Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx chuẩn GPON

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay 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 ITUT 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 CMC TI và VNPT là hai công ty đang triển
khai mạng
FTTx
theo công nghệ GPON. Do đó em chọn đề tài tốt nghiệp là
“Nghiên cứu và mô
phỏng
mạng FTTx” để tìm hiểu về công nghệ này.
Nội dung nghiên cứu cụ thể như sau:
− Giới thiệu tổng quan về mạng FTTx.
− Giới thiệu và so sánh các phương pháp triển khai mạng FTTx.
− Nghiên cứu chuyên sâu về công nghệ quang thụ động chuẩn GPON,
các dịch vụ có thể triển khai trên đó.
− Mô phỏng các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạng.
0909466614
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH
0909466614

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
DANH MỤC BẢNG BIỂU
0909466614
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
DANH MỤC TRA CỨU TỪ VIẾT TẮT
A
AES Advanced Encrytion Standard
Alloc ID Allocation Identifier
AON Acctive Optical Network
AP Access Point
APON ATM PON
ATM Asynchronous Transfer Mode
B
BER Bit Error Ratio
BIP Bit Interleved Pority
BOH Burst over Head
BPL Broadband over Power Line
BPON Broadband PON
C
CAPEX Capital Expense
CDMAPON Code Devision Multiplexing Access PON
CO Central Office
D
DBA Dynamic Bandwith Assignment
DEMUX Demultiplexer
DP Distribution Point
DSL Digital Subscriber Line
E
EPON Ethernet PON
F

FBA Fixed Bandwitch Allocation
FEC Forward Error Correction
FMD Fiber Management Point
FTTH/B/N/E/C
Fiber to the
Home/Building/Business/Exchange/Curb/
G
GEM GPON Encapsulation Method
GEPON Gigabit Ethernet PON
GPM GPON Physical Media Dependent
GPON Gigabit PON
0909466614
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
GTC GPON Transmission Conversion
H
HEC Header Error Control
HFC Hybrid Fiber Coaxial
I
IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
IP Internet Protocol
IPTV Internet Protocol Television
ISP Internet Service Provider
ITUT International Telecommunication Union- Telecom
L
LLID Link Logic Identifier
M
MAC Media Access Control
MDU Multi Dwelling Unit
MPCPDU Multipoint Control Protocol Data Unit
MPLS Multiprotocol Label Switching

MUX Multiplexer
N
NRZ Non Return to Zero
O
OAM Operation Adminstration and Mainternance
ODN Optical Distribution Network
OLT Optical Line Termination
OMCI ONU Management and Control Interface
ONT Optical Network Termination
ONU Optical Network Unit
OPEX Operation Expense
P
PCPd Physical Control Block downsteam
PDU Protocol Data Unit
PLC Power Line Communication
PLI Payload Length Indicator
PLOAM Physical Layer OAM
PON Passive Optical Network
PTI Payload Type Indicator
0909466614
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
Q
QoS Quality of Service
R
RTD Round Trip Delay
RZ Return to Zero
S
SDU Service Data Unit
T
TC Transmission Convergence

T-CONT Transmission Containers
TDM Time Devision Multilplexing
TDMA Time Devision Multilplexing Access
V
VCI Vitural Channel Identifier
VoD Video on Demand
VoIP Voice over IP
VPI Vitural Path Identifier
W
WDMPON Wavelength Devision Multiplexing PON
0909466614
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
CHƯƠNG 1: TỔNG QUANG VỀ MẠNG FTTx
1.1. Nguồn gốc ra đời của mạng FTTx
Trong cuộc sống hiện đại như hiện nay thì ngày càng nhiều dịch vụ truy cập
băng rộng ra đời mà băng thông của các loại hinh dịch vụ đó là rất lớn.
Service
Bandwidth
Broadcast TV (MP
EG
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
Bảng 1. 1 Yêu cầu băng thông đối với một số loại hình dịch vụ
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 khoảng 50%. Dự đoán
trong các năm sau tốc dộ tăng trưởng sẽ nhanh hơn nữa bởi nền kinh tế đang phát
triển.
Biểu đồ dưới đây cho ta biết về tốc độ tăng trưởng thuê bao tại Việt Nam
tính từ 2008 đến năm 2012.
Hình 1. 1: Dự báo tăng trưởng Internet tại Việt Nam (nguồn CMC Telecom)
0909466614 Trang
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
Qua biểu đồ trên ta có thể thấy thị phần của internet băng rộng sẽ tăng dần
so với thị phần internet chung và sẽ đạt mức tối đa 10% thị phần vào năm 2012.
Tốc độ tăng số lượng người dùng internet 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 một phần là sự chuyển đổi của
người sử dụng công nghệ dial up cũ sang 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 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 về tăng cả chất lượng lẫn số lượng
người sử dụng Internet. Mạng Internet đường trục 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, HongKong, Singapore thông qua chủ yếu hệ thống cáp quang biển. Đã
có kết nói trung chuyển qua VNNIC và peering với nhau giữa các ISP nhằm tận
dụng đường truyền và lưu lượng trong nước.
Rõ rang 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 thì có nhiều công nghệ truy cập. Các công nghệ trong mạng
truy cập 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 cập 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.
− Wifi, Wimax.
− 2G, 3G, 4G,…
Công nghệ xDSL: tận dụng hệ thống cáp điện thoại bằng đồng có sẵn để
truyền 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 dữ liệu ở tốc độ
0909466614 Trang
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
cao. xDSL có nhiều dạng như ADSL (Asymetric DSL), ADSL2, ADSL2+, VDSL

(Very high bit-rate DSL), HDSL…
Cáp truyền hình: truy cập Internet tốc độ cao qua đường truyền hình cáp là
mô hình lai ghép HFC (Hybrid Fiber Coaxial), tận dụng cơ sở hạ tầng cáp quang và
cáp đồng trục của mạng truyền hình cáp, cho phép kết nối Internet với tốc độ
download tối đa 10Mbps và tốc độ upload 2Mbps cao hơn nhiều so với tốc độ
đường truyền ADSL (8Mbps- 600kbps). Mạng cáp CATV truyền thống chỉ truyền
tải thông tin một chiều từ nhà cung cấp nội dung chương trình (các kênh TV) tới cái
thuê bao. Để sử dụng Internet loại hình thông tin hai chiều thì các nhà cung cấp
phải đầu tư nâng cấp thiết bị để có khả năng truyền tải thông tin theo chiều ngược
lại từ hướng 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 sử dụng rộng rãi tại 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 WiFi các trạm đầu cuối truy
nhập theo điểm truy cập (Access Point ) một cách ngẫu nhiên, vì thế trạm xa điểm
truy cập hơn sẽ dễ đứt kết nối hơn so với trạm gần điều này dẫn đến hạn chế khi
triển khai các dịch vụ cần chất lượng cao như IPTV, VoIP,…
WiMAX: là công nghệ truy nhập không dây băng rộng do diễn đàn WiMAX
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 như một phương thức thay thế cho cáp,
đặc biệt hữu ích với những vùng không triển khai được DSL. WiMAX có thể cung
cấp tốc độ hàng chục Mbps trong khoảng cách vài chục km theo tiêu chuẩn IEEE
802.16, tầm hoạt động của nó có thể lên đến 50km đối với trạm cố định và 5-15km
cho di động. Tuy WiMAX có nhiều điểm ưu việt như vậy nhưng vẫn chưa đủ đáp
ứng băng thông cỡ Gigabit tới người dùng, việc triển khai công nghệ này còn nhiều
khó khăn về giá cả thiết bị cuối, hay quỹ băng tần, ngoài ra WiMAX sử dụng sóng
vô tuyến nên sẽ chịu ảnh hưởng của môi trường.
Để đáp ứng nhu cầu cấp thiết cho thị trường viễn thông về cả mặt tốc độ lẫn

loại hình dịch vụ, người ta nghĩ đến một công nghệ truy nhập mới đó là FTTx.
1.2. Định nghĩa
FTTX (Fiber to the x) là một kiến trúc mạng sử dụng sợi quang từ thiết bị
chuyển mạch của nhà cung cấp dịch vụ kéo đến thuê bao. Trong đó sợi quang có
hoặc không dùng trong tất cả kết nối từ nhà cung cấp đến khách hàng. “x” được
0909466614 Trang
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
hiểu như 1 ký tự đại diện cho các loại hình mạng khác nhau như FTTH (Home),
FTTB (Building/Business), FTTC (Curp/ Cabinet), FTTN (Node), Do đó có thể
thay thế cơ sở hạ tầng mạng cáp đồng hiện nay 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.
1.3. Phân loại
1.3.1. 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.
− 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.
0909466614 Trang
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
− Ngoài ra còn có một số loại hình khác như là FTTE (Fiber To The
Exchange),
FTTN (Fiber To The
Node)…
1.3.2. 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.
0909466614 Trang
Hình 1. 4:
Cấu hình Point to Multipoint
Hình 1. 3: Cấu hình Point to Point
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
1.4. Ưu nhược điểm mạng
FTTx
1.4.1. 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, Ethernet, E1/T1, E2/T2, E3/T3,
SONET/SDH.
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.
0909466614 Trang
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
1.4.2. 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.
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 c
áp…
Không bị ảnh
hưởng
Bảo
mật
Độ bảo mật thấp, dễ
bị
đánh cắp tín hiệu
đường
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
Cho phép cân bằng
:
Upload =
download
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.
Bảng 1. 2:
So sánh giữa ADSL và FTTx
1.5. 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.
0909466614 Trang
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
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. 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…
1.6. Tình hình phát triển FTTx trên thế giới và tại Việt
Nam
1.6.1. 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.
0909466614 Trang
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
Thông tin thị trường 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.
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
0909466614 Trang
Hình 1. 5 :Tốc độ phát triển FTTH tại Hàn
Quốc
Hình 1. 6 : Phát triển thuê bao FTTH tại Nhật
Bản
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
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.
1.6.2. 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…
0909466614 Trang
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP TRIỂN KHAI MẠNG FTTx
2.1. Triển khai theo dạng chủ động AON
2.1.1. Cấu trúc mạng quang chủ động
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.
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
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.

0909466614 Trang
Hình 2. 1: Kiến trúc mạng quang chủ động
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
2.1.2.
Ưu nhược điểm của mạng AON
2.1.2.1.
Ưu điểm
−
Nhờ sử dụng các thiết bị chuyển mạch chủ động nên việc điều khiển băng
thông, lưu lượng dễ dàng.
−
Nếu mỗi thuê bao sử dụng riêng một đường cáp quang thì băng thông sẽ rất
lớn.
−
Khó có thể có sự xung đột xảy ra trong trường hợp mạng có nhiều thuê bao
vì mỗi thuê bao sử dụng một giao diện khác nhau.
2.1.2.2.
Nhược điểm
Nhược điểm rất lớn dầu tiên 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. Và do phải sử dụng nguồn điện nuôi các thiết bị chuyển
mạch nên sẽ tốn thêm chi phí vận hành và bảo dưỡng.
2.2. Triển khai theo dạng thụ động
2.2.1. Cấu trúc mạng quang thụ động
Hình 2. 2: Kiến trúc mạng quang thụ động
0909466614 Trang
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
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 1-128 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. 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.
− ONT (Optical Network Terminal): ONU là thiết bị lắp đặt tại phía khách
hàng.
Nó là điểm cuối của mạng quang FTTH. ONT 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.
− ONU (Optical Network Unit: Đây là thiết bị đầu cuối phía người
sử
dụng, là điểm cuối cùng của
ODN.
− ODN (Optical Distribution Network): Hệ thống phân phối cáp quang tính
từ
sau OLT đến ONU/ONT. Cụ thể, hệ thống phân phối quang ODN 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
suy hao càng lớn. công suất suy hao sẽ được tính theo công thức
10log(1/N) N là hệ số chia, vậy với hệ số chia là 1:2 thì 10log1/2=3 dB, với 1:64
suy hao là 18dB. Suy hao này chính là suy hao xen tạo ra bởi sự chưa hoàn hảo
trong quá trình xử lý.
0909466614 Trang
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
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 đưa ra những mô hình mềm dẻo, phù hợp với nhu cầu phát
triển
của thuê bao cũng như đòi hỏi ngày càng tăng về băng thông. Bằng cách sử
dụng
bộ
ghép 1:2 và các bộ chia 1:N, PON có thể triển khai theo bất cứ cấu
hình nào, PON có thể thu gọn lại thành các vòng ring kép, hình cây hay một
nhánh
của cây. Các tuyến truyền dẫn trong PON đều được thực hiện giữa OLT và
ONU.
0909466614 Trang
Hình 2. 3 :Bộ chia công suất

quang
Hình 2. 4 :Mô hình mạng quang thụ động
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
2.2.2. Một số thiết bị ONT
ONT chia thành nhiều loại: trong nhà (Indoor series), bên ngoài
(Outdoor
series), doanh nghiệp (Business series), modular (Modular
series).
Thiết bị I-series ONT (Indoor-
series)
Là thiết bị dùng cho gia đình. Indoor ONT cung cấp kết nối giữa cáp
quang
PON và thiết bị của người sử dụng, Indoor ONT phục vụ như một điểm
vào
duy
nhất cho các dịch vụ.
Indoor ONT cung cấp các interface
cho:
− 2 kênh dịch vụ thoại
(POTS)
− 2 cáp Ethernet
10/100Base-T
− 1 kết nối video
RF
− 1 port cáp quang và 1 port
nguồn
Thiết bị Outdoor-series ONT:
Là thiết bị được lắp đặt bên trong hoặc bên ngoài nhà
ở.
Outdoor ONT sử dụng ba loại connector: các POTS

(RJ-
11),connector
data(10/100Base-T RJ-45) và quang(SC/APC connector)
.
0909466614 Trang
Hình 2. 5 Thiết bị Indoor-series
ONT
Hình 2. 6 :Thiết bị Outdoor-series
ONT
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
Thiết bị Bussiness-series
ONT
Hình 2. 7: Thiết bị Bussiness-series
ONT
Thiết bị Bussiness ONT phù hợp trong các doanh nghiệp cho những
ứng
dung SOHO. Thiết bị này hỗ trợ các connetor: POTS (RJ-11),connector
data
(10/100Base-T RJ-45) , quang (SC/APC connector) và
video.
Thiết bị MDU-series
ONT
Hình 2. 8 :Thiết bị MDU-series
ONT
Được sử dụng bên trong hoặc bên ngoài nhà, trên tường hoặc trong các
tủ
rack. Modular ONT được thiết kế chắc chắn và kín để chống bụi,
mưa
Cáp nối được gắn vào phía sau của ONT, hỗ trợ nhiều loại connector :
POTS

(RJ-11),connector data(10/100Base-T RJ-45) , quang(SC/APC
connector)
2.2.3. Ưu nhược điểm của mạng PON
2.2.3.1. Ưu điểm
− Sử dụng các thiết bị thụ động nên không cần cấp nguồn, loại bỏ hoàn
toàn
sự
cần thiết của nguồn ngoài. Dẫn tới giá thành
rẻ.
− Giảm chi phí bảo dưỡng và vận
hành.
− Tốc độ down load và up load
cao.
− Giảm chi phí sợi quang và giảm chi phí các thiết bị cho phép nhiều người
dùng
chia sẻ chung một
sợi.
0909466614 Trang
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
2.2.3.2. Nhược
điểm
− Giới hạn băng thông cho các thuê bao vì splitter chia đều băng
thông
− Giới hạn vùng phủ sóng: tối đa là 20 km, phụ thuộc vào số lượng splitter
(càng
nhiều splitter thì khoảng cách truyền càng
giảm)
2.3. So sánh mạng PON và AON
Có rất nhiều yếu tố để so sánh ưu điểm và nhược điểm của hai kỹ thuật PON
và AON. Tuy nhiên, ở đây chúng ta sẽ xem xét một số thông số quan trọng như

băng thông, khả năng điều khiển luồng, khoảng cách… Đó là những thông số về kỹ
thuật. Ngoài ra chúng ta còn đánh giá PON và AON dựa trên những chỉ tiêu về kinh
tế trong đó 2 tham số đó là: chỉ số CAPEX và chỉ số OPEX. Đây là 2 chỉ tiêu rất
quan trọng khi người ta đánh giá mức độ khả thi của một dự án nào đó.
2.3.1. Về băng thông
Ngày càng có nhiều dịch vụ viễn thông yêu cầu tốc độ cao như IPTV, VOD,
Conference meeting… Do đó băng thông là một vấn đề vô cùng quan trọng. Bàng
so sánh dưới đây sẽ cho ta cái nhìn khái quát hơn về băng thông đáp ứng được giữa
2 công nghệ này.
AON PON Đánh giá
Băng thông tối đa cho một thuê bao
Rộng
Với mỗi một thuê bao sử
dụng riêng một đường cáp
quang thì băng thông có
thể nằm trong khoảng từ
100Mbps đến 1Gbps (đối
với hộ gia đình hoặc một
công ty)
Hợp lý
Các chuẩn của mạng PON
được nghiên cứu rộng rãi
cho phép băng thông cấp
phát đến các port tại OLT
là giống nhau.
AON ưu thế hơn
Công nghệ AON tốt hơn,
băng thông tối đa của mỗi
thuê bao là lớn hơn. Bởi vì
đối với các doanh nghiệp

thì băng thông thường lớn
hơn các thuê bao của hộ gia
đình, nếu sử dụng PON thì
không thể điều khiển sự
khác nhau này.
Điều chỉnh băng thông
0909466614 Trang
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
Đơn giản
Khi một node truy cập
được cấu tạo từ các
module thì người ta có thể
nâng cấp được băng thông
cho một thuê bao nào đó
bằng cách can thiệp vào
phần cứng
Khó khăn
Để điều chỉnh băng thông
của một thuê bao thì rất
khó vì nó phụ thuộc vào
cấu trúc của mạng PON.
Điều này có thể được cải
tiến trong tương lai nếu
cấu trúc mạng PON có
cấu hình dự phòng n +1
AON tốt hơn
Công nghệ mạng AON tốt
hơn bởi vì nó dễ dàng nâng
cấp hơn
Bảng 2. 1 So sánh AON và PON về băng thông

2.3.2. Về điều khiển lưu lượng
AON PON Đánh giá
Sự phát triển băng thông hiện thời
Đơn giản
Có thể điều tiết lưu lượng
tại các node truy cập
thông qua các switch dưới
sự quản lý của hệ thống
điều khiển mạng
Khó khăn
Vì mạng PON tại phía nhà
cung cấp dịch vụ sử dụng
công nghệ ghép kênh theo
bước sóng và trong quá
trình truyền nhận lại sử
dụng các splitter cho nên
việc điều khiển băng
thống là khó khăn
AON chiếm ưu thế
Các hiện tượng trễ, jitter và các nhiễu khác trong quá trình truyền
Thấp
Đều sử dụng sợi quang
nên những hiện tượng này
là không đáng kể
Thấp Như nhau
Sự xung đột tại các node truy cập
Thấp
Dù n thuê bao tại một
Cao
Tại OLT, một splitter

AON ít xung đột hơn
Số lượng thuê bao sử
0909466614 Trang
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Đức Chí
node truy cập sử dụng n
giao diện quang và mật độ
thuê bao tại các card giao
diện tương đối thấp so với
OLT sử dụng mạng PON
nhưng khi có sự cố xảy ra
thì ít thuê bao sẽ bị ảnh
hưởng hơn
quang chia giao diện
người dùng ra làm 32 hay
64 tín hiệu. Một subrack
thường cung cấp vài giao
diện thuê bao. So sánh với
node truy cập của mạng
AON, khi xảy ra sự cố thì
thường có nhiều thuê bao
chịu ảnh hưởng
dụng mạng AON chịu
ảnh hưởng của sự cố
đường truyền ít hơn so
với mang PON
Bảng 2. 2 So sánh AON và PON về việc điều khiển lưu lượng
2.3.3. Về tính kinh tế
2.3.3.1. Về chỉ số CAPEX
Định nghĩa : Là vốn đầu tư cho tư liệu sản xuất của các hãng, chính phủ, các
cơ quan chính phủ hay hộ gia đình, nhằm mục đích thay thế vốn đã khấu hao hay

tạo vốn mới.
AON PON Giá thành
Giá thành thiết bị đầu cuối
Thấp
Bởi vì các chuẩn Ethernet
đã được sử dụng nên thiết
bị đầu cuối tại phía người
sử dụng tương đối rẻ.
Cao
Cấu trúc mạng không
giống những mạng truyền
thống nên phải xây dựng
các chuẩn mới nên thiết bị
đầu cuối cũng khó khăn
hơn trong việc nghiên cứu
và chế tạo.
AON ưu thế hơn
Giá thành các thành phần cấu thành nên mạng(các thiết bị chủ động)
Cao
Môt thuê bao cần có một
cổng laser tại node truy
cập nên một đường quang
được chia ra làm nhiều
kết nối thì công suất của
Thấp
Bởi vì một port trên OLT
có thể cung cấp cho nhiều
thuê bao nên khi số lượng
thuê bao tăng lên người ta
có thể sử dụng các splitter

PON chiếm ưu thế
0909466614 Trang