ỨNG DỤNG OFDM TRONG MẠNG TRUY NHẬP QUANG THẾ HỆ SAU

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA VIỄN THÔNG I






ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC



Đề tài: “ỨNG DỤNG OFDM TRONG MẠNG TRUY
NHẬP QUANG THẾ HỆ SAU”










Người hướng dẫn : TS. NGUYỄN ĐỨC NHÂN
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN TIẾN HIỆP
Lớp : D08-VT1

Khoá : 2008 - 2013
Hệ : ĐHCQ



Hà Nội, tháng 12 /2012.




HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA VIỄN THÔNG I






ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC



Đề tài: “ỨNG DỤNG OFDM TRONG MẠNG TRUY
NHẬP QUANG THẾ HỆ SAU”

Người hướng dẫn : TS. NGUYỄN ĐỨC NHÂN
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN TIẾN HIỆP
Lớp : D08-VT1
Khoá : 2008 - 2013
Hệ : ĐHCQ




Hà Nội, tháng 12 /2012.
Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu
GVHD: TS. Nguyễn Đức Nhân SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp – D08VT1
LỜI NÓI ĐẦU
Xã hội ngày càng phát triển với sự lớn mạnh không ngừng của các tổ chức kinh tế
như: ngân hàng, công ty, doanh nghiệp, tổ chức,… cùng với sự phát triển nhanh chóng
của các khu vực kinh tế như: khu công nghiệp, khu thương mại, các chung cư cao tầng,…
đã tạo ra nhu cầu vô cùng lớn trong việc sử dụng các dịch vụ về thoại, dữ liệu và hình
ảnh. Ngoài ra, các ứng dụng trên Internet ngày càng phong phú và phát triển với tốc độ
nhanh như các dịch vụ thanh toán trực tuyến, game online, các dịch vụ 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 nhập phải đáp ứng các
yêu cầu về băng thông rộng, tốc độ truy nhập cao. Công nghệ truy nhập với phương tiện
là cáp đồng xDSL tuy đã được triển khai rộng rãi nhưng hạn chế về tốc độ và cự ly truyền
dẫn không đáp ứng được yêu cầu dịch vụ trong tương lai. Vì vậy, việc nghiên cứu các xu

hướng cũng như kỹ thuật về các mạng truy nhập quang trong tương lai là vấn đề cấp thiết
hiện nay nhằm đưa ra các tiêu chí xây dựng hạ tầng mạng truy nhập đáp ứng yêu cầu về
băng thông và tốc độ cao của các loại hình dịch vụ mới.
Đồ án tiếp cận một kỹ thuật ghép kênh theo tần số tiên tiến để điều chế tín hiệu
trong miền điện trước khi đưa vào kênh truyền quang để truyền đi. Đó là kỹ thuật ghép
kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM. Đây là kỹ thuật ghép kênh cho phép sử dụng
hiệu quả phổ tần số, có thể giải quyết vấn đề tán sắc do kênh truyền quang gây ra. Tán
sắc là hiện tượng gây ra giãn xung tín hiệu khi truyền qua kênh truyền quang làm giảm
đáng kể chất lượng truyền dẫn tín hiệu quang. Kỹ thuật OFDM với đặc trưng là các sóng
mang con trực giao sẽ làm giảm thiểu tối đa ảnh hưởng của hiện tượng tán sắc lên kênh
truyền. Mục tiêu của đề tài là tìm hiểu sự kết hợp những ưu điểm của kỹ thuật OFDM và
mạng truy nhập quang thế hệ sau. Chính vì thế, em lựa chọn đề tài tốt nghiệp là “Ứng
dụng OFDM vào mạng truy nhập quang thế hệ sau”.
Nội dung đồ án tốt nghiệp bao gồm 4 chương như sau:
Chương 1: Tổng quan về mạng truy nhập quang
Chương này sẽ đưa ra cái nhìn khái quát về cấu hình, các thành phần của mạng
truy nhập và hình dung chung về các kiểu mạng truy nhập FTTx.
Chương 2: Mạng truy nhập quang thế hệ sau
Chương này sẽ trình bày các yêu cầu về mạng truy nhập quang thế hệ sau và giới
thiệu một vài phương pháp kỹ thuật mới sẽ được áp dụng cho các mạng này

Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu
GVHD: TS. Nguyễn Đức Nhân SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp – D08VT1
Chương 3: Kỹ thuật OFDM
Chương này sẽ cung cấp một cách tổng quan về kỹ thuật OFDM cũng như xu
hướng ứng dụng của kỹ thuật này vào mạng truy nhập quang
Chương 4: Ứng dụng OFDM trong mạng truy nhập quang thế hệ sau
Chương này sẽ đưa ra một hệ thống OFDM-PON trong thực tế với sự giúp đỡ của
phần mềm mô phỏng optisysem và đánh giá ảnh hưởng của tốc độ bit cũng như khoảng
cách truyền dẫn lên hệ thống.

Mặc dù đã rất cố gắng để hoàn thành tốt nhưng do vẫn còn hạn chế về kỹ năng,
kiến thức chuyên môn cũng như thực tế nên chắc chắn đồ án của em vẫn còn nhiều thiếu
sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy, cô để đồ án của em được tốt
hơn.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Tiến Hiệp

Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời cảm ơn
GVHD: TS. Nguyễn Đức Nhân SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp – D08VT1
LỜI CẢM ƠN
Lời cảm ơn đầu tiên em xin được gửi đến các thầy cô tại khoa Viễn Thông I cũng
như ở trường Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông đã dạy dỗ em trong suốt
những năm tháng học tập tại Học Viện, cung cấp những kiến thức nền tảng vô cùng quan
trọng. Đặc biệt, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến thầy giáo – TS. Nguyễn Đức
Nhân, người đã trực tiếp hướng dẫn, cung cấp các kiến thức và tài liệu cần thiết, giúp đỡ
và chỉ dạy tận tình để em có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này.
Xin gửi lời cảm ơn tới những người bạn tuyệt vời, những thành viên của nhóm
ProTeam – lớp D08VT1 đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình tìm hiểu và hoàn thành
đồ án này.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến những người thân trong gia đình em, đặc
biệt là Mẹ em, vì trong thời gian qua Mẹ đã luôn động viên, tạo mọi điều kiện sinh hoạt
tốt nhất giúp con hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Tiến Hiệp
Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục
GVHD: TS. Nguyễn Đức Nhân SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp – D08VT1
MỤC LỤC

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG 1

1.1.

Cấu hình và các thành phần mạng 1

1.1.1. Cấu hình mạng truy nhập quang 1
1.1.2. Các thành phần của mạng truy nhập quang 2
1.2.

Các kiểu mạng truy nhập quang 5

1.2.1. FTTH/O 6
1.2.2. FTTB 7
1.2.3. FTTC 8
1.2.4. FTTCab/N 8
1.3.

Xu thế phát triển của mạng truy nhập quang 9

1.4.

Kết luận 12

CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG THẾ HỆ SAU 13

2.1.

Yêu cầu của mạng truy nhập quang thế hệ sau 13

2.2.

Xu hướng phát triển của mạng truy nhập quang giai đoạn sau 14

2.2.1. Giới thiệu chung 14
2.2.2. Mạng toàn quang 15
2.2.3. Mạng truy nhập quang 17
2.3.

Một số kỹ thuật mới được áp dụng cho mạng truy nhập 21

2.3.1. TDM-PON 21
2.3.2. WDM-PON 22
2.3.3. CDM 24
2.3.4. OFDM-PON 26
2.4. Kết luận 26

CHƯƠNG III: KỸ THUẬT OFDM 27

3.1.

Tổng quan về OFDM 27

3.1.1. Các nguyên lý cơ bản của OFDM 27
Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục
GVHD: TS. Nguyễn Đức Nhân SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp – D08VT1
3.1.2. Mô hình hệ thống truyền dẫn OFDM 29
3.1.3. Các thông số đặc trưng của hệ thống OFDM 31
3.1.4. Các kỹ thuật điều chế trong OFDM 34
3.1.5. Ưu nhược điểm của OFDM 38
3.2.

Xu hướng ứng dụng kỹ thuật OFDM vào trong mạng truy nhập quang 39

3.2.1. OFDM trong hệ thống RoF 39
3.2.2. OFDM trong mạng quang thụ động 42
3.3. Kết luận 43

CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG OFDM TRONG MẠNG TRUY NHẬP QUANG THẾ
HỆ SAU 44

4.1.

Kiến trúc một mạng truy nhập quang sử dụng OFDM 44

4.1.1.

Máy phát
44
4.1.2.

Máy thu
44
4.2.

Các kỹ thuật được thực hiện tại các phần tử trên mạng 46

4.2.1. Khối điều chế và giải điều chế tín hiệu OFDM 46
4.2.2. Bộ phát quang 52
4.2.3. Bộ thu quang 54
4.2.4. Bộ khuếch đại quang 56
4.3.

Mô phỏng và kết quả 57

4.3.1.

Xây dựng mô hình mô phỏng
57
4.3.2.

Kết quả mô phỏng
60
4.4.

Kết luận 67

KẾT LUẬN CHUNG 68

HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỒ ÁN 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70



Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục bảng biểu, hình vẽ
GVHD: TS. Nguyễn Đức Nhân SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp – D08VT1
DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ
Bảng 1.1: So sánh các giải pháp mạng PON 10
Bảng 1.2: So sánh giữa AON và PON 10

Bảng 3.1: Các kỹ thuật điều chế trong OFDM 34

Bảng 3.2: Các vecto ở không gian tín hiệu của QPSK 37

Hình 1.1: Cấu hình tham chiếu của mạng truy nhập quang 1
Hình 1.2: Cấu trúc cơ bản khối phân phối quang FTTH 4
Hình 1.3: Cấu hình mạng truy nhập quang 5
Hình 1.4: Cấu trúc mạng truy nhập FTTH 6
Hình 1.5: Cấu trúc mạng truy nhập FTTB 7

Hình 2.1: Ví dụ về mạng FTTx 19
Hình 2.2: Kiến trúc mạng TDM-PON 22
Hình 2.3: Kiến trúc mạng WDM-PON 23
Hình 2.4: OCDM-PON với bộ chia công suất đặt tại node điều khiển 25
Hình 2.5: Cấu hình của hệ thống OCDM-PON với bộ chia công suất tại node điều khiển
25

Hình 3.1: So sánh kỹ thuật FDM và OFDM 28
Hình 3.2: Sơ đồ hệ thống truyền dẫn OFDM 30
Hình 3.3: Cấu trúc tín hiệu OFDM 31
Hình 3.4: Nguyên lý chèn CP 32
Hình 3.5: Biểu đồ tín hiệu QPSK 37
Hình 3.6: Ví dụ một hệ thống RoF 40
Hình 3.7: Ví dụ về việc truyền dẫn ở đường xuống 40
Hình 3.8: Cải thiện vùng phủ sóng WIMAX thông qua việc triển khai các RAU 41
Hình 3.9: Một mạng quang thụ động 42

Hình 4.1: Kiến trúc một mạng truy nhập quang sử dụng OFDM 45
Hình 4.2: Khối điều chế tín hiệu OFDM phía phát 46
Hình 4.3: Khối giải điều chế tín hiệu OFDM phía thu 46
Hình 4.4: Không gian tín hiệu M-QAM với M=4 47
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục bảng biểu, hình vẽ

GVHD: TS. Nguyễn Đức Nhân SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp – D08VT1
Hình 4.5: Chùm tín hiệu 16-QAM 48
Hình 4.6: Chùm tín hiệu M-QAM 48
Hình 4.7: Sơ đồ bộ điều chế QAM 49
Hình 4.8: Nguyên lý bộ điều chế 16-QAM 49
Hình 4.9: Sơ đồ bộ giải điều chế QAM 50
Hình 4.10: Bộ IFFT và FFT 50
Hình 4.11: Cấu trúc bộ phát quang 52
Hình 4.12: Cấu trúc bộ điều chế quang Mach-Zenhder 53
Hình 4.13: Cấu trúc bộ thu quang 54
Hình 4.14: Tách sóng coherent homodyne 55
Hình 4.15: Cấu trúc bộ khuếch đại EDFA 57
Hình 4.16: Sơ đồ nguyên lý hệ thống OFDM trong mạng PON 59
Hình 4.17: Bộ Data User 1 60
Hình 4.18: Bộ Subsystem_1 60
Hình 4.19: Bộ Coherent Detection 60
Hình 4.20: Chòm sao tín hiệu phát 61
Hình 4.21: Chòm sao tín hiệu phía thu 61
Hình 4.22: Biểu đồ mắt tín hiệu phía thu 61
Hình 4.23: Chòm sao tín hiệu thu với R
b
=1Gbps 62
Hình 4.24: Biểu đồ mắt tín hiệu thu với R
b
=1Gbps 62
Hình 4.25: Chòm sao tín hiệu thu với R
b
=5Gbps 62
Hình 4.26: Biểu đồ mắt tín hiệu thu với R
b

=5Gbps 62
Hình 4.27: Chòm sao tín hiệu thu với R
b
=10Gbps 62
Hình 4.28: Biểu đồ mắt tín hiệu thu với R
b
=10Gbps 62
Hình 4.29: Dạng tín hiệu phát với R
b
=1Gbps 63
Hình 4.30: Dạng tín hiệu và nhiễu tại máy thu với R
b
=1Gbps 63
Hình 4.31: Dạng tín hiệu phát với R
b
=5Gbps 63
Hình 4.32: Dạng tín hiệu và nhiễu tại máy thu với R
b
=5Gbps 63
Hình 4.33: Dạng tín hiệu phát với R
b
=10Gbps 64
Hình 4.34: Dạng tín hiệu và nhiễu tại máy thu với R
b
=10Gbps 64
Hình 4.35: Chòm sao tín hiệu thu với L=100km 64
Hình 4.36: Biểu đồ mắt tín hiệu thu với L=100km 64
Hình 4.37: Chòm sao tín hiệu thu với L=120km 65
Hình 4.38: Biểu đồ mắt tín hiệu thu với L=120km 65
Hình 4.39: Chòm sao tín hiệu thu với L=150km 65

Hình 4.40: Biểu đồ mắt tại máy thu với L=150km 65
Hình 4.41: Dạng tín hiệu phát với L=100km 66
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục bảng biểu, hình vẽ
GVHD: TS. Nguyễn Đức Nhân SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp – D08VT1
Hình 4.42: Dạng tín hiệu và nhiễu tại máy thu với L=100km 66
Hình 4.43: Dạng tín hiệu phát với L=120km 66
Hình 4.44: Dạng tín hiệu và nhiễu tại máy thu với L=120km 66
Hình 4.45: Dạng tín hiệu phát với L=150km 66
Hình 4.46: Dạng tín hiệu và nhiễu tại máy thu với L=150km 66


Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt
GVHD: TS. Nguyễn Đức Nhân SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp – D08VT1
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt
ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số bất đối
xứng
AF Adaption Function Khối chức năng tự thích nghi
AON Aactive Optical Network Mạng quang chủ động

ASON Automatically Switched Optical Network Mạng quang chuyển mạch tự
động
CATV CAble TeleVision Truyền hình cáp
CM Cable Modem Modem cáp
CO Central Office Trạm trung tâm
CWDM Coarse Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh theo bước sóng mật
độ thấp
DAC Digital Analog Converter Bộ chuyển đổi số vào tương tự
DP Distribution Point Điểm phân phối
DSLAM Digital Subscriber Line Access Module Khối truy nhập đường dây

thuê bao số
DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh theo bước sóng mật
độ cao
EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier Bộ khuếch đại sợi pha Erbium
FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh rời rạc
đảo
FTTB Fiber To The Building Sợi quang đến tòa nhà
FTTC Fiber To The Curb Sợi quang đến vỉa hè
FTTH Fiber To The Home Sợi quang đến hộ gia đình
Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt
GVHD: TS. Nguyễn Đức Nhân SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp – D08VT1
FTTO Fiber To The Office Sợi quang đến văn phòng
HFC Hybrid Fiber Coaxial Mạng lai cáp quang cáp đồng
trục
ICI InterChannel Interference Nhiễu liên kênh
IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh rời rạc
đảo
ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ
ISI InterSymbol Interference Nhiễu xuyên ký tự
MZM Mach-Zehnder Modulator Bộ điều chế Mach-Zehnder
NAP Network Access Point Điểm truy nhập mạng
NGOA Next Generation Optical Access Truy nhập quang thế hệ sau
OCDM Optical Code Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo mã
quang
ODN Optical Distribution Network Mạng phân phối quang
OLT Optical Line Terminal Bộ kết cuối đường quang
ONT Optical Network Terminal Bộ kết cuối mạng quang
ONU Optical Network Unit Bộ đơn vị mạng quang
PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động
POTS Plain Old Telephone Service Dịch vụ truyền thống

RAU Remote Antena Unit Khối anten đầu xa
RoF Radio Over Fiber Truyền thông sóng vô tuyến
qua sợi quang
SNI Service Network Interface Giao diện nút dịch vụ
UNI User Network Interface Giao diện người sử dụng mạng
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I: Tổng quan về mạng truy nhập quang
SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp Trang 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG
Theo quan điểm truyền thống, mạng truy nhập quang là toàn bộ hệ thống thiết bị
quang và đường truyền dẫn là sợi quang nằm giữa tổng đài và thiết bị đầu cuối vủa khách
hàng, thực hiện chức năng truyền dẫn thiết bị và có kết nối trực tiếp đến người sử dụng.
Một mạng truy nhập quang có thể sử dụng các công nghệ truy nhập quang khác nhau. Ta
có thể phân loại công nghệ truy nhập quang thành hai loại là công nghệ truy nhập quang
chủ động (AON) và công nghệ truy nhập quang thụ động (PON) hoặc phân loại dựa trên
vị trí của cáp quang tham gia trong mạng truy nhập thành các mạng truy nhập quang
FTTx khác nhau.
1.1. Cấu hình và các thành phần mạng
1.1.1. Cấu hình mạng truy nhập quang

Hình 1.1: Cấu hình tham chiếu của mạng truy nhập quang
Cấu hình tham chiếu của mạng truy nhập quang được thể hiện trong hình 1.1 với 4
module cơ bản sau:
 Đầu cuối đường quang (OLT)
 Mạng phối dây quang (ODN)
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I: Tổng quan về mạng truy nhập quang
SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp Trang 2

 Khối mạng quang (ONU)
 Module chức năng hỗ trợ (AF)

Điểm tham chiếu gồm có: Điểm tham chiếu phát quang S, điểm tham chiếu thu
quang R, điểm tham chiếu giữa các nút dịch vụ V, điểm tham chiếu đầu cuối thuê bao T
và điểm tham chiếu a giữa các ONU
Giao diện bao gồm: Giao diện quản lý Q3 và giao diện giữa thuê bao với mạng
UNI. Vì vậy có thể hiểu mạng truy nhập quang là mạng sử dụng chung các giao diện với
các mạng khác nhau nhưng hệ thống truyền dẫn truy nhập cáp quang đảm nhiệm một loạt
đường liên kết truy nhập và gồm các ONT, ODN, ONU và AF.
Đấu nối truyền dẫn giữa OLT và ONU có thể theo phương thức điểm – đa điểm,
cũng có thể theo phương thức điểm – điểm. Về hình thức truyền dẫn, có thể áp dụng ghép
kênh theo thời gian (TDM), ghép kênh theo bước sóng Còn phương thức truy nhập,
nhìn chung dựa trên đa truy nhập phân chia theo thời gian.
1.1.2. Các thành phần của mạng truy nhập quang
1.1.2.1. Khối đầu cuối đường quang OLT
OLT (Optical Line Terminal) cung cấp giao diện quang giữa mạng với ODN, đồng
thời cũng cung cấp ít nhất một giao diện điện với phía mạng dịch vụ. OLT có thể chia
thành dịch vụ chuyển mạch và dịch vụ không chuyển mạch. OLT cũng quản lý báo hiệu
và thông tin giám sát điều khiển đến từ ONU, từ đó cung cấp chức năng bảo dưỡng cho
ONU. OLT có thể lắp đặt ở tổng đài nội hạt hoặc một vị trí ở xa.
Các chức năng của bộ phận dịch vụ:
Bộ phận dịch vụ là đầu vào của các dịch vụ, yêu cầu đối với nó là các dịch vụ ít
nhất phải có tốc độ sơ cấp của ISDN và có thể cung cấp ít nhất một dịch vụ hoặc đồng
thời có thể đảm nhận từ hai loại dịch vụ khác trở lên.
Các chức năng bộ phận trung tâm:
 Chức năng nối chéo số: Cung cấp nối chéo giữa mạng với ODN trong độ rộng
băng tần có thể sử dụng
 Chức năng ghép kênh truyền dẫn: Cung cấp đường truyền cho dịch vụ thu và phát
trong ODN
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I: Tổng quan về mạng truy nhập quang
SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp Trang 3

 Chức năng giao diện ODN: Chức năng này căn cứ vào các loại sợi quang của
ODN để cung cấp các giao diện quang vật lý, đồng thời thực hiện biến đổi quang/
điện, điện/ quang.
Các chức năng của bộ phận chung:
 Chức năng cung cấp điện: Chuyển đổi nguồn điện cung cấp từ bên ngoài thành trị
số điện yêu cầu của nội bộ
 Chức năng OAM: Thông qua giao diện tương ứng, thực hiện sự vận hành, quản lý
và bảo dưỡng (OAM) đối với tất cả các khối chức năng và nối với quản lý mạng
lớp trên.
1.1.2.2. Khối đơn vị mạng quang ONU
ONU (Optical Network Unit) nằm giữa ODN và thuê bao. Phía mạng của ONU có
giao diện quang, còn phía thuê bao là giao diện điện: do đó cần có chức năng chuyển đổi
quang/ điện. Đồng thời có thể thực hiện chức năng xử lý và quản lý bảo dưỡng các tín
hiệu điện. ONU có thể đặt ở phía khách hàng hoặc ngoài trời. ONU bao gồm các bộ phận
trung tâm, bộ phận dịch vụ và bộ phận chung.
Các chức năng của bộ phận trung tâm:
 Chức năng giao diện điện ODN: cung cấp một loạt giao diện quang vật lý, nối với
ODN, đồng thời hoàn thành việc biến đổi quang/ điện, điện/ quang
 Chức năng ghép kênh thuê bao và dịch vụ: tổ hợp và phân giải các thông tin đến từ
các thuê bao hoặc đưa tới các thuê bao khác nhau
Chức năng bộ phận dịch vụ:
Bộ phận này cung cấp giao diện dịch vụ khách hàng, có thể cung cấp cho một
hoặc một nhóm khách hàng. Nó cũng cung cấp chức năng chuyển đổi báo hiệu theo giao
diện vật lý.
Các chức năng của bộ phận chung:
Cấp điện và OAM. Tính chất, chức năng chung giống như trong OLT.



Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I: Tổng quan về mạng truy nhập quang

SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp Trang 4

1.1.2.3. Khối mạng phân phối quang ODN
ODN (Optical Distribution Network) được đặt giữa ONU và OLT. Khối này có
chức năng là phân phối công suất tín hiệu quang. ODN chủ yếu là linh kiện quang không
nguồn và sợi quang tạo thành mạng phân phối đường quang thụ động.
Cấu trúc cơ bản mạng cáp quang thuê bao FTTH được thể hiện trong hình 1.2

Hình 1.2: Cấu trúc cơ bản khối phân phối quang FTTH
Mạng cáp quang thuê bao được xác định trong phạm vi ranh giới từ giao tiếp sợi
quang giữa thiết bị của nhà cung cấp dịch vụ đến thiết bị tại khách hàng (ONU/ONT).
Mạng cáp quang thuê bao được cấu thành bởi các thành phần chính như sau:
 Cáp quang gốc: xuất phát từ phía nhà cung cấp dịch vụ (hay còn gọi chung là
Central Office) tới điểm phân phối được gọi là DP (Distribution Point)
 Điểm phân phối sợi quang (DP): là điểm kết thúc của đoạn cáp gốc. Trên thực tế,
DP thường là măng xông quang, hoặc các tủ cáp quang phối, ưu tiên dùng măng
xông quang.
 Cáp quang phối (Distribution Optical Cable): xuất phát từ điểm phối quang đến
các điểm truy nhập mạng AP hay từ các tủ quang phối tới các tập điểm quang.
 Điểm truy nhập mạng (NAP): là điểm kết cuối của các đoạn cáp quang phối. Trên
thực tế, điểm truy nhập mạng thường là các tập điểm quang.
 Cáp quang thuê bao (Drop Cable): xuất phát từ các điểm truy nhập mạng AP hay
là từ các tập điểm quang đến thuê bao
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I: Tổng quan về mạng truy nhập quang
SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp Trang 5

 Hệ thống quản lý mạng quang (Fiber Management System): được sử dụng để bảo
dưỡng và xử lý sự cố
 Điểm quản lý quang (Fiber Management Point): dễ dàng cho xử lý sự cố và phát
hiện đứt đường

1.1.2.4. Khối chức năng tự thích nghi AF
AF (Adaption Function) chủ yếu cung cấp các chức năng phối hợp ONU với thiết
bị thuê bao. Khi thực hiện cụ thể nó có thể nằm trong ONU, cũng có thể hoàn toàn độc
lập.
1.2. Các kiểu mạng truy nhập quang
Phần quang của truy nhập có thể có cấu trúc điểm – điểm, tích cực hoặc đa điểm
thụ động. Các phần tử cơ bản của mạng truy nhập quang, như đã giới thiệu trong phần
trên, gồm có: khối mạng quang ONU, khối kết cuối mạng quang ONT, đầu cuối đường
quang OLT và đầu cuối mạng NT. Và dựa vào vị trí của cáp quang có trong mạng ta chia
ra các loại mạng truy nhập quang: FTTH/O,FTTB/C, FTTCab.

Hình 1.3: Cấu hình mạng truy nhập quang
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I: Tổng quan về mạng truy nhập quang
SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp Trang 6

1.2.1. FTTH/O
Trong kiến trúc FTTH/O, sợi quang được kéo dài đến tận hộ gia đình hoặc văn
phòng, trong đó một ONT được đặt tại thuê bao. ONT là điểm phân phát dịch vụ cho
phép các nhà khai thác cung cấp các dịch vụ, thoại và hình ảnh trên cùng một sợi.
FTTH cung cấp các 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 1.4: Cấu trúc mạng truy nhập FTTH
FTTH/O cung cấp lượng băng tần dồi dào, tuy nhiên chi phí cho việc xây dựng
mạng lại rất cao. Mục tiêu của phương thức này là cung cấp tốc độ bit lớn đến các văn

phòng hoặc nhà thuê bao như các biệt thự, các tòa nhà thương mại và các bar có Internet,
nhằm đảm bảo được mức quay vòng lớn. Phương thức này đặc biệt phù hợp khi cần phải
lắp đặt các mạng cáp mới hoặc phải thay thế cáp cũ.

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I: Tổng quan về mạng truy nhập quang
SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp Trang 7

1.2.2. FTTB
Trong phương thức này, sợi được kéo dài đến một ONU đặc trong tòa nhà. Các
khách hàng có thể truy nhập Internet theo các kết nối đến các ONU thông qua LAN nhờ
các cáp UTP-5. Chiều dài thông thường của phần cáp đồng thường vài chục mét.
Mô hình FTTB phù hợp với các tòa nhà có mật độ lớn các khách hàng doanh
nghiệp vì họ có nhu cầu đặc biệt lớn về băng tần, đặc biệt các nhà này đều có LAN xây
dựng trên mạng cáp UTP-5. FTTB bao gồm các dạng dịch vụ như sau:
 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 tốc độ khác nhau
Để tận dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên cũ thì phương thức FTTB+LAN được
xem là có thể tiết kiệm tối đa chi phí xây dựng mạng. Hơn nữa, khoảng cách ngắn giữa
ONU và thiết bị đầu cuối thuê bao cũng cho phép sự phát triển từng bước từ FTTB+LAN
sang FTTH/O.

Hình 1.5: Cấu trúc mạng truy nhập FTTB

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I: Tổng quan về mạng truy nhập quang
SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp Trang 8

1.2.3. FTTC
Với phương thức FTTC, sợi quang được kéo dài đến tận ONU đặt lề đường. Một
hoặc nhiều tòa nhà có thể kết nối đến ONU để được phục vụ bởi ONU đó. ONU đó có
các giao diện POTS và VDSL2 cho truy nhập Internet băng rộng. Chiều dài phần cáp
đồng khoảng vài trăm mét và được xác định tùy theo yêu cầu băng tần thực tế.
So với FTTB, FTTC có thể phục vụ số khách hàng lớn cũng như cho phép các nhà
khai thác tiết kiệm chi phí hơn do phương thức này không đòi hỏi cáp UTP-5 đặc biệt.
Phương thức FTTC được khuyến nghị sử dụng cho các vùng dân cư cho mật độ dân
tương đối cao, đặc biệt là ở những nơi có thể sử dụng lại mạng cáp đồng, hoặc những nơi
khó lắp đặt cáp quang. Đây cũng là một phương thức truy nhập phù hợp cho các khách
hàng có nhu cầu đối với các dịch vụ VoIP, truy nhập Internet tốc độ cao và VoD.
1.2.4. FTTCab/N
Trong mạng FTTCab, sợi quang được kéo dài đến ONU đặt tại node truy nhập lân
cận và phục vụ được các thuê bao nằm trong vùng phục vụ của node truy nhập đó. ONU
cung cấp các giao diện POTS, ADSL2+, VDSL2 và SHDSL cho truy nhập các dịch vụ
tích hợp. Chiều dài của đoạn cáp đồng thường tới vài nghìn km và có thể được điều chỉnh
sao cho phù hợp theo yêu cầu về băng tần.
Trong phương thức này, khoảng cách cuối cùng từ ONU đến các thuê bao lớn hơn
trong phương thức FTTC. Tuy vậy cũng dễ dàng phát triển từ FTTN thành FTTC. FTTN
được khuyến nghị sử dụng trong các vùng có mật độ dân cư thấp, và khi các thuê bao có
nhu cầu đối với VoIP và các dịch vụ truy nhập tốc độ cao.
Kiến trúc FTTx có thể sử dụng mạng quang thụ động PON hoặc mạng quang chủ
động AON. Việc triển khai PON hay AON tùy thuộc vào vị trí, đặc thù của mạng truy
nhập khu vực đó.
Hiện nay, các ISP đang triển khai AON do tận dụng được sợi cáp quang hiện có,
số lượng thuê bao sử dụng truy nhập băng rộng chưa nhiều, hơn nữa việc đầu tư cơ sở hạ
tầng cho triển khai PON trước mắt rất tốn kém. Tuy nhiên do những ưu điểm nổi bật của
PON thi xu hướng trong tương lai sẽ triển khai mạng FTTx theo PON là điều tất yếu.

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I: Tổng quan về mạng truy nhập quang
SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp Trang 9

1.3. Xu thế phát triển của mạng truy nhập quang
Về mặt kỹ thuật, FTTx có thể sử dụng mạng cáp quang tích cực AON hoặc mạng
cáp quang thụ động PON. 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 đến người sử dụng. Cụ thể là:
 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.
 Mạng quang thụ động thì gồm các thiết bị không cần nguồn nuôi như OLT, bộ
chia quang, ONU/ONT. Chúng 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 bộ chia quang
để phân chia băng thông từ một sợi duy nhất đến nhiều người sử dụng với khoảng
cách tối đa là 20km. Để thu được tín hiệu từ OLT, tại phía người sử dụng cần có
các ONU/ONT. Các thiết bị này còn nhiệm vụ là biến đổi tín hiệu quang thành tín
hiệu điện. 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. PON có 5 chuẩn chính được thể hiện trong bảng 1.1

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I: Tổng quan về mạng truy nhập quang
SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp Trang 10

Bảng 1.1: So sánh các giải pháp mạng PON

Để có một cái nhìn chính xác về từng ưu – nhược điểm của AON và PON, ta có
thể so sánh hai kỹ thuật này trong bảng sau:
Bảng 1.2: So sánh giữa AON và PON
Thông số so
sánh
AON PON Đánh giá
Cấp phát
băng thông
Băng thông cung cấp tốt
nhất, dễ dàng nâng cấp lên
các tốc độ cao hơn khi
khách hàng có nhu cầu
Với GPON, OLT
đạt 2.5/1.25Gbps
(UL/DL).Tùy theo
số lượng khách hàng
thì tỷ lệ 1:32 hay
1:64
AON thuận tiện
hơn, dễ dàng thay
đổi, nâng cấp tốc độ
hơn so với PON

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I: Tổng quan về mạng truy nhập quang
SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp Trang 11

Băng thông
tối đa
Có thể lên tới 100Mps, thậm
chí 1Gbps tới từng hộ gia
đình hoặc công ty
Với giao diện PON
2.5Gbps, chi cho 32
khách hàng, mỗi
user nhận được
78Mbps cho đường
xuống; hướng lên là
39Mbps mỗi user
AON có băng thông
tối đa lớn hơn rất
nhiều so với PON
cùng với khả năng
thay đổi, nâng cấp
tốc độ linh hoạt
(PON luôn cố định)
Khả năng
tăng băng
thông
Khi tổng băng thông sắp đạt
tới, khả năng tăng tổng băng
thông đơn giản
Phức tạp hơn AON lợi thế hơn với
mô hình P2P so với

mô hình P2M của
PON
Khi có sự cố
tại CO
Một số ít user chịu ảnh
hưởng
Tất cả các user đều
chịu ảnh hưởng
AON là ưu điểm
Bảo mật Bảo mật cao Dễ bị hacker tấn
công
AON an toàn hơn
PON
Khả năng
dự phòng
User dễ dàng thiết lập 2
đường quang dự phòng
Khó thực hiện,
không thể kết nối 1
user đến 2 cây PON
khác nhau
Khả năng dự phòng
của AON trong một
số trường hợp tốt
hơn
Độ tin cậy
đường
quang
Do mỗi user sử dụng một
đường riêng nên việc bảo

dưỡng tất cả các đường
quang khó khăn và tốn kém
hơn
Chỉ cần bảo dưởng
một đường duy nhất
cho 32 hoặc 64
khách hàng
PON chiếm lợi thế
hơn
Phạm vi Có thể đạt >70km Khoảng 20km, tùy
thuộc vào chất
lượng của bộ chia
AON là lợi thế
Giá thành
thiết bị đầu
cuối
Thấp Cao AON là lợi thế do
thiết bị của PON
còn phụ thuộc vào
nhà cung cấp
Giá thành
thiết bị tại
CO
Các switch và DSLAM rất
đắt
Thiết bị đơn giản,
rẻ, không tiêu thụ
điện năng
Là ưu điểm rất lớn
của PON

Tóm lại, mỗi công nghệ đều có điểm nổi trội của mình và việc ứng dụng công
nghệ nào để triển khai vào trong thực tế thì còn tùy thuộc vào khả năng tài chính cũng
như các điều kiện khác. Hiện nay mạng AON đã được hầu hết các ông lớn về viễn thông
tại Việt Nam triển khai với tín hiệu khả quan; còn mạng PON thì tính đến cuối năm 2011
thì chỉ có CMC và VNPT tp.HCM chính thức triển khai GPON. Tuy nhiên, với những ưu
điểm đặc thù của mình, công nghệ PON sẽ dần chiếm lĩnh thị trường băng rộng.
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I: Tổng quan về mạng truy nhập quang
SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp Trang 12

1.4. Kết luận
Qua những vấn đề đã được trình bày trong chương “Tổng quan về mạng truy
nhập”, đồ án đã đưa ra cái nhìn tổng quan nhưng khá đầy đủ về cấu hình và các thành
phần OLT, ONU/ONT, ODN của mạng truy nhập. Đồng thời, đồ án cũng đã nêu lên các
kiểu mạng truy nhập FTTx được phân loại dựa theo vị trí sợi quang cũng như các dịch vụ
mà mỗi kiểu mạng cung cấp cho các đối tượng khách hàng khác nhau. Cuối cùng, đồ án
đánh giá xu hướng phát triển của mạng truy nhập quang trong tương lai với hai công
nghệ nổi bật là AON và PON. Mặc dù hiện nay, công nghệ AON đang được triển khai
rộng rãi do nhiều ưu điểm và số lượng thuê bao vẫn còn ít nhưng trong tương lai khi số
lượng thuê bao cũng như nhu cầu người dùng tăng lên thì PON lại chiếm ưu thế. Chính vì
vậy, ta có thể tin tưởng rằng mạng quang thụ động PON sẽ trở thành ứng viên sáng giá
cho công nghệ trong mạng thế hệ mới NGN.

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương II: Mạng truy nhập quang thế hệ sau
SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp Trang 13

CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG THẾ HỆ SAU
2.1. Yêu cầu của mạng truy nhập quang thế hệ sau
Để có thể xác định một mạng quang là mạng truy nhập quang thế hệ sau NGOA
thì việc đảm bảo chất lượng dịch vụ từ đầu cuối đến đầu cuối, các yêu cầu về băng thông

cần được xác định. Những yêu cầu này được chuyển thành các yêu cầu về mạng. Một mô
hình lưu lượng được phát triển dựa trên việc xem xét các nhu cầu về dịch vụ hiện tại và
trong tương lai, có tính đến sự khác nhau giữa các nhóm người dùng với các dịch vụ
tương ứng. Lưu lượng và mức sử dụng phụ thuộc vào kích thước của mạng cũng được
xác định. Để thêm các yêu cầu về dịch vụ liên quan, các yêu cầu về kiến trúc mạng và
giao thức cho các mạng truy nhập tiềm năng trong tương lai được đặc tả. Hơn nữa, các
yêu cầu từ quan điểm của nhà vận hành cũng được đưa ra, có tính đến lợi ích thương mại
cần thiết như sự cộng tác và các khía cạnh liên quan, cũng như các yêu cầu vận hành
mạng, như cung cấp, bảo dưỡng, quản lý lỗi.
Các yêu cầu chính cho một mạng truy nhập quang thế hệ sau được định nghĩa theo
OASE, một dự án được phát triển bởi các nước trong khu vực châu Âu về mạng quang
thế hệ sau và đặc biệt là FTTH, như sau:
Dịch vụ:
 Truy nhập đầy đủ dịch vụ với chất lượng cao, khả năng tiếp cận, khả năng giữ lại
và bảo mật
 Thị trường ứng dụng tiềm năng của di động và cố định, khu dân cư và doanh
nghiệp.
 FTTH với khu dân cư đạt tốc độ tối đa ≥ 1Gbps
 Với doanh nghiệp, đường trục (cố định, di động) đạt tốc độ tối đa ≥ 50Gbps.
 Tốc độ đường xuống trung bình là 500Mbps với mỗi ONU/ khách hàng
 Hỗ trợ nhiều hơn lưu lượng đối xứng, với tỷ số tốt thiểu 1:2 giữa đường lên và
xuống
 Hỗ trợ QoS với tối thiểu là 4 lớp QoS
Mạng:
 Hỗ trợ từ 256 đến 1024 ONU/khách hàng trên một đường truyền