Tính toán thiết kế một số tuyến FTTH tại thành phố hà nội

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
LỜI MỞ ĐẦU.......................................................................................................................1
TÓM TẮT LUẬN VĂN.......................................................................................................2
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG FTTx..........................3
1.1 Khái niệm về mạng truy nhập quang FTTx.....................................................................3
1.2 Ưu điểm và hạn chế của FTTx.........................................................................................4
1.2.1 Ưu điểm.........................................................................................................................4
1.2.2 Hạn chế..........................................................................................................................6
1.3 Các dạng kiến trúc mạng truy nhập quang.......................................................................6
1.3.1 Hệ thống đường quang trực tiếp (P2P)..........................................................................7
1.3.2 Hệ thống đường quang dùng chung (P2MP).................................................................8
1.3.2.1 Mạng quang chủ động................................................................................................9
1.3.2.2 Mạng quang thụ động...............................................................................................10
1.4 Ứng dụng của FTTx.......................................................................................................10
1.5 Tình hình phát triển FTTx trên thế giới và tại Việt Nam................................................11
1.5.1 Tình hình phát triển FTTx trên thế giới.......................................................................11
1.5.1.1 Khu vực Châu Âu.....................................................................................................12
1.5.1.2 Ấn Độ và Trung Đông..............................................................................................12
1.5.1.3 Khu vực Bắc Mỹ......................................................................................................12
1.5.1.4 Châu Á – Thái Bình Dương.....................................................................................13
1.5.1.5 Các khu vực khác như Nam Mỹ và Châu Phi..........................................................14
1.5.2 Tình hình phát triển FTTx tại Việt Nam......................................................................14
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ CÁC CHUẨN MẠNG PON.......................................16
2.1 Kiến trúc mạng quang thụ động.....................................................................................16
2.2 Các thành phần trong mạng quang thụ động..................................................................18
2.2.1 Sợi quang.....................................................................................................................18
2.2.1.1 Đặc tính của ánh sáng...............................................................................................18
2.2.1.2 Cấu tạo sợi quang.....................................................................................................19

2.2.1.3 Phân loại sợi quang..................................................................................................20
2.2.1.4 Hiện tượng suy hao trong sợi quang........................................................................21


2.2.2 Bộ chia/ghép quang.....................................................................................................22
2.2.2.1 Bộ chia quang...........................................................................................................22
2.2.2.2 Bộ ghép quang..........................................................................................................23
2.2.3 OLT..............................................................................................................................24
2.2.4 ONU/ONT...................................................................................................................25
2.3 Các chuẩn mạng PON....................................................................................................26
2.3.1 APON..........................................................................................................................26
2.3.2 BPON..........................................................................................................................27
2.3.3 EPON...........................................................................................................................30
2.3.4 GPON..........................................................................................................................32
2.3.5 WDM-PON.................................................................................................................35
2.3.6 CDMA-PON................................................................................................................36
CHƯƠNG 3. CẤU TRÚC MẠNG PHÂN PHỐI CÁP QUANG FTTx/GPON CỦA
VNPT HÀ NỘI....................................................................................................................38
3.1 Các công nghệ mạng truy nhập quang...........................................................................38
3.2 Nguyên tắc tổ chức mạng phân phối cáp quang FTTx/GPON......................................40
3.2.1 Các sở cứ tổ chức mạng phân phối cáp quang (ODN)................................................40
3.2.2 Nguyên tắc phối cáp...................................................................................................41
3.2.3 Lựa chọn Splitter và các giải pháp lắp đặt.................................................................42
3.2.3.1. Giải pháp lắp đặt Splitter 1 cấp...............................................................................42
3.2.3.2. Giải pháp lắp đặt Splitter 2 cấp...............................................................................43
3.2.4 Các giải pháp cho mạng FTTH..................................................................................44
3.2.4.1 Triển khai FTTH tại các toà chung cư có mật độ dân số cao, các tòa nhà văn phòng
..............................................................................................................................................44
3.2.4.2 Triển khai FTTx tại các khu đô thị tập trung nhiều tòa nhà cao tầng......................47
3.2.4.3 Triển khai FTTH tại các khu biệt thự, nhà liền kề..................................................49

3.2.5 Cách thức kết cuối dây thuê bao quang (Optical Drop Wire) tại nhà Khách hàng.....50
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MỘT SỐ TUYẾN QUANG FTTH TẠI
THÀNH PHỐ HÀ NỘI......................................................................................................53
4.1. Giới thiệu.......................................................................................................................53
4.2. Mô hình triển khai FTTH trên nền GPON....................................................................53
4.2.1. Cấu hình mạng tham chiếu.........................................................................................55
4.2.2. Tốc độ bit....................................................................................................................58
4.2.3. Mã hóa đường dây......................................................................................................58
4.2.4. Bước sóng hoạt động..................................................................................................58
4.2.5. Nguồn phát tại giao diện Old và giao diện Oru............................................................59


4.2.6. Đường truyền quang giữa giao diện Old/Oru...............................................................60
4.2.7. Bộ thu tại giao diện Ord và Olu....................................................................................61
4.2.8. Các thông số kỹ thuật của mạng.................................................................................62
4.3 Tính toán suy hao đường truyền.....................................................................................65
4.3.1. Các tham số suy hao...................................................................................................66
4.3.2. Công thức tính suy hao trên đường truyền quang......................................................66
4.4 Triển khai thực tế............................................................................................................67
4.4.1. Mô hình triển khai thực tế..........................................................................................67
4.4.2. Sơ đồ tuyến thiết kế thực tế........................................................................................69
4.5. Mô phỏng mạng FTTH trên nền GPON........................................................................69
4.5.1. Giới thiệu sơ lược về phần mềm Optisystem.............................................................69
4.5.2. Xây dựng cấu hình mạng FTTH trên phần mền Optisystem.....................................70
4.5.3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng quang...........................................................73
4.5.4. Các tham số đặc trưng cho mạng GPON...................................................................80
4.5.5. Mô phỏng mạng GPON..............................................................................................85
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI..........................................................89
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................90

LỜI CAM ĐOAN
Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể các thầy cô giáo
trong Viện Điện tử viễn thông, các thầy cô trong Viện Đào tạo sau đại học Trường
Đại học Bách Khoa Hà Nội đã quan tâm, tạo điều kiện thuận lợi cho các học viên
trong quá trình học tập và nghiên cứu. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến
TS. Hoàng Phương Chi đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫnem hoàn thành nội dung của
bài luận văn này.
Em xin cam đoan rằng nội dung của luận văn này hoàn toàn do em tìm hiểu,
nghiên cứu và viết ra. Có sự hướng dẫn,góp ý sửa chữa của giảng viên hướng
dẫn,các số liệu được công bố là hoàn toàn trung thực.Các số liệu tham khảo khác
đều có chỉ dẫn về nguồn gốc xuất xứ và được nêu trong phần tài liệu tham khảo
cuối luận văn.
Em xin chịu trách nhiệm với những nội dung trong quyển luận văn này.
Hà Nội, ngày 07 tháng 4 năm 2016
Học viên

Nguyễn Đức Nam


THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

TỪ VIẾT TẮT

TIẾNG ANH

Ý NGHĨA

A
AES

Alloc ID
AON
AP
APON
ATM

Advanced Encryption
Standard
Allocation Identifier
Acctive Optical Network
Access Point
ATM PON
Asynchronous Transfer

Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến
Phân bổ nhận dạng
Mạng quang chủ động
Điểm truy nhập
Chế độ chuyển đổi không

Mode

đồng bộ

Bit Error Ratio
Bit Interleaved Parity
Burst over Head
Broadband over Power Line
Broadband PON

Tỉ lệ lỗi bit
Bit đan xen chẵn lẻ
Mào đầu burst
Băng rộng dùng cáp điện
PON băng rộng

Capital Expense
Code Division Multiplexing

Đa truy nhập phân chia theo

Access PON
Central Office

mã PON
Trung tâm dịch vụ

B
BER
BIP
BOH
BPL
BPON
C
CAPEX
CDMAPON
CO
D
DBA
DEMUX

DP
DSL

Dynamic Bandwith
Assignment
Demultiplexer
Distribution Point
Digital Subscriber Line

Phân bổ băng tần động
Bộ tách kênh
Điểm phân phối
Đường dây thuê bao số

E
EPON

Ethernet PON

F
FBA
FEC

Fixed Bandwitch Allocation
Forward Error Correction

Phân bổ băng tần cố định
Kĩ thuật sửa lỗi

TỪ VIẾT TẮT
FMD
FTTH
FTTB
FTTC

TIẾNG ANH
Fiber Management Point
Fiber To The Home
Fiber To The Building
Fiber To The Curb

FTTE

Fiber To The Exchange

Ý NGHĨA
Điểm quản lý sợi
Cáp quang đến hộ gia đình
Cáp quang đến tòa nhà
Cáp quang đến vỉa hè
Cáp quang đến điểm giao
dịch

G
GEM
GEPON
GPM
GPON
GTC

GPON Encapsulation

Phương thức đóng gói dữ

Method
Gigabit Ethernet PON
GPON Physical Media

liệu GPON
EPON tốc độ Gigabits
Lớp phụ thuộc phương tiện

Dependent
Gigabit PON
GPON Transmission

vật lý GPON
PON tốc độ Gigabits

Conversion

Lớp hội tụ truyền dẫn GPON

H
HEC
HFC

Header Error Control
Hybrid Fiber Coaxial

Tiêu đề kiểm soát lỗi
Cáp đồng trục lai ghép

Institute of Electrical and

Viện các kỹ sư Điện và Điện

IP
IPTV

Electronics Engineers
Internet Protocol
Internet Protocol Television

ISP

Internet Service Provider

tử
Giao thức Internet
TV qua giao thức Internet
Nhà cung cấp dịch vụ

I
IEEE

Internet

International

ITUT

Telecommunication Union-

Tổ chức viễn thông quốc tế

Telecom
L
LLID
Loose Buffer
Tube

Link Logic Identifier

Nhận dạng liên kết logic
Cấu trúc ống đệm lỏng


TỪ VIẾT TẮT

TIẾNG ANH

Ý NGHĨA

M
Điều khiển phương tiện truy

MAC

Media Access Control

MDU

Multi Dwelling Unit
Multipoint Control Protocol

nhập
Khu vực chung cư
Giao thức điều khiển đa điểm

Data Unit
Multiprotocol Label

PDU
Đa truy nhập theo giao thức

Switching
Multiplexer

chuyển mạch nhãn
Ghép kênh

Non Return to Zero

Không trở về 0

Operation Administration

Quản lý hoạt động và bảo

and Mainternance
Optical Distribution

dưỡng

MPCPDU
MPLS
MUX
N
NRZ
O
OAM
ODN
OLT
OMCI
ONT
ONU
OPEX

Network
Optical Line Termination
ONU Management and
Control Interface
Optical Network
Termination
Optical Network Unit
Operation Expense

Mạng phân phát quang
Đường cuối quang

Giao diện quản lý và điểu
khiển ONU
Kết cuối quang
Đơn vị mạng quang

P
PCPd
PDU
PLC
PLI
PLOAM
PON
PTI

Physical Control Block

Khối điều khiển vật lý đường

downsteam
Protocol Data Unit
Power Line Communication
Programmable Logic

xuống
Đơn vị dữ liệu giao thức
Thông tin đường cáp điện

Controller
Physical Layer OAM
Passive Optical Network

Payload Type Indicator

Bộ điều khiển lập trình logic
Lớp vật lý OAM
Mạng quang thụ động
Chỉ số loại tải trọng


TỪ VIẾT TẮT

TIẾNG ANH
Patch Cord
Pigtail

Ý NGHĨA
Dây nhảy quang
Dây nối quang

Quality of Service

Chất lượng dịch vụ

Round Trip Delay
Return to Zero

Thời giân trễ trọn vòng
Trở về 0

Service Data Unit

Đơn vị dữ liệu dịch vụ

Transmission Convergence
Transmission Containers
Time Devision

Hội tụ truyền dẫn
Khối truyền tải

Q
QoS
R
RTD
RZ
S
SDU
T
TC
T-CONT
TDM
TDMA

Multilplexing
Time Devision

Ghép kênh phân thời
Đa truy nhập phân chia theo

Multilplexing Access
Tight Buffer Tube

miền thời gian
Cấu trúc đệm chặt.

Vitural Channel Identifier
Video on Demand
Voice over IP
Vitural Path Identifier

Nhận dạng kênh ảo
Video theo yêu cầu
Thoại qua giao thức Internet
Nhận dạng đường ảo

Wavelength Devision

PON sử dụng ghép kênh theo

Multiplexing PON

bước sóng

V
VCI
VoD
VoIP
VPI
W
WDMPON

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2. 1: Suy hao của Splitter tương ứng với số Port........................................................22
Bảng 2. 2: So sánh các chuẩn công nghệ TDM-PON..........................................................34
Bảng 4.1: Giao diện SNI và các dịch vụ..............................................................................57
Bảng 4.2: Giao diện UNI và các dịch vụ..............................................................................57
Bảng 4.3: Các thông số giao diện quang đường xuống tốc độ 1244 Mbit/s........................62
Bảng 4.4: Thông số giao diện quang đường xuống tốc độ 2488 Mbit/s..............................63
Bảng 4.5: Thông số giao diện quang đường lên tốc độ 155 Mbit/s.....................................63
Bảng 4.6: Thông số giao diện quang đường lên tốc độ 622 Mbit/s.....................................64
Bảng 4.7: Thông số giao diện quang đường lên tốc độ 1244 Mbit/s...................................65
Bảng 4.8: Các tham số suy hao............................................................................................66
Bảng 4.9: Tham số thiết lập mô phỏng................................................................................85

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Minh họa các mô hình FTTx [16]..........................................................................4
Hình 1.2: Mạng truy nhập quang trực tiếp (P2P)...................................................................7
Hình 1.3: Mạng truy nhập quang dùng chung (P2MP)..........................................................8
Hình 1.4: Mô tả mạng quang chủ động và mạng quang thụ động [15]..................................9
Hình 1.5: Số lượng người dùng FTTH mới (Triệu người)...................................................11
Hình 2.1: Kiến trúc mạng PON............................................................................................16
Hình 2.2: Hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sang.............................................................18
Hình 2.3: Hiện tượng phản xạ toàn phần.............................................................................19
Hình 2.4: Cấu tạo sợi quang.................................................................................................20
Hình 2.5: Phổ suy hao của sợi quang [11]............................................................................21
Hình 2.6: Các bộ ghép 8x8 tạo từ nhiều bộ ghép 2x2..........................................................23
Hình 2.7: Sơ đồ khối OLT....................................................................................................24
Hình 2.8: Sơ đồ khối ONU...................................................................................................25
Hình 2.9: Sự phát triển của TDM-PON................................................................................26
Hình 2.10: Kiến trúc cơ bản của BPON...............................................................................27

Hình 2.11: Cấu trúc khung BPON ở tốc độ 155Mb/s..........................................................28


Hình 2.12: Cấu trúc khung BPON ở tốc độ 622 Mbit/s.......................................................28
Hình 2.13: Kiến trúc cơ bản của EPON...............................................................................30
Hình 2.14: Cấu trúc khung Ethernet của EPON...................................................................30
Hình 2.15: Kiến trúc cơ bản của GPON..............................................................................32
Hình 2.16: Cấu trúc khung GTC của GPON........................................................................33
Hình 2.17: Kiến trúc WDM-PON [12].................................................................................36
Hình 3.1: Công nghệ truy nhập quang chủ động..................................................................38
Hình 3.2: Công nghệ truy nhập quang thụ động..................................................................39
Hình 3.3: Cấu trúc mạng truy nhập cáp quang thụ động......................................................39
Hình 3.4: Các cấu trúc mạng truy nhập cáp quang FTTx [16].............................................40
Hình 3.5: Cấu trúc lắp đặt Splitter 1 cấp..............................................................................43
Hình 3.6: Cấu trúc lắp đặt Splitter 2 cấp..............................................................................44
Hình 3.7: Cấu trúc lắp đặt Splitter 1 cấp dạng 1..................................................................45
Hình 3.8: Cấu trúc lắp đặt Splitter 1 cấp dạng 2..................................................................46
Hình 3.9: Cấu trúc lắp đặt Splitter 2 cấp..............................................................................47
Hình 3.10: Cấu trúc lắp đặt Splitter 1 cấp............................................................................48
Hình 3.11: Cấu trúc lắp đặt Splitter 2 cấp............................................................................49
Hình 3.12: Cấu trúc Splitter 1 cấp........................................................................................50
Hình 3.13: Cấu trúc Splitter 2 cấp........................................................................................50
Hình 3.14: Lắp đặt dây thuê bao quang tại nhà Khách hàng................................................52
Hình 4.1: Kiến trúc mạng và hạ tầng cung cấp dịch vụ của FTTH/GPON..........................54
Hình 4.2: Kiến trúc mạng quang..........................................................................................55
Hình 4.3: Mô hình mạng tham chiếu....................................................................................56
Hình 4.4: Cấu hình vật lý chung của mạng phân bố quang ODN........................................56
Hình 4.5: Sơ đồ đấu nối tuyến quang từ OLT đến ONT - tuyến Trần Phú...........................67
Hình 4.6: Sơ đồ đấu nối tuyến quang từ OLT đến ONT - tuyến Quang Trung....................68
Hình 4.7: Sơ đồ thiết kế mạng quang FTTH........................................................................69

Hình 4.8: Sơ đồ thiết kế tuyến cáp quang FTTH bằng phần mềm Optisystem....................70
Hình 4.9: Cấu trúc Splitter 1:32...........................................................................................72
Hình 4.10: Sơ đồ kết nối ONT.............................................................................................73
Hình 4.11: Tín hiệu nhận được ở bộ thu...............................................................................74
Hình 4.12: Mối quan hệ giữa hệ số phẩm chất Q và tỉ lệ lỗi bit BER..................................76
Hình 4.13: Hệ số Q tính theo biên độ...................................................................................77


Hình 4.14: Sự hình thành đồ thị mắt...................................................................................78
Hình 4.15: Đồ thị mắt..........................................................................................................79
Hình 4.16: Phổ tín hiệu tại bước sóng 1490nm....................................................................80
Hình 4.17: Phổ tín hiệu tại bước sóng 1550nm...................................................................81
Hình 4.18: Phổ tín hiệu tại bước sóng 1310nm...................................................................82
Hình 4.19: Phương thức ghép kênh TDM trong GPON......................................................83
Hình 4.20: Phân loại mã đường dây.....................................................................................85
Hình 4.21: Đồ thị mắt, BER, Q ở khoảng cách 03km, hệ số chia 1:32, bước sóng 1490nm
..............................................................................................................................................86
Hình 4.22: Đồ thị Min BER ở khoảng cách 03km, hệ số chia 1:32, bước sóng 1490nm....86
Hình 4.23: Đồ thị mức ngưỡng ở khoảng cách 03km, hệ số chia 1:32, bước sóng 1490nm
..............................................................................................................................................87
Hình 4.24: Đồ thị mắt, BER, Q ở khoảng cách 20km, hệ số chia 1:32, bước sóng 1490nm
..............................................................................................................................................88


LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin nói chung và
kỹ thuật viễn thông nói riêng, sự phát triển của công nghệ thông tin và truyền thông
đã mang lại nhiều tiện ích cho người sử dụng, hệ thống thông tin liên lạc có mặt ở
khắp mọi nơi trên toàn thế giới. Mạng truy nhập là phần mạng nằm ở chặng cuối
cùng của mạng thông tin liên lạc.Mặt khác, sự phát triển bùng nổ của mạng Internet

trên toàn cầu gây ảnh hưởng lớn tới các nhà cung cấp mạng trên toàn cầu,công nghệ
FTTH (Fiber-To-The -Home) là mạng viễn thông băng thông rộng bằng cáp quang
được nối đến tận nhà để cung cấp các dịch vụ tốc độ cao như điện thoại, Internet tốc
độ cao và IPTV đang được triển khai khá mạnh mẽ trên thế giới. Sự phổ biến của
mạng Internet cùng với các yêu cầu ngày càng tăng lên về lĩnh vực multimedia,
truyền hình trực tuyến,… qua mạng Internet yêu cầu mạng phải phân phối băng
thông rộng cho nhiều người sử dụng với độ tin cậy cao. Với số lượng người dùng
ngày càng lớn và nhiều yêu cầu dịch vụ chất lượng cao, hiện tượng thiếu băng thông
sẽ là tương lai gần cho tất cả các nhà cung cấp mạng Internet nếu nhà cung cấp vẫn
sử dụng những thiết bị mạng và hình thức tổ chức mạng theo kiểu truyền thống sử
dụng cáp đồng truyền thống. Mạng quang thụ động (PON) ra đời với mục đích đáp
ứng yêu cầu đó. PON là mạng quang truy nhập có khả năng cung cấp băng thông
lớn hơn rất nhiều so với các mạng truy nhập dựa trên cáp đồng truyền thống. Thiết
kế mạng truy nhập là một vấn đề phức tạp, nhất là mạng truy nhập ngày càng phát
triển rộng lớn, dịch vụ gia tăng nhanh, các dịch vụ mới ngày càng nhiều, số người
sử dụng tăng đột biến, kèm theo lưu lượng tăng vọt và biến đổi động. Hiện nay việc
thi công lắp đặt dựa trên kinh nghiệm hoặc khuyến nghị của nhà sản xuất chứ chưa
dựa vào các biểu thức tính toán cụ thể.Vì vậy, việc xây dựng mô hình tính toán thiết
kế mạng quang FTTH trở thành một trong những chủ đề cần nghiên cứu.
Nhận thức được tầm quan trọng cũng như ý nghĩa to lớn của việc xây dựng
mô hình tính toán thiết kế mạng quang FTTH, dưới sự hướng dẫn của TS.Hoàng
Phương Chi, em đã tập trung nghiên cứu đề tài “Tính toán thiết kế một số tuyến

1


FTTH tại Thành phố Hà Nội”. Những kết quả đạt được trong đề tài là tiền đề để tiếp
tục những nghiên cứu sâu, rộng hơn nhằm đưa đến những ứng dụng trong thực tế.

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Luận văn bao gồm 4 chương có nội dung như sau:
Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ FTTx, chương này đề cập tới mạng truy nhập quang
FTTx: ưu điểm và hạn chế, các kiến trúc, ứng dụng, tình hình phát triển của FTTx
trên thế giới và tại Việt Nam.
Chương 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC CHUẨN MẠNG PON, chương này giới thiệu
về kiến trúc mạng quang thụ động, các thành phần trong mạng quang thụ động và
các chuẩn mạng quang thụ động.
Chương 3:CẤU TRÚC MẠNG PHÂN PHỐI CÁP QUANG FTTx/GPON CỦA
VNPT HÀ NỘI, chương này tìm hiểu về các công nghệ mạng truy nhập quang và
nguyên tắc tổ chức mạng phân phối cáp quang FTTx/GPON của Viễn thông Hà
Nội.
Chương 4:TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MỘT SỐ TUYẾN QUANG FTTH TẠI
THÀNH PHỐ HÀ NỘI, xây dựng mô hình tính toán, từ đó tính toán thiết kế một số
tuyến quang FTTH

2


CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG FTTx
Chương này giới thiệu về FTTx: Khái niệm, ưu điểm và hạn chế, các kiến
trúc, ứng dụng, tình hình phát triển của FTTx trên thế giới và tại Việt Nam.
1.1 Khái niệm về mạng truy nhập quangFTTx
FTTx (Fiber to the x) là một thuật ngữ chung cho kiến trúc mạng băng rộng
sử dụng cáp quang thay thế tất cả hay một phần cáp đồng thông thường dùng trong
mạch vòng ở chặng cuối của mạng viễn thông. Thuật ngữ chung này bắt nguồn như
một sự tổng quát hóa một vài mô hình mạng triển khai sợi quang (FTTN, FTTC,
FTTB, FTTH,…), tất cả bắt đầu bằng FTT nhưng kết thúc bởi các ký tự khác nhau,
được thay thế bằng “x” mang tính chất tổng quát hóa.
Những mô hình được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay là:
- FTTN (Fiber To The Node): sợi quang được dẫn tới tủ cáp đặt trên lề

đường, cách khu vực khách hàng có thể tới vài kilomet từ đó sử dụng cáp đồng đấu
nối tới người dùng.
- FTTC (Fiber To The Curb): tương tự như FTTN nhưng khoảng cách từ tủ
cáp tới khu vực khách hàng thì nhỏ hơn, thông thường trong vòng 300m
- FTTB (Fiber To The Building): sợi quang được dẫn tới chân của một tòa
nhà cao tầng, từ đó thông qua phương tiện chuyển đổi (quang-điện) đấu nối tới từng
người sử dụng riêng biệt.
- FTTH (Fiber To The Home): sợi quang được dẫn tới ranh giới không gian
sống, như một hộp cáp quang được đặt trên tường bên ngoài của một ngôi nhà.

3


Hình 1.1: Minh họa các mô hình FTTx [16]
Hiện nay, công nghệ FTTx đang được triển khai khá mạnh mẽ trên thế giới
và Việt Nam.
1.2 Ưu điểm và hạn chế của FTTx
1.2.1 Ưu điểm
Công nghệ FTTx sử dụng cáp quang nên có rất nhiều ưu điểm của hệ thống
quang nói chung:
 Dung lượng lớn: Các sợi quang có khả năng truyền thông tin rất lớn (có
thể tới hàng chục Tbit/s). 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, dung lượng đường truyền lên tới 6.000.000
cuộc đàm thoại.
 Kích thước và trọng lượng nhỏ: So với một cáp đồng có cùng dung
lượng, cáp sợi quang có đường kính nhỏ hơn và khối lượng nhẹ hơn nhiều. Do đó
dễ lắp đặt chúng hơn, đặc biệt ở những vị trí có sẵn dành cho cáp (như trong các
đường ống đứng trong các tòa nhà), ở đó khoảng không là rất ít.
 Không bị nhiễu điện và suy hao thấp (0,2 - 0,3 dB/km): Truyền dẫn bằng

sợi quang không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ (EMI) hay nhiễu tần số vô tuyến
(RFI).
 Tính cách điện: Sợi quang là một vật cách điện, làm bằng chất điện môi
thích hợp không chứa vật dẫn điện. Vỏ cáp làm bằng hợp chất HDPE, có khả năng
4


chịu được điện áp cao tối thiểu là 20KVDC hay 10KVrms đối với điện áp xoay
chiều có tần số từ 50Hz đến 60Hz.
 Tính bảo mật: Với FTTH thì hầu như không thể bị đánh cắp tín hiệu trên
đường dây.
 Độ tin cậy cao và dễ bảo dưỡng: Sợi quang là một phương tiện truyền dẫn
đồng nhất và không gây ra hiện tượng pha-đinh. Những tuyến cáp quang được thiết
kế thích hợp có thể chịu đựng được những điều kiện về nhiệt độ và độ ẩm khắc
nghiệt và thậm chí có thể hoạt động ở dưới nước, ít bị ăn mòn trong môi trường
axít/kiềm. Sợi quang có thời gian hoạt động lâu, ước tính trên 30 năm đối với một
số cáp. Yêu cầu về bảo dưỡng đối với một hệ thống cáp quang là ít hơn so với yêu
cầu của một hệ thống thông thường do cần ít bộ lặp điện hơn trong một tuyến thông
tin; trong cáp không có dây đồng, là yếu tố có thể bị mòn dần và gây ra mất hoặc
lúc có lúc không có tín hiệu; và cáp quang cũng không bị ảnh hưởng bởi sự ngắn
mạch, sự tăng vọt điện áp nguồn hay tĩnh điện.
 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, RS.422, V.35, Ethernet, Arcnet, FDDI, T1, T2, T3, Sonet,
thoại 2/4 dây, tín hiệu E/M, video tổng hợp…
 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
T1 (I 544 Mb/s) có thể được nâng cấp trở thành một hệ thống tốc độ số liệu cao
hơn, OC-12 (622 Mb/s), 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. Trong
tương lai, công nghệ có thể mở rộng khoảng cách này lên tới 200 km và có thể 1000
km. Chi phí tiết kiệm được do sử dụng ít các bộ lắp trung gian và việc bảo dưỡng
chúng có thể là khá lớn. Ngược lại, các hệ thống cáp điện thông thường cứ vài km
có thể đã cần có một bộ lặp.

5


Với công nghệ FTTH, nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp tốc độ
download lên đến 10 Gigabit/giây, nhanh gấp 200 lần so với ADSL 2+ (hiện chỉ có
thể đáp ứng 20 Megabit/giây). Tốc độ truyền dẫn với ADSL là không cân bằng, có
tốc độ tải lên luôn nhỏ hơn tốc độ tải xuống (Bất đối xứng, Download > Upload) và
tối đa 20 Mbps. Còn FTTH cho phép cân bằng, tốc độ tải lên và tải xuống như nhau
(Đối xứng, Download = Upload) và cho phép tối đa là 10 Gbps, có thể phục vụ
cùng một lúc cho hàng trăm máy tính.
1.2.2 Hạn chế
FTTx có nhiều ưu điểm nhưng cũng không thể tránh khỏi những hạn chế:
Mặc dù sợi quang rất rẻ nhưng chi phí cho lắp đặt, bảo dưỡng, thiết bị đầu cuối đắt
cho nên không phải lúc nào hệ thống mạng FTTx cũng phù hợp.
1.3 Các dạng kiến trúc mạng truy nhập quang
Tín hiệu quang được phân phối từ nhà cung cấp dịch vụ (CO – Central
Office) qua một hệ thống mạng phân phối (ODN – Optical Distribution
Network).Tại điểm cuối của mạng này là các thiết bị đầu cuối quang (ONT –
Optical Network Terminal hay ONU – Optical Network Unit).Các thiết bị này sẽ
chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện.
Hệ thống mạng truy nhập sử dụng cáp quang được chia thành 2 loại cơ bản là
hệ thống đường quang trực tiếp (điểm tới điểm – P2P) và hệ thống đường quang

dùng chung (điểm tới đa điểm – P2MP)

6


1.3.1 Hệ thống đường quang trực tiếp (P2P)

Hình 1.2: Mạng truy nhập quang trực tiếp (P2P)
Đây là kiến trúc đơn giản nhất: Mỗi sợi quang sẽ chỉ kết nối tới duy nhất một
khách hàng. Vì mỗi khách hang có 1 đường dây quang độc lập nên băng thông
không bị chia sẻ, tốc độ đường truyền rất lớn. Toàn bộ quá trình được thực hiện trên
một đường truyền vật lý duy nhất tới khách hàng nên không cần các kĩ thuật mạng
lớp 2 để phân phối quang và có độ an toàn cao.
Ưu điểm của kiến trúc này là khá đơn giản, dễ lắp ráp, không cần đào tạo
chuyên sâu nhiều. Tuy nhiên giá thành đầu tư cho một khách hàng rất lớn, khi số
lượng khách hàng tăng lên thì hệ thống trở nên cồng kềnh, khó khăn trong việc vận
hành và bảo dưỡng. Do vậy kiến trúc này ít được phát triển trên thực tế.

7


1.3.2 Hệ thống đường quang dùng chung (P2MP)

Hình 1.3: Mạng truy nhập quang dùng chung (P2MP)
Trong kiến trúc này, một node làm chức năng chuyển mạch, ghép kênh, chia
tách tín hiệu được lắp đặt giữa tổng đài CO và nhà thuê bao. Mỗi đường quang sẽ
được chia sẻ sử dụng chung cho nhiều khách hàng. Do đó làm giảm chi phí lắp đặt
cũng như vận hành bảo dưỡng. Tuỳ thuộc vào các thiết bị của node này có được cấp
nguồn hay không ta có mạng quang chủ động (Active Optical Network – AON) và
mạng quang thụ động (Passive Optical Network – PON)

8


Hình 1.4: Mô tả mạng quang chủ động và mạng quang thụ động [15]
1.3.2.1 Mạng quang chủ động
Để phân phối tín hiệu, mạng quang chủ động sử dụng các thiết bị cần nguồn
điện để phân tích dữ liệu như một chuyển mach hoặc router.Dữ liệu từ phía nhà
cung cấp của khách hàng nào sẽ chỉ được chuyển đến khách hàng đó. Dữ liệu từ
phía khách hàng sẽ tránh được xung đột tại chuyển mạch hay router do các thiết bị
chủ động này có sử dụng bộ đệm.
Từ năm 2007, hầu hết các hệ thống mạng quang chủ động đều là mạng
Ethernet chủ động. Ethernet chủ động sử dụng các chuyển mạch Ethernet giữa các
9


cổng 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 chuyển mạch khổng lồ giống như một
mạng máy tính thông thường ngoại trừ mục đích của chúng là kết nối các căn hộ,
tòa nhà với nhà cung cấp dịch vụ. Các thiết bị này thực hiện chuyển mạch và định
tuyến trên lớp 2 và lớp 3.
Mạng quang chủ động có nhiều ưu điểm như: tầm kéo dây xa {lên đến 70km
mà không cần bộ lặp (repeater)}, dễ dàng nâng cấp băng thông thuê bao khi cần, dễ
xác định lỗi…Tuy nhiên, mạng quang chủ động cũng có khuyết điểm là chi phí cao
do việc vận hành các thiết bị trên đường truyền đều cần nguồn cung cấp.
1.3.2.2 Mạng quang thụ động
Để giảm chi phí trên mỗi thuê bao, trong mạng quang thụ động, đường
truyền chính sẽ đi từ thiết bị trung tâm OLT (Optical Line Termination) qua một bộ
chia quang thụ động (Splitter) và từ thiết bị này mới kéo đến nhiều người dùng (có
thể chia từ 32 – 64 thuê bao), băng thông sẽ được chia sẻ từ nhánh (feeder) đến

người dùng (drop).
Splitter không cần nguồn cung cấp, có thể đặt bất kỳ đâu nên nếu triển khai
cho nhiều thuê bao thì chi phí giảm đáng kể so với mạng quang chủ động. Do
Splitter không cần nguồn nên hệ thống cũng tiết kiệm điện hơn và không gian chứa
cáp cũng ít hơn so với mạng quang chủ động. Tuy nhiên PON cũng có khuyết điểm
như khó nâng cấp băng thông khi thuê bao yêu cầu (do kiến trúc điểm đến nhiều
điểm sẽ ảnh hưởng đến những thuê bao khác trong trường hợp đã dùng hết băng
thông).
1.4 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 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.

10


IPTV (Internet Protocol TV) là một hệ thống dịch vụ truyền hình kỹ thuật số
được phát đi nhờ vào giao thức Internet thông qua kết nối băng thông rộng. 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. 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. Trên thế
giới, tốc độ tăng trưởng và mức độ phổ biến loại dịch vụ này trong những năm qua
liên tục tăng, tính đến cuối tháng 6/2015, đã có 123 triệu thuê bao IPTV trên toàn
thế giới, tăng 4,37 triệu thuê bao so với quý 1/2015(theo báo cáo thường kỳ của
Point Topic). Tại các nước có hạ tầng ADSL và cáp quang phát triển như Mỹ và các
nước Châu Âu, IPTV đãđược thừa nhận như là một thế lực mới trong ngành truyền
hình. Tại Việt Nam, các nhà cung cấp nhưVNPT, FPT, SPT, VTC đãđưa 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
trung 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…
1.5 Tình hình phát triển FTTx trên thế giới và tại Việt Nam
1.5.1 Tình hình phát triển FTTx trên thế giới

Hình 1.5: Số lượng người dùng FTTH mới (Triệu người)
11


 Huawei là nhà cung cấp hàng đầu trong cả hai lĩnh vực cung cấp giải
pháp GPON và sản xuất thiết bị Port, xếp sau là Alcatel-Lucent và ZTE.
 Châu Á-Thái Bình Dương vẫn là thị trường phát triển GPON sôi động
tiếp đến là Châu Âu, Bắc Mỹ và Trung Đông, Châu Phi.
1.5.1.1 Khu vực Châu Âu
Các mạng 2,5 GPON hiện đã được các công ty viễn thông France Telecom
và Deutsche Telekom xây dựng ở Tây Âu theo mô hình FTTH/GPON của ITU.
Hiện toàn Châu Âu có khoảng 5 triệu thuê bao FTTH/GPON.Phần lớn lượng
thuê bao tập trung tại Tây Âu và Bắc Âu (như Thụy Điển, Thụy Sĩ, Pháp và Đan
Mạch).
1.5.1.2 Ấn Độ và Trung Đông
Ấn Độ: Hiện có 5 nhà cung cấp dịch vụ băng rộng chính tại Ấn Độ : BSNL,
Bharti Airtel, MTNL, Hathway Cable, Tata Communications. Công nghệ truy nhập
DSL vẫn là công nghệ truy nhập phổ biến ở Ấn Độ. Các thuê bao
FTTH/FTTB/GPON mới chỉ có mặt tại một số thành phố lớn và có khoảng 60
nghìn thuê bao.
Các nhà triển khai GPON chính trong khu vực là Alcatel-Lucent, Huawei,
ZTE và Etisalat từ Các tiểu Vương Quốc Ả Rập.

1.5.1.3 Khu vực Bắc Mỹ
Verizon, bắt đầu tiến hành triển khai mạng quang truy nhập quang thụ động
FTTP/GPON tại Mỹ với tên FiOS vào năm 2007, hiện nay đã có mặt tại 18 bang
trên toàn nước Mỹ, hỗ trợ tốc độ dữ liệu tối đa 150 Mbit/s hướng xuống và 35
Mbit/s hướng lên.
Dịch vụ qua mạng quang thụ động FiOS:
-

FTTP hay FTTH bắt đầu cung cấp từ năm 2006.
Verizon VoiceWing hay dịch vụ Thoại IP VoIP hay Verizon FiOS internet

-

bắt đầu từ 31/03/2009.
FiOS Video hay FiOS TV với hơn 500 kênh, 180 kênh ca nhạc, hơn 95
kênh truyền hình độ nét cao và hơn 10.000 video theo yêu cầu.

12


Thống kê tháng 08/2011 của Ủy ban truyền thông Liên bang Mỹ, mạng FiOS
hiện có mặt trên 16,5 triệu gia đình Mỹ, có thêm 735.000 kết nối FiOS internet lên
4,8 triệu thuê bao internet FiOS và 701.000 kết nối FiOS Video lên 4,2 triệu thuê
bao FiOS Video.
1.5.1.4 Châu Á – Thái Bình Dương
 Top 15 thị trường dịch vụ băng rộng cố định : Australia, Trung Quốc,
Hong Kong, Ấn Độ, Indonesia, Nhật Bản, Malaysia, New Zealand, Pakistan,
Philippines, Singapore, Hàn Quốc, Đài Loan, Thái Lan và Việt Nam.
 Theo như một báo cáo nghiên cứu thị trường dịch vụ băng rộng vào cuối
năm 2011: Khu vực Châu Á-Thái Bình Dương có khoảng 187 triệu thuê bao băng

rộng cố định,
 DSL vẫn là công nghệ truy nhập dịch vụ băng rộng được sử dụng phổ
biến nhất,
 Nhật Bản: là một trong các quốc gia thuộc khu vực Châu Á có tốc độ tăng
trưởng dịch vụ băng rộng đạt mức hai con số hằng năm. Tính đến cuối năm 2009 đã
có 31,7 triệu thuê bao.
 Hiện Nhật Bản sử dụng chủ yếu là công nghệ FTTH/FTTB theo công
nghệ truy nhập quang thụ động EPON, song cũng có sự quan tâm nghiên cứu thử
nghiệm và triển khai GPON.
 Hàn Quốc: Năm 2007, Hanaro Telecom đưa vào triển khai giải pháp
mạng truy nhập quang thụ động GPON – Alcatel-Lucent tại Hàn Quốc, hệ thống
này hỗ trợ phân phối các dịch vụ băng rộng tiên tiến như IPTV, truyền hình độ nét
cao HDTV, truyền hình theo yêu cầu VoD qua HanaTV, các dịch vụ Internet tốc độ
cao và các dịch vụ truyền hình tương tác, khởi đầu hệ thống hỗ trợ được 110.000
thuê bao. Hiện các dịch vụ băng rộng FTTH/FTTB/GPON là dịch vụ chiếm thị phần
chủ yếu tại Hàn Quốc, FTTH/GPON chiếm 70% số kết nối dịch vụ băng rộng.
 Đài Loan: Chunghwa Telecom bắt đầu tiến hành triển khai FTTH/FTTB
dựa trên công nghệ GPON vào năm 2007. Hiện nay dịch vụ băng rộng sử dụng
FTTH/FTTB/GPON là dịch vụ chiếm thị phần lớn nhất Đài Loan chiếm 30% kết
nối dịch vụ năm 2009.

13


 Trung Quốc: Các nhà cung cấp dịch vụ băng rộng lớn nhất hiện nay của
Trung Quốc là China Mobile, China Telecom, China Unicom đã tiến hành hợp tác
cùng với các Công ty, Tập đoàn công nghệ là Huawei, ZTE, Alcatel-Lucent,
Ericsson để triển khai GPON tại Trung Quốc. Các dịch vụ băng rộng truyền qua
GPON đã có mặt tại Bắc Kinh, An Huy, Quảng Động, Thẩm Quyến,… Hiện nay
Huawei và ZTE đã trở thành những nhà cung cấp giải pháp triển khai GPON hàng

đầu thế giới. Nhưng các dịch vụ băng rộng tại Trung Quốc vẫn được truyền chủ yếu
qua DSL với hơn 120 triệu thuê bao (2009) nhưng các dịch vụ FTTH/GPON cũng
đang phát triển với tốc độ phát triển thuê bao vào khoảng 20-50% mỗi năm.
1.5.1.5 Các khu vực khác như Nam Mỹ và Châu Phi
 Khu vực Nam Mỹ: Hiện có Argentina, Chile là có những động thái quan
tâm nghiên cứu và thử nghiệm GPON.
 Khu vực Châu Phi: Nước đầu tiên và duy nhất hiện nay đã triển khai
GPON tại khu vực này là Kenya qua nhà cung cấp KDN với sự hỗ trợ từ ITU và
Alcatel-Lucent.
1.5.2 Tình hình phát triển FTTx tại Việt Nam
Hiện nay, ở Việt Nam có một số nhà cung cấp dịch vụ FTTH sau:
 Tháng 08/2006, FPT Telecom chính thức trở thành đơn vị đầu tiên cung
cấp loại hình dịch vụ tiên tiến này.
 Ngày 01/05/2009, VNPT cung cấp dịch vụ Internet FTTH trên cáp quang
với tốc độ cao đến 20Mbps/20Mbps.
 Ngày 15/05/2009, Viettel chính thức triển khai cung cấp dịch vụ FTTH.
 Ngày 10/04/2010, CMC TI 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.
Tính đến cuối năm 2009, Việt Nam có khoảng 3 triệu thuê bao dịch vụ băng
rộng với 3 nhà cung cấp dịch vụ internet lớn nhất là VNPT, Viettel và FPT. Dự kiến
đến năm 2015 sẽ có khoảng 4 triệu thuê bao.DSL vẫn là công nghệ được sử dụng
phổ biến tại Việt Nam. Dịch vụ băng rộng dựa trên công nghệ truy nhập quang thụ
động GPON bắt đầu được triển khai tại Việt Nam vào đầu năm 2011, hiện có các
nhà cung cấp dịch vụ FTTH/GPON là Netnam, VNPT, FPT, Viettel và CMC, các

14