nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang fttx

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG


Nguyễn Như Huê
MSSV: 0720095
ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG
MẠNG TRUY NHẬP QUANG FTTX


Chuyên ngành: Viễn Thông và Mạng




Thành phố HCM – Năm 2011
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG


Nguyễn Như Huê
MSSV: 0720095
ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG
MẠNG TRUY NHẬP QUANG FTTX

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
CHUYÊN NGÀNH: VIỄN THÔNG VÀ MẠNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TS. Bùi Hữu Phú



Thành phố HCM – Năm 2011
I


LỜI CẢM ƠN


Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sấu sắc nhất tới Thầy Bùi Hữu Phú
-Trưởng bộ môn Viễn Thông và Mạng. Trong suốt quá trình làm luận văn,
Thầy đã luôn hết lòng hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện để em hoàn thành
luận văn này. Đồng thời, em cũng xin gửi lời cảm ơn tới Thầy Cô trong khoa
Điện Tử Viễn Thông, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên – Đại Học Quốc Gia
Thành Phố HCM đã tận tình dạy dỗ em trong suốt 4 năm học tại trường.
Em đã cố gắng hết sức để hoàn thành luận văn này. Vì thời gian nghiên
cứu và trình độ có hạn nên luận văn của em không thể tránh khỏi thiếu sót. Em
rất mong sự quan tâm, góp ý của thầy cô và các bạn để luận văn tốt nghiệp của
em hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cám ơn!

II

LỜI NÓI ĐẦU

Xã hội ngày càng phát triển dẫn tới sự phát triển của các khu vực kinh tế như:
khu công nghiệp, khu công nghệ cao, khu thương mại, khu chung cư cao cấp… cùng
với sự phát triển ngày càng lớn mạnh của các tổ chức kinh tế như: ngân hàng, kho bạc,
công ty… đã tạo ra nhu cầu rất lớn trong việc sử dụng các dịch vụ tiện ích tích hợp
thoại, hình ảnh và dữ liệu. Bên cạnh đó, các dịch vụ ứng dụng trên Internet ngày càng
phong phú và phát triển với tốc độ nhanh như các dịch vụ mua bán trực tuyến, ngân
hàng, game trực tuyến, các dịch vụ đào tạo từ xa,… Đặc biệt nhu cầu về các loại dịch
vụ tích hợp thoại, hình ảnh và dữ liệu ngày càng gia tăng. Sự phát triển của các loại
hình dịch vụ mới đòi hỏi hạ tầng mạng truy cập phải đáp ứng các yêu cầu về băng
rộng, tốc độ truy cập cao. Công nghệ truy nhập cáp đồng xDSL đã được triển khai
rộng rãi nhưng hạn chế về tốc độ và cự ly không đáp ứng được yêu cầu dịch vụ. Vì
vậy, nghiên cứu triển khai các giải pháp truy nhập quang (FTTx) là vấn đề cấp thiết
hiện nay nhằm xây dựng hạ tầng mạng truy nhập đáp ứng yêu cầu băng thông rộng,
tốc độ cao của các loại hình dịch vụ mới.
Công nghệ truy nhập quang thụ động GPON đã được ITU chuẩn hóa, hiện nay
là một trong những công nghệ được lựa chọn hàng đầu 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 rộng. GPON sẽ là công nghệ
truy nhập được lựa chọn triển khai hiện tại và tương lại.
Hiện nay, ở nước ta đã có một số nhà cung cấp dịch vụ như FPT, VNPT,
Viettel, CMC TI… đã và đang triển khai hệ thống mạng truy nhập quang (FTTx -

Fiber To The X). Và CMC TI là công ty đầu tiên tại Việt Nam triển khai mạng FTTx
theo công nghệ GPON. Do đó em chọn đề tài tốt nghiệp là “Nghiên cứu và mô phỏng
mạng truy nhập quang FTTx” để tìm hiểu về công nghệ này. Luận văn gồm 5
chương, nội dung cụ thể của các chương như sau :
Chương 1: Tổng quan về mạng FTTx
Chương này cho ta cái nhìn khái quát về sự ra đời, tình hình phát triển của
mạng FTTx trên thế giới và Việt Nam, những ứng dụng thực tiễn của mạng FTTx.

III

Chương 2: Các giải pháp triển khai mạng FTTx
Trong chương này, chúng ta sẽ xem xét qua về kiến trúc mạng chủ động AON
và nghiên cứu chủ yếu mạng quang thụ động PON với chuẩn GPON.
Chương 3 : Triển khai mạng FTTx theo chuẩn GPON tại CMC TI
Trong chương này chúng ta sẽ xem xét triển khai mạng truy nhập quang theo
công nghệ GPON tại công ty CMCTI. Đi sâu tìm hiểu thiết bị OLT đang được sử dụng
tại CMC TI, thiết bị ISAM 7342 FTTU.
Chương 4 : Mô phỏng hệ thống mạng FTTx theo chuẩn GPON
Chương này mô phỏng hệ thống mạng FTTx theo chuẩn GPON. Một số tình
huống sẽ được đưa ra để đánh giá sự phụ thuộc của hệ thống mạng quang vào các yếu
tố như khoảng cách truyền, tốc độ bit, hệ số chia của splitter, suy hao, phương thức mã
hóa… Đánh giá hệ thống dựa trên tỉ lệ lỗi bit BER, đồ thị mắt, chỉ số Q.
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển của đề tài


Sinh viên thực hiện
Nguyễn Như Huê
IV

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN…………………………………………………………………… I
LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………………II
MỤC LỤC……………………………………………………………………… IV
DANH MỤC HÌNH…………………………………………………………. . VIII
DANH MỤC BẢNG…………………………………………………………… X
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT………………………………………………… XI
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG FTTx……… 3
1.1 Giới thiệu chương 3
1.2 Nguồn gốc sự ra đời của mạng FTTx 3
1.3 Định nghĩa 7
1.4 Phân loại 7
1.4.1 Phân loại theo chiều dài cáp quang 7
1.4.2 Phân loại theo cấu hình 8
1.5 Ưu nhược điểm mạng FTTx 9
1.5.1 Ưu điểm 10
1.5.2 Nhược điểm 11
1.6 Ứng dụng của FTTx 11
1.7 Tình hình phát triển FTTx trên thế giới và tại Việt Nam 12
1.7.1 Tình hình FTTx trên thế giới 12
1.7.2.Tình hình FTTx tại Việt Nam 14
1.8 Kết luận chương 14
CHƯƠNG 2 MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG VỚI CHUẨN GPON 15
2.1 Giới thiệu chương 15
2.2 Mạng quang chủ động AON 15
V

2.3 Mạng quang thụ động PON 16
2.3.1 Mô hình mạng quang thụ động 16
2.3.2 Các chuẩn mạng PON 19
2.3.2.1 APON 19

2.3.2.2 BPON 19
2.3.2.3 EPON 20
2.3.2.4 GPON 22
2.3.3 Ưu nhược điểm mạng PON 23
2.3.3.1 Ưu điểm 23
2.3.3.2 Nhược điểm 23
2.3.4 So sánh mạng PON và AON 23
2.3.4.1 Về băng thông và lưu lượng 23
2.3.4.2 Về tính kinh tế 24
2.4 Công nghệ GPON (Gigabit PON) 25
2.4.1 Giới thiệu 25
2.4.2 Kiến trúc mạng GPON 26
2.4.2.1 Kết cuối đường quang OLT 27
2.4.2.2 Thiết bị đầu cuối mạng ONU/ONT 28
2.4.2.3 Mạng phân phối quang ODN 28
2.4.3 Các đặc tính cơ bản của GPON 29
2.4.3.1 Tốc độ bit 29
2.4.3.2 Khoảng cách 30
2.4.3.3 Tỉ lệ chia 30
2.4.4 Cấu trúc phân lớp của mạng quang GPON 30
2.4.4.1 Lớp phụ thuộc phương tiện vật lý PMD 30
2.4.4.2 Lớp hội tụ truyền dẫn GTC 32
VI

2.4.4.2.1 Các chức năng chính hệ thống GTC 34
2.4.4.2.2 Các chức năng của các phân lớp trong hệ thống GTC 35
2.4.4.2.3 Phân lớp thích ứng và giao diện với các thực thể lớp trên 35
2.4.4.3 Cấu trúc khung GTC 36
2.4.4.3.1 Cấu trúc khung đường xuống 36
2.4.4.3.2 Cấu trúc khung đường lên 37

2.4.5 Cấp phát băng tần động DBA 38
2.4.5.3 Quản lý hoạt động DBA 40
2.5 Bảo vệ đối với phần mạng quang thụ động GPON 40
2.6 Bảo mật 41
2.7 Kết luận chương 42
CHƯƠNG 3 TRIỂN KHAI MẠNG FTTX TẠI CMC TI 43
3.1 Giới thiệu chương 43
3.2 Mô hình GPON tại CMC TI 43
3.3 Các thiết bị trong mạng GPON 44
3.3.1. Một số thiết bị ONT 44
3.3.2 Cấu trúc thiết bị OLT sử dụng trên mạng FTTx tại CMC TI 46
3.3.2.1. Tổng quan về sản phẩm 7342 ISAM FTTU 46
3.3.2.2 Tính năng GPON của 7342 ISAM FTTU 46
3.3.2.3 Dịch vụ 47
3.3.2.4 Giao diện mạng 47
3.3.2.5 Cấu trúc thiết bị ISAM 7342 FTTU 49
3.3.2.6 Các khối chức năng của thiết bị 49
3.3.2.7. Hoạt động quản lí và bảo trì 53
3.4 Các dịch vụ đang cung cấp trên mạng GPON CMCTI 57
3.4.1 FTTH/B 57
VII

3.4.2 Dịch vụ VoIP 58
3.4.3 Dịch vụ IPTV 58
3.4.4 Dịch vụ truyền số liệu VPN/MPLS 59
3.5 Kết luận chương 59
CHƯƠNG 4 MÔ PHỎNG MẠNG FTTX THEO CHUẨN GPON 60
4.1 Giới thiệu chương 60
4.2 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng quang 61
4.2.1 Tỉ lệ lỗi bit BER 61

4.2.2 Hệ số phẩm chất Q 64
4.2.3 Đồ thị mắt 65
4.2.4 Mối quan hệ giữa đồ thị mắt và tỉ lệ lỗi bit BER 67
4.3 Các tham số đặc trưng cho mạng GPON 67
4.3.1 Bước sóng hướng xuống 1490 nm, hướng lên 1310 nm 67
4.3.2 Phương thức điều chế NRZ 68
4.3.2.1 Chức năng cơ bản của mã đường dây 68
4.3.2.2 Tại sao lại dùng điều chế NRZ 69
4.4 Mô phỏng các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạng GPON 71
4.4.1 Sơ đồ kết nối 71
4.4.2 Các tình huống mô phỏng 73
4.4.2.1 Các thông số thiết lập chung 73
4.4.2.2 Ảnh hưởng của khoảng cách 74
4.4.2.3 Ảnh hưởng của hệ số chia của Splitter 77
4.4.2.4 Ảnh hưởng của tốc độ bit 79
4.5 Kết luận chương 80
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO 82
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx

Nguyễn Như Huê Page 3
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG FTTx
1.1 Giới thiệu chương
Chương này cho ta cái nhìn khái quát về sự ra đời, tình hình phát triển của
mạng FTTx trên thế giới và tại Việt Nam cũng như những ứng dụng thực tiễn của
mạng FTTx.
1.2 Nguồn gốc sự ra đời của mạng FTTx
Ngày càng nhiều dịch vụ truy cập băng rộng ra đời mà băng thông của các
loại hình dịch vụ đó là rất lớn. Bảng 1.1 cho ta thấy nhu cầu về băng thông cho một
số loại hình dịch vụ như vậy.

Bảng 0.1 Yêu cầu băng thông đối với một số loại hình dịch vụ
Service Bandwidth (downstream)

Broadcast TV (MPEG 2)

2 - 6 Mbps
HDTV (MPEG 4) 6 - 12 Mbps
High speed internet 3 - 10 Mbps
Video Conferencing 300 - 570 Kbps
Voice/Video Telephony 64 - 570 Kbps
VoD

2 - 6 Mbps


Tính đến thời điểm tháng 9/2008 số thuê bao băng rộng ở nước ta vượt 1,8
triệu thuê bao. So với năm 2007 số lượng thuê bao tăng thêm khoảng 50%. Tốc độ
tăng chậm một phần do ảnh hưởng của suy thoái kinh tế. Trong các năm sau tốc độ
tăng trưởng sẽ tương đương và thậm chí là nhanh hơn bởi nền kinh tế ổn định và
phát triển.
Biểu đồ Hình 1.1 dưới đây cho biết về tốc độ tăng trưởng thuê bao Internet
tại Việt Nam tính từ năm 2008 đến năm 2012. Qua biểu đồ này, ta có thể thấy thị
phần của thị trường Internet băng thông rộng sẽ tăng dần so với thị phần Internet
chung và sẽ đạt mức tối đa 10% thị phần vào năm 2012.
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx

Nguyễn Như Huê Page 4

Hình 1.1 Dự báo tăng trưởng Internet tại Việt Nam (nguồn CMC Telecom)
Tốc độ tăng số lượng người dùng Internet, cũng như số lượng thuê bao quy

đổi tại Việt Nam đang dần đi vào ổn định ở mức 10 – 30%. Số lượng người gia tăng
do tác động của hội nhập, phát triển và do tác động của công nghệ với mục tiêu
ngày càng tạo điều kiện thuận lợi hơn cho người sử dụng với tốc độ ngày một cao.
Trong sự phát triển đó thì một phần là sự chuyển đổi của người sử dụng Internet từ
công nghệ cũ (dial up) sang các công nghệ mới (đặc biệt là ADSL). Minh chứng là
tốc độ tăng thuê bao quy đổi khá ổn định khoảng 30%/năm nhưng tốc độ tăng thuê
bao băng rộng trong suốt mấy năm qua luôn ở mức trên 200% năm.
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 của Việt Nam thường được
thiết kế với 3 port Internet đặt tại 3 miền, có hệ thống cáp biển và hệ thống cáp
ngầm, chạy ring nhằm backup lẫn nhau khi có sự cố và chủ yếu vẫn kết nối với 3
điểm chính là Nhật Bản, Hồng Kông và Singapore thông qua chủ yếu hệ thống cáp
quang biển. Đã có kết nối trung chuyển qua VNNIC và peering với nhau giữa các
ISP nhằm tận dụng đường truyền và lưu lượng trong nước.
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx

Nguyễn Như Huê Page 5
Rõ ràng, với yêu cầu bức thiết của thị trường viễn thông Việt Nam, các ISP
đang ra sức tăng cường hạ tầng viễn thông mạng của mình để đáp ứng nhu cầu đó.
Trên nền hạ tầng mạng như vậy có rất nhiều công nghệ truy nhập. Các công nghệ
trong mạng truy nhập có thể được chia thành hai nhóm chính là:
Các công nghệ hữu tuyến:
 xDSL (Digital Subscriber Line): ADSL, HDSL, VDSL qua đường cáp đồng.
 FTTx: (FTTH, FTTB, FTTC, FTTN ) truy nhập băng rộng qua đường cáp
quang.
 Truy nhập băng rộng qua đường điện (Broadband over Power Line – BPL hay
Power Line Communications – PLC).
Các công nghệ truy nhập vô tuyến:
 Truy nhập qua vệ tinh.

 Hệ thống truy nhập đa điểm nội hạt (LMDS – Local Multipoint Distribution
System).
 WiFi, WiMAX.
 3G, HSPA.
Công nghệ xDSL: tận dụng hệ thống hạ tầng cáp điện thoại bằng đồng có sẵn
để truyền tải dữ liệu ở tốc độ cao, xDSL tách băng thông trên đường điện thoại
thành hai: một phần nhỏ dành cho truyền âm thoại, phần lớn dành cho truyền tải dữ
liệu ở tốc độ cao. xDSL có nhiều biến thể như ADSL (Asymetric DSL), ADSL2,
ADSL2+, VDSL (Very high bit-rate DSL), HDSL
Cáp truyền hình: Truy nhập Internet tốc độ cao qua đường truyền hình cáp là
mô hình lai ghép HFC (Hybrid Fiber Coaxial), tận dụng cơ sơ hạ tầng cáp quang và
cáp đồng trục của mạng truyền hình cáp, cho phép kết nối Internet với tốc độ
download tối đa lên tới 10Mbps và tốc độ upload lên tới 2Mbps cao hơn nhiều so
với tốc độ đường ADSL (8 Mbps download, 600 Kbps upload). Mạng cáp CATV
truyền thống chỉ truyền tải thông tin 1 chiều từ nhà cung cấp nội dung chương trình
(các kênh TV) tới các thuê bao. Để sử dụng được Internet – loại hình thông tin hai
chiều thì các nhà cung cấp truyền hình cáp cần phải đầu tư nâng cấp thiết bị để có
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx

Nguyễn Như Huê Page 6
khả năng truyền tải thông tin theo chiều ngược lại từ phía đầu cuối khách hàng.
Đồng thời cần có các kết nối ra Internet qua các nhà cung cấp dịch vụ thứ ba. Điều
này là một nhược điểm của phương án này vì cần chi phí triển khai, duy tu và bảo
dưỡng cao.
WiFi: là công nghệ mạng nội bộ không dây (WLAN) dựa trên tiêu chuẩn IEEE
802.11. WiFi đã và đang được sử dụng rất rộng rãi ở các nơi công cộng. Tuy nhiên
Wifi không thích hợp là công nghệ truy nhập của nhà cung cấp dịch vụ vì khoảng
cách bao phủ quá ngắn (dưới 100m). Với công nghệ Wi-Fi, các trạm đầu cuối truy
nhập theo điểm truy cập (Access point) trên cơ sở ngẫu nhiên. Vì thế, trạm xa điểm
truy cập dễ bị đứt kết nối hơn so với trạm ở gần. Điều này hạn chế việc triển khai

những dịch vụ chất lượng cao như IPTV, VoIP
WiMAX: là một công nghệ truy cập không dây băng rộng do diễn đàn WiMAX
(WiMAX Forum) xây dựng và hướng đến cung cấp các dịch vụ từ cố định đến di
động, nó cho phép truy cập băng rộng vô tuyến đến đầu cuối (last mile) như một
phương thức thay thế cho cáp và DSL, đặc biệt hữu ích đối với các vùng không
triển khai được công nghệ DSL. WiMAX có thể cung cấp tốc độ hàng chục Mbps
tới người sử dụng và trong khoảng cách hàng chục km theo chuẩn IEEE 802.16,
tầm hoạt động có thể lên tới 50 km đối với các trạm cố định, và 5 - 15km cho di
động.
Tuy WiMAX có nhiều điểm ưu việt như vậy và có thể cạnh tranh với các
xDSL cũng chưa đủ đáp ứng nhu cầu băng thông cỡ Gigabit tới người dùng. Việc
triển khai công nghệ này cũng có những khó khăn nhất định. Mặt khác giá cả thiết
bị đầu cuối hiện còn đắt, dải tần mà WiMAX sử dụng không tương thích tại mọi
quốc gia. Mặt khác, quỹ băng tấn có hạn chỉ có thể cấp cho một số nhà khai thác.
Ngoài ra WiMAX sử dụng sóng vô tuyến nên chịu ảnh hưởng nhiều bởi các yếu tố
môi trường.
Để đáp ứng được nhu cầu cấp thiết cho thị trường viễn thông về cả mặt tốc độ,
loại hình dịch vụ… , người ta nghĩ đến một công nghệ truy nhập mới FTTx.
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx

Nguyễn Như Huê Page 7
1.3 Định nghĩa
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. “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.
1.4 Phân loại
1.4.1 Phân loại theo chiều dài cáp quang

Hình 1.2 Phân loại mạng FTTx theo chiều dài cáp quang
Một cách tổng quan ta có thể nhìn thấy rõ sự phân loại hệ thống mạng FTTx
thông qua Hình 1.2. Như trong định nghĩa ta có các loại FTTH, FTTB, FTTC,
FTTN… Điểm khác nhau của các loại hình này là do chiều dài cáp quang từ thiết bị
đầu cuối của ISP (OLT) đến các user. Nếu từ OLT đến ONU (thiết bị đầu cuối phía
user) hoàn toàn là cáp quang thì người ta gọi là FTTH/FTTB.
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx

Nguyễn Như Huê Page 8
 FTTH (Fiber To The Home): cáp quang chạy đến tận nhà thuê bao.
 FTTB (Fiber To The Building): giống như FTTH nhưng ở đây là kéo đến các
tòa nhà cao tầng.
 FTTC (Fiber To The Curb): cáp quang đến một khu vực dân cư. Lúc đó từ
ONU đến thuê bao có thể sử dụng cáp đồng. Trong mô hình này, thiết bị đầu
cuối phía người sử dụng được bố trí trong các cabin trên đường phố, dây nối
tới các thuê bao vẫn là cáp đồng. FTTC cho phép san sẻ giá thành của một
ONU cho một số thuê bao do đó nó có thể hạ thấp được giá thành lắp đặt ban
đầu.
Ngoài ra còn có một số loại hình khác như là FTTE (Fiber To The Exchange),
FTTN (Fiber To The Node)…
1.4.2 Phân loại theo cấu hình
Cấu hình Point to Point: là kết nối điểm – điểm, có một kết nối thẳng từ nhà
cung cấp dịch vụ đến khách hàng, mỗi sợi quang sẽ kết nối tới chỉ một khách hàng,
nên cấu hình mạng tương đối đơn giản đồng thời do băng thông không bị chia sẻ,
tốc độ đường truyền có thể lên rất cao. Quá trình truyền dẫn trên cấu trúc P2P cũng
rất an toàn do toàn bộ quá trình được thực hiện chỉ trên một đường truyền vật lý, chỉ

có các đầu cuối là phát và thu dữ liệu, không bị lẫn với các khách hàng khác. Tuy
nhiên, cấu trúc này khó có thể phát triển cho quy mô rộng bởi giá thành đầu tư cho
một khách hàng rất cao, hệ thống sẽ trở lên rất cồng kềnh, khó khăn trong vận hành
và bảo dưỡng khi số lượng khách hàng tăng lên.
Cấu hình Point to Multipoints: kết nối điểm – đa điểm, một kết nối từ nhà
cung cấp dịch vụ đến nhiều khách hàng thông qua bộ chia splitter. Trong hệ thống
này mỗi đường quang đi từ nhà cung cấp dịch vụ được chia sẻ sử dụng chung cho
một số khách hàng. Sẽ có một đường quang đi đến một nhóm khách hàng ở gần
nhau về mặt địa lý, tại đây đường quang dùng chung này sẽ được chia tách thành
các đường quang riêng biệt đi đến từng khách hàng. Điều này làm giảm chi phí lắp
đặt đường cáp quang và tránh cho hệ thống khi phát triển khỏi cồng kềnh.
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx

Nguyễn Như Huê Page 9
1.5 Ưu nhược điểm mạng FTTx
1.5.1 Ưu điểm
Công nghệ FTTx sử dụng cáp quang nên nó có rất nhiều ưu điểm của hệ
thống quang nói chung.
Dung lượng lớn: Các sợi quang có khả năng truyền những lượng lớn thông
tin. Với công nghệ hiện nay trên hai sợi quang có thể truyền được đồng thời 60.000
cuộc đàm thoại. Một cáp sợi quang (có đường kính > 2cm) có thể chứa được
khoảng 200 sợi quang, dung lượng đường truyền lên tới 6.000.000 cuộc đàm thoại.
Tính cách điện: Cáp sợi quang làm bằng chất điện môi thích hợp không chứa
vật dẫn điện và có thể cho phép cách điện hoàn toàn cho nhiều ứng dụng. Nó có thể
loại bỏ được nhiễu gây bởi các dòng điện chạy vòng dưới đất hay những trường hợp
nguy hiểm gây bởi sự phóng điện trên các đường dây thông tin như sét hay những
trục trặc về điện.
Tính bảo mật: Sợi quang cung cấp độ bảo mật thông tin cao. Một sợi quang
không thể bị trích để lấy trộm thông tin bằng các phương tiện điện thông thường
như sự dẫn điện trên bề mặt hay cảm ứng điện từ, và rất khó trích để lấy thông tin ở

dạng tín hiệu quang.
Độ tin cậy cao và dễ bảo dưỡng: Do không chịu ảnh hưởng của hiện tượng
fading và do có tuổi thọ cao nên yêu cầu về bảo dưỡng đối với hệ thống quang là ít
hơn so với các hệ thống khác.
Tính linh hoạt: Các hệ thống thông tin quang đều khả dụng cho hầu hết các
dạng thông tin số liệu, thoại và video. Các hệ thống này đều có thể tương thích với
các chuẩn RS.232, RS422, V.35, Ethernet, E1/T1, E2/T2, E3/T3, SONET/SDH,
thoại 2/4 dây.
Tính mở rộng: Các hệ thống sợi quang được thiết kế thích hợp có thể dễ
dàng được mở rộng khi cần thiết. Một hệ thống dùng cho tốc độ số liệu thấp, ví dụ
E1/T1 (2,048 Mbps/1,544 Mbps) có thể được nâng cấp trở thành một hệ thống tốc
độ số liệu cao hơn bằng cách thay đổi các thiết bị điện tử. Hệ thống cáp sợi quang
có thế vẫn được giữ nguyên như cũ.
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx

Nguyễn Như Huê Page 10
Sự tái tạo tín hiệu: Công nghệ ngày nay cho phép thực hiện những đường
truyền thông bằng cáp quang dài trên 70 km trước khi cần tái tạo tín hiệu, khoảng
cách này còn có thể tăng lên tới 150 km nhờ sử dụng các bộ khuếch đại laser.
Ngoài những ưu điểm trên của sợi quang nói chung, công nghệ FTTx còn có
một số ưu điểm khác. Với công nghệ FTTH, nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp
tốc độ download lên đến 10 Gbps, nhanh gấp 200 lần so với ADSL 2+. Tốc độ
truyền dẫn với ADSL là không cân bằng, có tốc độ tải lên luôn nhỏ hơn tốc độ tải
xuống. Còn FTTH cho phép cân bằng, tốc độ tải lên và tải xuống như nhau và cho
phép tối đa là 10 Gbps, có thể phục vụ cùng một lúc cho hàng trăm máy tính. Tốc
độ đi Internet cam kết tối thiểu của FTTx ≥ 256 Kbps.
Bảng 1.2 So sánh giữa FTTx và ADSL
Yếu tố so sánh ADSL FTTx
Môi trường truyền tín
hiệu

Cáp đồng Cáp quang
Độ ổn định Dễ bị suy hao do điện từ,
thời tiết, chiều dài cáp…
Không bị ảnh hưởng
Bảo mật Độ bảo mật thấp, dễ bị
đánh cắp tín hiệu đường
dây
Độ bảo mật cao, không thể
đánh cắp tín hiệu trên
đường truyền
Tốc độ truyền dẫn
(Upload và download )
Bất đối xứng :
Download > Upload
Tốc độ tối đa là 20 Mbps
Cho phép cân bằng :
Upload = download
Tốc độ tối đa là 10 Gbps
Yếu tố so sánh ADSL FTTx
Khả năng đáp ứng dịch
vụ băng rộng : Hosting
server riêng, VPN, hội
nghị truyền hình
Không phù hợp vì tốc độ
thấp
Rất phù hợp vì tốc độ rất
cao và có thể tùy biến tốc
độ.
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx

Nguyễn Như Huê Page 11
1.5.2 Nhược điểm
Mạng quang nói chung và công nghệ FTTx nói riêng có rất nhiều ưu điểm
nhưng không tránh khỏi những nhược điểm. Mặc dù sợi quang rất rẻ nhưng chi phí
cho lắp đặt, bảo dưỡng, thiết bị đầu cuối lại lớn. Hơn thế nữa, do thiết bị đầu cuối
còn khá đắt cho nên không phải lúc nào hệ thống mạng FTTx cũng phù hợp. Đối
với những ứng dụng thông thường, không đòi hỏi băng thông lớn như lướt Web,
check mail… thì cáp đồng vẫn được tin dùng. Do đó càng ngày người ta càng cần
phải đầu tư nghiên cứu để giảm các chi phí đó.
1.6 Ứng dụng của FTTx
Những tính năng vượt trội của FTTx cho phép sử dụng các dịch vụ thoại,
truyền hình, internet từ một nhà cung cấp duy nhất với một đường dây thuê bao duy
nhất. Điều đó tạo nên sự thuận tiện không chỉ trong việc nhỏ gọn về thiết bị, đường
dây, chi phí mà điều quan trọng là nó mang lại chất lượng đường truyền tốt nhất.
Công nghệ đáp ứng điều đó được triển khai trên nền mạng FTTx chính là IPTV.
IPTV (Internet Protocol TV) là dịch vụ truyền hình qua kết nối băng rộng
dựa trên giao thức Internet. Đây là một trong các dịch vụ Triple - play mà các nhà
khai thác dịch vụ viễn thông đang giới thiệu trên phạm vi toàn thế giới. Hiểu một
cách đơn giản, Triple - play là một loại hình dịch vụ tích hợp 3 trong 1: dịch vụ
thoại, dữ liệu và video được tích hợp trên nền IP (tiền thân là từ hạ tầng truyền hình
cáp). IPTV đã và đang phát triển với tốc độ rất nhanh. Theo Telecom Asia, số thuê
bao IPTV ở riêng khu vực châu Á - Thái Bình Dương sẽ gia tăng 75% mỗi năm, đạt
34,9 triệu thuê bao và doanh thu 7 tỷ USD vào năm 2011. Tại Việt Nam, IPTV đã
trở nên khá gần gũi đối với người sử dụng Internet tại Việt Nam. Các nhà cung cấp
như FPT, VNPT, SPT, VTC đã đưa IPTV, VoD ra thị trường nhưng ở phạm vi và
quy mô nhỏ.
Các loại hình dịch vụ đòi hỏi tốc độ truyền cao, độ bảo mật tốt như truyền
hình hội nghị, Hosting server riêng, VPN cũng được các nhà cung cấp dịch vụ tập
trugn khai thác. Ngoài ra còn rất nhiều dịch vụ khác như check mail, lướt web, chat,
game online, xem phim, nghe nhạc trực tuyến, học trực tuyến…

Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx

Nguyễn Như Huê Page 12
1.7 Tình hình phát triển FTTx trên thế giới và tại Việt Nam
1.7.1 Tình hình FTTx trên thế giới
Thị trường Trung Quốc:
Trung Quốc là thị trường băng rộng lớn nhất Châu Á, hiện có khoảng 69,1
triệu thuê bao băng rộng tính đến tháng 9/2008, trong đó có 6 triệu thuê bao
FTTH/B. Công nghệ truy cập DSL vẫn thống lĩnh 90,9% thị trường (China Telecom
chiếm 40 triệu thuê bao, China Netcom chiếm 25 triệu thuê bao), công nghệ cáp
chiếm 0,4%, FTTH/B chiếm đến 8,7%.
Các nhà cung cấp dịch vụ băng thông rộng ở Trung Quốc tập trung vào triển
khai FTTH/B là chính và theo xu hướng công nghệ PON, cụ thể là EPON và
GPON. IPTV là yếu tố tác động quan trọng nhất để phát triển FTTx tại Trung
Quốc. Trung Quốc có xu hướng truy cập mạng tốc độ cao với chất lượng ổn định
và truyền dẫn đối xứng.
Thông tin thị trường Hàn quốc

Hình 1.3 : Tốc độ phát triển FTTH tại Hàn Quốc
Mục tiêu truy cập băng rộng của Hàn Quốc: cung cấp truy cập tổng thể băng
rộng, các dịch vụ đa phương tiện mọi nơi, mọi lúc. Đã có 10 triệu thuê bao tốc độ
50 – 100 Mbps, và 10 triệu thuê bao không dây tốc độ thấp hơn 1Mbps vào năm
2010 tại Hàn Quốc.
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx

Nguyễn Như Huê Page 13
Thông tin thị trường Nhật Bản
Nhật Bản xây dựng dự án 5 năm với mục tiêu: 38 triệu thuê bao aDSL, 18
triệu thuê bao FTTH , giá băng rộng giảm trên 60%, 97% cơ quan chính phủ làm
việc qua Internet, kết nối băng rộng đến được nông thôn và người già (trên 65 tuổi).

Công ty NTT dẫn đầu về FTTH ở Nhật đầu tư 5 ngàn tỷ Yên (47 tỷ USD) tính đến
năm 2010 để nâng cấp FTTH cho các đường dẫn cũ của 30 triệu thuê bao. NTT và
Tepco đưa gói dịch vụ lên đến 1Gbps cho phép xem TV trên FTTH.

Hình 1.4 Phát triển thuê bao FTTH tại Nhật Bản
Tại khu vực châu Âu: mạng FTTx cũng chứng tỏ tiềm năng phát triển qua
những con số đáng chú ý. Tại Mỹ, FTTH là giải pháp duy nhất đối với các công ty
cung cấp dịch vụ nội hạt tại Mỹ. Tính đến cuối quý 2 năm 2008, công ty Verzon đã
có tới 2 triệu thuê bao FTTH. Cuối quý 3 năm 2008, công ty Verizon đã vượt qua
con số 8,5 triệu thuê bao FTTH. Đến năm 2010, công ty này đạt được số lượng là
18 triệu thuê bao FTTH.
Qua những số liệu phân tích ở trên, có thể thấy rằng thị trường FTTx nói
chung và FTTH nói riêng là đầy tiềm năng. Không chỉ ở những nước phát triển như
Nhật Bản, mà cả những nước đang phát triển khác nhu cầu đường truyền tốc độ cao
như FTTH cũng là rất lớn. Tại Việt Nam, thị trường FTTx cũng vô cùng sôi động.
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx

Nguyễn Như Huê Page 14
1.7.2.Tình hình FTTx tại Việt Nam
Hiện nay, ở Việt Nam có một số nhà cung cấp dịch vụ FTTH sau :
 Tháng 8/2006 FPT Telecom chính thức trở thành đơn vị đầu tiên cung cấp loại
hình dịch vụ tiên tiến này.
 Ngày 1/5/2009, VNPT cung cấp dịch vụ Internet FTTH trên cáp quang với tốc
độ cao đến 20Mbps/20Mbps. Các chi nhánh của VNPT tại các tỉnh thành cũng
phát triển một cách rầm rộ.
 Ngày 15/05/2009, Viettel chính thức triển khai cung cấp dịch vụ truy nhập
Internet FTTH (Fiber To The Home) – Cáp quang siêu tốc độ nhằm phục vụ
khách hàng doanh nghiệp mà dịch vụ truy cập Internet hiện tại (ADSL và
Leased Line) chưa đáp ứng được về tốc độ và chi phí sử dụng.
 Ngày 10/4/2010, CMCTI chính thức khai trương dịch vụ FTTH. Đây là công

ty đầu tiên tại Việt Nam triển khai loại hình FTTH dựa trên chuẩn GPON là
chuẩn tiên tiến nhất hiện nay.
Những thống kê trên cho thấy các nhà cung cấp dịch vụ Internet hàng đầu Việt
Nam đã và đang ra sức xây dựng và triển khai hệ thống mạng cho công nghệ FTTx.
Mặc dù chi phí lắp đặt ban đầu còn cao nhưng dịch vụ FTTH sẽ dần phổ biến hơn
mà trước hết là hướng đến một số đối tượng khách hàng như các doanh nghiệp,
công ty, các quán game…
1.8 Kết luận chương
Những phân tích trong Chương 1 đưa ra cái nhìn tổng quan về mạng FTTx.
Đó là một trong những thị trường vô cùng tiềm năng. Nó đem đến chất lượng tốt
hơn đối với không chỉ loại hình dịch vụ truyền thông như thoại, data mà còn cả
những dịch vụ mới như Triple-play. Để tìm hiểu sâu hơn về kiến trúc mạng này
chúng ta sẽ nghiên cứu tiếp Chương 2.
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx

Nguyễn Như Huê Page 15
CHƯƠNG 2 MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG VỚI CHUẨN GPON
2.1 Giới thiệu chương
FTTx có thể sử dụng mạng quang chủ động Active Optical Network (AON)
hoặc mạng quang thụ động Passive Optical Network (PON) để triển khai mạng lưới.
Hai mạng này được phân biệt với nhau bởi kiến trúc có hay không có sự tham gia
của các thành phần tích cực trong tuyến truyền từ tổng đài nhà cung cấp (CO) tới
người sử dụng. Trong chương này, chúng ta sẽ xem xét qua về kiến trúc mạng chủ
động AON và nghiên cứu chủ yếu mạng quang thụ động PON với chuẩn GPON.
2.2 Mạng quang chủ động AON
Mạng quang chủ động sử dụng các thiết bị cần nguồn điện nuôi để phân tích
dữ liệu như một chuyển mạch, router hoặc multiplexer. Dữ liệu từ phía nhà cung
cấp của khách hàng nào sẽ chỉ được chuyển đến khách hàng đó và dữ liệu từ phía
khách hàng sẽ tránh được xung đột khi truyền trên đường vật lý chung bằng việc sử
dụng bộ đệm của các thiết bị chủ động. Mỗi tủ chuyển mạch có thể quản lý tới

1.000 khách hàng, thông thường là 400-500 khách hàng. Các thiết bị chuyển mạch
này thực hiện chuyển mạch và định tuyến dựa vào lớp 2 và lớp 3.
Một nhược điểm rất lớn của mạng quang chủ động chính là ở thiết bị chuyển
mạch. Với công nghệ hiện tại, thiết bị chuyển mạch bắt buộc phải chuyển tín hiệu
quang thành tín hiệu điện để phân tích thông tin rồi tiếp tục chuyển ngược lại để
truyền đi, điều này sẽ làm giảm tốc độ truyền dẫn tối đa có thể trong hệ thống
FTTX. Ngoài ra do đây là những chuyển mạch có tốc độ cao nên các thiết bị này có
chi phí đầu tư lớn, không phù hợp với việc triển khai đại trà cho mạng truy cập.
Hình 2.1 dưới đây mô tả kiến trúc mạng quang chủ động AON. Với mô hình
cáp quang chạy đến từng hộ gia đình, một thuê bao của mạng quang chủ động hình
cây cách trung tâm điều khiển từ xa tới 20 km sẽ được cấp một đường dây quang
riêng đủ để đáp ứng cho băng thông 2 chiều. Cấu trúc mạng này tương tự như cấu
trúc của mạng cáp đồng hiện nay và dễ dàng cho các nhà cung cấp dịch vụ đã có sẵn
cơ sở hạ tầng. Bởi vì đặc điểm quan trọng của các hệ thống viễn thông là các thiết bị
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx

Nguyễn Như Huê Page 16
đầu cuối thay đổi rất nhanh chóng nhưng những cơ sở hạ tầng mạng thì phải tồn tại
từ 15 đến 20 năm. Do đó lựa chọn giải pháp nào là điều rất quan trọng đối với các
nhà cung cấp dịch vụ cũng như những kỹ sư thiết kế hệ thống mạng.

Hình 2.1 Kiến trúc mạng quang chủ động
2.3 Mạng quang thụ động PON
2.3.1 Mô hình mạng quang thụ động

Hình 2.2 Mô hình mạng quang thụ động PON
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx

Nguyễn Như Huê Page 17
Cấu trúc mạng PON cơ bản gồm các thành phần là OLT, splitter quang,

ONU/ONT. OLT chính là thiết bị đầu cuối phía nhà sản xuất, có nhiệm vụ kết nối
tất cả các loại dịch vụ lại và truyền tín hiệu thông qua sợi cáp quang. Tín hiệu từ
OLT sẽ đến các splitter quang. Splitter quang được sử dụng để phân chia băng
thông từ một sợi duy nhất đến 64 người sử dụng (có thể là 32 hoặc 16, điều đó phụ
thuộc vào hệ số chia của splitter) trên một khoảng cách tối đa là 20 km. Để thu được
tín hiệu từ OLT, tại phía người sử dụng cần có các ONU/ONT. Các thiết bị này có
nhiệm vụ là biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang. Sự khác biệt rõ nhất giữa
ONU và ONT là ONU không cần cấp nguồn còn ONT cần phải cấp nguồn và chỉ có
ONU mới có khả năng hỗ trợ dịch vụ IPTV.
Trong sơ đồ trên, các thành phần chính của một mạng PON là:
 OLT (Optical Line Terminal): Đây là thiết bị kết cuối kênh quang đặt tại
Center Office. Nó là thành phần quan trọng nhất trong hệ thống FTTH, cung cấp
các giao diện truy nhập PON cho thiết bị ONU phía người sử dụng và các giao diện
khác cho tín hiệu phía uplink.
 ONU (Optical Network Unit): ONU là thiết bị lắp đặt tại phía khách hàng.
Nó là điểm cuối của mạng quang FTTH. ONU có nhiệm vụ chuyển tín hiệu quang
từ giao diện PON thành các chuẩn tín hiệu cho các thiết bị mạng, tín hiệu truyền
hình, tín hiệu thoại được sử dụng tại thuê bao.
 ONT (Optical Network Terminal): Đây là thiết bị đầu cuối phía người sử
dụng, là điểm cuối cùng của ODN.
 OND (Optical Network Distribution): Hệ thống phân phối cáp quang tính từ
sau OLT đến ONU/ONT. Cụ thể, hệ thống phân phối quang OND lại bao gồm các
thành phần sau đây: măng xông quang, dây nhảy quang, hộp phối quang ODF,
splitter (bộ chia/ghép quang).
Ở đây bộ chia/ghép quang chính là bộ chia công suất quang (Optical Power
Splitter): dùng để chia một tín hiệu quang ở đầu vào thành nhiều tín hiệu ở đầu ra.
Các hệ số chia thông thường là 1:4, 1:8… Đây là bộ chia thụ động tức là không phải
cấp nguồn. Suy hao trong bộ chia phụ thuộc vào hệ số chia. Hệ số chia càng lớn thì
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx

Nguyễn Như Huê Page 18
suy hao càng lớn. Với hệ số chia là 1:2 thì suy hao khoảng 3 dB, với hệ số chia là
1:32 thì suy hao tối thiểu là 15dB. Suy hao này chính là suy hao xen tạo ra bởi sự
chưa hoàn hảo trong quá trình xử lý.

Hình 2.3 Bộ chia công suất quang
Hình 2.3 cho biết nguyên lý chung của bộ chia công suất quang. Giả sử tại
đầu vào có 3 bước sóng λ
1
ở hướng lên, λ
2,
λ
3
ở hướng xuống, với bộ chia công suất
có hệ số chia là 1:2 thì đầu ra có 2 cửa ra, một cửa có bước sóng vào là λ
2
và bước
sóng ra là λ
1
, một cửa khác lại có bước sóng vào là λ
3
và bước sóng ra là λ
1
.

Hình 2.4 Kiến trúc mạng quang thụ động