hệ thống thông tin quang tới hộ gia ðình (ftth)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

*************

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN
HỌC PHẦN: THÔNG TIN QUANG
ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG
TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)


HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, sự phát triển bùng nổ của mạng Internet trên toàn cầu gây sự ảnh hưởng
lớn tới các nhà cung cấp mạng trên toàn thế giới trong vài chục năm gần đây. Sự phổ biến
của mạng Internet cùng với các nhu cầu sử dụng đường truyền tốc độ cao ngày càng tăng
lên về lĩnh vực Multimedia, truyền hình, xem phim trực tuyến,.. đã 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
bằng 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 thông
sử dụng cáp điện thông thường. Chính vì vậy, công nghệ cáp quang đã trở thành một giải
pháp thiết yếu để giải quyết vấn đề được nêu trêu. Cáp quang là môi trường truyền dẫn
cung cấp băng thông rộng, khả năng chống nhiễu điện từ cao và ít chịu ảnh hưởng của
môi trường cho phép truyền dẫn dữ liệu với suy hao thấp. Do đó, mạng cáp quang tới tận
thuê bao FTTH (Fiber To The Home) là một bước tiến vượt bậc trong công nghiệp
Multimedia nhờ khả năng cung cấp các dịch vụ multimedia chất lượng cao, đáp ứng nhu
cầu người dùng.
Chính vì vậy, trong thời gian học môn Thông tin quang, nhóm em đã cùng nhau
tìm hiểu, nghiên cứu đề tài Hệ thống cáp quang tới hộ gia đình - Fiber to the Home dưới

sự hướng dẫn của TS. Hoàng Phương Chi.
Do kiến thức, kinh nghiệm còn hạn chế nên báo cáo đề tài còn chưa tránh được
những sai sót, hạn chế nhất định, kính mong cô thông cảm và có ý kiến đóng góp để
chúng em có thể rút kinh nghiệm.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!!!

Nhóm 12

Page 2


HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

BẢNG PHÂN CHIA CÔNG VIỆC
Thành viên
Nguyễn Đình Tâm

Nguyễn Đình Thảo
Dương Văn Tiến

Nhóm 12

Nhiệm vụ
Ghi chú
Tìm hiểu kiến trúc mạng Nhóm trưởng
quang FTTH
Tổng hợp các phần, làm
slide và báo cáo
Tìm hiểu các chuẩn đa truy
nhập trong FTTH

Tìm hiểu tổng quan về
FTTH

Page 3


HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Nhóm 12

Page 4


HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ FTTH
1.1 Giới thiệu chung
1.1.1 Khái niệm
FTTH ( Fiber To The Home) là công nghệ kết nối viễn thông sử dụng cáp quang từ
nhà cung cấp dịch vụ tới tận địa điểm của khách hàng (văn phòng, nhà…..) để cung cấp
các dịch vụ tốc độ cao như điện thoại, Internet tốc độ cao và TV. Bằng cách triển khai cáp
quang đến tận nhà khác hàng, tốc độ mạng sẽ nhờ vậy mà tăng lên gấp bội phần. Công
nghệ của đường truyền được thiết lập trên cơ sở dữ liệu được truyền qua tín hiệu quang
trong sợi cáp quang đến thiết bị đầu cuối của khách hàng, tín hiệu được biến đổi thành
tín hiệu điện, qua cáp mạng đi vào bộ định tuyến băng rộng. So với mạng truy nhập cáp
đồng truyền thống, sợi quang hầu như không giới hạn băng thông (hàng THz ).

Mạng FTTH là một phẩn trong hệ thống các mạng FTTx (Khi thay x bằng các chữ
cái khác nhau ta có các mạng phân phối cáp quang khác nhau như FTTH, FTTC hay
FTTB)

Nhóm 12

Page 5


HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

Hình 1. Mạng FTTH trong hệ thống FTTx (Nguồn: Internet)

1.1.2 Lịch sử phát triển
Nhu cầu sử dụng hạ tầng cáp quang tới hộ gia đình FTTH (Fiber to the Home) đã
xuất hiện từ những năm 1980 khi mà các công ty điện thoại thấy lợi ích mang lại trong
việc cung cấp các dịch vụ băng rộng tới các thuê bao. Những tiến bộ nhanh chóng trong
lĩnh vực thu phát và cáp sợi quang đã mở ra một tiềm năng lớn trong việc phát triển hạ
tầng FTTH. FTTH được xem như một giải pháp hoàn hảo trong việc thay thế mạng cáp
đồng hiện tại nhằm cung cấp các dịch vụ “triple play” (bao gồm thoại, hình ảnh, truy cập
dữ liệu tốc độ cao) và các ứng dụng đòi hỏi nhiều băng thông.
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.
• 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
Nhóm 12

vụ
Page 6


HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

khách hàng doanh nghiệp mà dịch vụ truy cập Internet ADSL và
Leased Line chưa đáp ứng được về tốc độ và chi phí sử dụng.
• Hiện nay dịch vụ FTTH ở Việt Nam đã vô cùng phổ biến

1.2 So sánh mạng ADSL và FTTH
1.2.1 Cáp quang và cáp đồng
Trên thực tế, để khắc phục nhược điểm trong truyền dẫn thông tin của cáp đồng, đã
từ lâu người ta đã cho ra đời cáp quang cùng với những tính năng ưu việt hơn. Không
giống như cáp đồng truyền tín hiệu bằng điện, cáp quang dùng ánh sáng để truyền tín
hiệu đi. Chính vì sự khác biệt đó mà cáp quang ít bị nhiễu, tốc độ cao và có khả năng
truyền xa hơn. Tuy vậy phải đến giai đoạn hiện nay thì cáp quang mới được phát triển

bùng nổ, nhất là trong lĩnh vực kết nối liên lục địa, kết nối xuyên quốc gia. Và việc sử
dụng công nghệ truyền dẫn hiện đại này cũng đang bắt đầu thay thế dần mạng cáp đồng
ADSL phục vụ trực tiếp đến người sử dụng
Cáp quang dài, mỏng với thành phần của thủy tinh trong suốt
bằng

đường

kính

của

một sợi tóc. Chúng được sắp xếp trong bó được gọi là cáp quang và
được

sử

dụng

để

truyền tín hiệu trong khoảng cách rất xa. Cáp quang có cấu tạo gồm
dây

dẫn

trung

tâm

là

sợi thủy tinh hoặc plastic đã được tinh chế nhằm cho phép truyền đi tối
đa các tín hiệu ánh sáng. Sợi quang được tráng một lớp lót nhằm phản
chiếu tốt các tín hiệu.
Cáp quang gồm các phần sau:
• Core : Trung tâm phản chiếu của sợi quang nơi ánh sáng đi
• Cladding : Vật chất quang bên ngoài bao bọc lõi mà phản xạ
ánh

sáng

vào lõi.
Nhóm 12

Page 7

trở

lại


HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

• Buffer coating : Lớp phủ dẻo bên ngoài bảo vệ sợi không bị
hỏng và ẩm ướt
• Jacket: Hàng trăm hay hàng ngàn sợi quang được đặt trong bó
gọi

là

cáp

quang. Những bó này được bảo vệ bởi lớp phủ bên ngoài của
cáp

được

gọi

là

jacket.
Khi phát tín hiệu thì một điốt phát sáng (LED) hoặc laser sẽ truyền
dữ

liệu

xung

ánh

sáng vào cáp quang. Còn khi nhận thì sẽ sử dụng cảm ứng quang
chuyển xung ánh sáng ngược thành dữ liệu. So với cáp đồng, cáp
quang

chỉ

truyền

sóng

ánh

sáng

(không

truyền

tín hiệu điện) nên nhanh, không bị nhiễu và bị nghe trộm (tín hiệu ánh
sáng từ sợi quang không bị nhiễu với những sợi khác trong cùng cáp,
điều

này

làm

cho

chất

lượng

tín

hiệu

tốt hơn). Độ suy dần thấp hơn các loại cáp đồng (tín hiệu bị mất trong
cáp

quang

ít

hơn

trong cáp đồng) nên có thể tải các tín hiệu đi xa hàng ngàn km. Dung
lượng

tải

của

cáp

quang cao hơn, vì sợi quang mỏng hơn cáp đồng, nhiều sợi quang có
thể

được

bó

vào

với

đường kính đã cho hơn cáp đồng. Điều này cho phép nhiều kênh đi qua
một sợi cáp.
Cáp quang cũng sử dụng điện nguồn ít hơn, bởi vì tín hiệu trong

cáp

quang

giảm

ít,

máy phát có thể sử dụng nguồn thấp hơn thay vì máy phát với điện thế
cao được dùng trong cáp đồng.
Còn tín hiệu số thì cáp quang rất lý tưởng thích hợp để tải thông
tin

dạng

số

mà

đặc

biệt hữu dụng trong mạng máy tính. Cáp quang cũng không cháy, vì
Nhóm 12

Page 8


HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

không có điện xuyên qua cáp quang, do đó không có nguy cơ hỏa hạn

xảy ra. Tuy vậy, cáp quang và các thiết bị đi kèm lại rất đắt tiền so với
các loại cáp đồng
1.2.2 So sánh một số tiêu chí về chất lượng dịch vụ
Khi dùng công nghệ FTTH, đường truyền dẫn hoàn toàn bằng cáp
quang tới tận phòng máy của người sử dụng. Chất lượng truyền dẫn tín
hiệu bền bỉ ổn định không bị suy hao tín hiệu bởi nhiễu điện từ, thời tiết
hay chiều dài cáp như đối với ADSL. Độ bảo mật rất cao. Còn đối với
ADSL, khả năng bảo mật thấp hơn vì có thể bị đánh cắp tín hiệu trên
đường dây, còn FTTH thì hầu như không thể.
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.
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, Tốc độ Download lớn hơn tốc
độ Upload) và tối đa là 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. FTTH đặc biệt hiệu quả với các dịch vụ: Hosting Server riêng,
VPN (mạng riêng ảo), Truyền dữ liệu, Game Online, IPTV (truyền hình
tương tác), VoD (xem phim theo yêu cầu), Video Conferrence (hội nghị
truyền hình), IP Camera…với ưu thế băng thông truyền tải dữ liệu cao,
có thể nâng cấp lên băng thông lên tới 1Gbps. Ngoài ra đường truyền
FTTH có thể đảm bảo an toàn dữ liệu, độ ổn định cao, không bị ảnh
hưởng bởi nhiễu điện, từ trường.
Bảng 1.

So sánh ADSL và FTTH dựa trên một số tiêu chí

Yếu tố so sánh
ADSL
Môi trường truyền tín Cáp đồng

Nhóm 12

FTTH
Cáp quang
Page 9


HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

hiệu
Độ ổn định

Bảo mật
Tốc độ truyền dẫn
(Upload và Download)
Chiều dài cáp
Khả năng ứng dụng các
dịch vụ đòi hỏi
download và upload
đều cao như: Hosting
server riêng, VPN,
Video Conferrence…

Dễ bị suy hao do tín hiệu Cao( không bị ảnh hưởng của
điện từ, thời tiết, chiều dài thời tiết, điện từ, xung điện,
cáp
sét...). Không bị suy hao tín
hiệu trong quá trình truyền
dấn nên có thể đạt đến tốc độ
tối đa.

Độ bảo mật thấp, dễ bị đánh Độ bảo mật cao, không thể
cắp tín hiệu trên đường dây
đắng cắp tín hiệu trên đường
truyền
Bất đối xứng
Cho phép cân bằng
Download > Upload
Upload = Download
Tốc độ tối đa là 20Mbps
Tốc độ tối đa là 10Gbps
Tối đa 2.5km để đạt được sự Tối đa 10km
ổn định
Không phù hợp vì tốc độ Rất phù hợp vì tốc độ rất cao
thấp và chiều upload không và có thể tùy biến tốc độc
thể vượt quá 01 Mbps. download và upload. Modem
Modem không hỗ trợ hỗ trợ Wireless.
Wireless.

1.3 Thiết bị dùng trong FTTH
1.3.1 Đường dây cáp quang
Cáp quang là một loại cáp viễn thông làm bằng thủy tinh hoặc nhựa, sử dụng ánh
sáng để truyền tín hiệu giữa nhà cung cấp dịch vụ và các thuê bao. Đường dây này phải
đạt tiêu chuẩn không gấp khúc, tại mỗi điểm uốn phải có độ cong tiêu chuẩn.
1.3.2 Hộp phối quang
Là thiết bị dùng hàn trực tiếp nối cáp quang với nhau, phân phối các kết nối quang
đến các thiết bị khác bằng cách chuyển đổi giữa các đầu nối.
1.3.3 Bộ chuyển đổi (Converter).
Là thiết bị chuyển đổi tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện, biến đổi quang năng
thành điện năng trước khi vào Router

Nhóm 12

Page 10


HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

1.3.4 Router
Router thường có 2 cổng ký hiệu WAN và LAN. Cổng WAN được kết nối đến Bộ
chuyển đổi bằng cáp đồng qua đầu nối RJ45. Cổng LAN được kết nối đến Switch cũng
bằng cáp đồng qua RJ45
e. Đầu nối: là nơi kết nối các thiết bị quang, gồm nhiều thành phần kết hợp lại với nhau,
chúng có nhiều kiểu như SC/PC, ST/UPC, FC/APC... Nhưng có hai thành phần chính là
kiểu đầu nối SC, ST, FC...và điểm tiếp xúc PC, UPC, APC
1.3.5 Dây nhảy quang (Patchcord)
Kết nối giữa hộp phối quang và bộ chuyển đổi là 2 dây nhãy quang qua 4 đầu nối.
1.3.6 Cáp đồng và đầu nối RJ45:
Kết nối giữa ngõ ra bộ chuyển đổi và ngõ vào WAN của Modem, giữa ngõ ra LAN
của Modem và ngõ vào của Switch.
5. Sơ đồ kết nối:

Hình 2. Sơ đồ kết nối hệ thống cáp quang

Nhóm 12

Page 11


HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

CHƯƠNG 2. KIẾN TRÚC MẠNG QUANG FTTH
2.1 Sơ

đồ

tổng

quát

kiến

trúc

mạng

FTTH

Hình 3. Sơ đồ tổng quát mạng quang FTTH (Nguồn: Internet)

Trong hệ thống FTTH, thiết bị kết cuối đường truyền quang là OLT (Optical Line
Terminal) đặt tại tổng đài trung tâm CO (Center Office) được thiết kế để giao tiếp với các
nhà cung cấp dịch vụ (ví dụ: giao tiếp với mạng chuyển mạch điện thoại công cộng, với
chuyển mạch ATM, router IP, giao tiếp với mạng lõi video qua thiết bị đầu cuối cáp TV
hoặc từ một vệ tinh chảo). Về mặt truyền dẫn, OLT cho phép hỗ trợ các loại giao diện
khác nhau của lớp liên kết dữ liệu như: SPNET, ATM, Gigabit Ethernet,…
Tín hiệu quang được ghép kênh và đưa tới bộ chia dùng cho khu vực của của một
nhóm người tiêu dùng. Trong mạng FTTH, có rất nhiều tỉ lệ chia dùng cho bộ chia,
nhưng thông thường sử dụng bộ chia tỉ số 1:16 hay nói cách khác tín hiệu quang được
ghép kênh đưa tới cho 1 nhóm 16 người sử dụng. Khi tín hiệu quang phải chuyển đổi
thành tín hiệu điện tới người sử dụng, ONU (Optical Network Unit – thiết bị mạng quang

học) cần được đặt tại kết cuối của mạng. Do giá thành lắp đặt của ONU khá cao nên nhà
phân phối thường sử dụng ONU cho nhiều người sử dụng để giảm chi phí lắp đặt mạng.

Nhóm 12

Page 12


HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

Hình 4. Mạng FTTH (Nguồn: Internet)

Kiến trúc mạng FTTH sử dụng được xem xét với nhiều ưu điểm như: số lượng
các bộ thu, phát quang, thiết bị đầu cuối của tổng đài và sợi quang là khá thấp.

2.2 Bước sóng sử dụng trong FTTH
Tổn hao truyền sóng trên sợi quang gây ảnh hưởng lớn tới dự trữ công suất, khoảng
cách vật lý, tỉ số chia trong mạng. Trong sợi quang, tồn tại rất nhiều nguyên nhân gây suy
hao tín hiệu nhưng chủ yếu bởi 4 nguyên nhân chính: suy hao do hấp thụ vật liệu, suy hao
do tán xạ, suy hao do uốn cong và suy hao do ghép và chia sợi quang.
Tổng hợp các loại suy hao trong sợi và biểu diễn một tương quan theo bước sóng
người ta nhận được phổ suy hao của sợi quang.Mỗi loại sợi quang có đặc tính suy hao
riêng. Một đặt tuyến điển hình của loại sợi đơn mode như hình.

Hình 5. Đặc tuyến suy hao trong sợi quang đơn mode

Nhóm 12

Page 13

HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

Dựa vào hình trên ta có thể thấy ba vùng bước sóng suy hao thấp nhất, còn gọi là ba
cửa sổ thông tin
• Cửa số thứ nhất: Ở bước sóng 850 nm: Trong vùng bước sóng từ 0.8µm tới
1µm, suy hao trung bình trong cửa sổ này ở mức từ (2-3)dB/Km. Suy hao
chủ yếu do tán xạ trong đó có một phần ảnh hưởng của suy hao hấp thụ.
• Ở bước sóng 1300 nm: Ở bước sóng này độ tán sắc rất thấp, suy hao chính
do tiêu hao tán xạ Rayleigh. Suy hao tương đối thấp khoảng từ (0,4 ÷ 0,5)
dB/Km và tán sắc nên được dùng rộng rãi hiện nay.
• Ở bước sóng 1550 nm: Ở bước sóng này sợi quang có suy hao thấp nhất và
tán sắc nhỏ. Suy hao thấo nhất đến nay khoảng 0,3dbB/Km. Với một số loại
sợi quang có dạng phân bố chiết suất đặc biệt có thể giảm độ tán sắc ở bước
sóng 1550nm như các sợi quang DC, MC và sợi quang bù tán sắc. Lúc đó
việc sử dụng cửa sổ thứ ba sẽ có nhiều thuận lợi: Suy hao thấp và tán sắc
nhỏ.
Thông qua các tính chất suy hao của sợi quang, mạng FTTH được triển khai dựa
trên ba vùng bước sóng chính là 1310nm, 1490nm và 1550nm. Vùng bước sóng 1310 để
truyền dữ liệu tuyến lên, vùng bước óng 1490 nm được dùng cho tuyến truyền dẫn quang
tuyến xuống còn vùng bước sóng 1550nm được sử dụng cho việc truyền tín hiệu tương tự
trên cáp truyền hình.

2.3 Phương thức truyền dẫn trong FTTH
2.3.1 Phương thức điểm nối điểm
Từ nhà cung cấp sẽ dẫn một đường cáp quang tới tận nhà khách hàng . Đường
quang này sẽ chuyển đổi ngược lại thành tín hiệu điện và cấp cho khách hàng. Cấu hình
này sử dụng dựa trên tiêu chuẩn Ethernet.
o Ưu điểm: cấu hình đơn giản, dễ lắp ráp, không cần đào tạo chuyên sâu nhiều, thiết
bị có giá thành rẻ, có thể tận dụng vật tư hiện có, đặc biệt ưu thể trong giai đoạn đầu

của mạng FTTH.

Nhóm 12

Page 14


HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

o Nhược điểm: Khi số lượng thuê bao lớn, tăng lên thì cấu hình này không còn phù
hợp nữa bởi việc quản lí đường truyền vật lý thuê bao sẽ rất phức tạp và tốn kém
2.3.2 Phương thức điểm đa điểm
Theo kiến trúc này, tại nhà cung cấp sẽ đặt một thiết bị làm việc theo tiêu chuẩn
PON, còn gọi là OLT. Từ OLT tín hiệu quang sẽ được chia ra thông qua các bộ chia
quang và đến đầu khách hàng. Thông thường OLT làm việc trên một sợi quang và một
card lắp đặt tại OLT.
o Ưu điểm: kiến trúc đơn giản, dễ quản lý, chi phí đặc biệt tỏ rõ ưu thế khi số lượng
thuê bao cho một khu vực lớn. Việc sử dụng cấu hình cũ là không còn phù hợp, kiến
trúc này được sử dụng trong giai đoạn đầu phát triển của hệ thống FTTH
o Nhược điểm: thiết bị đầu cuối, vật tư, nguyên liệu có giá thành cao, hơn nữa kiến
trúc này đòi hỏi phải có quá trình đào tạo chuyên sâu cho đơn vị thực hiện.

2.4 Cấu hình trong FTTH
2.4.1 Cấu hình dạng cây
Cấu hình dạng cây sử dụng 1 đường cáp quang nối trực tiếp từ OLT tới bộ chia. Từ
bộ chia sẽ có một đường cáp quang kết nối từ mỗi ONU.

Hình 6. Cấu hình dạng cây

o Ưu điểm: Bộ chia được tập trung tại một điểm nên dễ dàng xác định được những sự

cố của mạng. Chất lượng tín hiệu tại các ONU sẽ gần tương tự như nhau.
Nhóm 12

Page 15


HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

o Nhược điểm: Chỉ có thể sử dụng kỹ thuật đa truy cập TDMA.
2.4.2 Cấu hình dạng đường thẳng
Cấu hình dạng đường thẳng cũng sử dụng 1 cáp quang từ OLT tới khách hàng nên
cũng gặp phải những vấn đề tương tự như cấu hình cây. Mỗi người sử dụng được kết nối
vào mạng thông qua một bộ ghép dây nhánh và bộ ghép này sẽ đưa một phần công suất
tín hiệu phát từ OLT đi tới người sử dụng.

Hình 7. Cấu hình dạng đường thẳng

o Ưu điểm: Khả năng tối thiểu hoá số cáp quang cần được sử dụng và mở
rộng mạng một cách linh hoạt, dễ dàng.
o Nhược điểm: Tín hiệu quang suy hao dần qua mỗi bộ ghép. Đồng thời, với
cấu hình này sẽ yêu cầu một đường cáp quang có độ dài rất lớn khi mở rộng
trong mạng 2 chiều.

Nhóm 12

Page 16


HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

2.4.3 Cấu hình dạng vòng

Hình 8. Cấu hình dạng vòng

o Ưu điểm: Có khả năng mềm dẻo trong việc tối ưu hoá các đường truyền.
Linh hoạt trong việc thiết lập và bảo trì mạng cáp quang.
o Nhược điểm: Yêu cầu sử dụng 2 sợi quang tại OLT và những thiết bị phức
tạp khác có khả năng chuyển mạch và truyền nhận tín hiệu theo 2 hướng
trong vòng tại ONU. Tín hiệu sẽ bị suy hao đáng kể khi truyền qua các
ONU.

2.5 Phân loại mạng quang FTTH
Như đã nói ở trên, FTTH được xem như là một giải pháp hoàn hảo thay thế mạng
cáp đồng nhằm cung cấp các dịch vụ “triple play” (bao gồm thoại, hình ảnh, truy nhập dữ
liệu tốc độ cao) và các các ứng dụng đòi hỏi nhiều băng thông (như là truy cập Internet
băng rộng, chơi game trực tuyến và phân tán các đoạn video). Tuy nhiên nhược điểm
chính của FTTH đó là chi phí cho các linh kiện và cáp quang tương đối cao dẫn tới giá
thành lắp đặt những đường quang như vậy là rất lớn. Có nhiều giải pháp để khắc phục
nhược điểm này và một trong số đó là triển khai FTTH trên nền mạng quang thụ động
PON (Passive Optical Network). Hầu hết trong các mạng quang hiện nay, mỗi đường cáp
quang từ nhà cung cấp sẽ được chia sẻ cho một số người sử dụng. Khi các đường cáp
quang này được kéo tới phía người sử dụng, cần có 1 bộ chia quang để tách tín hiệu tới
các sợi quang riêng biệt tới từng người sử dụng khác nhau. Bởi vậy, đã xuất hiện 2 kiến
Nhóm 12

Page 17


HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

trúc điển hình trong việc chia đường cáp quang là mạng quang tích cực AON (Active
Optical Network) và mạng quang thụ động PON.
2.5.1 Mạng quang tích cực AON
Mạng quang tích cực theo mô hình kết nối điểm – điểm, sử dụng một số thiết bị
quang tích cực để phân chia tín hiệu là: switch, router và multiplexer. Mỗi tín hiệu đi ra
từ phía nhà cung cấp chỉ được đưa trực tiếp tới khách hàng yêu cầu nó. Do đó, để tránh
xung đột tín hiệu ở đoạn phân chia từ nhà cung cấp tới người dùng, cần phải sử dụng một
thiết bị điện có tính chất “đệm” cho quá trình này.

Hình 9.Mô hình kết nối mạng quang tích cực điểm – điểm (Nguồn: Internet)

Hình 10. Cơ chế chuyển mạch trong công nghệ AON (Nguồn: Internet)

Chính vì mạng quang tích cực AON sử dụng thiết bị chuyển mạch, phải chuyển tín
hiệu quang sang tín hiệu điện để phân tích thông tin rồi mwois tiếp tục chuyển ngược lại
Nhóm 12

Page 18


HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

để truyền đi nên làm giảm tốc độ truyền dẫn tối đa có thể trong hệ thống FTTH. Ngoài ra
chi phí cho những thiết bị chuyển mạch này cũng rất đắt nên không phù hợp với việc
triển khai đại trà cho mạng truy cập. Khi nhu cầu khách hàng tăng lên công nghệ AON
đã không còn đáp ứng được đường truyền internet tốc độ cao ở những điểm đông người
truy cập, vì vậy cần phải chuyển hướng đầu và chuyển giao công nghệ từ AON sang công
nghệ mạng cáp quang PON.

Nhóm 12

Page 19


HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

2.5.2 Mạng quang thụ đông PON
PON (Passive Optical Network) là kiến trúc mạng điểm – nhiều điểm. Để giảm chi
phi trên mỗi thuê bao, đường truyền chính sẽ đi từ thiết bị trung tâp OLT (Optical Line
Termination) qua một thiết bị chia tín hiệu (Splitter) và từ thiết bị này mới kéo đến nhiều
người dùng (có thể chia từ 32-64 thuê bao). Splitter không cần nguồn cung cấp, tại có thể
đặt bất kỳ đâu nên nếu triển khai cho nhiều thuê bao thì chi phí giảm đáng kể so với
AON. Do Spliter không cần nguồn nên hệ thống cũng tiết kiệm điện hơn và không gian
chứ cáp cũng ít hơn so với AON. Kiểu mạng PON thường gặp hiện nay là:
EthernetPON(EPON), Giga-Ethernet-PON(GEPON), Gigabit-PON(GPON)…
Các công nghệ này đều dựa trên chuẩn IEEE 802.3 Ethernet
Mạng quang thụ động (PON) được xây dựng nhằm giảm số lượng
các thiết bị thu, phát và sợi quang trong mạnh thông tin quang FTTH.
PON là một mạng điểm tới đa điểm, một kiến trúc PON bao gồm một
thiết bị đầu cuối kênh quang được đặt tại trung tâm của nhà khai thác
dịch vụ và các bộ kết cuối mạng cáp quang ONU/ONT (Optical Network
Unit/Optical Network Terminal) đặt gần hoặc tại nhà thuê bao. Giữa
chúng là hệ thống phân phối mạng quang ODN (Optical Distribution
Network) bao gồm cáp quang và các thiết bị tách ghép thụ động. Kiến
trúc được mô tả như hình dưới

Nhóm 12

Page 20

HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

Hình 11 Mô hình mạng PON (Nguồn: Internet)

Nhóm 12

Page 21


HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

Hình 12. Kiến trúc mạng PON (Nguồn: Internet)

Trong đó:
- OLT(Optical line Terminal):thiết bị kết cuối cáp quang tích cực lắp đặt tại phía
nhà cung cấp dịch vụ thường được đặt tại các đài trạm.
- ONT (Optical Network Terminal): thiết bị kết cuối mạng cáp quang tích cực,
kết nối OLT thông qua mạng phân phối quang (ODN) dùng cho trường hợp cung cấp kết
nối quang tới nhà thuê bao (FTTH)
- ONU (Optical Network Unit): thiết bị kết nối cuối mạng cáp quang tích cực, kết
nối với OLT thông qua mạng phân phối quang (ODN) thường dùng cho trường hợp hợp
kết nối tới buiding hoặc tới các vỉa hè, cabin (FTTB, FTTC, FTTCab)
- Bộ chia/ghép quang thụ động (Splitter): Dùng để chia/ghép thụ động tín hiệu
quang từ nhà cung cấp dịch vụ đến khách hàng và ngược lại giúp tận dụng hiệu quả sợi
quang vật lý.Splitter thường được đặt tại các điểm phân phối quang (DP) và các điểm tuy
nhập quang (AP). Bộ chia/ghép quang sẽ có 2 loại, một loại đặt tại các nhà trạm viễn
thông sử dụng các tủ kiểu indoor, loại thứ 2 sẽ là loại thiết bị được bọc kín có thể mở ra
được khi cần thiết và tại các điểm măng xông.
- FDC (Fiber Distribution Cabinet): Tủ phối quang.

Nhóm 12

Page 22


HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

- FDB (Fiber Distribution Box): Hộp phân phối quang loại nhỏ.
Trong hệ thống PON, kết nối mạng quang ONT có khả năng hỗ trợ kết nối dịch
vụ điện thoại truyền thống qua giao diện POTS (Plain Old Telephone Service) và các giao
tiếp truyền dữ liệu tốc độ cao như Ethernet và DSL. Đầu cuối đường dây quang OLT bao
gồm các khối giao tiếp PON, một kết cấu chuyển mạch dữ liệu và các phần tử điều khiển
NE (Network Element). Thiết bị OLT được đặt ở phía nhà cung cấp dịch vụ, còn các thiết
bị ONT được đặt phía người sử dụng. Thiết bị OLT cung cấp nhiều kênh quang, mỗi kênh
quang được truyền trên một tuyến cáp quang, trên đó có bộ chia. Nhiệm vụ của bộ chia là
thu – nhận các tín hiệu quang được nhận và phát bởi OLT.
Ưu điểm của PON là nó sử dụng các bộ tách/ghép quang thụ động, giá thành rẻ
và có thể đặt ở bất kì đâu, không phụ thuộc vào các điều kiện môi trường, không cần phải
cung cấp năng lượng cho thiết bị giữa phòng máy trung tâm và phía người dùng. Ngoài
ra, ưu điểm này còn giúp các nhà khai thác giảm được chi phí vận hành, bảo dưỡng. Nhờ
đó, kiến trúc PON cho phép giảm chi phí cáp sợi quang và giảm chi phí cho thiết bị tại
nhà cung cấp do nó cho phép nhiều người dùng chia sẻ chung một sợi quang. Tuy nhiên
PON cũng có nhiều khuyết điểm như khó nâng cấp băng thông khi thuê
bao yêu cầu (do kiến trúc điểm đến nhiều điểm sẻ ảnh hưởng đến
những thuê bao khác trong trường hợp đã dùng hết băng thông), khó
xác định lỗi hơn do 1 sợi quang chung cho nhiều người dùng , tính bảo
mật cũng không cao bằng AON

2.6 Các chuẩn truy nhập trong mạng PON
Các chuẩn trong mạng PON có thể chia thành 2 nhóm: nhóm 1 bao gồm các

chuẩn theo phương thức truy nhập TDMA-PON như là B-PON
(Broadband PON), E-PON (Ethernet PON), G-PON (Gigabit PON); nhóm 2
bao gồm chuẩn theo các phương thức truy nhập khác như WDM-PON
(Wavelength Division Multiplexing PON) và CDMAPON (Code Division
Multiple Access PON)
Nhóm 12

Page 23


HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

2.6.1 Nhóm truy cập TDMA-PON
2.6.1.1 A-PON
-

Chuẩn hóa theo chuỗi khuyến nghị G.983 của ITU-T
Đây là chuẩn mạng PON đầu tiên được đưa ra
Dựa trên công nghệ ATM
Sử dụng cho các ứng dụng kinh doanh

2.6.1.2 B-PON
- Chuẩn hóa theo chuỗi khuyến nghị G.983 của ITU-T (chuẩn hóa về các
khối chức năng ONT và OLT, khuôn dạng và tốc độ khung của luồng dữ
liệu hướng lên và hướng xuống, giao thức truy nhập hướng lên TDMA, các
-

giao tiếp vật lý, các giao tiếp quản lý và điều khiển ONT và DBA)
Chuẩn dựa trên APON (hỗ trợ thêm công nghệ WDM)
Luồng xuống có băng tần cơ bản 1480-1500

Luồng lên có băng tần cơ bản 1260 – 1360
OLT kết nối đến ONU thông qua bộ chia 1:N
Khoảng cách truyền dẫn tối đa 10-20km
Lưu lượng hướng lên từ ONU được truyền ở bước sóng 1310 nm và hướng
xuống từ OLT là bước sóng 1490 nm và 1550 nm được dùng để tải hình

anhe
- Cung cấp giao diện quản lý chuẩn OMCI giữa OLT và ONU/ONT cho phép
nhiều nhà cung cấp dịch vụ cùng hoạt động.
- Dữ liệu được đóng khung theo cấu trúc của tế bào ATM.
- Một khung hướng xuống có tốc độ 155Mbit/s(56 tế bào ATM có kích thước
53 byte), hoặc 622 Mbit/s (4*56 tế bào ATM) và một tế bào quản lý vận
hành và bảo dưỡng lớp vật lý (PLOAM) được chèn vào cứ mỗi 28 tế bào
trong kênh

Nhóm 12

Page 24


HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỚI HỘ GIA ĐÌNH (FTTH)

Hình 13. Cấu trúc khung tế bào

Nhóm 12

Page 25