cao. Sau một thời gian triển khai, dịch vụ truy nhập Internet cáp quang chủ động đã được dần thay thế cho cáp đồng thì hiện nay Nhà cung cấp dịch vụ VNPT đã và đang triển khai chuyển đổi hạ tầng sang mạng cáp quang thụ động PON đến khách hàng với những ưu điểm nổi bật hơn.Dịch vụ truy nhập Internet mạng cáp quang thụ động (PON). Từ những hạn chế của Công nghệ truy nhập quang chủ động.
Việc nghiên cứu để triển khai giải pháp cho mạng truy nhập quang nhằm khắc phục những mặt hạn chế của công nghệ truy nhập quang chủ động là vấn đề cấp thiết hiện nay nhằm xây dựng hạ tầng mạng truy nhập đáp ứng cung cấp các dịch vụ băng rộng chất lượng cao. Qua đó cũng cần phải đặt ra những vấn đề cần giải quyết cấp bách đối với mạng truy nhập. Do vậy nghiên cứu triển khai giải pháp cho mạng truy nhập mới nhằm chiếm lĩnh thị trường dịch vụ mới là rất cần thiết và cấp bách đối với tình hình hiện nay. Công nghệ truy nhập quang thụ động GPON đã được ITU (Liên minh Viễn thông Quốc tế) chuẩn hóa, hiện nay là một trong những công nghệ được ưu tiên lựa chọn cho triển khai mạng truy nhập tại nhiều nước trên thế giới.
Luan van 7 Mạng quang thu động được xây dựng nhằm giải quyết vấn đề về băng thông, giảm số lượng thiết bị thu, phát và đặc biệt là giảm số lượng sợi quang trong mạng thông tin quang. Mạng PON là một mạng với kiến trúc điểm tới đa điểm, một kiến trúc PON bao gồm một thiết bị đầu cuối kênh quang được đặt tại nhà trạm viễn thông của nhà cung cấp 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 ghép thụ động (Splitter). Kiến trúc của PON được mô tả theo Hình 1.2: Mô hình đấu nối mạng truy nhập Internet cáp quang thụ động.
PON có thể hoạt động với chế độ bất đối xứng, chẳng hạn một mạng PON có thể truyền dẫn theo luồng OC-12 (622Mbps) ở đường xuống và truy nhập theo luồng OC-3 (155 Mbps) ở đường lên. Một mạng bất đối xứng như vậy sẽ giúp cho chi phí của các ONU giảm đi rất nhiều, do chi phí phải sử dụng các bộ thu phát giá thành thấp hơn… Chuẩn mạng PON: Chuẩn mạng PON được chia thành 2 nhóm. Nhóm 1 bao gồm các chuẩn theo phương thức truy nhập TDMA PON như là B-PON (Broadband PON), E-PON (Ethernet PON), G-PON (Gigabit PON) (các đặc tính của chuẩn hóa Luan van 8 PON được so xánh trong Bảng 1.1); Nhóm 2 bao gồm các chuẩn theo các phương thức truy nhập khác như WDM-PON (Wavelength Division Multiplexing PON) và CDMA – PON (Code Division Multiplex Access PON).1: Bảng so sánh đặc tính của công nghệ xPON Đặc tính B-PON G-PON E-PON Tổ chức chuẩn hóa FSAN và ITU- FSAN và ITU – IEEE 802.984 series) Tốc độ dữ liệu 155.52 Mbps hướng Đạt tới tốc độ 2.488 1 Gbps cả hai hướng lên hoặc 622.08 Gbps cho cả hướng Mbps hướng xuống lê và hướng xuống. Tỷ lệ chia 1:64 1:64 1:64/128/256 (ONUs/PON) Mã đường truyền Scrambled NRZ Scrambled NRZ 8B/10B Số lượng sợi quang 1 hoặc 2 1 hoặc 2 Chỉ 1 Bước sóng 1310nm cả 2 hướng 1310nm cả 2 hướng 1490nm hướng xuống hoặc 1490nm hướng hoặc 1490nm hướng và 1310nm hướng xuống và 1310 xuống và 1310 lên.
hướng lên hướng lên Cự ly tối đa từ OLT- 20km 10km - 20km 10km – 20 km ONU Chuyển mạch bảo vệ Có hỗ trợ Có hỗ trợ Không hỗ trợ Khuôn dạng dữ liệu Không (sử dụng trực ATM GEM và/hoặc ATM tiếp các khung Ethernet) Hỗ trợ TDM Trực tiếp (qua GEM CES Qua ATM hoặc ATM hoặc CES) Hỗ trợ thoại Qua ATM Qua TDM hoặc VoIP VoIP Luan van 9 QoS Có (DBA) Có (DBA) Có (ưu tiên 802.1Q) Sửa lỗi FEC Không RS (255,239) RS (255,239) (Forward Error Correction) Mã hóa bảo mật AES - 128 AES – 129, 192, 256 Không OAM PLOAM và ATM GTC và 802.3ah Ethe OAM ATM/GEM OAM PON có khả năng chống lỗi cao. Do các nút của PON nằm ở ngoài mạng lưới, nên tổn hao năng lượng trên các nút này không gây ảnh hưởng đến các nút khác. Khả năng một nút mất năng lượng mà không làm ngắt mạng là rất quan trọng đối với mạng truy nhập, do các nhà cung cấp không thể đảm bảo được năng lượng dự phòng cho tất cả các đầu cuối ở xa. Với những lý do trên, công nghệ PON nói chung và GPON nói riêng đang được coi là một giải pháp hàng đầu cho mạng truy nhập Internet hiện nay.
PON cũng cho phép tương thích với các giao diện SONET/SDH và có thể được sử dụng như một vòng thu quang thay thế cho các tuyến truyền dẫn ngắn trong mạng đô thị hay mạch vòng SONET/SDH đường trục. Đối với công nghệ PON: +Tốc độ dữ liệu:1,244/2,488 Gbit/s hướng xuống và 0,155/0,622/1,244/2,488 Gbit/s hướng lên. + Bước sóng: 1260nm-1360nm đường lên; 1480nm-1500nm đường xuống. + Đa truy nhập hướng lên: TDMA.
+ Cấp phát băng thông động DBA (Dynamic Bandwith Allocation). + Loại lưu lượng: Dữ liệu số. + Khung truyền dẫn GEM. + Dịch vụ: Hỗ trợ cho đầy đủ các dịch vụ hiện có.
+ Tỷ lệ chia cổng của bộ chia thụ động: Tối đa 1:128 cổng. + Giá trị tỷ lệ bit lỗi (BER) lớn nhất 10-12. Luan van 10 + Phạm vi công suất sử dụng luồng xuống: -3dBm đến + 2 dBm (10km ODN) hoặc +2dBm đến +7 dBm (20km ODN).