HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
---------------------------------------

Nghiêm Xn 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 CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
---------------------------------------


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




6

DANH SÁCH BẢNG


7

DANH SÁCH HÌNH VẼ


8

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

International
Telecommunication Union

KPI

Key Performance Indicator

L2S
LAN

Switch Layer II
Local Network Area
Metropolitan Area Network
Ethernet
Next-Generation Passive
Optical Network
Optical Distribution Frame

MANE
NG-PON
ODF

Tiếng Việt
Công nghệ truyền thông
vô tuyến thế hệ thứ 2
Công nghệ truyền thông
vô tuyến thế hệ thứ 3
Công nghệ truyền thông
vô tuyến thế hệ thứ 4
Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến


ODN
OLT
OMCI
ONU
OS
PLOAM
PON
PSTN
QoS
SD
SDH
SMS
SNMP
SONET
T-CONT
TCP
TDM
TDMA
TV
UHD
VNPT

Optical Distribution Network
Optical Line Termination
Operation, Management and
Control Interfaces
Optical Network Unit
Optical Splitter
Physical Layer Object Access

Thiết bị kết cuối quang
Giao diện vận hành, quản lý và
kiểm soát
Đơn vị mạng quang
Bộ chia quang
Phương pháp truy cập đối tượng
lớp vật lý
Mạng quang thụ động
Mạng điện thoại chuyển mạch
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
kiểm tra, hỗ trợ vận hành và
quản lý các thiết bị mạng từ xa
Mạng quang đồng bộ và
phân cấp kỹ thuật số đồng bộ
Truyền tải lưu lượng truy cập
Giao thức điều khiển truyền vận
Ghép kênh phân chia theo
thời gian
Đa truy nhập phân chia theo
thời gian
Máy vô tuyến truyền hình
Độ phân giải siêu nét
Tập đồn Bưu chính Viễn thơng
Việt Nam
Cơng nghệ truyền tiếng nói qua

luận văn tốt nghiệp. Các kết quả của luận văn được áp dụng vào thực tế để mạng
truy nhập quang công nghệ GPON của Trung tâm Viễn thông Yên Thế – VNPT Bắc
Giang được khai thác một cách hiệu quả, vừa đảm bảo chất lượng dịch vụ cung cấp
cho khách hàng, vừa đảm bảo nhu cầu phát triển dịch vụ của đơn vị.
Luận văn tập trung tìm hiểu những đặc điểm kỹ thuật cơ bản của công nghệ
mạng GPON, các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạng GPON và nghiên cứu các
giải pháp nhằm nâng cao chất lượng mạng GPON tại Trung tâm Viễn thông Yên
Thế – VNPT Bắc Giang. Luận văn được tổ chức thành 03 chương, cụ thể như sau:


11

Chương 1: Tổng quan về mạng quang thụ động GPON
Chương 2: Tình hình triển khai và chất lượng mạng GPON tại Trung tâm
Viễn thông Yên Thế – VNPT Bắc Giang
Chương 3: Nghiên cứu nâng cao chất lượng mạng GPON tại Trung tâm Viễn
thông Yên Thế – VNPT Bắc Giang


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG
GPON
1.1. Khái niệm về PON và các cấu trúc PON đang được triển khai
1.1.1. Khái niệm về PON
Mạng truy nhập cáp quang là mạng truy nhập hữu tuyến với môi trường
truyền dẫn từ tổng đài đến thuê bao là sợi cáp quang. Ưu điểm của mạng cáp quang
là dễ triển khai, tốc độ cao có thể đạt được đến hàng Gigabit thậm chí hàng trăm
Gigabit tùy thuộc vào cơng nghệ sử dụng, khoảng cách truyền dẫn lớn đến hàng
chục kilômét và giá thành cáp quang rẻ. Tuy nhiên, nhược điểm là công nghệ xử lý
phức tạp, thiết bị tổng đài và thiết bị đầu cuối giá thành cao.
PON là từ viết tắt của Passive Optical Network hay còn gọi là mạng quang

- Cơng nghệ PON cho phép giảm số lượng dây dẫn và thiết bị tại Tổng đài
trung tâm so với các kiến trúc điểm – điểm và như vậy sẽ giảm chi phí cáp quang và
giảm chi phí cho thiết bị tại Tổng đài trung tâm do nó cho phép nhiều người sử
dụng (8, 16, 32, 64 hoặc 128) chia sẻ chung một sợi quang nối tới Tổng đài trung
tâm.


- Mạng PON ngoài việc giải quyết các vấn đề về băng thơng, nó cịn 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 các ONU 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 phát lại.
- PON cịn 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 gây ảnh hưởng gì 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
khơng thể đảm bảo được năng lượng dự phịng cho tất cả các đầu cuối ở xa.
Tuy rằng, không thể phủ nhận những ưu điểm nêu trên thì mạng GPON vẫn
cịn một số khuyết điểm:
- Tăng băng thơng tạm thời cho thuê bao khi có nhu cầu khó khăn, phức tạp.
- Số lượng thuê bao bị ảnh hưởng khi xảy ra sự cố nhiều và thời gian tìm ra
lỗi lâu hơn so với mạng khác.
- Khả năng bị nghe lén cao do dùng chung bộ chia.
- Chi phí nâng cấp cao do nhiều thuê bao trong một dây cáp, thông qua thiết
bị chia ra nhiều dây hơn đến nhiều thuê bao.

1.1.2. Các cấu trúc PON đang được triển khai
1.1.2.1. APON
APON (ATM Passive Optical Network) Mạng quang thụ động ATM, là sự

cho phép đóng gói lưu lượng người dùng rất hiệu quả, với sự phân đoạn khung cho
phép chất lượng dịch vụ QoS cao hơn phục vụ lưu lượng nhạy cảm như truyền thoại
và video [8].
GPON hỗ trợ tốc độ cao hơn, tăng cường bảo mật và chọn lớp 2 giao thức
(ATM, GEM, Ethernet tuy nhiên trên thực tế ATM chưa từng được sử dụng). Điều
đó cho phép GPON phân phối thêm các dịch vụ tới nhiều thuê bao.
- GPON hỗ trợ đầy đủ các dịch vụ bao gồm thoại (TDM), các dịch vụ
Ethernet như Video, Data, …


- Phạm vi về mặt vật lý của mạng là 20 km, trong khi đó phạm vi về mặt
logic của mạng lên tới 60 km.
- Hỗ trợ cho việc lựa chọn các tốc độ bit khác nhau bao gồm: 622 Mbps, 1,25
Gbps, 2,5 Gbps cho luồng xuống và 1,25 Gbps dành cho luồng lên.
- Khả năng vận hành khai thác bảo dưỡng cao.
Với các ưu điểm trên GPON là hệ thống mạng truy nhập quang thụ động tiên
tiến nhất hiện nay, có khả năng hỗ trợ truyền nhiều dịch vụ, với khả năng thiết lập
các chế độ vận hành quản lý và bảo dưỡng tốt nhất.

1.1.2.4. EPON
EPON hay GEPON (Ethernet PON) là một chuẩn IEEE. EPON là mạng truy
nhập quang thụ động PON dựa trên các công nghệ của mạng LAN Ethernet [10].
EPON cho phép thực hiện các kết nối điểm – đa điểm thông qua các kết nối vật lý
điểm – điểm. Trong các giải pháp mạng PON, giải pháp EPON được hỗ trợ và phát
triển nhanh nhất. Nhiều nhà cung cấp dịch vụ đã chọn giải pháp này để làm mạng
truy nhập và truyền tải lưu lượng mạng để cung cấp đa dịch vụ. Tuy nhiên cơ chế
duy trì và phục hồi mạng của giải pháp EPON cịn chậm nên chỉ có thể áp dụng cho
mạng có quy mô vừa và nhỏ.
Hiện nay, hệ thống EPON được cấu hình theo phương thức song cơng
(khơng theo cơ chế đa truy nhập cảm nhận sóng mang và dị tìm đụng độ) trong cấu

việc giảm chi phí đạt được nhờ kiến trúc đơn giản, hiệu quả hoạt động cao và chi
phí bảo dưỡng thấp. EPON chuyển giao những cơ hội giảm giá sau:
+ Loại trừ những phần tử ATM và SONET phức tạp và đắt đỏ.
+ Các linh kiện quang thụ động bền giúp giảm được chi phí bảo dưỡng.
+ Những giao diện Ethernet chuẩn loại trừ nhu cầu cho DSL và Modem cáp
bổ sung.
- Nhiều lợi nhuận hơn: EPON có thể hổ trợ đồng thời các dịch vụ thoại, dữ
liệu và video, cho phép nhà cung cấp nâng cao dịch vụ băng rộng và linh hoạt.
Ngoài ra, nó cũng cung cấp các dịch vụ truyền thống như POST, T1, 10/100 Base-T,
hổ trợ các dịch vụ trên nền ATM, TDM-Time Division Multiplexing và SONET.

1.1.2.5. NG-PON


NG-PON (Next Generation PON), mạng truy nhập quang thụ động thế hệ
tiếp theo, ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về tốc độ và băng thông truy
nhập. Các công nghệ cho thế hệ kế tiếp như 10GPON, 10GEPON [9].
Các tiêu chuẩn này hỗ trợ cả 2 cấu hình: Khơng đối xứng hoạt động ở tốc độ
10 Gbps (cho đường xuống), 1 Gbps (cho đường lên) và cấu hình đối xứng hoạt
động ở tốc độ 10 Gbps cho cả hai hướng. Vào tháng 6 năm 2012, 10GPON được
chuẩn hóa tại tiêu chuẩn ITU và được xác định dựa trên kiến trúc TDM PON [9].

1.2. Công nghệ GPON và các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng
mạng GPON
1.2.1. Công nghệ GPON
1.2.1.1. Khái niệm
GPON là viết tắt của cụm từ Gigabit-capable Passive Optical Networks, là
công nghệ mạng cáp quang thụ động với mơ hình kết nối mạng theo kiểu: Điểm –
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 (khơng dùng điện)

bước sóng quanh 1550 nm (1535 nm đến 1600 nm).
- Loại tín hiệu truyền: Chỉ truyền tín hiệu số.
- Tỉ lệ chia của Splitter: Hỗ trợ đến 1:64 và phụ thuộc vào suy hao của ODN.
- Dựa vào suy hao của ODN, quy định có 3 lớp:
+ Lớp A: 5 dB đến 20 dB.
+ Lớp B: 10 dB đến 25 dB.
+ Lớp C: 15 dB đến 30 dB.


- Chênh lệch suy hao lớn nhất giữa các ONU: 15 dB.
- Khoảng cách sợi quang tối đa: 20 km dùng nguồn phát Distributed
Feedback Laser và 10 km nếu dùng nguồn phát là Laser Fabry-Perot cho hướng lên.
- Công suất phát trung bình cho hướng xuống trên một sợi quang tại tốc độ
1,2 Gbps:
+ Lớp A: - 4 dBm đến 1 dBm.
+ Lớp B: 1 dBm đến 6 dBm.
+ Lớp C: 5 dBm đến 9 dBm.
- Công suất phát trung bình cho hướng xuống trên một sợi quang tại tốc độ
2,4 Gbps:
+ Lớp A: 0 dBm đến 4 dBm.
+ Lớp B: 5 dBm đến 9 dBm.
+ Lớp C: 3 dBm đến 7 dBm.
- Cơng suất phát trung bình cho hướng lên trên 1 sợi quang tại tốc độ 1,2
Gbps:
+ Lớp A: -3 dBm đến 2 dBm.
+ Lớp B: -2 dBm đến 3 dBm.
+ Lớp C: 2 dBm đến 7 dBm.
- Tỉ lệ lỗi bit lớn nhất: 10-10.
- Thiết bị:
+ OLT (Optical Line Terminal): Thiết bị kết cuối cáp quang tích cực lắp đặt

- Phương thức đóng gói dữ liệu: GPON định nghĩa hai phương thức đóng gói
ATM và GEM (GPON Encapsulation Method) [8]. Các ONU và OLT có thể hỗ trợ
cả T-CONT nền ATM hoặc GEM. 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.
- 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 Encryption Standard) [8].
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 hóa. Với hướng lên xem
như liên kết điểm – điểm và khơng sử dụng mã hóa bảo mật.

1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng mạng GPON
1.2.2.1. Yếu tố chủ quan
- Do thiết bị của nhà mạng không đáp ứng được nhu cầu băng thông lớn hiện
nay với ngày một đông người sử dụng.
- Do các thiết bị của nhà mạng khơng được bảo trì bảo dưỡng thường xuyên
nên hiệu suất hoạt động kém.
- Do nhà mạng cấu hình sai các thơng số kỹ thuật của khách hàng.
- Do chất lượng của các thiết bị nhà mạng và chất lượng thi công chưa đảm

n Thế có địa hình đồi núi trung du, thuộc vùng Đơng Bắc Bộ, nằm ở phía
tây bắc tỉnh Bắc Giang, giáp với hai tỉnh Thái Nguyên và Lạng Sơn. Địa hình huyện
thấp dần theo hướng đơng nam, phía bắc là vùng núi thấp dưới chân dãy núi Bắc
Sơn, còn gọi là cánh cung Bắc Sơn chạy từ Lạng Sơn sang Thái Nguyên (một trong
năm dãy núi hình vịng cung tạo nên nét đặc trưng của địa hình vùng Đông Bắc).
Chảy qua giữa huyện, theo hướng Đông Nam là con sông Sỏi, một nhánh nhỏ đầu
nguồn của sông Thương.
Yên Thế là huyện miền núi cao của tỉnh Bắc Giang, cách thành phố Bắc
Giang 27 km về phía Tây Bắc. Huyện Yên Thế có 21 xã, thị trấn (trong đó có 5 xã
vùng cao), hai thị trấn là: Phồn Xương và Bố Hạ (đang đề nghị thành lập thị trấn
vùng cao Mỏ Trạng). Huyện Yên Thế có giáp ranh với các địa phương sau:
- Phía Bắc giáp với huyện Hữu Lũng, tỉnh Lạng Sơn;
- Phía Tây với huyện Đồng Hỷ, Phú Bình tỉnh Thái Ngun;
- Phía Nam giáp huyện Tân n;
- Phía Đơng giáp huyện Lạng Giang.
Trung tâm huyện cách thủ đô Hà Nội 80 km. Hệ thống đường giao thông đến
các trung tâm này rất thuận lợi, trên địa bàn huyện có 4 tuyến đường tỉnh lộ chạy
qua đến nay cơ bản đã được nhựa hoá; hệ thống đường huyện, đường trục xã được


bố trí tương đối hợp lý tạo điều kiện tốt cho huyện nhà có thể mở rộng giao lưu kinh
tế hàng hố với bên ngồi.
Là huyện có truyền thống cách mạng và văn hóa lâu đời với nhiều di tích lịch
sử văn hóa như: Khu di tích lịch sử Hồng Hoa Thám, chùa Lèo, chùa Minh Xuân,
Đền Trắng, đền Bo Chợ, đền Bo Non, … Yên Thế còn là huyện có chỉ dẫn địa lý về
nơng sản như: Gà đồi Yên Thế, vải thiều, mật ong Hồng Kỳ, chè sạch Xuân Lương,
…
Với vị trí địa lý như vậy, Yên Thế có đủ điều kiện để phát huy tiềm năng đất
để phát triển kinh tế – xã hội, hòa nhập với nền kinh tế thị trường, phát triển kinh tế
gắn với du lịch sinh thái – lịch sử, hàng hóa nơng sản.