Đề tài Thiết kế chế tạo máy thái sắn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP QUANG
ETHERNET-EPON

Giáo viên hướng dẫn:

TS. Trần Hoài Trung

Sinh viên thực hiện:

Quách văn Hiếu

Lớp:

KTVT_A

Khóa:

50

Hà Nội - 2013

Đồ án: ‘‘ Nghiên cứu công nghệ truy nhập quang Ethernet- Pon’’

Page 1

2

LỜI MỞ ĐẦU
Công nghệ 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 đó, các nhà cung cấp dịch vụ
viễn thông không ngừng đổi mới công nghệ cũng như dịch vụ mới. Vấn đề đặt
ra là làm thế nào để các nhà cung cấp 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 rộng luôn được đặt lên hàng đầu. Trước
kia, cáp đồng đã được lựa chọn sử dụng chủ yếu cho hệ thống mạng truy nhập.
Tuy nhiên với những hạn chế như băng thông nhỏ, khả năng chống nhiễu kém,
suy hao lớn, phạm vi truyền ngắn, cáp đồng đã tỏ ra không còn phù hợp với nhu
cầu sử dụng mạng khi mà ngày nay càng nhiều dịch vụ truy cập băng rộng ra đời
như tripleplay, IPTV, VoD, VoIP… và đặc biệt là sự phát triển nhanh chóng của
Internet. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để truyền tải được nhiều loại dữ liệu trong
khi băng thông là có hạn. Với những vấn đề đó, việc đưa cáp quang vào sử dụng
trong mạng truy nhập là một giải pháp hữu hiệu, và công nghệ PON (Passive
Opical Netword: Mạng truy nhập quang thụ động) ra đời đã mở ra một tiềm
năng lớn cho việc triển khai các dịch vụ băng rộng và thay thế dần các hệ thống
mạng truy nhập cáp đồng băng thông hẹp, chất lượng thấp. Trong các chuẩn
PON thì hiện nay EPON (Ethernet - Pon: Mạng quang thụ động chuẩn Ethernet)
đã được lựa chọn sử dụng nhiều nhất để thay thế cho các mạng truy nhập của
nhiều nước trên thế giới. Với những đặc điểm kỹ thuật công nghệ mềm dẻo hỗ
trợ nhiều lựa chọn cho tốc độ truy nhập, EPON đang ngày càng khẳng định là
công nghệ của mạng truy nhập thế hệ mới.
Trong đồ án này, em đi sâu vào nghiên cứu cấu trúc của công nghệ EPON và khả năng triển khai tại Việt Nam. Đồ án gồm 4 chương. Chương 1 trình
bày khái quát chung về mạng truy nhập quang, các công nghệ sử dụng mạng
truy nhập và hướng phát triển của mạng truy nhập quang. Chương 2 đi sâu vào

SV: Quách Văn Hiếu

GVHD: TS.Trần Hoài Trung


3

tìm hiểu mạng truy cập PON. Chương 3 trình trình bày công nghệ Ethernet, cấu
trúc phân lớp, giới thiệu tổng quan về kỹ thuật Ethernet, kiến trúc mô hình
mạng, từ đó cho thấy thế mạnh công nghệ này trong mạng truy nhập quang thụ
động và công nghệ EPON. Chương 4 khả năng triển khai mạng E-PON vào hệ
thống mạng truyền tải Việt Nam.

Hà Nội, ngày 14 tháng 3 năm 2013
sinh viên

Quách Văn Hiếu

SV: Quách Văn Hiếu

GVHD: TS.Trần Hoài Trung


4

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 2
MỤC LỤC .............................................................................................................................. 4
TỔNG HỢP DANH MỤC HÌNH VẼ .................................................................................... 6

TỔNG HỢP DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................... 8
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG ...................................... 11
1.1. Giới thiệu chung. ...................................................................................................................... 11
1.1.1. Vị trí mạng truy nhập trong mạng viễn thông. ........................................................................ 11
1.1.2. Mạng truy nhập cáp đồng. ....................................................................................................... 11
1.1.3. Mạng truy nhập cáp quang. ..................................................................................................... 13
1.2. Mạng truy nhập quang FTTx. ................................................................................................ 14
1.2.1. Giới thiệu................................................................................................................................. 14
1.2.2. Phân loại mạng FTTx theo vị trí đặt ONU. ............................................................................. 14
1.2.3. Phân loại mạng FTTx theo cấu hình. ...................................................................................... 15
1.3. Các công nghệ cung cấp kết nối mạng quang FTTx. ............................................................ 16
1.3. 1. Mạng quang chủ động AON. ................................................................................................. 16
1.3.2. Mạng quang thụ động PON. .................................................................................................... 18

Trong sơ đồ trên, các thành phần chính của một mạng PON là: .......................................... 20
1.3.3. So sánh mạng PON và AON. .................................................................................................. 21
1.4. Kết luận. .................................................................................................................................... 21

CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG PON. .................................... 22
2.1. Kiến trúc mạng PON................................................................................................................ 22
2.2. Mô hình mạng PON. ................................................................................................................ 22
2.3. Các thành phần cơ bản của mạng quang thụ động PON. .................................................... 25
2.3.1. Sợi quang, cáp quang. ............................................................................................................. 25
2.3.2. Bộ tách, ghép quang. ............................................................................................................... 25
2.3.3. Các đầu cuối mạng PON. ........................................................................................................ 25
2.4. Các công nghệ của PON........................................................................................................... 26
2.4.1. APON/BPON. ......................................................................................................................... 26
2.4.2. EPON/GEPON. ....................................................................................................................... 27
2.4.3. GPON. ..................................................................................................................................... 28
2.4.4. WDM- PON. ........................................................................................................................... 29

2.4.5. CDMA-PON. .......................................................................................................................... 30
2.4.6. So sánh các chuẩn công nghệ của TDMA-PON. .................................................................... 31
2.5. Kết luận chương. ...................................................................................................................... 34

SV: Quách Văn Hiếu

GVHD: TS.Trần Hoài Trung


5

CHƯƠNG III: MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET-PON ............. 35
3.1. Tổng quan về công nghệ Ethernet. ......................................................................................... 35
3.1.1. Kiến trúc mô hình mạng Ethernet. .......................................................................................... 36
3.1.2. Các phần tử mạng Ethernet. .................................................................................................... 37
3.1.3. Quan hệ vật lý giữa IEEE802.3 và mô hình tham chiếu ISO. ................................................. 38
3.1.4. Lớp con Mac Ethernet. ............................................................................................................ 40
3.1.5. Lớp vật lý Ethernet. ................................................................................................................. 42
3.1.6. Ethernet và mô hình OSI. ........................................................................................................ 43
3.2. Mạng truy nhập quang thụ động ETHERNET-PON. .......................................................... 45
3.2.1. Mạng truy nhập quang thụ động EPON. ................................................................................. 45
3.2.2. Nguyên lý hoạt động. .............................................................................................................. 46
3.2.3. Giao thức điều khiển đa điểm MPCP. ..................................................................................... 48
3.2.4. EPON với kiến trúc 802. ......................................................................................................... 53
3.3. Trễ và các phương pháp phân phối băng thông trong EPON. ............................................ 57
3.3.1. Mô hình mô phỏng của mạng truy nhập EPON. ..................................................................... 57
3.3.2. Thuật toán InterleAved Polling. .............................................................................................. 60
3.3.3. Kế hoạch phân bổ băng thông. ................................................................................................ 64
3.3.4. Các thành phần của trễ gói. ..................................................................................................... 66
3.3.5. Sự cấp phát băng thông. .......................................................................................................... 67

3.3.6. SLA aware P- DBA. ............................................................................................................... 70
3.3.7. SLA aware Adaptive DBA. ..................................................................................................... 72
3.4. Kết luận chương. ...................................................................................................................... 74

CHƯƠNG IV: KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI TẠI VIỆT NAM ............................................ 75
4.1. Tình hình triển khai mạng truy nhập quang Việt Nam. ....................................................... 75
4.2. Áp dụng triển khai thực tế tại Việt Nam. ............................................................................... 76
4.2.1. Nhu cầu sử dụng internet băng rộng tại Việt Nam. ................................................................. 77
4.2.1. Nhu cầu sử dụng IPTV của mạng VNPT tại Việt Nam. ......................................................... 79
4.2.2. Dịch vụ VoIP tại Việt Nam. .................................................................................................... 80
4.3. Kết luận. .................................................................................................................................... 83

KẾT LUẬN CHUNG ........................................................................................................... 84
LỜI CẢM ƠN....................................................................................................................... 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................... 87

SV: Quách Văn Hiếu

GVHD: TS.Trần Hoài Trung


6

TỔNG HỢP DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Vị trí mạng truy nhâp trong mạng viễn thông. .............................................. 11
Hình 1.2. Phân loại mạng FTTx theo vị trí đặt ONU. ................................................... 14
Hình 1.3. Kiến trúc mạng quang chủ động. .................................................................... 18
Hình 1.4. Kiến trúc mạng quang thụ động. ..................................................................... 20
Hình 2.1. Mô hình kiến trúc mạng quang thụ động PON. ............................................ 22
Hình 2.2. Mô hình cây. ...................................................................................................... 23

Hình 2.3. Mô hình dạng bus. ............................................................................................ 23
Hình 2.4. Mô hình dạng vòng. .......................................................................................... 24
Hình 3.1. Mô hình kết nối điểm – điểm. ......................................................................... 36
Hình 3.2. Mô hình kết nối bus đồng trục. ....................................................................... 37
Hình 3.3. Mô hình kết nối sao. ......................................................................................... 37
Hình 3.4. Quan hệ vật lý của Ethernet với mô hình tham chiếu OSI. ......................... 38
Hình 3.5. Lớp vật lý và lớp Mac tương thích với các yêu cầu cho truyền.................. 39
Hình 3.6. Dạng khung dữ liệu cơ bản Ethernet. ............................................................. 41
Hình 3.7. Mô hình tham chiếu lớp vật lý Ethernet. ....................................................... 44
Hình 3.8. Lưu lượng hướng xuống trong EPON............................................................ 47
Hình 3.9. Lưu lượng hướng lên trong EPON. ................................................................ 47
Hình 3.10. Thời gian Round – trip. .................................................................................. 50
Hình 3.11.Giao thức MPCP- hoạt động của bản tin Gate. ............................................ 51
Hình 3.12. Giao thức MPCP – hoạt động của bản tin Report. ..................................... 52
Hình 3.13. Trường link IP được nhúng trong mào đầu. ................................................ 54
Hình 3.14.a. Hướng xuống trong PtPE............................................................................ 55
Hình 3.14.b. Hướng lên trong PtPE. ................................................................................ 55
Hình 3.15. Cầu giữa các ONU trong PtPE. ................................................................... 56
Hình 3.16.a. Hướng truyền xuống trong SME. .............................................................. 56
Hình 3.16.b. Hướng truyền lên trong SME. ................................................................... 57

SV: Quách Văn Hiếu

GVHD: TS.Trần Hoài Trung


7

Hình 3.17. Mô hình mô phỏng mạng truy nhập EPON................................................. 58
Hình 3.18. Sự phát triển lưu lượng trong ONU. ............................................................ 60

Hình 3.19. Các bước của thuật toán Interleaved Plolling. ............................................ 62
Hình 3.20. Các thành phần của trễ gói. ........................................................................... 66
Hình 4.1. Dự báo tăng trưởng Internet tại Việt Nam (nguồn CMC Telecom) ........... 78

SV: Quách Văn Hiếu

GVHD: TS.Trần Hoài Trung


8

TỔNG HỢP DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: So sánh các chuẩn công nghệ của TDMA-PON. ......................................... 31
Bảng 4.1: Nhu cầu băng thông của một số loại hình dịch vụ. ...................................... 77

TỔNG HỢP THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
TỪ VIẾT TẮT

ADSL

TIẾNG ANH

TIẾNG VIỆT

Asymmetric Digital Subscriber

Đường dây thuê bao bất

Line

đối xứng
Chế độ truyền tải không

ATM

Asynchronous Tranfer Mode
Broadband Passive Optical

Mạng quang thụ động

Network

băng rộng

Cable Television

Truyền hình cáp

BPON
CATV

đồng bộ

Đa truy cập phân chia
CDMA

Code Division Multiple Access
theo mã
Cấp phát băng thông

DBA

Dynamic Bandwidth Alocation

động
Mang quang thụ động

EPON

Ethernet PON

chuẩn Ethernet
Mạng truy cập dịch vụ

FSAN

Full Service Access Network

FTTB

Fiber To The Building

Cáp quang đến tòa nhà

FTTC

Fiber To The Curb

Cáp quang đến cụm dân

SV: Quách Văn Hiếu

đầy đủ

GVHD: TS.Trần Hoài Trung


9

cư
FTTE

Fiber To The Exchange

Cáp quang đến tận tổng đài

FTTH

Fiber To The Home

Cáp quang đến tận nhà
Cáp quang đến các

FTTN

Fiber To The Node
node

FTTO

Fiber To The Office

Cáp quang đến văn phòng
Cáp quang đến tận

FTTU

Fiber To The User

người dùng
Cáp quang đến khu vực

FTTX

Fiber To The X
X
Gigabit Passive Optical

Mang quang thụ động

Network

Gigabit

GPON

IEEE

Institute of Electrical and lectronics Hiệp hội các kỹ sư điện và
Engineers

điện tử thế giới

Internet Protocol Television

Truyền hình Internet

ID

Indentify Destination

Chỉ định địa chỉ đích

IP

Internet Protocol

Giao thức Internet

Integrated Services

Mạng dịch vụ số tích

DigitaNetwork

hợp

International Telecommunication

Liên minh viễn thông

Union

quốc tế

IPTV

ISDN

ITU

IPS

Intrusion Prevention System

LAN

Local Area Network

SV: Quách Văn Hiếu

Hệ thống ngăn ngừa xâm
nhập
Mạng cục bộ

GVHD: TS.Trần Hoài Trung


10

MAN

Metropolitan Area Network

Mạng khu vực thủ đô

MAC

Media Access Control

Điều khiển truy nhập
Mạng phân phối mạng

ODN

Optical Distribution Network
quang
Thiết bị đầu cuối đường

OLT

Optical Line Terminal
dây quang

ONT

Optical Network Terminal

Thiết bị đầu cuối mạng

ONU

Protocol Data Unit

Đơn vị dữ liệu giao thức

PON

Passive ptical Network

Mạng quang thụ động

Time Division Multiplex

Đa truy cập phân chia

Access

theo thời gian

TDMA

Giao diện người sử dụng
UNI

User Network Interface

VOD

Video On Demand

WDM

Wave Division Multiplexing

WAN

Wide Area Network

- mạng
Video theo yêu cầu
Ghép kênh phân chia

SV: Quách Văn Hiếu

theo bước sóng
Mạng diện rộng

GVHD: TS.Trần Hoài Trung


11

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG

1.1. Giới thiệu chung.
1.1.1. Vị trí mạng truy nhập trong mạng viễn thông.
Mạng viễn thông gồm hai phần cấu thành chính: phần mạng lõi và
phần mạng truy nhập.
Q3

PSTN
ISDN
DDN
NGN
…..

Server

MẠNG
TRUY
NHẬP

SNI-NÚT GIAO
DIỆN CÁC
DỊCH VỤ

POTS
V.90.92
ISDN
xDSL
….

UNI-GIAO DIỆN
NGƯỜI SỬ
DỤNG MẠNG

Hình 1.1. Vị trí mạng truy nhập trong mạng viễn thông.
Mạng truy nhập nằm giữa người sử dụng dịch vụ viễn thông và điểm
cung cấp dịch vụ của mạng để truyền tải các dịch vụ sẵn có từ điểm cung cấp

dịch vụ đến người sử dụng.
Mạng lõi bao gồm hệ thống tổng đài, điểm cung cấp dịch và các hệ
thống chuyển tiếp, trung gian cùng hệ thống truyền dẫn liên đài, nhằm cung
cấp các dịch vụ cho người dùng thông qua các điểm dịch vụ.[5].
1.1.2. Mạng truy nhập cáp đồng.
Hiện nay, các tổng đài quốc tế và tổng đài liên tỉnh đều đã được nâng
cấp, các tổng đài nội hạt được số hóa 100%, trung kế nội tỉnh tới các tổng đài
vệ tinh hầu như đã sử dụng 100% cáp quang. Chỉ còn phần truyền tín hiệu tới

SV: Quách Văn Hiếu

GVHD: TS.Trần Hoài Trung


12

thuê bao vẫn dùng đôi cáp đồng truyền thống. Mạng truy nhập cáp đồng hiện
nay được sử dụng rộng dãi trong mạng trong mạng truy nhập thuê bao tại rất
nhiều quốc gia. Đây là phương thức truyền dẫn đầu tiên từ khi mạng điện
thoại ra đời và cho đến nay nó không ngừng hoàn thiện và phát triển. Cáp
đồng đôi dây xoắn thường có kích thước 0,4 - 0,6 mm, được bọc cách điện và
xoắn lại với nhau thành từng cụm vài trục đến vài trăm đôi. Hệ thống mạng
đồng có ưu điểm:
 Kế thừa được sự có sẵn của mạng truyền thống.
 Đảm bảo tính linh hoạt, có thể chia nhỏ tới từng thuê bao phức tạp.
 Cáp đồng thường có độ bền cơ lý cao.
Bên cạnh những ưu điểm đó hệ thống này đang dần bộc lộ những hạn
chế của nó trong khi nhu cầu về da dạng dịch vụ ngày càng lớn đó là:
 Phần mạng giao tiếp trực tiếp với khách hàng hiện nay là cáp đồng
nội hạt, không đáp ứng được nhu cầu phát triển trong tương lại vì

dải tần của đôi dây cáp đồng chỉ đáp ứng được các dịch vụ thoại
truyền thống và số liệu tốc độ chậm.
 Bán kính vùng phục vụ của tổng đài bị hạn chế do khả năng truyền
tín hiệu của cáp đồng, ở các thành phố lớn, vì lý do an toàn dung
lượng tổng đài không thể quá lớn, điều này tạo ra một nhu cầu lớn
về số lượng các tổng đài do đó khai thác khó hiệu quả, còn ở những
cấp dưới của mạng do dung lượng thuê bao không cao, dung lượng
tổng đài hay nút chuyển mạch thường hạn chế khoảng vài trăm đến
vài nghìn thuê bao, số điểm cần phục vụ lại nhiều, điều này cũng tạo
lên số lượng lớn các tổng đài độc lập, việc kết nối các tổng đài độc
lập này cũng làm tăng số cấp thuê bao của mạng.
 Việc khai thác và quản lý kém hiệu quả do có nhiều loại thiết bị của

SV: Quách Văn Hiếu

GVHD: TS.Trần Hoài Trung


13

nhà cung cấp khác nhau trên mạng lưới, mỗi nhà cung cấp khác
nhau trên mạng lưới lại có những đặc điểm riêng dẫn đến khó quản
lý, đỏi hỏi phải xây dựng các tổng đài độc lập để đáp ứng những nhu
cầu phát triển.[6] [7].
1.1.3. Mạng truy nhập cáp quang.
Mạng truy nhập cáp quang có động lực phát triển từ việc triển khai cáp
quang vào mạng truy nhập thuê bao. Mạng này có thể phân phối đến khách
hàng bất kỳ loại hình liên lạc, thông tin giải trí nào dựa trên các dịch vụ thoại,
dữ liệu, video … Mạng truy nhập có các ưu điểm sau:
 Cho phép đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng về dịch

vụ mới cả loại hình dịch vụ lẫn dải thông (VOD, CATV, các dịch vụ
multimedia, kết nối LAN, WAN…..).
 Mạng truy nhập cho phép sử dụng cơ sở hạ tầng mạng có hiệu quả
cao hơn, việc phát triển các dịch vụ mới cũng trở lên dễ dàng hơn
bằng các thêm các loại card mới và phát triển các phần mềm tương
ứng.
 Mạng truy nhập cho phép triển khai các dịch vụ một cách nhanh
chóng, tạo ra khả năng tích hợp các dịch vụ và giảm đáng kể các chi
phí quản lý và bảo dưỡng so với mạng cáp đồng hiện tại do đó mang
lại kinh tế cao.
 Về mạng tối ưu cấu trúc mạng viễn thông, giảm số lượng nút
chuyển mạch trong mạng, tăng bán kính phục vụ của tổng đài nội
hạt. Với mạng truy nhập, mạng nội hạt hiện tại sẽ có số lượng tổng
ít hơn nhưng dung lượng mỗi nút cao hơn so với mạng hiện tại.
 Về quản lý mạng: mạng truy nhập có một hệ thống quản lý giúp
mạng hoạt động ổn định linh hoạt với các khả năng chuẩn đoán,

SV: Quách Văn Hiếu

GVHD: TS.Trần Hoài Trung


14

khắc phục và sửa lỗi tốt.

1.2. Mạng truy nhập quang FTTx.
1.2.1. Giới thiệu.
Với sự bùng nổ về nhu cầu băng thông hiện nay, việc triển khai một hệ
thống mạng truy nhập quang đến từng hộ gia đình là một xu thế tất yếu. Đó

chính là mạng FTTH – Fiber to the home (cáp quang đến tận nhà).
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.
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 lên tới tốc độ 100 Mbps.
1.2.2. Phân loại mạng FTTx theo vị trí đặt ONU.

FTTEx
ATM
NETWORK

FTTCab

FTTC

FTTH/B
ADSL
(<6Km)

Central
Office

ONU

<8Mbit/s

XNT

ADSL,VDSL
(<1Km)

LL
NETWORK

OLT

ONU

XNT
<26Mbit/s

OTHER

Optical Fibel
ONU

XNT
VDSL(<300M)

POTS/
ISDN

<52 Mbit/s
Optical Fibel

Capper

ONT

Hình 1.2. Phân loại mạng FTTx theo vị trí đặt ONU.

SV: Quách Văn Hiếu

GVHD: TS.Trần Hoài Trung


15

Một cách tổng quan ta có thể nhìn thất 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 vị trí đặt ONU đến
thuê bao. Nếu từ OLU đến ONU (thiết bị đầu cuối người dùng) hoàn toàn là
cáp quang thì người ta gợi FTTH/FTTB.
 FTTH (Fiber To The Home): cáp quang chạy đến tận nhà thuê bao.
 FTTB (Fiber To The Buiding): giống như FTTH nhưng ở đây 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 ca
bin 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 thuê bao do đó nó
có thể hạ thấp được giá thành lắp đặt ban đầu.
Ngoài ra còn có một số loại hình khác như là FTTE (Fiber To The Exchange),
FTTN (Fiber To The Node)…
1.2.3. Phân loại mạng FTTx theo cấu hình.
Cấu hình Pointto 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 khác hàng. Vì sợi quag là sừ dụng riêng
rẽ nên cấu hình mạng tương đối đơn giản đồng thời do băng thông không chia
sẻ, tốc độ đường truyền có thể lên rất cao. Quá trình truyền dẫn trên cấu trúc
cũng rất an toàn do toàn bộ quá trình truyền chỉ trên một đường dây 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

SV: Quách Văn Hiếu

GVHD: TS.Trần Hoài Trung


16

sẽ trở lên rất cồng kềnh, khó khăn trong việc vận hành và bảo dưỡng khi số
lượng khác hàng tăng lên.
Cấu hình Point to Multipoint: kết nối điểm – đa điểm, một kết nối từ
nhà cung cấp dịch vụ đến nhiều khách hàng thông qua bộ chia spitter. 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 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.
So sánh hai cấu hình:
Hai cấu hình mạng Point to Point và cấu hình mạng Point to
Multipoints có nhưng ưu nhược điểm riêng và áp dụng cho người sử dụng
khác nhau nhưng cấu hình Point to Multipoints có nhưng ưu điểm vượt trội để

áp dụng vào triển khai mạng thực tế. Đó là giảm chi phí lắp đặt đường truyền
đến thuê bao, giảm các thiết bị, tận dụng tối đa dung lượng đường truyền. Cấu
hình Point to Multipoint là cấu hình rất phù hợp với hệ thống mạng truy nhập
cáp quang.

1.3. Các công nghệ cung cấp kết nối mạng quang FTTx.
1.3. 1. Mạng quang chủ động AON.
Để phân phối tín hiệu, mạng quang chủ động sử dụng các thiết bị cần
nguồn điện nuôi để phân tích dữ liệu như một chuyển mạch, router hoặc
mulitiplexer. 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

SV: Quách Văn Hiếu

GVHD: TS.Trần Hoài Trung


17

đột khi truyền trên đường vật lý chung bằng việc sử dụng bộ đệm của các
thiết bị chủ động.
Từ năm 2007, hầu hết các hệ thống mạng quang chủ động được gọi là
Ethernet chủ động, Ethernet chủ động sử dụng các chuyển mạch Ethernet
quang để phân phối tín hiệu, do đó sẽ kết nối các căn hộ khách hàng với nhà
cung cấp thành một hệ thống mạng Ethernet khổng lồ giống như một mạng
máy tính thông thường ngoại trừ mụch đích của chúng là kết nối các căn hộ
và các tòa nhà với các nhà cung cấp dịch vụ. Mỗi tủ chuyển mạch có thể quản
lý tới 1.000 khác hàng, thông thường là 400 - 500 khách hàng. Các thiết bị
chuyển mạch này thực hiện chuyển mạch và định tuyến dựa vào lớp 2 và lớp
3.

Một nhược điểm lớn của mạng quang chủ động chính là ở thiết bị
chuyển mạch. Với công nghệ hiện tại, thiết bị chuyển mạch bắt buộc phải
chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu điện để phân tích thông tin rồi tiếp tục
chuyển ngược lại để truyền đi, điều này sẽ làm giảm tốc độ truyền dẫn tối đa
có thể trong hệ thống FTTx. Ngoài ra do đây là những thiết bị chuyển mạch
tốc độ cao nên các thiết bị này có chi phí đầu tư lớn, không phù hợp với việc
triển khai đại trà trong mạng truy nhập.
Hình 1.3. dưới đây mô tả kiến trúc mạng quang chủ động AON. Với mô hình
cáp quang chạy đến từng hộ gia đình, một thuê bao của mạng quang chủ động
hình cây cách trung tâm điều khiển từ xa tới 20 km sẽ được cấp một đường
dây quang riêng đủ để đáp ứng cho băng thông 2 chiều. Cấu trúc mạng này
tương tự như cấu trúc của mạng cáp đồng hiện tại và vẫn dễ dàng cho các nhà
cung cấp dịch vụ đã có sẵn cơ sở hạ tầng. Mạng quang chủ động được hỗ trợ
các chuẩn Ethernet quang và cấu trúc đơn giản và quan trọng nhất nó rất linh
hoạt cho sự tăng trưởng của hệ thống viễn thông trong tương lai. Bởi vì đặc

SV: Quách Văn Hiếu

GVHD: TS.Trần Hoài Trung


18

điểm quan trọng của các hệ thống viễn thông là các thiết bị đầu cuối thay đổi
rất nhanh chóng nhưng nhưng cơ sở hạ tầng mạng thì phải tồn tại từ 15 đến 20
năm. Do đó lựa trọn 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.
Routed to 500
ONTs
A

ONT

A
A

B

C

C
D

V

B

V

ONT

B

V

C

V

V

D

ONT

V
ONT

Up To 70 km

D

V

Up To 20 km

Hình 1.3. Kiến trúc mạng quang chủ động.
1.3.2. Mạng quang thụ động PON.
Mạng quang thụ động có thể định nghĩa một cách ngắn gọn như sau:
mạng quang thụ động (PON) là một mạng quang không có các phần tử điện
hay các thiết bị quang điện tử.
Như vậy với khái niệm này, mạng PON sẽ không chứa bất kỳ một phần
tử tích cực nào mà cần có sự chuyển đổi điện - quang. Thay vào đó, PON sẽ
chỉ bao gồm: sợi quang, các bộ chia, bộ kết hợp, bộ ghép định hướng… điều
này giúp cho PON có một số ưu điểm như: không cần nguồn điện cung cấp
nên không bị ảnh hưởng bởi lỗi nguồn, có độ tin cậy cao và không cần bảo
dưỡng do tín hiệu không bị suy hao nhiều như đối với các phần tử tích cực.
Mạng PON ngoài việc giải quyết các vấn đề về băng thông, nó còn ưu
điểm là chi phí lắp đặt thấp do nó tận dụng được những sợi quang trong mạng

SV: Quách Văn Hiếu

GVHD: TS.Trần Hoài Trung


19

có từ trước. PON cũng dễ dàng và thuận tiện trong việc ghép thêm các ONU
theo yêu cầu của các dịch vụ, trong khi việc thiết lập trong mạng tích cực khá
phức tạp do việc cấp nguồn tại mỗi nút mạng và trong mỗi nút mạng đều cần
có các bộ phát lại.
PON có thể hoạt động với chế độ không đối xứng. Chẳng hạn, một
mạng PON có thể truyền dẫn theo luồng 622Mbits ở đường xuống và truy
nhập theo luồng 155Mbits ở đường lên. Một mạng đối xứng như vậy sẽ giúp
cho cho phí của các ONU giảm đi rất nhiều, do chỉ phải sử dụng các bộ thu
phát giá thành thấp hơn.
Cấu trúc mạng PON cơ bản gồm các thành phần là OLT, splitter
quang, ONU/ONT. OLT là thiết bị đầu cuối đường truyền quang, 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 người sử dụng ( n là
hệ số chia của splitter, n có thể là 8, 16, 32, 64 hoặc 128) 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.

SV: Quách Văn Hiếu

GVHD: TS.Trần Hoài Trung

20

Split to 32
ONTs

B

A
A

B

V

A

ONT

V

B

V

ONT

A

B

V

OLT
C
C

D

V

D

C

V

D

ONT

C V

V
ONT

Split to 32
ONTs

D V

Up To 20 km

Hình 1.4. Kiến trúc mạng quang thụ động.
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 dao diện truy nhập PON cho thiết bị
ONU phía người sử dụng và các giao diện khác cho tín hiệu phía
uplink.
 ONU (Optical Network Unit): ONU là thiết bị lắp đặt tại phía khách
hàng. Nó là điểm cuối của mạng quang FTTH. ONU có nhiệm vụ
chuyển tín hiệu quang từ giao diện PON thành các chuẩn tín hiệu
cho các thiết bị mạng, tín hiệu truyền hình, tín hiệu thoại được sử
dụng tại thuê bao.
 ONT (Optical Network Terminal): Đây là thiết bị đầu cuối phía
người sử dụng, là điểm cuối cùng của ODN.
 OND (Optical Network Distribution): Hệ thống phân phối cáp
quang tính từ sau OLT đến ONU/ONT. Cụ thể, hệ thống phân phối

SV: Quách Văn Hiếu

GVHD: TS.Trần Hoài Trung


21

quang OND lại bao gồm các thành phần sau đây:
 Măng xông quang.
 Dây nhảy quang.

 Hộp phối quang ODF.
 Splitter (bộ chia, ghépquang).
1.3.3. 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. Tuynhiên, có một ưu điểm nổi bật của PON so với AON đó là
sử dụng các thiết bị chia quang thu động Spitter, chia các tín hiệu đến từng
thuê bao, tín hiệu đều là tín hiệu quang đến tận khách hàng sử dụng dịch vụ.
Đối với AON thì sử dụng thì các 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 rồi chuyền đi điều này sẽ giảm tốc độ truyền dẫn đi, sẽ làm giảm tốc
độ truyền dẫn trong hệ thống FTTx, ngoài ra thiết bị này có chi phí lớn không
thuận tiện cho việc triển khai đại trà cho mạng truy nhập. vì vậy PON được sử
dụng rộng rãi cho mạng truy nhâp.

1.4. Kết luận.
Chương I cho chúng ta cái nhìn tổng quan về mạng truy nhập, vị trí
mạng truy nhập trong mạng viễn thông, tổng quan về mạng quang FTTx,
giới thiệu công nghệ mạng quang truy nhập AON, PON. Từ đó so sánh và nêu
lên ưu nhược điểm của hai công nghệ, lựa chọn công nghệ phù hợp cho mạng
truy nhập quang tại Việt Nam.

SV: Quách Văn Hiếu

GVHD: TS.Trần Hoài Trung


22

CHƯƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG PON.

2.1. Kiến trúc mạng PON.
Mạng quang thụ động PON sử dụng phần tử chia quang thụ động trong
mạng phân bố nằm giữa thiết bị đường truyền quang (OLT) và thiết bị kết
cuối mạng quang (ONU).[1] [5].
Thoại và
dữ liệu
ONU

Thoại dữ
liệu và
video
ONU

Hệ thống
quản lý
PON

Mạng
IP

ONU

EMS

HỆ
THỐNG
OLT

Mạng
ATM

Sợi cung
cấp

Sợ
ip
h
bố ân

Mạng
quang
Mạng
vô
tuyến

Thoại
video và
dữ liệu

ONU

Bộ
tách,
ghép

ONU

ONU

Thoại

video
và dữ
liệu

Công ty
thương
mại

Hình 2.1. Mô hình kiến trúc mạng quang thụ động PON.
Các phần tử thụ động của PON đều nằm trong mạng phân bố quang
(hay còn gọi là mạng quang ngoại vi) bao gồm các phần tử như sợi quang, các
bộ tách ghép quang thụ động, các đầu nối và các mối hàn quang. Các phần tử
tích cực như OLT và ONU đều nằm ở đầu cuối của mạng PON. Tín hiệu
trong PON có thể được phân ra và truyền đi theo nhiều sợi quang hoặc được
kết hợp lại và truyền đi trên một sợi quang thông qua bộ ghép quang, phụ
thuộc tín hiệu đó đi theo hướng lên hay xuống của PON.

2.2. Mô hình mạng PON.
Có một vài mô hình thích hợp cho mạng truy cập như mô hình cây,
vòng hoặc bus. Mạng quang thụ động PON có thể triển khai linh động trong

SV: Quách Văn Hiếu

GVHD: TS.Trần Hoài Trung


23

bất kỳ mô hình nào nhờ sử dụng một tapcoupler quang 1: 2 và bộ tách quang
1: N.

 Mô hình cây:
ONU
ONU

OLT

ONU

ONU

Hình 2.2. Mô hình cây.
Mỗi thiết bị liên kết điểm nối với một bộ điều khiển trung tâm.
Ưu điểm:


Cấu hình mạng đơn giản và ít tốn kém hơn so với cấu hình
mạng lưới, mỗi thiết bị chỉ cần có một cổng vào, ra dữ liệu.

Nhược điểm:


Sử dụng ít cáp nối hơn mô hình dạng vòng.

 Mô hình dạng bus:
ONU

ONU

OLT

ONU

ONU

Hình 2.3. Mô hình dạng bus.
Trong cấu hình này, một cáp chạy dọc, gọi là cáp đường trục liên kết
các nút mạng, đây là cấu hình liên kết đa điểm (áp dụng cho mạng LAN)

SV: Quách Văn Hiếu

GVHD: TS.Trần Hoài Trung


24

Ưu điểm:


Thiết lập mạng đơn giản.



Ít cáp nối hơn so với các cấu hình mạng khác.

Nhược điểm:


Liên kết mạng bị phá vỡ khi cáp đường trục bị lỗi.



Xung đột dữ liệu xảy ra trên cáp đường trục khi có 2 liên kết
thực hiện đồng thời, dẫn đến giới hạn khả năng truyền tải dữ
liệu trong mạng.

 Mô hình dạng vòng:
ONU

ONU

OLT

ONU

ONU

Hình 2.4. Mô hình dạng vòng.
Trong mô hình này thực hiện liên kết điểm nối điểm với hai nút kế cận
trong mạng, dữ liệu trong mạng sẽ chạy dọc theo vòng liên kết cho tới khi tới
đich.
Ưu điểm:


Thiết lập cấu hình mạng đơn giản.

Nhược điểm:


Liên kết trong mạng sẽ bị phá vỡ khi một cổng bị lỗi.

SV: Quách Văn Hiếu

GVHD: TS.Trần Hoài Trung


25

2.3. Các thành phần cơ bản của mạng quang thụ động PON.
2.3.1. Sợi quang, cáp quang.
Sợi quang là một thành phần quan trọng trong mạng, nó tạo sự kết nối
giữa các thiết bị. Hai thông số cơ bản của sợi quang là suy hao và tán sắc. Tuy
nhiên sợi quang ứng dụng trong mạng PON thì chỉ cần quan tâm đến suy hao
mà không cần quan tâm đến tán sắc bởi khoảng cách truyền tối đa chỉ là 20km
và tán sắc thì ảnh hưởng không đáng kể. Do đó, người ta sử dụng sợi quang
có suy hao nhỏ, chủ yếu sử dụng loại sợi single mode.
Các loại cáp quang sử dụng trong mạng PON:
 Cáp gốc (cáp phân bổ từ OLT đến splitter): thường là loose-tube –
loại cáp này thì được khuyến nghị ứng dụng ở hầu hết mạng PON.
 Cáp phối (cáp phân bổ từ splitter đến dây drop): có thể sử dụng cáp
loose-tube hoặc ribbon.
 Dây drop (kéo đến nhà thuê bao).
2.3.2. Bộ tách, ghép quang.
Thiết bị chia, ghép sử dụng trong PON là các thiết bị tách, ghép quang
thụ động (Slitter), thực hiện chia, ghép tín hiệu quang từ nhà cung cấp dịch vụ
đến khách hàng và ngược lại để tận dụng hiệu quả sợi quang. Thành phần
được nhắc chủ yếu trong mạng PON là bộ chia, dùng để chia công suất quang
từ một sợi ra nhiều sợi khác nhau. Từ OLT đến ONU, ONT có thể sử dụng
nhiều loại bộ chia có tỉ lệ khác nhau như 1: 2, 1: 4, 1: 8, 1: 16, 1: 32, 1: 64,1:
128. Sử dụng bộ chia có tỉ lệ lớn khác như 1: 32 hay 1: 64 hay có thể sử dụng
bộ chia nhiều lớp với lớp thứ nhất sử dụng bộ chia 1: 2 và lớp thứ hai sử dụng

hai bộ chia 1: 4. Tỉ lệ bộ chia càng cao thì suy hao bộ chia càng lớn, đối với
bộ chia 1: 2 thì có suy hao bộ chia nhỏ nhất là 3dB.
2.3.3. Các đầu cuối mạng PON.

SV: Quách Văn Hiếu

GVHD: TS.Trần Hoài Trung