Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Số hiệu sinh viên:
Khoá: Khoa: Điện tử - Viễn thông Ngành:

1. Đầu đề đồ án:


2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:



3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:




4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):



5. Họ tên giảng viên hướng dẫn:
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
7. Ngày hoàn thành đồ án:
Ngày tháng năm
Chủ nhiệm Bộ môn Giảng viên hướng dẫn
Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp: ngày tháng năm

Cán bộ phản biện
1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Số hiệu sinh viên:

Ngành: Khoá:
Giảng viên hướng dẫn:
Cán bộ phản biện:
1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp:








2. Nhận xét của cán bộ phản biện:

Ngày tháng năm
Cán bộ phản biện
( Ký, ghi rõ họ và tên )
2
LỜI NÓI ĐẦU
Xã hội ngày càng phát triển thì những nhu cầu cuộc sống của con người ngày
càng cao hơn. Những nhu cầu đó có thể là tìm kiếm, trao đổi thông tin, vui chơi,
giải trí… Để đáp ứng những nhu cầu trao đổi thông tin đó, các nhà cung cấp dịch
vụ viễn thông không ngừng đổi mới công nghệ cũng như dịch vụ. Điều quan trọng
là làm thế nào để có thể truyền tải dữ liệu một cách nhanh chóng, chính xác, an toàn
và kinh tế. Có nhiều giải pháp được đưa ra, trong đó việc khai thác nguồn tài
nguyên băng thông luôn được đặt lên hàng đầu. Băng thông là có hạn mà nhu cầu
của con người lại gần như vô hạn. Chúng ta có thể hình dung một cách đơn giản,
một con đường tại Việt Nam rộng khoảng 5m nhưng rất nhiều loại phương tiện
chạy trên đó, từ xe ô tô cho đến xe máy, người đi bộ… Các loại dữ liệu cũng như
phương tiện giao thông di chuyển trên môi trường truyền dẫn. Nhưng làm thế nào
để truyền tải được nhiều loại dữ liệu như thế trong khi băng thông là có hạn. Sử
dụng cáp quang là một giải pháp hữu hiệu. 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) Do đó em chọn đề tài tốt
nghiệp là “Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx”” để tìm hiểu về mô hình này.
Trong quá trình tìm hiểu, em được sự giúp đỡ nhiệt tình từ PGS.TS Phạm Minh
Hà. Vì thời gian nghiên cứu và trình độ có hạn nên hiểu biết của em về vấn đề này
còn thiếu sót. Em rất mong sự quan tâm, chú ý của thầy cô và các bạn để đồ án tốt
nghiệp của em hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cám ơn!
Sinh viên thực hiện
Hoàng Thị Thanh Việt
3
MỤC LỤC

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2
LỜI NÓI ĐẦU 3
MỤC LỤC 4
TÓM TẮT ĐỒ ÁN 7
ABSTRACT 8
DANH SÁCH HÌNH VẼ 9
DANH SÁCH BẢNG BIỂU 11
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 12
TỔNG QUAN VỀ MẠNG FTTx 14
CÁC GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI MẠNG FTTx 33
47
TRIỂN KHAI MẠNG FTTX THEO CHUẨN GPON 47
PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT
LƯỢNG MẠNG FTTx 59
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO 85
4
Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 5
TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Đồ án gồm 4 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 nguồn 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.
Chương 2: Các giải pháp triển khai mạng FTTx
Về mặt kỹ thuật, FTTx có thể sử dụng mạng quang chủ động Active Optical
Network (AON) hoặc mạng quang bị động Passive Optical Network (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 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.
Chương 3 : Triển khai mạng FTTx theo chuẩn GPON
Trong chương này chúng ta sẽ xem xét quy trình triển khai mạng tại công ty
CMCTI.
Chương 4 : Phân tích và đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng
mạng GPON
Nội dung chương 4 là mô phỏng hệ thống mạng FTTx theo chuẩn GPON đã
được nói ở chương 2. Đây là chuẩn hiện đại nhất được triển khai tại Việt Nam.
Toàn bộ hệ thống được mô phỏng ở lớp vật lý. Một số kịch bản 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 (chính số user), công suất phát, suy hao,
phương thức mã hóa… Ngoài ra, các thông số đầu ra để đánh giá hệ thống dựa trên
tỉ lệ lỗi bit BER, đồ thị mắt, chỉ số Q …
Để hoàn thành đồ án này em đã nhận được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình
của cô PGS.TS Phạm Minh Hà, em xin chân thành cảm ơn cô. Đồng thời, em cũng
rất cảm ơn các Thầy Cô thuộc khoa Điện Tử Viễn Thông, Đại Học Bách Khoa Hà
Nội đã nhiệt tình dạy dỗ em trong suốt 5 năm học tập tại trường.
7
ABSTRACT
Fiber To The X is the delivery of a communications signal over optical fiber
from the operator’s switching equipment all the way to a home or business, thereby
replacing existing copper infrastructure such as telephone wires and coaxial cable.
Fiber To The X is a relatively new and fast growing method of providing vastly
higher bandwidth to consumers and businesses, and thereby enabling more robust
video, internet and voice services.
Connecting homes directly to fiber optic cable enables enormous
improvements in the bandwidth that can be provided to consumers. Current fiber
optic technology can provide two-way transmission speeds of up to 100 megabits
per second. Further, as cable modem and DSL providers are struggling to squeeze

increments of higher bandwidth out of their technologies, ongoing improvements in
fiber optic equipment are constantly increasing available bandwidth without having
to change the fiber. That’s why fiber networks are said to be “future proof.”
A quiet revolution in broadband is underway. Across North America, a
rapidly growing number of households are connecting directly into fiber optic
networks, and thereby tapping into a new generation of high-bandwidth applications
and services. FTTx networks now pass more than 16 percent of the homes on the
continent, with more than five million households now receiving Internet, telephone
and/or cable television services on direct fiber connections.
So, my thesis have been named “Researching and Simulating FTTx
network”. After finishing this thesis, not only do I understand the structure of
telecom system, but also the parameter of FTTx. Since then, I can answer why we
need FTTx.
The thesis is devided into 4 chapters which are:
Chapter 1: Overview of FTTx
Chapter 2: Solutions for FTTx deployment
Chapter 3: To deploy FTTx with GPON standard
Chapter 4: Analysis and evaluation of factors affecting the quality of
GPON network
8
DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1 Dự báo tăng trưởng Internet tại Việt Nam (nguồn CMC Telecom) 15
Hình 1.2 Phân loại mạng FTTx theo chiều dài cáp quang 20
Hình 1.3 Ví dụ về dịch vụ IPTV 25
Hình 1.4 Thị phần thuê bao băng rộng tại Trung Quốc 26
Hình 1.5 Dự báo nhu cầu băng thông rộng ở Trung Quốc 27
Hình 1.6 Tốc độ tăng trưởng CAGR tại Hàn Quốc 27
Hình 1.7 Định hướng phát triển FTTH tại Hàn Quốc 28
Hình 1.8 Phát triển thuê bao băng rộng ở Nhật Bản 28
Hình 1.9 Phát triển thuê bao FTTH tại Nhật Bản 29

Hình 2.10 Kiến trúc mạng quang chủ động 34
Hình 2.11 Kiến trúc mạng quang thụ động 35
Hình 2.12 Bộ chia công suất quang 36
Hình 3.13 Mô hình lai ghép giữa cáp quang và cáp đồng 48
Hình 3.14 So sánh tổng chi phí thiết bị mạng giữa EPON và GPON 49
Hình 3.15 So sánh chi phí tính trên một thuê bao EPON và GPON 50
Hình 3.16 So sánh chi phí trên một thuê bao tỷ lệ chia EPON = GPON 1:32 50
Hình 3.17 Cấu trúc mạng truy nhập băng rộng FTTx 51
Hình 3.18 Sơ đồ kết nối đến các Router 52
Hình 3.19 Cấu hình mạng VoIP 54
Hình 3.20 Sơ đồ tổ chức đấu nối mạng FTTx 57
Hình 3.21 Minh họa kết nối FTTB và FTTH 57
Hình 4.22 (a) Tín hiệu nhận được ở bộ thu. (b) Hàm phân bố xác suất bit “1” và bit
“0” 60
Hình 4.23 Mối quan hệ giữa hệ số phẩm chất Q và tỉ lệ lỗi bit BER 63
Hình 4.24 Hệ số Q tính theo biên độ 63
Hình 4.25 Sự hình thành đồ thị mắt 65
Hình 4.26 Đồ thị mắt 65
Hình 4.27 Biểu diễn phổ tín hiệu tập trung ở bước sóng 1490 nm 66
Hình 4.28 Biểu diễn phổ tín hiệu tập trung ở bước sóng 1310nm) 67
Hình 4.29 Minh họa phương pháp ghép kênh TDM trong GPON 68
Hình 4.30 Phân loại mã đường dây 69
Hình 4.31 Sử dụng điều chế NRZ 70
Hình 4.32 Sử dụng điều chế RZ 71
Hình 4.33 Sơ đồ mạng GPON 77
Hình 4.34 Cấu trúc ONU 77
9
Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
Hình 4.35 Đồ thị mắt, BER, Q ở khoảng cách 20km 78
Hình 4.36 Đồ thị BER min ở khoảng cách 20 km 79

Hình 4.37 Đồ thị mức ngưỡng ở khoảng cách 20 km 79
Hình 4.38 Đồ thị mắt, BER, Q factor ở khoảng cách 10 km 80
Hình 4.39 Đồ thị mắt ở khoảng cách 20 km, hệ số chia của splitter là 1:4 81
Hình 4.40 Đồ thị mắt với hệ số chia là 1:64 82
Hình 4.41 Đồ thị mắt ở tốc độ 622.08 Mbps (down link) 83
Hình 4.42 Đồ thị mắt ở tốc độ 1224.16 Mbps (down link) 83
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 5
DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Yêu cầu băng thông đối với một số loại hình dịch vụ 14
Bảng 1.2 So sánh tính năng của các kỹ thuật xDSL 17
Bảng 1.3 So sánh giữa FTTx và ADSL 22
Bảng 2.4 So sánh AON và PON về băng thông 42
Bảng 2.5 So sánh AON và PON về việc điều khiển lưu lượng 43
Bảng 2.6 So sánh AON và PON về chỉ số CAPEX 44
Bảng 2.7 So sánh AON và PON về chỉ số OPEX 45
Bảng 3.8 Băng thông khả dụng 49
Bảng 3.9 Số lượng OLT tại khu vực Hà nội và Hồ Chí Minh 53
Bảng 4.10 Các thông số cơ bản mạng GPON 59
Bảng 4.11 Các tốc độ download và upload có thể trong mạng GPON 82
11
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
TỪ VIẾT
TẮT
TIẾNG ANH TIẾNG VIỆT




 
!" !#"

$%&'()*
+&
,- ,.-
/(0
12
3456
34.57
68)
"90:&
;&
$!< $!. !'=>7
$" $."7
?77
@
$"A$
$"7
8$
?7?%
2A7>B
&
3 38
$77>;*
&
C456 C456
"0:&
DC
E6 E.68)
"9?7F.:
GH
E!!3 E!!3 $>70%IJ

E!!$ E!!$
$>70%:

E!!K E!!K $>70%?J
E!!6 E!!6
$>70%>

E!!5 E!!5L
$>70%.;
7I
E!!M E!!M
$>70%?
N
E!!O E!!O
$>70%).P
O
E!!Q E!!Q
$>70%&
.N
-C" -456C7"
4R 22
-456
-456
-4.57
68)
"0:&
-
HDSL High Bit Rate Digital Subscriber

12

Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
Line
&
K!< KS!.
F9)T?7>
'=)T?
&7(
KE$ KE$
"9U>7+
.J>70
HSPA High Speed Packet Access
"&2+V
 ;*&
IDSL
Integrated Data Services Limited
Là công nghệ lai giữa ISDN
và DSL
W4!< W4!. !'=W
W6
W.
68)
"9F.:X
Y7
W4 W.4.
6J7F.:
W
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10
TỪ VIẾT
TẮT
TIẾNG ANH TIẾNG VIỆT

W!M
W
!M
.Z*
0%
"$ "$ ')[?7
"4C-
Moving Picture Experts Group
$D\UB
]=(
5"
57
"
^>0(X.J(
_
5E 57E K&7770
56 5768)
"9779
0
5! 57!
!%FG
0
5"$W
56!"$
W#
-B')[
0(`%FG
9
56! 5768)! !%FG9
56M 5768)M R.FG9

4M 4M R.FUB 
4$ 48$
!'*0
B
45"
457
"
Quản lý vận hành bảo dưỡng
lớp vật lý
456 4.5768) "90:&
SDSL Symmetric Digital Subscriber Line
"&>H]a
bY'UB
&]
)*bY9
!"
!."7

?77

M6W M68)W#
-Bc:
d9
< <d

 &
VDSL
Very High Bit Rate Digital
Subscriber Line


&
<5 <5 <G
<46 <4.68) "9(
," ,.."7
-\7)7
e2
WiFi Wireless Fidelity
"9)*c
:2.*%
WiMAX Worldwide Interoperability for
!D.B)%
13
Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
Microwave Access
;*&
)*f)(
>e
TỔNG QUAN VỀ MẠNG FTTx
1.1 Giới thiệu chương
Chương này cho ta cái nhìn khái quát về nguồn 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
1.2.1 Nhu cầu thuê bao băng rộng
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 1.1 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. Dự đoán trong các năm tới
tốc độ tăng trưởng sẽ tương đương và thậm chí là nhanh hơn khi nền kinh tế ổn định
và phát triển. Mặc dù vậy, theo xu hướng chung của thế giới, tốc độ tăng trưởng
thuê bao sẽ giảm dần và đạt khoảng 15% mỗi năm tính từ 2016, tương đương với tỷ
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10
Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
lệ thuê bao trên dân số khoảng 20 – 25%. Biểu đồ Hình 1.1 dưới đây cho biết dự
báo 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 20% thị phần
vào năm 2012.
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 20 – 30%. Số lượng người gia tăng
do tác động của hội nhập, phát triển và một phần 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.
Để ngày càng phát triển, đuổi kịp các nước phát triển khác, Việt Nam vẫn phát triển

mạnh, nhanh của thuê bao Internet để có thể phổ cập Internet rộng khắp trên đất
nước hơn 80 triệu dân này.
Năng lực mạng quốc gia: Dung lượng kết nối quốc tế liên tục tăng, đặc biệt
năm 2008 dung lượng tăng gần gấp đôi năm 2007. Trong thời gian tới khi FPT
Telecom triển khai xong đường cáp quang biển dung lượng sẽ tăng lên đến 40 GB,
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10
Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
VNPT cũng có kết nối vào hệ thống này.
Nhận định: 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 cổng 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. VNPT vẫn là
đơn vị dẫn đầu về năng lực mạng lưới, tiếp theo đó là FPT và Viettel. Mạng Internet
phủ đi các tỉnh thì phần lớn vẫn phát triển tập trung bởi VNPT, Viettel và một phần
là FPT, SPT và EVN.
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, chúng ta sẽ xem
xét một số công nghệ mạng truy nhập dưới đây.
1.2.2 Các công nghệ truy nhập
Các dịch vụ viễn thông ngày nay đã có những thay đổi về căn bản so với
trước. Lưu lượng thông tin trên mạng là sự hòa trộn giữa lưu lượng thoại và các
dịch vụ phi thoại trong đó lưu lượng dịch vụ phi thoại liên tục gia tăng và biến động
rất nhiều. Đây là những nguyên nhân chính tạo ra sự đòi hỏi đối với mạng viễn
thông hiện thời phải đảm bảo truyền tải thông tin dung lượng lớn tốc độ cao với giá
thành hạ.

Mạng viễn thông thường được cấu thành bởi ba mạng chính: mạng lõi, mạng
phía khách hàng và mạng truy nhập. Mạng truy nhập đảm nhiệm việc kết nối giữa
tổng đài truy nhập dịch vụ và thiết bị khách hàng, là một phần rất quan trọng. 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:
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10
Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
• Truy nhập qua vệ tinh
• Hệ thống truy nhập đa điểm nội hạt (LMDS – Local Multipoint Distribution
System)
• WiFi, WiMAX
• 3G, HSPA
1.2.2.1 Công nghệ xDSL
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 Bảng 1.2 dưới đây tóm tắt một
số đặc tính các kỹ thuật xDSL.
Bảng 1.2 So sánh tính năng của các kỹ thuật xDSL
xDSL Downstream Upstream Độ dài truyền dẫn
ADSL 1,5-8Mbps 32-640 kbps 2,5 km – 5,5km
ADSL 2+ 24Mbps 2Mbps 1,5 km
HDSL 1,544 - 2,048 Mbps 1,544 - 2,048 Mbps 3,5 km (1 - 3 cặp dây)

SDSL 144 kbps - 2Mbps 144 kbps - 2Mbps 3,5 km đến 6,5 km
IDSL 144 kbps 144 kbps 5,5 km
VDSL 2,3 Mbps - 52Mbps 1,6 - 26 Mbps 300m - 1,5km
1.2.2.2 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. Công nghệ theo tiêu chuẩn DOCSIS (Data Over Cable
Service Interface Specification) cho phép khách hàng có thể kết nối Internet với tốc
độ tải dữ liệu (download) tối đa lên tới 10Mbps và tốc độ gửi dữ liệu (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 nhưng để sử dụng
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10
Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
được Internet là hình thông tin hai chiều thì các nhà cung cấp truyền hình cáp cần
phải đầu tư nâng cấp thiết bị để có 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.
1.2.2.3 Wifi và Wimax
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: nhà
ga, sân bay, khách sạn, quán cafe do giá thành thiết bị truy nhập AP (Access Point)
rẻ, thiết bị đầu cuối có sẵn trong tất cả các máy tính xách tay, điện thoại di động…
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.
Hiện IEEE đã thông qua 2 chuẩn trên bộ tiêu chuẩn IEEE 802.16
• Chuẩn 802.16-2004 cho mạng cố định được thông qua vào đầu tháng 7/2004.
Phổ tần số thấp hơn 11GHz, không đòi hỏi tầm nhìn thẳng, kỹ thuật điều chế
OFDM, tốc độ truyền cực đại dưới 75 Mbps với độ rộng băng tần 20 MHz và
4 - 18 Mbps với độ rộng băng tần 5 MHz, bán kính vùng phủ sóng của 1 cell là
2-10 km tuỳ thuộc vào tần số và mật độ người dùng.
• Chuẩn 802.16e cho mạng di động được thông qua vào ngày 7/12/2005. Phổ
tần số thấp hơn 6 GHz, không đòi hỏi tầm nhìn thẳng, sử dụng kỹ thuật
OFDMA tốc độ truyền cực đại dưới 75 Mbps với băng tần là 20 MHz, bán
kính vùng phủ sóng của 1 cell là 1 - 3 km Indoor và 2-5 km Outdoor, tốc độ di
chuyển của người dùng: dưới 100 km/h vẫn đảm bảo liên lạc tốt.
Tuy WiMAX có nhiều điểm ưu việt như vậy và có thể cạnh tranh với các
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10
Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
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. Hiện WiMAX là công
nghệ đang trong quá trình được xây dựng và hoàn thiện. Mặt khác giá cả thiết bị
đầu cuối hiện còn đắt, số lượng các nhà sản xuất các thiết bị đầu cuối hạn chế, việc
chuẩn hoá thiết bị khó đồng nhất do thiếu khả năng mềm dẻo, linh hoạt của
WiMAX. Bên cạnh đó, do WiMAX dựa trên nền IP nên việc kết nối, đánh số, chất
lượng dịch vụ, bảo mật và an toàn mạng cần nghiên cứu cụ thể. Dải tần mà
WiMAX sử dụng không tương thích tại mọi quốc gia điều này sẽ hạn chế khả

năng phổ biến của WiMAX tại những quốc gia này, mặt khác còn một hạn chế khác
là 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.
Ở phần trên chúng ta đã xem xét một số công nghệ truy nhập mạng. Những
công nghệ truy nhập đó có những ưu điểm và nhược điểm như đã phân tích. Tuy
nhiên các công nghệ này vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu cấp thiết cho thị trường
viễn thông về cả mặt tốc độ, loại hình dịch vụ… Đó là một trong những lí do mà
người ta nghĩ đến một công nghệ truy nhập mới FTTx.
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. Ở đây, “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
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, FTTU,
FTTE… 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.
• FTTH (Fiber To The Home): cáp quang chạy đến tận nhà thuê bao.
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10
Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
• 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 xẻ 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)…
Hình 1.2 Phân loại mạng FTTx theo chiều dài cáp quang
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. Trong hệ thống đường quang trực tiếp mỗi sợi
quang sẽ kết nối tới chỉ một khách hàng. Vì sợi quang là sử dụng riêng rẽ, 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 có một nhược điểm cơ bản mà khó có thể phát triển cho quy mô
rộng đó là 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.
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10
Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
Cầu 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.
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 > 2 cm) có thể chứa được
khoảng 200 sợi quang, sẽ tăng được dung lượng đường truyền lên 6.000.000 cuộc
đàm thoại. So với các phương tiện truyền dẫn bằng dây thông thường, một cáp lớn
gồm nhiều đôi dây có thể truyền được 500 cuộc đàm thoại. Cáp đồng trục có khả
năng với 10.000 cuộc đàm thoại và một tuyến viba hay vệ tinh có thể mang được
2000 cuộc gọi đồng thời.
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,
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10
Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
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.
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. Ngoài ra, chúng ta có thể
thấy rõ hơn những ưu điểm mới và vượt trội của công nghệ FTTx so với các công
nghệ mạng ADSL hiện tại qua Bảng 1.3 dưới đây:
Bảng 1.3 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 tín hiệu
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
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10
Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
Khả năng đáp ứng các
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.
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 rất 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. Ngoài ra, mặc dù băng thông

của cáp quang là rất lớn nhưng băng thông dành cho các dịch vụ về game còn hạn
chế.
1.6 Ứng dụng của FTTx
Thông thường, chúng sử dụng các dịch vụ viễn thông như là thoại, truyền
hình, internet một cách riêng biệt. Tức là chúng ta có thể sử dụng dịch vụ thoại của
nhà cung cấp A, truyền hình cáp của nhà cung cấp B, internet của một nhà cung cấp
C. Thậm chí với mỗi nhà cung cấp hay với mỗi một loại hình dịch vụ lại cần tới một
đường dây thuê bao riêng. Điều đó gây những khó khăn nhất định trong việc thu
cước, thiết bị, chất lượng dịch vụ… Trong khi đó, những tính năng vượt trội của
FTTx cho phép sử dụng các dịch vụ này 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). Hãng viễn thông Orange Telecom (France) khá thành công với gói dịch vụ
Orange TV tại Pháp, Hàn Quốc mở rộng IPTV ra cả nước, PCCW thành công với
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10
Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
dịch vụ IPTV tại Hồng Kông, Nokia Siemens Networks triển khai IPTV tại Ba Lan
(4/2007)… 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 VNPT, FPT, SPT, VTC đã đưa IPTV, VoD ra thị trường nhưng ở
phạm vi và quy mô nhỏ.

Để sử dụng dịch vụ IPTV, các user có thể thông qua máy vi tính PC hoặc
máy thu hình phổ thông cộng với hộp phối ghép set topbox . IPTV có 2 đặc điểm cơ
bản là: dựa trên nền công nghệ IP và phục vụ theo nhu cầu. Tính tương tác là ưu
điểm của IPTV so với hệ thống truyền hình cáp CATV hiện nay vì truyền hình
CATV tương tự cũng như CATV số đều theo phương thức phân chia tần số, định
trước thời gian và quảng bá đơn hướng (truyền từ một trung tâm đến các máy tivi
thuê bao). Mạng CATV hiện nay chủ yếu dùng cáp đồng trục hoặc lai ghép cáp
đồng trục với cáp quang (HFC) đều phải chiếm dụng tài nguyên băng tần rất rộng.
Hơn nữa kỹ thuật ghép nối modem cáp hiện nay đều sản sinh ra tạp âm. So với
mạng truyền hình số DTV thì IPTV có nhiều đổi mới về dạng tín hiệu cũng như
phương thức truyền bá nội dung. Trong khi truyền hình số thông qua các menu đã
định trước (thậm chí đã định trước hàng tuần, hoặc hàng tháng) để các user lựa
chọn, thì IPTV có thể đề cao chất lượng phục vụ có tính tương tác và tính tức thời.
Người sử dụng (user hoặc viewer) có thể tự do lựa chọn chương trình TV của mạng
IP băng rộng. Với ý nghĩa đúng của phương tiện truyền thông giữa server và user.
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…
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… Dưới đây là một vài hình
ảnh về dịch vụ VOD. Hình 1.3 dưới đây mô tả một trong những ứng dụng được
triển khai trên nền mạng FTTx. Dịch vụ này cũng đã được FPT thử nghiệm thành
công.
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10
Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
Hình 1.3 Ví dụ về dịch vụ IPTV
1.7 Tình hình phát triển FTTx trên thế giới và tại Việt Nam
1.7.1 Tình hình FTTx trên thế giới
1.7.1.1 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

FTTB/H (trong đó FTTB là chính). 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%.
Xu hướng triển khai:
Các nhà khai thác FTTH/B chính bao gồm:
• China Telecom (CTC) và China Netcom (CNC) đã triển khai FTTH/B
• Great Wall Broadband triển khai FTTH
• FTTH + LAN được triển khai trong các tòa nhà mới, và ADSL 2 triển khai
đến các khách hàng khác.
Xu hướng công nghệ:
• Công nghệ PON trên nền FTTB
• Nhà khai thác CTC đã chuẩn hóa EPON của riêng họ để có thể kết nối
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10