Thiet Ke Mang Truy Nhap Quang FTTH [PDF]

Zitiervorschau

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHÂN HIỆU TẠI TP. HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN MẠNG TRUY NHẬP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUY NHẬP QUANG FTTH CHO PHƯỜNG TĂNG NHƠN PHÚ A - QUẬN 9

Giảng viên hướng dẫn: Ngô Thế Anh Sinh viên thực hiện:

Tp. Hồ Chí Minh, năm 2020

1

BÀI TẬP LỚN Học phần: Mạng truy nhập GV: Ngô Thế Anh --- *** --I.

Nội dung ND1. Truy nhập băng rộng trên cáp quang: 1) Phân tích khái niệm FTTx? Mô hình mạng truy nhập quang điển hình? Kỹ thuật đa truy nhập trong FTTx? 2) Phân biệt khái niệm mạng quang chủ động AON và mạng quang thụ động PON? Các mạng truy nhập quang thường áp dụng mô hình AON hay PON? Phân tích các thuận lợi và khó khăn khi áp dụng các mô hình này? 3) Phân tích các thuận lợi và khó khăn trong việc xây dựng và triển khai công nghệ truy nhập cáp sợi quang? Đánh giá chất lượng dịch vụ của FTTx? 4) Phân tích và so sánh các khái niệm FTTH, FTTB, FTTC, và FTTO? ND2. Thiết kế hệ thống truy nhập quang FTTH cho khu vực A? ND3. Sử dụng phần mềm Optisystem để phân tích ảnh hưởng của tham số X đến hệ thống?

II.

Yêu cầu 1. ND1: Chia lớp thành 4 nhóm tương ứng với các nội dung 1), 2), 3), và 4). Soạn thảo nội dung trên file Power Point để trình bày trên lớp và thảo luận với các nhóm khác. 2. ND2 và ND3: các thông tin A và X được cho như sau:

2

A

X

Nhóm 1 Phường Tăng Nhơn Phú A, Q.9.

Tốc độ bit

Nhóm 2 Phường Tăng Nhơn Phú B, Q.9.

Tỉ số lỗi BER

Nhóm 3 Phường Linh Đông, Q.TĐ.

Công suất phát

Nhóm 4 Phường Linh Tây, Q.TĐ.

Tán sắc

3. Các thông tin trong ND2: 1. Thực tế: VD phạm vi địa lý (Google map), dân số (cục quản lý dân cư), nhu cầu dịch vụ (tìm nguồn thích hợp). 2. Tin cậy: phải có trích dẫn nguồn để kiểm chứng. 3. Cụ thể: thời điểm khảo sát, khai thác thông tin. 4. Viết Báo cáo BTL cho ND2 và ND3, và nộp cho GV. 5. Tờ nhiệm vụ này cần được đặt ở trang đầu của Báo cáo BTL. 6. Bảo vệ Báo cáo BTL trực tiếp với GV. III.

Cách tính điểm 1. ND1: Chấm trực theo kiểu Thảo luận (đã biết). 2. ND2 và ND3: Các thành viên tự chấm điểm chéo trong nhóm theo khả năng đóng góp của từng cá nhân. 3. Điểm BTL: = (1.+2.)/2.

3

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ........................................................................................................................................ ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... .........................................................................................................................................

Tp. Hồ Chí Minh, ngày ….… tháng ….… năm ….… Giáo viên hướng dẫn

Ngô Thế Anh

LỜI CẢM ƠN

4

Chúng em xin cám ơn thầy Ngô Thế Anh là người hướng dẫn trực tiếp, chỉ dẫn tận tình cũng như đưa ra những lời khuyên, sự giám sát để chúng em có thể hoàn thành báo cáo đúng thời hạn đưa ra. Trong quá trình thực hiện, những thiếu sót là điều không thể tránh khỏi do nhóm vẫn còn nhiều hạn chế về kiến thức, kinh nghiệm thực tế. Kính mong nhận được sự góp ý của thầy để cho bài báo được hoàn thiện và chính xác hơn.

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP FTTx................................9 1.1 Giới thiệu chung.....................................................................................................9 1.2 Nguồn gốc sự ra đời của mạng FTTx...................................................................9 1.3 Khái niệm và phân loại..........................................................................................9 1.3.1 Khái niệm.....................................................................................................9 1.3.2 Phân loại.......................................................................................................9 1.4 Kiến trúc mạng FTTx..........................................................................................10 1.4.1 FTTB và FTTO (Fiber to the Building và Fiber to the Office)..............10 1.4.2 FTTH (Fiber to the home)........................................................................11 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠNG TRUY NHẬP FTTH Ở PHƯỜNG TĂNG NHƠN PHÚ A – QUẬN 9 DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG (GPON).........................................................................................................12 A. Giới thiệu chung về GPON...................................................................................12 2.1 Tình hình chuẩn hóa GPON........................................................................12 2.2 Kiến trúc mạng GPON.................................................................................12 2.3 Thông số kỹ thuật.........................................................................................13 B. Khảo sát và thiết kế mạng.....................................................................................14 2.1. Đặt vấn đề....................................................................................................14 2.2. Khảo sát thiết kế..........................................................................................15 5

2.2.1 Khảo sát và thống kê số liệu thực tế Phường Tăng Nhơn Phú A........15 2.2.2 Đánh giá hiện trạng................................................................................15 2.3 Bản vẽ sơ bộ và bản vẽ chi tiết.....................................................................16 2.3.1 Bản vẽ sơ bộ............................................................................................16 2.3.2 Bản vẽ chi tiết.........................................................................................17 2.4 Mô hình triển khai thực tế...........................................................................17 2.5 Tính toán và lựa chọn thiết bị......................................................................17 2.6 Yêu cầu kỹ thuật tuyến cáp..........................................................................20 CHƯƠNG 3: SỬ DỤNG PHẦN MỀM OPTISYSTEM ĐỂ PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ BIT ĐẾN HỆ THỐNG....................................................22 3.1. Giới thiệu về phần mềm Optisystem..................................................................22 3.2. Sử dùng phần mềm Optisystem phân tích ảnh hưởng của tốc độ bit đến hệ thống thông tin quang................................................................................................22 3.2.1. Xây dựng hệ thống thông tin quang với các tham số giả định..............22 3.2.2. Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng quang..................................24 3.2.2.1. Tỉ số lỗi Bit Ber...................................................................................24 3.2.2.2. Hệ số phẩm chất Q.............................................................................24 3.2.3. Phân tích:..................................................................................................25

6

Chữ viết tắt ADM APON ATM AUI BER CDM CE CO CRC DA DCE DCS DP DFSM EPON FTTB FTTC FTTH ISO MAN OLT ONU ONT ODP

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Tiếng Anh Tiếng Việt Add Drop Multiplexer Bộ ghép kênh xem kẽ Mạng quang thụ động ATM Pasive Optical dung Netwwork ATM Chế độ truyền tải không Asynchronous Tranfer đồng Mode bộ Attchment Unit Interface Cáp nối với thiết bị Bit Error Rate Tỷ lệ bit lỗi Code Division Ghép kênh theo mã Multiplexing Customer Equipment Thiết bị khách hang Central Office Tổng đài trung tâm Cyclic Redundany Check Kiểm tra vòng dư Destination Address Địa chỉ đích Data Communications Thiết bị thông tin số liệu Equipment Digital Crossconect Bộ nối chéo số Distribution Point Điểm phân phối quang Dispersion Flattened Single Sợi tán sắc phẳng Mode Mạng quang thụ động Ethernet Passive Optical dung Netwwork Ethernet Fiber to the Building Cáp quang nối đến tòa nhà Cáp quang nối đến cụm Fiber to the Curb dân cư Fiber to the Home Cáp quang nối tận nhà International Organization Tổ chức tiêu chuẩn quốc for Standardization tế Metro Area Netwwork Mạng diện rộng Thiết bị kết cuối đường Optical Line Terminal quang Thiết bị kết cuối mạng Optical Network Unit quang Thiết bị đầu cuối mạng Optical Network Termila quang Mạng phân phối cáp Optical Distribution Point quang

7

PCS PDU PMA PMD PON SA SFD SME SMF SSM TCP TDM

Physical Coding Sublayer Protocol Data Units Physical Layer Attachment Physical Medium Dependent Passive Optical Netwwork Source Address Start of Frame Delimiter Station Management Entity Single Mode Fiber Standard Single Mode Transport Control Protocol Time Division Multiplexing

UNI

User Network Interface

UTP

Unshielded Twisted Pair Virtual Local Area Network Virtual Private Network Wide Area Network Wavelength Division Multiplexing …. ….

VLAN VPN WAN WDM ….. …..

Lớp con mã hóa vật lý Đơn vị số liệu giao thức Truy nhập lớp vật lý Phụ thuộc môi trường vật lý Mạng quang thụ động Địa chỉ nguồn Ranh giới bắt đầu khung Thực tế quản lý trạm Sợi quang đơn mode Sợi đơn mode chuẩn Giao thức điều khiển truyền tải Ghép kênh theo thời gian Giao diện mạng người dung Cáp trần xoắn đôi Mạng LAN ảo Mạng riêng ảo Mạng diện rộng Ghép kênh theo bước sóng …. ….

8

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP FTTx 1.1 Giới thiệu chung Mạng truy nhập quang được chia làm hai loại cơ bản là mạng truy nhập quang tích cực AON và mạng truy nhập quang thụ động PON. Mạng AON sử dụng các thiết bị tích cực như các bộ chia tích cực hoặc các bộ ghép kênh ở đoạn phân bố của mạng truy nhập. Mạng PON không chứa bất kỳ một phần tử tích cực nào mà cần phải có sự chuyển đổi điện - quang. Thay vào đó, PON sẽ chỉ bao gồm: sợi quang, các bộ chia, bộ kết hợp, bộ ghép định hướng, thấu kính, bộ lọc,... Điều này giúp cho PON có một số ưu điểm như: không cần nguồn điện cung cấp nên không bị ảnh hưởng bởi lỗi nguồn, có độ tin cậy cao và không cần phải bảo dưỡng do tín hiệu không bị suy hao nhiều như đối với các phần tử tích cực,… hệ thống thông tin vệ tinh. 1.2 Nguồn gốc sự ra đời của mạng FTTx Ngày càng có nhiều dịch vụ truy cập băng rộng ra đời mà yêu cầu về băng thông của nó là rất lớn. Tốc độ tăng số lượng người dùng internet cũng như số lượng thuê bao quy đổi tại việt nam đang đi vào mức ổn định từ 20-30%năm. Số lượng tăng do tác động của hội nhập phát triển một phần do công nghệ ngày càng phát triển dẫn đến nhu cầu về truy cập tốc độ cao ngày càng tăng. Năng lực kết nối của các ISP ra quốc tế có tốc độ tăng nhanh qua các năm, ở mức trên 90% năm, điều đó chứng tỏ nhu cầu gia tăng cả về chất lượng cũng như số lượng người sử dụng internet. Mạng internet đường trục việt nam thường được kết nối 3 cổng internet được đặt tại 3 miền, có hệ thống cáp biển cáp ngầm, chạy ring nhằm backup lẫn nhau khi có sự cố. 1.3 Khái niệm và phân loại 1.3.1 Khái niệm FTTx (Fiber to the x) là một kiến trúc mạng trong đó sợi quang được kéo từ các thiết bị chuyển mạch của nhà cung cấp dịch vụ đến các thuê bao. Trong đó, sợi quang có hoặc không được sử dụng trong tất cả các kết nối từ nhà cung cấp đến khách hàng. Ở đây, “x” được hiểu là một ký hiệu đại diện cho các loại hình mạng khác nhau như FTTH, FTTC, FTTB, FTTN... Do đó nó có thể thay thế cơ sở hạ tầng cáp đồng hiện tại như dây điện thoại, cáp đồng trục. Đây là một kiến trúc mạng tương đối mới và đang phát triển nhanh chóng bằng cách cung cấp băng thông lớn hơn cho người dùng. Hiện nay, công nghệ cáp quang có thể cung cấp đường truyền cân bằng lên tới tốc độ 100 Mbps. 1.3.2 Phân loại a. Theo cấu hình Point to Point. FTTx theo cấu trúc dạng Point to Point: Theo phương án kết nối này, từ nhà cung cấp sẽ dẫn một đường cáp quang tới tận nhà khách hàng, đường quang này sẽ 9

chuyển đổi ngược lại thành tín hiệu điện và cấp cho khách hàng. Theo phương án này, thì số đơn vị phân ra làm hai loại:  Loại 1: Kết nối vào hệ thống IP-DSLAM: bằng việc mua thêm 1 card mở rộng của hệ thống IP-DSLAM.  Loại 2: lắp thêm Ethernet Switches layer 2 tại nhà cung cấp chuyển đổi thành tín hiệu quang cấp cho khách hàng. b. Theo cấu hình Point to multi-Point. Theo kiến trúc này tại nhà cung cấp đặt một thiết bị làm việc theo chuẩn PON, còn gọi là OLT, từ OLT tín hiệu quang sẽ được chia ra thông qua các bộ chia quang và đến đầu khách hàng, thông thường OLT làm việc trên 1 sợi quang và 1 card lắp tại OLT sẽ quản lý khoảng 64 thuê bao. 1.4 Kiến trúc mạng FTTx 1.4.1 FTTB và FTTO (Fiber to the Building và Fiber to the Office). Dịch vụ mạng quang đến tòa nhà bao gồm hai trường hợp: dành cho khu vực chung cư MDU (multi-dwelling units) và dành cho khu vực doanh nghiệp. Mỗi trường hợp này lại bao gồm các tiêu chí dịch vụ như sau: FTTB cho MDU: Bao gồm các dạng dịch vụ như sau: - Dịch vụ băng rộng không đối xứng (dịch vụ broadcast số, video theo yêu cầu, download file ...). - Dịch vụ băng rộng đối xứng (broadcast nội dung, email, trao đổi file, đào tạo từ xa, khám bệnh từ xa, chơi game trực tuyến...). - Dịch vụ điện thoại truyền thống và ISDN: mạng truy nhập phải hỗ trợ một cách linh hoạt để cung cấp các dịch vụ điện thoại băng hẹp.

Hình 1. Cấu trúc mạng truy nhập FTTB FTTB cho doanh nghiệp: Bao gồm các dạng dịch vụ như sau:

10

- Dịch vụ băng rộng đối xứng (broadcast nội dung, phần mềm nhóm, email, trao đổi file...) - Dịch vụ điện thoại truyền thống và ISDN: mạng truy nhập phải hỗ trợ một cách linh hoạt để cung cấp các dịch vụ điện thoại băng hẹp. - Đường thuê kênh riêng: mạng truy nhập phải hỗ trợ một cách linh hoạt để cung cấp dịch vụ thuê kênh riêng với các mức tốc độ khác nhau. 1.4.2 FTTH (Fiber to the home). Bao gồm các dạng dịch vụ như sau: - Dịch vụ băng rộng không đối xứng (dịch vụ broadcast số, video theo yêu cầu, download file ...) - Dịch vụ băng rộng đối xứng (broadcast nội dung, email, trao đổi file, đào tạo từ xa, khám bệnh từ xa, chơi game trực tuyến...) - Dịch vụ điện thoại truyền thống và ISDN: mạng truy nhập phải hỗ trợ một cách linh hoạt để cung cấp các dịch vụ điện thoại băng hẹp.

Hình 2. Cấu trúc mạng truy nhập FTTH

11

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠNG TRUY NHẬP FTTH Ở PHƯỜNG TĂNG NHƠN PHÚ A – QUẬN 9 DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG (GPON) A. Giới thiệu chung về GPON 2.1 Tình hình chuẩn hóa GPON Hiện nay công nghệ GPON đã và đang được nhiều tổ chức tiêu chuẩn hóa tập trung xây dựng chuẩn hóa về các khía cạnh kỹ thuật cho công nghệ này. Tình hình chuẩn hóa GPON Sau khi chuẩn hóa mạng FTTH vào những năm 1990, các thành viên của FSAN đã tiếp tục phát triển một tiêu chí cho mạng truy nhập PON sử dụng công nghệ ATM. Hệ thống này được gọi là APON (viết tắt của ATM-PON). Cái tên APON sau đó được thay thế bằng BPON với ý diễn đạt PON băng rộng ở mức độ pát triển cao hơn. Năm 1997 nhóm FSAN đưa các đề xuất chỉ tiêu BPON lên ITUT để thông qua chính thức. Từ đó, các tiêu chuẩn ITU-T G.983.x cho mạng BPON lần lượt được thông qua. Hệ thống BPON điển hình hỗ trợ tốc độ với 155 Mbps hướng lên và 622 Mbps hướng xuống. GPON được ITU-T chuẩn hóa theo chuẩn G.984 bắt đầu từ năm 2003, mở rộng từ chuẩn BPON G.983. Hiện công nghệ GPON đã được ITU hoàn chỉnh thành bộ khuyến nghị ITU-T G.984.x. Sự hoàn thiện của bộ khuyến nghị này là một sở cứ quan trọng cho việc lựa chọn tiêu chuẩn tham chiếu nhằm hướng đến xây dựng bộ tiêu chuẩn quốc gia về hệ thống truy nhập quang thụ động GPON tại Việt Nam. Công nghệ GPON đã và đang được triển khai tại Việt Nam nhưng việc chưa có tiêu chuẩn quốc gia nào về công nghệ GPON đặt ra yêu cầu cần sớm xây dựng tiêu chuẩn về công nghệ GPON tại Việt Nam. Khuyến nghị G.984.2 (03/2003) nằm trong bộ khuyến nghị G.984.x của ITU với hai sửa đổi bổ sung gần nhất G.984.2 Amendment 1 (02/2006) và G.984.2 Amendment 2 (03/2008) mô tả đầy đủ và rõ ràng về các yêu cầu kỹ thuật cho phân lớp tiện ích truyền tải vật lý PMD. Đây là sở cứ cho việc đề 19 xuất xây dựng tiêu chuẩn hệ thống truy nhập quang thụ động G-PON - Phần tiện ích truyền tải PMD. 2.2 Kiến trúc mạng GPON Dưới đây là cấu hình hệ thống G-PON bao gồm OLT, các ONU, một bộ chia quang và các sợi quang. Sợi quang được kết nối tới các nhánh OLT tại bộ chia quang ra 64 sợi khác và các sợi phân nhánh được kết nối tới ONU.

12

Hình 3. Kiến trúc mạng GPON  OLT (Optical Line Terminal): thiết bị kết cuối cáp quang tích cực lắp đặt tại phía nhà cung câp dịch vụ thường được đặt tại các đài trạm.  ONT (Optical Network Terminal): thiết bị kết cuối mạng cáp quang tích cực, kết nối OLT thông qua mạng phân phối quang (ODN) dùng cho trường hợp cung câp kết nối quang tới nhà thuê bao (FTTH).  ONU (Optical Network Unit): thiết bị kết cuối mạng cáp quang tích cực, kết nối với OLT thông qua mạng phân phối quang (ODN) thường dùng cho trường hợp kết nối tới buiding hoặc tới các vỉa hè, cabin (FTTB, FTTC, FTTCab).  Bộ chia/ghép quang thụ động (Splitter): Dùng để chia/ghép thụ động tín hiệu quang từ nhà cung câp 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 20 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 sẽ là loại thiết bị được bọc kín có thể mở ra được khi cần thiết và đặt tại các điểm măng xông.  FDC - Fiber Distribution Cabinet: Tủ phối quang  FDB - Fiber Distribution Box: Hộp phân phối quang loại nhỏ. 2.3 Thông số kỹ thuật Bước sóng hoạt động:  Đường xuống: dải bước sóng hoạt động cho đường xuống sử dụng một sợi quang là 1480-1500 nm. (thường gọi là bước sóng quanh 1490nm). Ngoài ra, khi tín hiệu analog CATV được ghép trên cùng 1 sợi quang, CATV sẽ đường truyền theo hướng từ xuống ONTs bằng dải bước sóng quanh 1550 nm (15351600 nm).  Đường lên Dải bước sóng hoạt động cho đường lên là 1260-1360 nm (thường gọi chung là bước sóng quanh 1310 nm). Tốc độ bit GPON định nghĩa những dạng tốc độ bit như sau: 13

 Đường lên 155 Mbit/s, đường xuống 1.25 Gbit/s;  Đường lên 622 Mbit/s up, đường xuống 1.25 Gbit/s;  Đường lên 1.25 Gbit/s up, đường xuống 1.25 Gbit/s;  Đường lên 155 Mbit/s up, đường xuống 2.5 Gbit/s;  Đường lên 622 Mbit/s up, đường xuống 2.5 Gbit/s;  Đường lên 1.25 Gbit/s up, đường xuống 2.5 Gbit/s;  Phổ biến nhất hiện này là đường lên 1.25 Gbit/s up, đường xuống 2.5Gbit/s; Khoảng cách logic Khoảng cách logic là khoảng cách lớn nhất giữa ONU/ONT và OLT mà chưa tính đến các yếu tố gây suy hao công suất quang trên tuyến. Trong mạng GPON, khoảng cách logic lớn nhất là 60 km. Khoảng cách vật lý Khoảng cách vật lý là khoảng cách vật lý lớn nhất giữa ONU/ONT và OLT. Trong mạng GPON khoảng cách vật lý tối đa là 20 km. Khoảng cách sợi quang chênh lệch Là khoảng cách giữa sợi quang ngắn nhất và xa nhất. Trong mạng GPON khoảng cách sợi quang chênh lệch là 20 km. Thông số này có ảnh hưởng đến kích thước vùng phủ mạng và cần tương thích với tiêu chuẩn ITUT Rec. G.983.1. Đối với nhà khai thác mạng thì tỉ lệ chia càng lớn càng tốt. Tuy nhiên tỉ lệ chia lớn thì đòi hỏi công suất quang phát cao hơn để hỗ trợ khoảng cách vật lý lớn hơn. Tỉ lệ chia 1:64 là tỉ lệ lý tưởng cho lớp vật lý với công nghệ hiện nay. Tuy nhiên trong các bước phát triển tiếp theo thì tỉ lệ 1:128 có thể được sử dụng. B. Khảo sát và thiết kế mạng 2.1. Đặt vấn đề Bài toán được xây dựng mạng GPON cho một khu vực ở Phường Tăng Nhơn Phú A, Quận 9. Thông tin truyền dẫn quang đến các hộ gia đình (FTTH) theo topo mạng dạng hình bus với các bộ chia tín hiệu quang thụ động. Từ trạm phân phối, các tuyến trục chính cáp quang qua các đường Lê Văn Việt, Man Thiện, Lã Xuân Oai, Đường 385, Đường 429, Đường 442. Từ các trục chính này, tuyến cáp quáng được rẽ nhánh đến các ngõ lớn, ngõ con và đến các hộ gia đình qua các bộ chia thụ động. Tốc độ truyền dẫn yêu cầu: Đường lên (Uplink) 1,5Gb/s và đường xuống (Downlink) 2,5Gb/s. Tốc độ cấp cho thuê bao trung bình đường lên 8 Mb/s, đường xuống 12Mb/s. Trên cơ sở mô hình mạng, tính toán thiết kế hệ thống thông tin sợi quang sử dụng công nghệ GPON cho khu vực Phường Tăng Nhơn Phú A, Quận 9.

14

2.2. Khảo sát thiết kế 2.2.1 Khảo sát và thống kê số liệu thực tế Phường Tăng Nhơn Phú A

Hình 4. Bản đồ Phường Tăng Nhơn Phú A- Quận 9 2.2.2 Đánh giá hiện trạng Dân số của Phường Tăng Nhơn Phú A năm 2016: - Dân số: 15.640 người - Diện tích: 4,449.859km2 km2 - Số hộ: 4.300 hộ 15

- Nguồn: UBND Phường Tăng Nhơn Phú A -Vị trí địa lý: Phía đông giáp các phường Tân Phú và Long Thạnh Mỹ  Phía tây giáp các phường Hiệp Phú và Tăng Nhơn Phú B  Phía nam giáp phường Tăng Nhơn Phú B  Phía bắc giáp các phường Hiệp Phú và Tân Phú. 2.3 Bản vẽ sơ bộ và bản vẽ chi tiết 2.3.1 Bản vẽ sơ bộ

Hình 5. Bản vẽ sơ bộ Phường Tăng Nhơn Phú A- Quận 9 16

2.3.2 Bản vẽ chi tiết

Hình 6. Bản sơ chi tiết 2.4 Mô hình triển khai thực tế 2.5 Tính toán và lựa chọn thiết bị Dựa vào nhu cầu sử dụng nên thiết kế FTTH của Phường Linh Tây theo mô hình quang thụ động PON. Các loại bộ chia thường được sử dụng trong mạng PON: + Bộ chia quang 1:2 + Bộ chia quang 1:4 + Bộ chia quang 1:8 + Bộ chia quang 1:16 + Bộ chia quang 1:24 + Bộ chia quang 1:32 + Bộ chia quang 1:64 + Bộ chia quang 1:128 * Hệ thống nhóm thiết kế sử dụng: Dùng bộ chia quang 1:4 và bộ chia quang 1:16. Cáp quang 4FO và 8FO. Sợi quang (2000m). 74 tủ cáp (bộ chia). 296 hộp cáp. * Vị trí đặt OLT (Optical Line Terminal): Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải. * Vị trị hộp cáp tại các tuyến đường: 1. 461 Lê Văn Việt- Win Coffee 5. 198c Man Thiện 2. 604A- Lê Văn Việt Chợ Hải Sản 6. 136 Man Thiện 3. 236A Man Thiện Cháo Êch 7. 120b Man Thiện 4. 28 Man Thiện – Lẩu Bò Năm Cảnh 8. 3 Man Thiện 17

9. C5 Coffee – Man Thiện 10. Hồng Nhung Coffee – Man Thiện 11. 401 Man Thiện Futi’s House 12. 313 Man Thiện 13. 32 Lã Xuân Oai – Bách hóa xanh 14. 90 Lã Xuân Oai 15. 95 Lã Xuân Oai 16. Số 2 D160 17. Số 3 D160 18. Số 31 D160 19. Số 43 D160 20. 43P D160 21. Số 8 D442 22. Sân Bóng Lam Sơn 23. 99 D442 24. Bãi Gữi Xe Hòa Bình 25. 78 Làng Tăn Phú 26. 50 Làng Tăng Phú 27. 24 Làng Tăng Phú 28. 12B Làng Tăng Phú 29. Benny Quán Lã Xuân Oai 30. 310 Lã Xuân Oai 31. 23 Lã Xuâ Oai 32. 27 Lã Xuân Oai 33. 63 Lã Xuân Oai 34. 161 Lã Xuân Oai 35. 197 Lã Xuân Oai 36. 236 Lã Xuân Oai 37. Bình Định Quán- Lã Xuân Oai 38. Nhà Trọ Lê Lan – 236 Lã Xuân Oai 39. KTX-GTVT 40. Napoli D442 41. 25 Đường Làng Tăng Phú

42. 109 Làng Tăng Phú 43. KTX-Đại Học SPKT 44. 498 Lê Văn Việt 45. Cầu Vượt Lê Văn Việt 46. CTCBIO Viet Nam-Lê Văn Việt 47. Chung Cư C8 48. Đền Bến Nọc 49. Cầu Bến Nọc 50. VietinBank- 2 Man Thiện 51. 337 Lê Văn Việt 52. 27 Đường 379 53. 103 Đường 379 54. Số 2 Đường 106 55. Bệnh Viện Quận 9 56. 427 Lê Văn Việt 57. Số 6 Đường 429 58. B3/4 Đường 429 59. 52 Đường 385 60. Hẻm 115 Đường 385 61. 1 Đường số 106 62. 99 Lê Văn Việt 63. Đường Khu D- Sài Gòn Vila 64. Đường Khu E- Sài Gòn Vila 65. H11A Đường 442 66. 431 Lê Văn Việt 67. 447 Lê Văn Việt 68. 449 Lê Văn Việt 69. 21 Đường 449 70. Viện Kiểm Sát Đường 449 71. Ngọc Hân Store Đường 449 72. Sân Bóng Đá Viện Kiệm Sát 73. 290 Lã Xuân Oai 74. 107-81 Lã Xuân Oai

1.Tính toán số thuê bao:  Tổng số hộ dân: 4300 hộ +10% (Dự phòng) =4730 Hộ 2.Tính toán băng thông người dùng: Tốc độ hướng xuống của hệ thống GPON-GTVT với OLT đặt ở Trường Đại Học GTVT là 2,5Gbps, hệ số chia của splitter cấp 1 là 1:4 thì băng thông tối đa dành cho các user hướng xuống là: Băng thông USER = (Tốc độ hướng xuống / hệ số chia của splitter) = 2,5 : 4 = 0.625 Gbps hay là 625 Mbps 18

3.Tính toán suy hao: Chiều dài tuyến cáp quang: L = 3 km Suy hao sợi quang: af = 0.35*L = 0.35* 3 = 1.055 (dB) * Độ suy hao của splitter được tính theo công thức: Suyhaosplitter = 10.log10(N) (dB) Suy hao của bộ chia quang 1:4 = 10.log10(4) = 6.02 (dB) Suy hao của bộ chia quang 1:16 = 10.log10(16) = 12.04 (dB) * Công suất tổng suy hao trên tuyến sử dụng bộ chia 1:24 là: Ploss1 = Suy hao sợi quang + Suy hao bộ chia + Suy hao connector + Suy hao dự phòng = 0.455 + 13.8 + 2.4 + 4 = 20.655 (dB) * Công suất tổng suy hao trên tuyến sử dụng bộ chia 1:32 là: Ploss2 = Suy hao sợi quang + Suy hao bộ chia + Suy hao connector + Suy hao dự phòng = 0.455 + 15.1 + 2.4 + 4 = 22 (dB) 4.Tính toán công suất tại máy thu ONT/ONU:

Lựa chọn thiết bị OLT và ONT *) Thông số OLT: - Nơi xuất xứ: Trung Quốc - Nhãn Hiệu: Huawei - Model: MA5600T - Kích Thước: 442mm × 263.9mm × 283.2mm - Công suất phát: Polt = 7dBm - Độ nhảy: -24dBm

*) Thông số ONT: - Nơi xuất xứ: Trung Quốc - Nhãn Hiệu: Huawei - Model: HG8346R - Kích Thước: 176mm × 138.5mm × 28mm - Công suất phát: Polt = 5dBm - Độ nhảy: -27dBm 19

2.6 Yêu cầu kỹ thuật tuyến cáp Tổn hao trong sợi quang thấp nhất. Tín hiệu quang truyền trong sợi quang từ vị trí phát đến vị trí thu bị suy giảm biên độ theo dạng hàm mũ. Nếu công suất trung bình đầu vào sợi quang là P p, sợi quang có độ dài L thì công suất trung bình đầu ra sợi quang PT , được tính như sau: Pr =P0 e(−αL)

Trong đó: α là hệ số suy hao riêng của sợi quang, L là chiều dài sợi quang và P0 công suất quang lối vào. Trong khi tính toán thiết kế tuyến, ngoài suy hao sợi quang ta còn phải xét tới suy hao từ các mối hàn, các bộ nối và còn dự phòng suy hao cho sợi quang trên 1 km chiều dài của sợi. Suy hao trung bình của sợi quang trên 1 km sợi là α s trong thiết kế được tính như sau: α s=α (F )+ α td + α h / L

Trong đó: - α slà suy hao trung bình của sợi quang do nhà sản xuất đặt ra. - α M là suy hao dự phòng cho sợi quang. - α hlà suy hao các mối hàn trên toàn tuyến. Độ dài tối đa của sợi quang với quỹ công suất Pb cho trước được xác định bởi Lmax =Pb / α s

Khi thiết kế ta luôn mong sao L đạt cực đại, vì vậy PT sẽ là công suất trung bình nhỏ nhất ở đầu vào máy thu với tốc độ bit truyền B mong muốn, mà PT = Np.γ.h.B. Trong đó: - Np là số photon trung bình trên bit. - h là hằng số Planck. - γ là tần số sóng ánh sáng. Nên L sẽ giảm theo hàm logarit khi B tăng. Từ thực tế ta thấy: - Với bước sóng λ= 0.85 μm: thì L không vượt quá 40 km với mọi giá trị của B. Đối với yêu cầu B100 Mb/s thì người ta không sử dụng bước sóng này. - Với bước sóng λ=1.3 µm: thì có thể đạt L vượt 100 km khi B 200 km khi B tới 5 Gb/s, với tốc độ bit B lớn hơn thì L giảm rất nhanh do ảnh hưởng của tán sắc sợi quang. Nên sử dụng loại sợi SM để đạt được L lớn hơn, nếu có sợi SM tán sắc dịch chuyển thì cả B và L cùng được nâng lên nhiều.

21

CHƯƠNG 3: SỬ DỤNG PHẦN MỀM OPTISYSTEM ĐỂ PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ BIT ĐẾN HỆ THỐNG 3.1. Giới thiệu về phần mềm Optisystem Optisystem là phần mềm hề thống thông tin quang. Phần mềm này có khả năng thiết kế, đo kiểm tra và thực hiện tối ưu hóa rất nhiều tuyến thông tin quang, dựa vào khả năng mô hình hóa các hệ thống thông tin quang trong thực tế. Optisystem cho phép thiết kế tự động hầu hết các tuyến quang ở lớp vật lý, từ hệ thống đường trục đến các mạng LAN, mạng quang. Optisystem có đầy đủ các thiết bị đo điện đo quang. Cho phép hiển thị tham số, dạng, chất lượng tín hiệu tại mọi điểm trên hệ thống. 3.2. Sử dùng phần mềm Optisystem phân tích ảnh hưởng của tốc độ bit đến hệ thống thông tin quang. 3.2.1. Xây dựng hệ thống thông tin quang với các tham số giả định như sau. - Công suất phát: 20dBm. - Chiều dài tuyến quang: 50km sử dụng sợi quang đơn mode. - Sử dụng Splitter quang 1:4 để sử dụng cho 4 thiết bị. - Tốc độ bit thay đổi từ: 0.5  2.5 Gbits để tìm hiểu ảnh hưởng của nó với hệ thống thông tin quang.

22

Hình 7. Sơ đồ mô phỏng hệ thống thông tin quang theo yêu cầu

- Khối phát quang:

Hình 8. Sơ đồ khối phát quang + Bộ tạo chuỗi bit. + Bộ tạo xung NRZ. + Nguồn phát quang Lazer. + Khối Match-Zender với tác dụng sử dụng phương pháp điều chế ngoài: Băng thông điều chế không bị giới hạn bởi tần số dao động của laser. Không bị giới hạn của công suất phát quang vì đặc tính do bộ điều chế ngoài quyết định. - Khối truyền dẫn quang:

Hình 9. Sơ đồ khối truyền dẫn quang

23

+ Sợi quang đơn mode chuẩn dài 50km tính từ phía OLT đến ONU. + Splitter quang: về bản chất, splitter quang là một bộ chia công suất. Có nhiều loại splitter quang, có loại thì công suất ở các ngõ đầu ra bằng nhau nhưng cũng có loại thì công suất đầu ra theo các ti lệ 1:2, 1:3... Nó cũng là bộ chia băng thông. Giả sử, tốc độ đường xuống là 1,244 Gbps, hệ số chia của splitter là 1:8 thi băng thông tối đa dành cho các user đường xuống sẽ là 1,244: 8 = 0.1555 Gbps hay là 155.5 Mbps. - Khối thu quang:

Hình 10. Sơ đồ khối thu quang + Bộ Photodetector PIN. + Bộ lọc Bessel thông thấp. + Khối 3R tái tạo tín hiệu. + Thiết bị đo BER: bộ phân tích tỉ lệ lỗi bít BER. 3.2.2. Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng quang: 3.2.2.1. Tỉ số lỗi Bit Ber Định nghĩa: Là tỉ lệ bít bị lỗi trên tổng số bit truyền đi. Trong đó, xác suất lỗi bit là một trong những cách hiệu quả để đánh giá hiệu năng hệ thống. Tín hiệu quang đi đến ONU sẽ được chuyển sang miền điện. Tín hiệu điện được đưa qua mạch khôi phục dữ liệu. Dựa vào mức ngưỡng để xác định bit “1” và bit “0”. Tỉ lệ lỗi bit trong hệ thống thông tin quang thường là 10-9. 3.2.2.2. Hệ số phẩm chất Q. Định nghĩa: Hệ số chất lượng tín hiệu là tỉ số tương đương với tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR) của tín hiệu điện ở bộ thu sau khi được khuếch đại.

3.2.3. Phân tích: 24

Sử dụng tính năng Report của phần mềm Optisystem để tạo biểu đồ phản ánh mối quan hệ giữa tốc độ bit với các yếu tố của hệ thống thông tin quang.

Tham số quét: Bit rate (Gbit/s) thực hiện quét từ 0.5  2.4 Gbit/s

25

- Kết quả quét:

Mối liên hệ tốc độ bit với tỉ số lỗi BER

26

Mối liên hệ giữa tốc độ bit với hệ số phẩm chất Q

Nhận xét: Khi tốc độ bit càng cao thì tỉ số lỗi BER càng tăng và hệ số phẩm chất Q giảm. Vì vậy với các hệ thống thông tin quang có tốc độ bit cao thì khả năng xảy lỗi khi truyền tin càng lớn và tín hiệu nhiễu cũng lớn hơn. Có thể dựa vào tính năng Report để thay đổi các tham số hệ thống cho phù hợp để mang lại tỉ số lỗi BER mong muốn.

27

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đỗ Trọng Sơn, “Đồ án quy hoạch mạng lưới thông tin”, 2014-2015. [2] “Mạng truy nhập quang tới thuê bao GPON”, Viện công nghệ bưu chính viễn thông, 2007. [3] Vi Quang Hiệu, “Nghiên cứu công nghệ mạng truy nhập quang và ứng dụng cho VNPT Lạng Sơn”, Học viện công nghệ bưu chính viễn thông, 2011

28