HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------

Nghiêm Xuân Hiệp
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG
MẠNG GPON TẠI TRUNG TÂM VIỄN THÔNG YÊN THẾ –
VNPT BẮC GIANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
(Theo định hướng ứng dụng)

HÀ NỘI – 2020

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------


Nghiêm Xuân Hiệp
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG
MẠNG GPON TẠI TRUNG TÂM VIỄN THÔNG YÊN THẾ –
VNPT BẮC GIANG
Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông
Mã số: 8.52.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
(Theo định hướng ứng dụng)

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. VŨ TUẤN LÂM

HÀ NỘI – 2020


DANH SÁCH BẢNG................................................................................................v
DANH SÁCH HÌNH VẼ..........................................................................................vi
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT.............................................vii
MỞ ĐẦU................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG GPON..................3
1.1. Khái niệm về PON và các cấu trúc PON đang được triển khai.......................3
1.1.1. Khái niệm về PON....................................................................................3
1.1.2. Các cấu trúc PON đang được triển khai...................................................5
1.2. Công nghệ GPON và các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng mạng GPON.......9
1.2.1. Công nghệ GPON.....................................................................................9
1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng mạng GPON................................13
1.3. Kết luận chương 1.........................................................................................13
CHƯƠNG 2: TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI VÀ CHẤT LƯỢNG MẠNG GPON TẠI
TRUNG TÂM VIỄN THÔNG YÊN THẾ – VNPT BẮC GIANG..........................15
2.1. Giới thiệu về Trung tâm Viễn thông Yên Thế................................................15
2.1.1. Giới thiệu huyện Yên Thế – tỉnh Bắc Giang............................................15
2.1.2. Trung tâm Viễn thông Yên Thế................................................................20
2.2. Cơ sở hạ tầng phục vụ mạng GPON của Trung tâm Viễn thông Yên Thế.....22
2.3. Thực trạng về chất lượng các dịch vụ GPON và các yếu tố ảnh hưởng tới chất
lượng mạng GPON tại Trung tâm Viễn thông Yên Thế........................................23
2.3.1. Yếu tố chủ quan.......................................................................................23
2.3.2. Yếu tố khách quan...................................................................................23
2.4. Các dịch vụ đang được triển khai trên GPON tại Trung tâm Viễn thông Yên
Thế.......................................................................................................................24
2.4.1. Dịch vụ Internet băng rộng và truyền hình Internet................................24
2.4.2. Dịch vụ điện thoại cố định......................................................................26


2.5. Kết luận chương 2.........................................................................................26
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG MẠNG GPON TẠI

Hình 2.3: Mô hình mạng GPON triển khai tại Trung tâm Viễn thông Yên Thế.......22
Hình 3.1: Mô hình hoạt động của hệ thống xNet.....................................................30
Hình 3.2: Mô hình hệ thống xTest...........................................................................31
Hình 3.3: Suy hao trên tuyến cáp cũ trước và sau khi thực hiện giải pháp..............36
Hình 3.4: Thực hiện vẽ lại bản đồ mạng cáp sau khi dịch chuyển tuyến.................38
Hình 3.5: Thực hiện đấu nối các Splitter theo nguyên tắc Mid-span Access...........39
Hình 3.6: Kết quả từ xTest suy hao các thuê bao GPON của Trung tâm Viễn thông
Yên Thế...................................................................................................................40
Hình 3.7: Bảo dưỡng thiết bị MANE định kỳ..........................................................41
Hình 3.8: Bảo dưỡng thiết bị OLT định kỳ..............................................................42
Hình 3.9: Thực hiện cập nhập tọa độ thuê bao khách hàng.....................................45


DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt
2G
3G
4G
AES
AON
APON
ATM
BPON
BTS
FTTH

Tiếng Anh
Second-Generation Wireless

Tiếng Việt


Network
Base Transceiver Station

băng thông rộng
Trạm thu phát gốc
Công nghệ sử dụng sợi quang

Fiber To The Home

trực tiếp cung cấp dịch vụ
Internet

Gigabit Passive Optical
GEM

GPON
HD
IEEE
IP
ISDN
ITU

Networks Encapsulation
Method
Gigabit Passive Optical
Networks
High Definition
Institute of Electrical and
Electronics Engineers

NG-PON
ODF
ODN
OLT
OMCI
ONU
OS
PLOAM
PON
PSTN
QoS
SD
SDH
SMS
SNMP

SONET
T-CONT
TCP
TDM
TDMA
TV
UHD
VNPT
VoIP

Local Network Area
Metropolitan Area Network

Mạng cục bộ

Method
Passive Optical Network
Public Switched Telephone

lớp vật lý
Mạng quang thụ động
Mạng điện thoại chuyển mạch

Network
Quality of Service
Standard Definition
Synchronous Digital Hierarchy
Short Message Services

công cộng
Chất lượng dịch vụ
Độ nét tiêu chuẩn
Hệ thống phân cấp số đồng bộ
Dịch vụ tin nhắn ngắn
Một tập hợp các giao thức

Simple Network Management
Protocol
Synchronous optical
networking
Transmission Containers
Transmission Control Protocol
Time Division Multiplexing
Time Division Multiple Access



Digital Subcriber Line

kỹ thuật số thông qua cáp đồng
của mạng điện thoại nội hạt


1

MỞ ĐẦU
Công nghệ truy nhập quang thụ động GPON đã được ITU chuẩn hóa [8],
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. GPON là công nghệ hướng tới cung cấp dịch
vụ mạng đầy đủ, tích hợp thoại, hình ảnh và số liệu với băng thông lớn tốc độ cao.
Do vậy, GPON sẽ là công nghệ truy nhập lựa chọn triển khai hiện tại và tương lai.
Ở Việt Nam, hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đã chọn công nghệ
GPON để cung cấp dịch vụ FTTH cho khách hàng. Cuối năm 2014, Tập đoàn Bưu
chính Viễn thông Việt Nam (VNPT) đã quyết định cho phép VNPT Bắc Giang đầu
tư hệ thống cáp quang truy nhập sử dụng công nghệ GPON. Trung tâm Viễn thông
Yên Thế – VNPT Bắc Giang cũng bắt đầu triển khai công nghệ GPON từ cuối
tháng 12 năm 2014 và triển khai mạnh mẽ từ năm 2015 tới nay.
Hiện nay, với số lượng thuê bao ngày một gia tăng và yêu cầu về chất lượng
dịch vụ của khách hàng ngày càng cao, VNPT đã đề ra mục tiêu phấn đấu trở thành
nhà cung cấp dịch vụ viễn thông có chất lượng dịch vụ và phục vụ tốt nhất. Để làm
được điều đó thì việc nâng cao chất lượng mạng GPON là một nhiệm vụ rất quan
trọng và cần thiết.
Là một cá nhân hiện đang công tác tại Trung tâm Viễn thông Yên Thế –
VNPT Bắc Giang, đơn vị chịu trách nhiệm chính trong việc đảm bảo chất lượng
mạng GPON trên địa bàn, tôi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất
lượng mạng GPON tại Trung tâm Viễn thông Yên Thế – VNPT Bắc Giang” làm

thụ động (hình 1.1), là một hình thức truy cập mạng cáp quang, kiểu mạng kết nối
điểm – đa điểm, trong đó các sợi quang làm cơ sở tạo nên kiến trúc mạng [11].


Hình 1.1: Mô hình mạng quang thụ động

PON bao gồm một thiết bị đầu cuối dây quang (OLT – Optical Line
Terminal) tại Tổng đài trung tâm của nhà cung cấp dịch vụ và các thiết bị mạng
quang (ONUs – Optical Network Units) đặt ở phía người dùng cuối. Tín hiệu đường
xuống được phát quảng bá tới các thuê bao. Tín hiệu đường lên được kết hợp bằng
việc sử dụng giao thức đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA), OLT sẽ điều
khiển các ONU sử dụng các khe thời gian cho việc truyền dữ liệu đường lên [11].
Mạng quang thụ động (PON) được xây dựng nhằm giảm số lượng các thiết
bị thu, phát và sợi quang trong mạng thông tin quang FTTH. PON là một mạng
điểm tới đa điểm, một kiến trúc PON bao gồm một thiết bị đầu cuối kênh quang
được đặt tại trạm trung tâm của nhà khai thác dịch vụ và các bộ kết cuối mạng cáp
quang ONU/ONT (Optical Network Unit/Optical Network Terminator) đặt tại gần
hoặc tại nhà thuê bao. Giữa chúng là hệ thống phân phối mạng quang ODN (Optical
Distribution Network) bao gồm cáp quang, các thiết bị tách ghép thụ động.


Mạng PON không chứa bất kỳ một phần tử tích cực nào cần phải sử dụng sự
chuyển đổi điện – quang. Thay vào đó, PON bao gồm: Sợi quang, các bộ chia, bộ
kết hợp, bộ ghép định hướng, thấu kính, bộ lọc, ... Điều này giúp cho PON có một
số ưu điểm như sau:
- 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 mạng có sử dụng các phần tử tích cực. Các bộ chia không cần cấp nguồn, có
giá thành rẻ và có thể đặt ở bất kỳ đâu, không phụ thuộc vào các điều kiện môi
trường, không cần phải cung cấp năng lượng cho các thiết bị giữa tổng đài trung

1.1.2.1. APON
APON (ATM Passive Optical Network) Mạng quang thụ động ATM, là sự
kết hợp của phương thức truyền tải không đồng bộ ATM với mạng truy nhập quang
thụ động PON [7]. Đây là chuẩn mạng quang thụ động đầu tiên. Từng được sử dụng
chủ yếu cho các ứng dụng thương mại và trên nền ATM. Tốc độ hoạt động là 155,52
Mbps hoặc 622,08 Mbps. Tốc độ cho mỗi thuê bao là 4,8 Mbps trong hệ thống
155,52 Mbps và 19,4 Mbps trong hệ thống 662,08 Mbps.
Cấu trúc khung truyền dẫn cho APON:
- Đường xuống: Ở đường xuống, APON sử dụng công nghệ ghép kênh theo
thời gian (trong đó, các tế bào gửi cho các ONU khác nhau được ghép kênh ở luồng
xuống theo thời gian; đồng thời, trong các khung đường xuống còn có các tế bào
PLOAM (Physical Layer OAM – lớp vật lý OAM) chứa thông tin cấp phép để cho
phép các ONU truyền dẫn đường lên).
- Đường lên: Ở đường lên, APON sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia
theo thời gian (mỗi ONU sau khi nhận được giấy phép từ OLT trong tế bào PLOAM
đường xuống sẽ truyền thông tin của mình vào đúng khe thời gian được phân; các tế
bào của các ONU khác nhau sẽ đan xen với nhau về mặt thời gian).

1.1.2.2. BPON
BPON (Broadband PON) là chuẩn trên nền APON được bổ sung để hỗ trợ
cho WDM ghép kênh phân chia theo bước sóng, cấp phát băng thông đường lên


động lớn hơn và tính chọn lọc [7]. Đồng thời tạo ra giao diện quản lý chuẩn gọi là
OMCI, giữa OLT và ONU/ONT, cho phép các mạng cung cấp hỗn hợp.

1.1.2.3. GPON
GPON (Gigabit PON) là một sự phát triển của chuẩn BPON. GPON được
mở rộng từ chuẩn BPON bằng cách tăng băng thông, nâng hiệu suất băng thông nhờ
sử dụng gói lớn, có độ dài thay đổi và tiêu chuẩn hóa quản lý. Thêm nữa, chuẩn cho

Hiện nay, hệ thống EPON được cấu hình theo phương thức song công
(không theo cơ chế đa truy nhập cảm nhận sóng mang và dò tìm đụng độ) trong cấu
hình điểm – đa điểm sử dụng một sợi quang. Các thuê bao hoặc các ONU chỉ có thể
lấy lưu lượng từ các OLT. Các hệ thống EPON sử dụng cấu trúc phân tách quang,
ghép kênh các tín hiệu sử dụng các bước sóng khác nhau cho đường lên và đường
xuống như sau:
- Bước sóng 1490 nm cho đường xuống.
- Bước sóng 1310 nm cho đường lên.
Lưu lượng luồng xuống và đường lên trong mạng EPON:
- Luồng xuống: Tại đường xuống, OLT sẽ phát quảng bá các gói tin đến các
ONU. Trong đó khung quảng bá 802.3 sẽ được các ONU lấy ra dựa vào địa chỉ
nhận dạng kết nối logic. Bản tin GATE 64 byte được gửi ở đường xuống để ấn định
băng tần cho đường lên.
- Luồng lên: Sử dụng các khe thời gian để chứa đa khung 802.3. Mỗi ONU
sẽ gửi 1 bản tin REPORT có độ lớn 64 byte chứa trạng thái của ONU tới OLT.
Trong cấu trúc này không có hiện tượng tranh chấp và phân mảnh gói.
EPON là sự kết hợp giữa mạng truy nhập quang thụ động PON và công nghệ
Ethernet nên nó mang ưu điểm của cả hai công nghệ này. Việc triển khai EPON
mang lại lợi ích rất to lớn bao gồm:
- Băng thông cao hơn: EPON sẽ cung cấp băng thông cao nhất cho người
dùng trong bất kỳ hệ thống truy cập quang thụ động nào. Tốc độ lưu lượng hướng
xuống là 1 Gbps và lưu lượng lên từ 64 ONU có thể vượt quá 800 Mbps. Với khả
năng cung cấp băng thông rất lớn như vậy, EPON có một số lợi ích sau:
+ Số lượng thuê bao trên một mạng PON lớn.


+ Băng thông trên mỗi thuê bao nhiều.
+ Khả năng cung cấp video.
+ Chất lượng dịch vụ tốt hơn.
- Chi phí đầu tư thấp hơn: Hệ thống EPON đang khắc phục giữa chi phí và

đa điểm [8]. Trong đó, các thiết bị kết nối giữa các nhà cung cấp dịch vụ mạng và
khách hàng sử dụng bộ chia tín hiệu quang (Splitter) thụ động (không dùng điện)
[2].

1.2.1.2. Mô hình mạng GPON
GPON có thể truyền tải dữ liệu không chỉ Ethernet mà còn ATM và TDM
(PSTN, ISDN, E1 và E3). Mạng GPON chứa hai thiết bị hoạt động chính là Optical
Line Termination (OLT) và Optical Network Unit (ONU) [8]. GPON hỗ trợ đa dịch
vụ, tốc độ cao và khoảng cách có thể lên đến 20 km (hình 1.2).
Một sợi quang đơn nối từ OLT đến một thiết bị quang thụ động Optical
Splitter (OS) (thụ động ở đây hiểu với nghĩa là thiết bị không cần cung cấp bất cứ
nguồn nào để hoạt động), được đặt gần khu vực người sử dụng [4]. OS chia tín hiệu
quang ra thành N đường khác nhau đến N người sử dụng. Giá trị của N có thể từ 2
đến 128. Từ OS, một sợi quang đơn mode chạy đến mỗi user, như trong hình 1.2.
Thông số kỹ thuật của mạng GPON:

Hình 1.2: Mô hình mạng GPON

- Tốc độ bit:
GPON định nghĩa những dạng tốc độ bit như sau:
Đường lên 155 Mbps, đường xuống 1,25 Gbps;
Đường lên 622 Mbps, đường xuống 1,25 Gbps;


Đường lên 1,25 Gbps, đường xuống 1,25 Gbps;
Đường lên 155 Mbps, đường xuống 2,5 Gbps;
Đường lên 622 Mbps, đường xuống 2,5 Gbps;
Đường lên 1,25 Gbps, đường xuống 2,5 Gbps;
Phổ biến nhất hiện này là đường lên 1,25 Gbps, đường xuống 2,5 Gbps.
- Bước sóng: 1260 nm đến 1360 nm (thường gọi chung là bước sóng quanh

- Tỉ lệ lỗi bit lớn nhất: 10-10.
- Thiết bị:
+ OLT (Optical Line Terminal): Thiết bị kết cuối cáp quang tích cực lắp đặt
tại phía nhà cung cấp 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 cấp 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 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 và các
điểm truy nhập quang. 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.
+ Fiber Distribution Cabinet (FDC): Tủ phối quang.
+ Fiber Distribution Box (FDB): Hộp phân phối quang loại nhỏ.

1.2.1.3. Nguyên tắc hoạt động của mạng GPON
- 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 [8]. 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 lý 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

nên hiệu suất hoạt động kém.
- Do nhà mạng cấu hình sai các thông số kỹ thuật của khách hàng.
- Do chất lượng của các thiết bị nhà mạng và chất lượng thi công chưa đảm
bảo.

1.2.2.2. Yếu tố khách quan
- Do sự cố đứt cáp từ nhà mạng đến nhà khách hàng, đứt cáp đường trục của
thiết bị nhà mạng, đứt cáp quang đường trục trong nước hay quốc tế, …
- Do virus tấn công vào thiết bị nhà mạng.
- Do lỗi phần cứng hay lỗi phần mềm của thiết bị nhà mạng hay nhà khách
hàng.

1.3. Kết luận chương 1
Chương này giúp cho chúng ta có một cái nhìn tổng thể về sự phát triển của
mạng PON. Chúng ta có thể hiểu một cách khái quát cơ chế hoạt động của mạng
PON, ưu, nhược điểm cũng như các mô hình hoạt động của mạng PON.
Ngoài ra, chúng ta cũng tìm hiểu về mạng GPON, nguyên tắc hoạt động của
mạng GPON và các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng mạng GPON. Trong chương
tiếp theo chúng ta sẽ nghiên cứu tình hình triển khai và chất lượng dịch vụ GPON
thực tế tại Trung tâm Viễn thông Yên Thế.