LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là:

Lê Quang Hợp

Sinh ngày:

08 tháng 10 năm 1974 tại Bắc Giang

Quê quán:

Ngọc Sơn – Hiệp Hòa – Bắc Giang

Hộ khẩu:

Phường Thượng Thanh - Long Biên - Hà Nội

Nơi công tác:

Trung tâm VT1 - VNPT Hà Nội - Tập đoàn VNPT

Mã học viên:

15K13010004, Kỹ thuật viễn thông, Khóa 2015-2017

Tôi xin cam đoan đề tài luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ “Nghiên cứu công nghệ
G-PON và ứng dụng triển khai mạng truy nhập quang thụ động tại Trung tâm viễn
thông 1 – VNPT Hà Nội” là công trình nghiên cứu của tôi với sự giúp đỡ của các
anh chị đồng nghiệp tại VNPT Hà Nội. Các kết quả nghiên cứu có tính độc lập
riêng, không sao chép bất cứ tài liệu nào. Các dữ liệu sử dụng trong luận văn có
nguồn gốc rõ ràng, đúng với thực tiễn đơn vị. Các kết quả nghiên cứu trong luận

gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về công nghệ GPON
Chương 2: Hiện trạng mạng truy nhập băng rộng VNPT Hà Nội và Trung
tâm viễn thông 1.
Chương 3: Tối ưu mạng băng rộng MAN-E và mạng truy nhập GPON nhằm
thay thế mạng truy nhập cáp đồng ADSL tại TTVT1 và VNPT Hà Nội.
Về cơ bản, đề tài luận văn thạc sỹ đã nghiên cứu hiện trạng hạ tầng viễn
thông VNPT Hà Nội và TTVT1 để chỉ ra những giải pháp cần bổ sung, tối ưu nhằm
đáp ứng nhu cầu phát triển của công nghệ và nhu cầu sử dụng dịch vụ băng rộng
của khách hàng trên địa bàn Hà Nội.
Trên cơ sở hiện trạng và những bất cập đang tồn tại. Luận văn chỉ ra những
giải pháp tối ưu hệ thống, hạ tầng nhằm đảm bảo nâng cao chất lượng dịch vụ và
khả năng đáp ứng hạ tầng viễn thông cung cấp cho khách hàng có nhu cầu sử dụng
các dịch vụ viễn thông ngày một tăng, nhất là dịch vụ Internet cáp quang trên địa
bàn Hà Nội.
Mặt khác, việc triển khai đồng bộ các giải pháp đã nêu tại đề tài nghiên cứu
đã góp phần quan trọng trong việc quy hoạch hạ tầng mạng viễn thông của đơn vị từ
nay đến hết năm 2020 [1], đáp ứng hầu hết nhu cầu của khách hàng về giải pháp kết
nối băng rộng. Bên cạnh đó, việc triển khai các giải pháp cũng sẽ từng bước thu gọn
tiến tới thu hồi thanh lý mạng truy nhập cáp đồng cũ công kềnh, tốc độ hạn chế, chi
phí giá thành cao trong năm 2018[2]. … để phục vụ tái đầu tư hạ tầng quang hiện
đại, đồng bộ nhằm đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cũng như sự phát triển công nghệ ngày
càng cao của xã hội.


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................... 1
LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... 2
TÓM TẮT ............................................................................................................... 3
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT....................................................................... 8

2.1.3.5. MetroNet cung cấp kết nối VPN/VNN liên tỉnh với VDC ......................... 23
2.1.3.6. MetroNet cung cấp kết nối VPN/VNN quốc tế với VDC .......................... 24
2.1.3.7. MetroNet cung cấp kết nối MegaWAN nội tỉnh tốc độ cao ....................... 24
2.1.3.8. MetroNet cung cấp kết nối MegaWAN liên tỉnh tốc độ cao ...................... 25
2.1.3.9. MetroNet cung cấp kết nối MegaWAN quốc tế tốc độ cao ........................ 26
2.1.3.10. MetroNet cung cấp kết nối VPN nội tỉnh L2 tốc độ cao .......................... 26
2.1.3.11. MetroNet cung cấp kết nối dịch vụ FTTH ............................................... 27
2.2. Cấu trúc mạng PON Trung tâm viễn thông 1 - VNPT Hà Nội ......................... 28
2.2.1. Nguyên tắc tổ chức mạng FTTx - PON ........................................................ 28
2.2.1.1. Các sở cứ tổ chức mạng phân phối cáp quang (ODN) ............................... 28
2.2.1.2. Nguyên tắc phối cáp.................................................................................. 28
2.2.2. Lựa chọn Splitter và các giải pháp lắp đặt .................................................... 30
2.2.2.1. Giải pháp lắp đặt Splitter 1 cấp ................................................................. 30


2.2.2.2. Giải pháp lắp đặt Splitter 2 cấp. ................................................................ 31
2.2.3. Các giải pháp cho mạng FTTH. ................................................................... 32
2.2.3.1. Giải pháp cho các toà chung cư, văn phòng có mật độ khách hàng cao. .... 32
2.2.3.2. Giải pháp cho khu đô thị tập trung nhiều nhà cao tầng .............................. 34
2.2.3.3. Giải pháp tại các khu biệt thự, nhà liền kề. ................................................ 36
2.2.4. Kết cuối dây thuê bao quang tại nhà Khách hàng ......................................... 37
2.2.4.1. Kết cuối tại các khu nhà riêng lẻ, liền kề và biệt thự.................................. 37
2.2.4.2. Kết cuối tại các tòa nhà cao tầng, văn phòng. ............................................ 38
2.2.5. Định nghĩa các dịch vụ cung cấp trên hệ thống GPON ................................. 38
2.2.5.1. Dịch vụ FiberVNN trên GPON ................................................................. 38
2.2.5.2. Dịch vụ FiberVNN + MyTV HD .............................................................. 40
2.2.5.3. Dịch vụ MegaWAN nội tỉnh (VPN L3) trên GPON................................... 42
2.2.5.4. Dịch vụ MegaWan liên tỉnh tốc độ cao ..................................................... 43
1.4. Kết luận .......................................................................................................... 45
CHƯƠNG 3 .......................................................................................................... 46

Đường TB số k đối xứng

AGG

Aggregation

Lớp tập trung lưu lượng

AN

Access Node

Nốt truy nhập

ANI

Access Node Interface

Giao diện nốt truy nhập

APON

ATM over Passive Optical
Network

ATM qua mạng quang thụ động

ATM

Asynchronous Transfer Mode


Tổng đài Cầu Giấy

CORE

Core

Lớp mạng lõi

DAH

Dong Anh

Tổng đài Đông Anh

DGG

Duc Giang

Tổng đài Đức Giang

DHNN1 Dai Hoc NN1

Tổng đài Đại học NN 1

DTN

Da Ton

Tổng đài Đa Tốn


Fiber to the Cabinet/Curb

Mạng quang đến tủ cáp

FTTH

Fiber to the Home

Mạng quang đến hộ gia đình


GEM

G-PON Encapsulation Mode

Chế độ đóng gói GPON

GLP

Gia Lam Pho

Tổng đài Gia Lâm Phố

GPM

G-PON Physical Media

Lớp phụ thuộc vật lý GPON



Kim Lan

Tổng đài Kim Lan

KSN

Kim Son

Tổng đài Kim Sơn

LAN

Local Area Network

Mạng nội bộ

LBN

Long Bien

Tổng đài Long Biên

LT

Line Terminal

Đầu cuối đường dây

MAN


Ngọc Thụy

Tổng đài Ngọc Thụy

NVC

Nguyen Van Cu

Tổng đài Nguyễn Văn Cừ

NHP

Ninh Hiep

Tổng đài Ninh Hiệp

O/E

Optical/Electrical

Quang/điện

OAN

Optical Access Network

Mạng truy nhập quang

ODF

ONU Identifier

Nhận dạng thiết bị kết cuố

ORL

Optical Return Loss

Suy hao phản xạ quang

OS

Operations System

Hệ điều hành

PDN

Phu Dong

Tổng đài Ninh Hiệp

PON

Passive Optical Network

Mạng quang thụ động

Port-ID


Serial Number

Số seri

SNI

Service Node Interface

Giao diện node dịch vụ

TBN

Thach Ban

Tổng đài Thạch Bàn

TDH

Thuong Dinh

Tổng đài Thượng Đình

TQY

Trau Quy

Tổng đài Trâu Quỳ

TTVT1


Yen Thuong

Tổng đài Yên Thường

YVN

Yen Vien

Tổng đài Yên Viên

ONUID

quang


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Quan hệ mạng GPON với mạng trục và mạng thuê bao ............................ 5
Hình 1.2: Kiến trúc phân chia mạng GPON ............................................................. 6
Hình 1.3 Mô hình giao thức BPON, GPON và GEPON........................................... 7
Hình 1.4 Băng thông chia sẻ trong mạng VDSL2 và các mạng PON ....................... 8
Hình 1.5 Dải bước sóng dùng cho GPON ................................................................ 9
Hình 2.1: Cấu trúc mạng MAN-E .......................................................................... 17
Hình 2.2: Hiện trạng mạng MAN E VNPT Hà Nội ................................................ 20
Hình 2.3: MetroNet Ethernet điểm- điểm đầu cuối là TB Ethernet Switch L2. ....... 21
Hình 2.4: MetroNet Ethernet điểm-điểm sử dụng Ethernet Router hoặc L3. .......... 22
Hình 2.5: MetroNet cung cấp KTR Ethernet điểm tới đa điểm. ............................. 23
Hình 2.6: MetroNet cung cấp kết nối Internet trực tiếp với VDC. ......................... 23
Hình 2.7: MetroNet cung cấp kết nối VPN/VNN liên tỉnh với VDC ..................... 24
Hình 2.8: MetroNet cung cấp kết nối VPN/VNN quốc tế với VDC. ...................... 24
Hình 2.9: MetroNet cung cấp kết nối MegaWAN nội hạt tốc độ cao. .................... 25

Bảng 3.1: Hiện trạng lưu lượng kết nối 2 Ring DGG, TQY .................................. 50
Bảng 3.2: Lưu lượng kết nối 2 Ring DGG, TQY sau đấu chuyển .......................... 51
Bảng 3.3: Thống kê Lưu lượng MAN E ................................................................ 58
Bảng 3.4: Thống kê Lưu lượng GPON .................................................................. 58
Bảng 3.5: Thống kê Lưu lượng BRAS ................................................................... 59
Bảng 3.6: Thống kê Lưu lượng Nội mạng ............................................................. 60
Bảng 3.7: Thống kê Lưu lượng Liên mạng ............................................................ 60
Bảng 3.8: Giao diện tra cứu lưu lượng ................................................................... 61
Bảng 3.9: Giao diện 1 trang thống kê lưu lượng MAN E ngày 23/06/2016 ............ 62
Bảng 3.10: Biểu đồ lưu lượng 1 kênh trung kế MAN E ngày 23/06/2016 .............. 62
Bảng 3.11: Năng lực hạ tầng mạng GPON VNPT Hà Nội trước tối ưu .................. 63
Bảng 3.12: Năng lực hạ tầng mạng GPON TTVT1 Hà Nội trước tối ưu ................ 64
Bảng 3.13: Năng lực hạ tầng mạng GPON TTVT1 sau tối ưu................................ 65
Bảng 3.14: Năng lực hạ tầng mạng GPON VNPT Hà Nội sau tối ưu ..................... 65


LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, các dịch vụ ứng dụng trên Internet phong phú và phát triển với tốc
độ nhanh chóng. Các dịch vụ thanh toán trực tuyến,Đào tạo từ xa, Game online,
Truyền hình IPTV, Dịch vụ điện toán đám mây… Đặc biệt nhu cầu về các loại dịch
vụ gia tăng tích hợp Voice, Video và data đang ngày càng phổ biến. Sự phát triển
của các loại hình dịch vụ mới, đòi hỏi hạ tầng mạng truy nhập đáp ứng các yêu cầu
về băng thông rộng, tốc độ truy nhập cao. Tuy nhiên, hạ tầng mạng truy nhập cáp
đồng sử dụng công nghệ xDSL gặp phải những hạn chế về cự ly và tốc độ không
đáp ứng được yêu cầu dịch vụ cũng như đòi hỏi về khả năng cung cấp đa dịch vụ
trên cùng một kết nối.
Trung tâm viễn thông 1 nói riêng và VNPT Hà Nội nói chung trong những
năm gần đây đã phát triển mạnh mạng cáp quang FTTx để đáp ứng nhu cầu sử dụng
dịch vụ viễn thông tốc độ cao của khách hàng. Doanh thu đạt được từ các dịch vụ
băng rộng sử dụng cáp quang hiện chiếm tỷ trọng chủ yếu. Tuy nhiên, việc phát

đáp ứng của thiết bị được sử dụng trên mạng G-PON.Từ đó tác giả tính toán nhu
cầu sử dụng dịch vụ của khách hàng, hiệu quả kinh doanh và giải pháp kỹ thuật
nhằm đề xuất các giải pháp tối ưu mạng dịch vụ để thay thế mạng truy nhập cáp
đồng cũ và dần lạc hậu.
Cấu trúc luận văn bao gồm:
Chương 1: Tổng quan về công nghệ PON
Chương 2: Hiện trạng mạng truy nhập băng rộng của VNPT Hà Nội&
TTVT1
Chương 3: Tối ưu mạng băng rộng MAN-E và mạng truy nhập GPON nhằm
thay thế mạng truy nhập cáp đồng ADSL tại TTVT1 & VNPT Hà Nội.

2


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆGPON
Trong chương này, tác giả trình bày những đặc điểm chung về công nghệ
mạng quang thụ động (Passive Optical Network - PON), những kiến trúc cơ bản và
các phần tử kết cuối mạng quang thụ động (Gigabit Capeble Passive Optical
Network - GPON). Những hệ thống PON điển hình, khả năng cung cấp băng thông,
dịch vụ và mô hình kết nối cơ bản của công nghệ PON trong thực tế cũng sẽ được
giới thiệu.
1.1. Giới thiệu chung
Hiện nay trêncả nước có khoảng hơn 10 triệu thuê bao Internet băng rộng cố
định, trong đó có tới gần 8 triệu thuê bao là cáp quang FTTx. Tính đến cuối năm
2016, Tập đoàn Bưu chính viễn thông Việt Nam VNPT là doanh nghiệp có số lượng
khách hàng sử dụng cao nhất với trên 42% thị phần cáp quang [4]. Tiếp đến là Tập
đoàn viễn thông Quân đội Viettel và Công ty cổ phần FPT. Số còn lại là của các nhà
cung cấp khác như CMC, Sài Gòn POSTEL, Truyền hình cáp Việt Nam…
Với sự phát triển, bùng nổ của các dịch vụ trực tuyến như trong lĩnh vực

do tín hiệu không bị suy hao nhiều như đối với các phần tử tíchcực.
Mạng PON ngoài việc giải quyết các vấn đề về băng thông, nó còn có ưu
điểm là chi phí lắp đặt thấp do nó tận dụng được những sợi quang trong mạng đã có
từ trước. PON cũng dễ dàng

và

thuận

tiện

trong

việc ghép

thêm

cácONU(Optical Network Unit – Thiết bị mạng quang) 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
phátlại.PON có thể hoạt động với chế độ không đối xứng. Chẳng hạn, một mạng
PON có thể truyền dẫn theo luồng OC- 12 (622 Mbits/s) ở đường xuống và truy
nhập theo luồng OC- 3 (155 Mbits/s) ở đường lên. Một mạng không đối xứng như
vậy sẽ giúp cho chi phí của các thiết bị mạng quang giảm đi rất nhiều do chỉ phải sử
dụng các bộ thu phát giá thành thấphơn.
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 lượng trên các nút này không
4



Hình 1.2:Kiến trúc phân chia mạng GPON
Về phía thuê bao, giao diện mạng người dùng và mật độ giao diện phụ thuộc
từng điều kiện cụ thể, thường là 10/100Base-T, DS1/E1 và POTS nhưng cũng có
thể là cáp đồng, cáp đồng trục hay không dây sử dụng HPNA, MoCA, WiFi hay các
giao thức mạng người dùng khác. Có thể có các thiết bị CPE khác như hộp IP settop, switch hay router Ethernet, thoại PBX.
Các thông số kỹ thuật G-PON:
Tốc độ dữ liệu: 1.244/ 2.488 Gb/s hướng xuống và 0.155/ 0.622/ 1.244/
2.488 Gb/s hướng lên
Bước sóng: 1260-1360nm đường lên; 1480-1500nm đường xuống
Ghép kênh: ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM
Cấp phát băng thông động DBA (Dynamic Bandwith Allocation)
Loại lưu lượng: dữ liệu số
Khung truyền dẫn: GEM
Dịch vụ: dịch vụ đầy đủ (Ethernet, TDM, POTS)
6


Tỉ lệ chia của bộ chia thụ động: tối đa 64
Giá trị BER lớn nhất: 10-12
Phạm vi công suất sử dụng luồng xuống: -3 đến +2 dBm (10km ODN) hoặc +2 đến
+7 (20Km ODN)
Phạm vi công suất sử dụng luồng lên: -1 đến +4 dBm (10Km và 20Km ODN)
Loại cáp: tiêu chuẩn ITU-T Rec. G.652
Suy hao tối đa giữa các ONU:15dB
Cự ly cáp tối đa: 20Km với DFB laser luồng lên, 10Km với Fabry-Perot
Mô hình giao thức GPON được mô tả trênHình 1.3:

GE-PON

Hình 1.3 Mô hình giao thức BPON, GPON và GEPON


1260-1360 nm. Các băng này đủ rộng để cho phép nhiều bước sóng có thể được sử dụng
trong WDM PON.
Hình 1.5 thể hiện dải bước sóng dùng cho GPON, trong đó mô tả dải bước sóng
được sử dụng cho GPON, trong đó các băng thuộc dải 1400 nm và 1600 nm đang được
nghiên cứu để ứng dụng trong tương lai, băng 1550 nm được sử dụng như băng tăng
cường.

Hình 1.5 Dải bước sóng dùng cho GPON
Băng 1550 nm (1530-1560 nm) được dự trữ cho các dịch vụ chồng lớp như truyền
hình tương tự trên HFC. Kiến trúc một sợi của GPON làm đơn giản hóa các thiết bị CO và
giảm số lượng cáp và tuyến quang cần triển khai.Vì vậy mỗi điểm kết thúc nút ONU/ONT có
thể phục vụ lên tới hàng trăm thuê bao thông qua các Hub. Việc giảm số lượng thiết bị cần
thiết sẽ tiết kiệm chi phí, giảm tỉ lệ hư hỏng trên toàn mạng.
1.2.2.Các hệ thống PON đang được triểnkhai
1.2.2.1 Hê thống APON/BPON
FSAN đã phát triển một tiêu chí cho mạng truy nhập PON sử dụng công
nghệ truyền tải không đồng bộ (AsynchronousTransfer Mode – ATM) và giao thức
lớp 2 của nó. Hệ thống này được gọi là mạng quang thụ động truyền tải không đồng
bộ (AsynchronousTransfer ModePON - APON). Cái tên APON sau đó được thay
thế bằng BPON (Broadband PON) với ý diễn đạt PON băng rộng. Hệ thống BPON
có khả năng cung cấp nhiều dịch vụ băng rộng như Ethernet, Video, đường riêng ảo
(VPL), kênh thuê riêng, v.v… Năm 1997 nhóm FSAN đưa các đề xuất chỉ tiêu
BPON lên ITU-T để thông qua chính thức. Từ đó, các tiêu chuẩn ITU G.983.x cho
mạng BPON lần lượt được thôngquahệ thống BPON hỗ trợ tốc độ không đối xứng
9


155 Mbps hướng lên và 622 Mbps hướng xuống hoặc tốc độ đối xứng 622 Mbps.
Các hệ thống BPON đã được sử dụng nhiều ở nhiều nơi, tập trung ở Bắc Mỹ, Nhật

dụng

các

bộ

chia

côngsuấtquangthụđộng,hướngxuốnglàquảngbávàONUnhận dữ liệu của mình thông
qua nhãn địa chỉ nhúng, hướng lên sử dụng ghép kênh trong miền thời gian.
WDMPON sử dụng các bộ ghép sóng WDM thụ động, hướng xuống mỗi ONU
nhận dữ liệu trên một bước sóng, hướng lên các bước sóng khác nhau được ghép
thông qua bộ ghép sóng WDM tới ONU. Do sử dụng một bước sóng cho mỗi ONU
nên WDMPON có tính bảo mật và tính mềm dẻo tốt hơn. Công nghệ WDMPON sẽ
là sự lựa chọn của tương lai và là bước phát triển kế tiếp cho các công nghệ mạng
truy nhập quang PON.

10


1.2.2.5. Nhậnxét
Hiện nay mạng APON/BPON không được quan tâm phát triển do chỉ hỗ trợ
dịch vụ ATM và tốc độ truy nhập thấp hơn nhiều so với các công nghệ hiện hữu
khác như GPON hay EPON.EPON chỉ cung cấp tốc độ truyền là 1,25 Gbit/s trong
khi GPON lại cho phép đạt tới tốc độ 2.448 Gbit/s. Với hiệu suất từ 50% – 70%,
băng thông của GEPON bị giới hạn trong khoảng 600Mbps đến 900Mbps, trong khi
đó GPON với việc tận dụng băng thông tối đa nó có thể cho phép các nhà cung cấp
dịch vụ phân phối với băng thông lên đến 2300 Mbps với hiệu suất mạng có thể đạt
tới 93%.Hiệu suất lớn, độ rộng băng tần lớn, GPON hứa hẹn mang lại nhiều lợi
nhuận cho các nhà cung cấp dịch vụ. Bên cạnh đó trong khi EPON chỉ hỗ trợ duy

chế QoS có thể hoạt động tốt hơn.
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, 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 50 ms.
Điều cơ bản làm cho GPON có trễ thấp là có nhiều lưu lượng hướng lên
TDMA từ nhiều ONU được ghép vào cùng một khung 8 KHz (125 µs). 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.
Băng thông: Công nghệ GPON hỗ trợ 1,25 Gbit/s hoặc 2,5 Gbit/s hướng
xuống, và hướng lên có thể xê dịch từ 155 Mbit/s đến 2,5 Gbit/s.
Hiệu suất băng thông đạt lớn hơn 90%.
1.3.2. Khả năng cung cấp dịch vụ
Về khoảng cách OLT – ONU:
Giới hạn cự ly của công nghệ GPON hiện tại được quy ước trong khoảng 20
km với hệ số chia tách/ghép quang lên tới 1:128 (hiện tại thường sử dụng tỷ lệ
1:32).
12