Nghiên cứu và mô phỏng mạng fttx

  • Số trang: 88 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 11 |
  • Lượt tải: 0
nganguyen

Đã đăng 34173 tài liệu

Mô tả:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -------------------------------------------------- CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc --------------------------------- NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5. 6. 7. Họ và tên sinh viên: ...........................................Số hiệu sinh viên:............................. Khoá:........................... Khoa: Điện tử - Viễn thông Ngành: ..................................... 1. Đầu đề đồ án: ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu: ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ): ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... Họ tên giảng viên hướng dẫn:..................................................................................... Ngày giao nhiệm vụ đồ án:.......................................................................................... Ngày hoàn thành đồ án:............................................................................................... Chủ nhiệm Bộ môn Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp: Ngày tháng năm Giảng viên hướng dẫn ngày tháng năm Cán bộ phản biện 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -------------------------------------- BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: ......................................................Số hiệu sinh viên: ....................................................................................... Ngành: ................................................................................................Khoá:............... Giảng viên hướng dẫn: ................................................................................................ Cán bộ phản biện: ....................................................................................................... 1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp: ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 2. Nhận xét của cán bộ phản biện: ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... Ngày tháng năm Cán bộ phản biện ( Ký, ghi rõ họ và tên ) 2 LỜI NÓI ĐẦU Xã hội ngày càng phát triển thì những nhu cầu cuộc sống của con người ngày càng cao hơn. Những nhu cầu đó có thể là tìm kiếm, trao đổi thông tin, vui chơi, giải trí… Để đáp ứng những nhu cầu trao đổi thông tin đó, các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông không ngừng đổi mới công nghệ cũng như dịch vụ. Điều quan trọng là làm thế nào để có thể truyền tải dữ liệu một cách nhanh chóng, chính xác, an toàn và kinh tế. Có nhiều giải pháp được đưa ra, trong đó việc khai thác nguồn tài nguyên băng thông luôn được đặt lên hàng đầu. Băng thông là có hạn mà nhu cầu của con người lại gần như vô hạn. Chúng ta có thể hình dung một cách đơn giản, một con đường tại Việt Nam rộng khoảng 5m nhưng rất nhiều loại phương tiện chạy trên đó, từ xe ô tô cho đến xe máy, người đi bộ… Các loại dữ liệu cũng như phương tiện giao thông di chuyển trên môi trường truyền dẫn. Nhưng làm thế nào để truyền tải được nhiều loại dữ liệu như thế trong khi băng thông là có hạn. Sử dụng cáp quang là một giải pháp hữu hiệu. Hiện nay, ở nước ta đã có một số nhà cung cấp dịch vụ như FPT, VNPT, Viettel, CMC TI… đã và đang triển khai hệ thống mạng truy nhập quang (FTTx - Fiber To The X).. Do đó em chọn đề tài tốt nghiệp là “Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx”” để tìm hiểu về mô hình này. Trong quá trình tìm hiểu, em được sự giúp đỡ nhiệt tình từ PGS.TS Phạm Minh Hà. Vì thời gian nghiên cứu và trình độ có hạn nên hiểu biết của em về vấn đề này còn thiếu sót. Em rất mong sự quan tâm, chú ý của thầy cô và các bạn để đồ án tốt nghiệp của em hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cám ơn! Sinh viên thực hiện Hoàng Thị Thanh Việt 3 MỤC LỤC BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP................................................................2 LỜI NÓI ĐẦU..........................................................................................................3 MỤC LỤC.................................................................................................................4 TÓM TẮT ĐỒ ÁN....................................................................................................7 ABSTRACT..............................................................................................................8 DANH SÁCH HÌNH VẼ...........................................................................................9 DANH SÁCH BẢNG BIỂU...................................................................................11 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT........................................................................12 TỔNG QUAN VỀ MẠNG FTTx............................................................................14 1.1 Giới thiệu chương..............................................................................................14 1.2 Nguồn gốc sự ra đời của mạng FTTx................................................................14 1.2.1 Nhu cầu thuê bao băng rộng...........................................................................14 1.2.2 Các công nghệ truy nhập................................................................................16 1.2.2.1 Công nghệ xDSL...............................................................................17 1.2.2.2 Cáp truyền hình.................................................................................17 1.2.2.3 Wifi và Wimax..................................................................................18 1.3 Định nghĩa.........................................................................................................19 1.4 Phân loại............................................................................................................19 1.4.1 Phân loại theo chiều dài cáp quang.................................................................19 1.4.2 Phân loại theo cấu hình...................................................................................20 1.5 Ưu nhược điểm mạng FTTx..............................................................................21 1.5.1 Ưu điểm..........................................................................................................21 1.5.2 Nhược điểm ...................................................................................................23 1.6 Ứng dụng của FTTx..........................................................................................23 1.7 Tình hình phát triển FTTx trên thế giới và tại Việt Nam...................................25 1.7.1 Tình hình FTTx trên thế giới..........................................................................25 1.7.1.1 Thị trường Trung Quốc......................................................................25 1.7.1.2 Thông tin thị trường Hàn quốc..........................................................28 1.7.1.3 Thông tin thị trường Nhật Bản...........................................................29 1.7.2 Tình hình FTTx tại Việt Nam........................................................................31 1.8 Kết luận chương...............................................................................................32 CÁC GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI MẠNG FTTx......................................................33 1.8 Giới thiệu chương..............................................................................................33 1.9 Mạng quang chủ động AON..............................................................................33 1.10 Mạng quang thụ động PON............................................................................34 1.10.1 Kiến trúc mạng quang thụ động....................................................................34 4 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx 1.10.2 Các chuẩn mạng PON...................................................................................36 1.10.2.1 APON..............................................................................................36 1.10.2.2 BPON..............................................................................................37 1.10.2.3 EPON..............................................................................................37 1.10.2.4 GPON..............................................................................................38 1.10.2.5 GEPON............................................................................................38 1.10.2.6 WDM-PON.....................................................................................40 1.10.2.7 CDMA-PON....................................................................................40 1.10.3 Ưu nhược điểm mạng PON..........................................................................41 1.10.3.1 Ưu điểm...........................................................................................41 1.10.3.2 Nhược điểm.....................................................................................41 1.11 So sánh mạng PON và AON............................................................................41 1.11.1 Về băng thông..............................................................................................42 1.11.2 Về điều khiển lưu lượng...............................................................................43 1.11.3 Về tính kinh tế..............................................................................................44 1.11.3.1 Về chỉ số CAPEX............................................................................44 1.11.3.2 Về chỉ số OPEX...............................................................................44 1.12 Kết luận chương 2...........................................................................................46 ............................................................................................................................47 TRIỂN KHAI MẠNG FTTX THEO CHUẨN GPON............................................47 1.13 Giới thiệu chương............................................................................................47 1.14 Lựa chọn công nghệ.........................................................................................47 3.2.1 So sánh EPON và GPON về chi phí...............................................................48 1.14.1 Nguyên tắc triển khai mạng của CMCTI......................................................50 1.14.1.1 Phần mạng Core..............................................................................50 1.14.1.2 Phần mạng truy cập.........................................................................55 1.14.2 Phương án triển khai và vận hành mô hình mạng.........................................58 1.14.2.1 Phương án triển khai........................................................................58 1.14.2.2 Mô hình vận hành mạng..................................................................58 1.15 Kết luận chương..............................................................................................59 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG MẠNG FTTx............................................................................................59 1.16 Giới thiệu chương............................................................................................59 1.17 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng quang................................................60 1.17.1 Tỉ lệ lỗi bit BER ..........................................................................................60 1.17.2 Hệ số phẩm chất Q......................................................................................63 1.17.3 Đồ thị mắt.....................................................................................................64 1.17.4 Mối quan hệ giữa đồ thị mắt và tỉ lệ lỗi bit BER.........................................66 1.18 Các tham số đặc trưng cho mạng GPON.........................................................66 Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 5 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx 1.18.1 Bước sóng hướng xuống 1490 nm, hướng lên 1310 nm...............................66 1.18.2 Phương thức ghép kênh TDM......................................................................67 1.18.3 Phương thức điều chế NRZ..........................................................................68 1.18.3.1 Chức năng cơ bản của mã đường dây:.............................................68 1.18.3.2 Các loại mã đường dây sử dụng trong hệ thống thông tin quang.....69 1.18.3.3 Tại sao lại dùng điều chế NRZ ?......................................................70 a. Sử dụng điều chế NRZ ..............................................................................71 b. Sử dụng NZ ..............................................................................................71 1.19 Mô phỏng các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạng GPON.......................72 4.3.1 Sơ đồ kết nối.................................................................................................72 1.19.1 Kịch bản.......................................................................................................75 1.19.1.1 Các thông số thiết lập chung:...........................................................75 1.19.1.2 Kịch bản 1: Khoảng cách ...............................................................76 1.19.1.3 Kịch bản 2: Hệ số chia của Splitter..................................................80 1.19.1.4 Kịch bản 3: Tốc độ bit.....................................................................81 1.20 Kết luận chương..............................................................................................83 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI.................................................84 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................85 Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 5 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 5 TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án gồm 4 chương, nội dung cụ thể của các chương như sau: Chương 1: Tổng quan về mạng FTTx Chương này cho ta cái nhìn khái quát về nguồn sự ra đời, tình hình phát triển của mạng FTTx trên thế giới và tại Việt Nam cũng như những ứng dụng thực tiễn của mạng FTTx. Chương 2: Các giải pháp triển khai mạng FTTx Về mặt kỹ thuật, FTTx có thể sử dụng mạng quang chủ động Active Optical Network (AON) hoặc mạng quang bị động Passive Optical Network (PON). Hai mạng này được phân biệt với nhau bởi kiến trúc có hay không có sự tham gia của các thành phần tích cực trong tuyến truyền từ tổng đài nhà cung cấp tới người sử dụng. Trong chương này, chúng ta sẽ xem xét qua về kiến trúc mạng chủ động AON và nghiên cứu chủ yếu mạng quang thụ động PON với chuẩn GPON. Chương 3 : Triển khai mạng FTTx theo chuẩn GPON Trong chương này chúng ta sẽ xem xét quy trình triển khai mạng tại công ty CMCTI. Chương 4 : Phân tích và đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạng GPON Nội dung chương 4 là mô phỏng hệ thống mạng FTTx theo chuẩn GPON đã được nói ở chương 2. Đây là chuẩn hiện đại nhất được triển khai tại Việt Nam. Toàn bộ hệ thống được mô phỏng ở lớp vật lý. Một số kịch bản sẽ được đưa ra để đánh giá sự phụ thuộc của hệ thống mạng quang vào các yếu tố như khoảng cách truyền, tốc độ bit, hệ số chia của splitter (chính số user), công suất phát, suy hao, phương thức mã hóa… Ngoài ra, các thông số đầu ra để đánh giá hệ thống dựa trên tỉ lệ lỗi bit BER, đồ thị mắt, chỉ số Q … Để hoàn thành đồ án này em đã nhận được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của cô PGS.TS Phạm Minh Hà, em xin chân thành cảm ơn cô. Đồng thời, em cũng rất cảm ơn các Thầy Cô thuộc khoa Điện Tử Viễn Thông, Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã nhiệt tình dạy dỗ em trong suốt 5 năm học tập tại trường. 7 ABSTRACT Fiber To The X is the delivery of a communications signal over optical fiber from the operator’s switching equipment all the way to a home or business, thereby replacing existing copper infrastructure such as telephone wires and coaxial cable. Fiber To The X is a relatively new and fast growing method of providing vastly higher bandwidth to consumers and businesses, and thereby enabling more robust video, internet and voice services. Connecting homes directly to fiber optic cable enables enormous improvements in the bandwidth that can be provided to consumers. Current fiber optic technology can provide two-way transmission speeds of up to 100 megabits per second. Further, as cable modem and DSL providers are struggling to squeeze increments of higher bandwidth out of their technologies, ongoing improvements in fiber optic equipment are constantly increasing available bandwidth without having to change the fiber. That’s why fiber networks are said to be “future proof.” A quiet revolution in broadband is underway. Across North America, a rapidly growing number of households are connecting directly into fiber optic networks, and thereby tapping into a new generation of high-bandwidth applications and services. FTTx networks now pass more than 16 percent of the homes on the continent, with more than five million households now receiving Internet, telephone and/or cable television services on direct fiber connections. So, my thesis have been named “Researching and Simulating FTTx network”. After finishing this thesis, not only do I understand the structure of telecom system, but also the parameter of FTTx. Since then, I can answer why we need FTTx. The thesis is devided into 4 chapters which are: Chapter 1: Overview of FTTx Chapter 2: Solutions for FTTx deployment Chapter 3: To deploy FTTx with GPON standard Chapter 4: Analysis and evaluation of factors affecting the quality of GPON network 8 DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1 Dự báo tăng trưởng Internet tại Việt Nam (nguồn CMC Telecom)..........15 Hình 1.2 Phân loại mạng FTTx theo chiều dài cáp quang.......................................20 Hình 1.3 Ví dụ về dịch vụ IPTV..............................................................................25 Hình 1.4 Thị phần thuê bao băng rộng tại Trung Quốc...........................................26 Hình 1.5 Dự báo nhu cầu băng thông rộng ở Trung Quốc.......................................27 Hình 1.6 Tốc độ tăng trưởng CAGR tại Hàn Quốc..................................................28 Hình 1.7 Định hướng phát triển FTTH tại Hàn Quốc..............................................28 Hình 1.8 Phát triển thuê bao băng rộng ở Nhật Bản................................................29 Hình 1.9 Phát triển thuê bao FTTH tại Nhật Bản...................................................30 Hình 2.10 Kiến trúc mạng quang chủ động.............................................................34 Hình 2.11 Kiến trúc mạng quang thụ động..............................................................35 Hình 2.12 Bộ chia công suất quang.........................................................................36 Hình 3.13 Mô hình lai ghép giữa cáp quang và cáp đồng........................................48 Hình 3.14 So sánh tổng chi phí thiết bị mạng giữa EPON và GPON......................49 Hình 3.15 So sánh chi phí tính trên một thuê bao EPON và GPON.......................50 Hình 3.16 So sánh chi phí trên một thuê bao tỷ lệ chia EPON = GPON 1:32.......50 Hình 3.17 Cấu trúc mạng truy nhập băng rộng FTTx..............................................51 Hình 3.18 Sơ đồ kết nối đến các Router..................................................................52 Hình 3.19 Cấu hình mạng VoIP..............................................................................54 Hình 3.20 Sơ đồ tổ chức đấu nối mạng FTTx.........................................................57 Hình 3.21 Minh họa kết nối FTTB và FTTH...........................................................57 Hình 4.22 (a) Tín hiệu nhận được ở bộ thu. (b) Hàm phân bố xác suất bit “1” và bit “0”...........................................................................................................................60 Hình 4.23 Mối quan hệ giữa hệ số phẩm chất Q và tỉ lệ lỗi bit BER......................63 Hình 4.24 Hệ số Q tính theo biên độ.......................................................................63 Hình 4.25 Sự hình thành đồ thị mắt........................................................................65 Hình 4.26 Đồ thị mắt...............................................................................................65 Hình 4.27 Biểu diễn phổ tín hiệu tập trung ở bước sóng 1490 nm..........................66 Hình 4.28 Biểu diễn phổ tín hiệu tập trung ở bước sóng 1310nm)..........................67 Hình 4.29 Minh họa phương pháp ghép kênh TDM trong GPON...........................68 Hình 4.30 Phân loại mã đường dây..........................................................................69 Hình 4.31 Sử dụng điều chế NRZ............................................................................71 Hình 4.32 Sử dụng điều chế RZ..............................................................................71 Hình 4.33 Sơ đồ mạng GPON.................................................................................74 Hình 4.34 Cấu trúc ONU.........................................................................................75 9 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx Hình 4.35 Đồ thị mắt, BER, Q ở khoảng cách 20km...............................................77 Hình 4.36 Đồ thị BER min ở khoảng cách 20 km ..................................................78 Hình 4.37 Đồ thị mức ngưỡng ở khoảng cách 20 km..............................................78 Hình 4.38 Đồ thị mắt, BER, Q factor ở khoảng cách 10 km....................................79 Hình 4.39 Đồ thị mắt ở khoảng cách 20 km, hệ số chia của splitter là 1:4..............80 Hình 4.40 Đồ thị mắt với hệ số chia là 1:64 ..........................................................81 Hình 4.41 Đồ thị mắt ở tốc độ 622.08 Mbps (down link)........................................82 Hình 4.42 Đồ thị mắt ở tốc độ 1224.16 Mbps (down link)......................................82 Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 5 DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Yêu cầu băng thông đối với một số loại hình dịch vụ..............................14 Bảng 1.2 So sánh tính năng của các kỹ thuật xDSL...............................................17 Bảng 1.3 So sánh giữa FTTx và ADSL..................................................................23 Bảng 2.4 So sánh AON và PON về băng thông......................................................42 Bảng 2.5 So sánh AON và PON về việc điều khiển lưu lượng...............................43 Bảng 2.6 So sánh AON và PON về chỉ số CAPEX................................................44 Bảng 2.7 So sánh AON và PON về chỉ số OPEX...................................................45 Bảng 3.8 Băng thông khả dụng...............................................................................49 Bảng 3.9 Số lượng OLT tại khu vực Hà nội và Hồ Chí Minh................................53 Bảng 4.10 Các thông số cơ bản mạng GPON..........................................................59 Bảng 4.11 Các tốc độ download và upload có thể trong mạng GPON....................81 11 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT TỪ VIẾT TẮT TIẾNG ANH TIẾNG VIỆT Đường dây thuê bao bất đối xứng Chế độ truyền tải không ATM Asynchronous Tranfer Mode đồng bộ Lọc mảng quang ống AWG Arrayed Waveguide Grating dẫn sóng Broadband Passive Optical Mạng quang thụ động BPON Network băng rộng CATV Cable Television Truyền hình cáp Đa truy cập phân chia CDMA Code Division Multiple Access theo mã Đa truy cập nhận biết Carrier Sense Multiple Access CSMA/CD sóng mang/ phát hiện with Collision Detect xung đột 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 đầy đủ FTTB Fiber To The Building Cáp quang đến tòa nhà Cáp quang đến cụm dân FTTC Fiber To The Curb cư FTTH Fiber To The Home Cáp quang đến tận nhà Cáp quang đến các FTTN Fiber To The Node node Cáp quang đến văn FTTO Fiber To The Office phòng Cáp quang đến tận FTTU Fiber To The User người dùng Cáp quang đến khu vực FTTX Fiber To The X X Cáp quang đến một FTTZ Fiber To The Zone vùng Phương thức đóng gói GEM GPON Encapsulation Method GPON Gigabit Passive Optical Mang quang thụ động GPON Network Gigabit Đường dây thuê bao số HDSL High Bit Rate Digital Subscriber ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line 12 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx Line HDTV High Definition Television HFC Hybrid Fiber Coaxial HSPA High Speed Packet Access IDSL Integrated Data Services Limited IPTV Internet Protocol Television Integrated Services DigitaNetwork ISDN ISP Internet Service Provider Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx tốc độ cao Định dạng kỹ thuật phát truyền hình kỹ thuật số độ phân giải cao Mạng lai giữa cáp đồng và cáp quang Một nhóm gồm 2 giao thức băng thông di động Là công nghệ lai giữa ISDN và DSL Truyền hình Internet Mạng dịch vụ số tích hợp Nhà cung cấp dịch vụ Internet 10 TỪ VIẾT TẮT TIẾNG ANH MAC International Telecommunication Union Media Access Control MPEG Moving Picture Experts Group ITU ODF Operations Administration and Maintenance Optical Distribution Frame ODN Optical Distribution Network OLT Optical Line Terminal OMCI ONT Management Control Interface ONT ONU PDU Optical Network Terminal Optical Network Unit Protocol Data Unit PLC Power Line Communications OAM PON Physical Layer Operations and Maintenance Passive Optical Network SDSL Symmetric Digital Subscriber Line TDMA Time Division Multiplex Access UNI User Network Interface VDSL Very high bit-rate DSL VDSL VOD VPN Very High Bit Rate Digital Subscriber Line Video On Demand Virtual Private Network WDM Wave Division Multiplexing WiFi Wireless Fidelity PLOAM TIẾNG VIỆT Liên minh viễn thông quốc tế Điều khiển truy nhập Chuẩn nén dữ liệu âm thanh, hình ảnh Khai thác quản lí và bảo dưỡng Hộp phân phối quang Mạng phân phối mạng quang Thiết bị đầu cuối đường dây quang Giao diện điều khiển quản lý thiết bị đầu cuối mạng Thiết bị đầu cuối mạng Đơn vị đầu cuối mạng Đơn vị dữ liệu giao thức Truyền thông qua đường dây điện Quản lý vận hành bảo dưỡng lớp vật lý Mạng quang thụ động Một nhánh của DSL, chỉ hỗ trợ truyền dữ liệu trên một đường dây, không hỗ trợ thoại Đa truy cập phân chia theo thời gian Giao diện người sử dụng - mạng Đường dây thuê bao bất đối xứng tốc độ rất cao Đường dây thuê bao số tốc độ rất cao Video theo yêu cầu Mạng riêng ảo Ghép kênh phân chia theo bước sóng Mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến 13 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx Worldwide Interoperability for Microwave Access WiMAX Tiêu chuẩn cho việc kết nối băng thông rộng không dây ở khoảng cách lớn TỔNG QUAN VỀ MẠNG FTTx 1.1 Giới thiệu chương Chương này cho ta cái nhìn khái quát về nguồn sự ra đời, tình hình phát triển của mạng FTTx trên thế giới và tại Việt Nam cũng như những ứng dụng thực tiễn của mạng FTTx. 1.2 Nguồn gốc sự ra đời của mạng FTTx 1.2.1 Nhu cầu thuê bao băng rộng Ngày càng nhiều dịch vụ truy cập băng rộng ra đời mà băng thông của các loại hình dịch vụ đó là rất lớn. Bảng 1.1 cho ta thấy nhu cầu về băng thông cho một số loại hình dịch vụ như vậy. Bảng 1.1 Yêu cầu băng thông đối với một số loại hình dịch vụ Service Bandwidth (downstream) Broadcast TV (MPEG 2) 2 - 6 Mbps HDTV (MPEG 4) 6 - 12 Mbps High speed internet 3 - 10 Mbps Video Conferencing 300 - 570 Kbps Voice/Video Telephony 64 - 570 Kbps VoD 2 - 6 Mbps Tính đến thời điểm tháng 9/2008 số thuê bao băng rộng ở nước ta vượt 1,8 triệu thuê bao. So với năm 2007 số lượng thuê bao tăng thêm khoảng 50%. Tốc độ tăng chậm một phần do ảnh hưởng của suy thoái kinh tế. Dự đoán trong các năm tới tốc độ tăng trưởng sẽ tương đương và thậm chí là nhanh hơn khi nền kinh tế ổn định và phát triển. Mặc dù vậy, theo xu hướng chung của thế giới, tốc độ tăng trưởng Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx thuê bao sẽ giảm dần và đạt khoảng 15% mỗi năm tính từ 2016, tương đương với tỷ lệ thuê bao trên dân số khoảng 20 – 25%. Biểu đồ Hình 1.1 dưới đây cho biết dự báo về tốc độ tăng trưởng thuê bao Internet tại Việt Nam tính từ năm 2008 đến năm 2012. Qua biểu đồ này, ta có thể thấy thị phần của thị trường Internet băng thông rộng sẽ tăng dần so với thị phần Internet chung và sẽ đạt mức tối đa 20% thị phần vào năm 2012. Hình 1.1 Dự báo tăng trưởng Internet tại Việt Nam (nguồn CMC Telecom) Tốc độ tăng số lượng người dùng Internet, cũng như số lượng thuê bao quy đổi tại Việt Nam đang dần đi vào ổn định ở mức 20 – 30%. Số lượng người gia tăng do tác động của hội nhập, phát triển và một phần do tác động của công nghệ với mục tiêu ngày càng tạo điều kiện thuận lợi hơn cho người sử dụng với tốc độ ngày một cao. Trong sự phát triển đó thì một phần là sự chuyển đổi của người sử dụng Internet từ công nghệ cũ (dial up) sang các công nghệ mới (đặc biệt là ADSL). Minh chứng là tốc độ tăng thuê bao quy đổi khá ổn định khoảng 30%/năm nhưng tốc độ tăng thuê bao băng rộng trong suốt mấy năm qua luôn ở mức trên 200% năm. Để ngày càng phát triển, đuổi kịp các nước phát triển khác, Việt Nam vẫn phát triển mạnh, nhanh của thuê bao Internet để có thể phổ cập Internet rộng khắp trên đất nước hơn 80 triệu dân này. Năng lực mạng quốc gia: Dung lượng kết nối quốc tế liên tục tăng, đặc biệt năm 2008 dung lượng tăng gần gấp đôi năm 2007. Trong thời gian tới khi FPT Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx Telecom triển khai xong đường cáp quang biển dung lượng sẽ tăng lên đến 40 GB, VNPT cũng có kết nối vào hệ thống này. Nhận định: Năng lực kết nối của các ISP ra quốc tế có tốc độ tăng nhanh qua các năm, ở mức trên 90% năm, điều đó chứng tỏ nhu cầu gia tăng cả về chất lượng cũng như số lượng người sử dụng Internet. Mạng Internet đường trục của Việt Nam thường được thiết kế với 3 cổng Internet đặt tại 3 miền, có hệ thống cáp biển và hệ thống cáp ngầm, chạy ring nhằm backup lẫn nhau khi có sự cố và chủ yếu vẫn kết nối với 3 điểm chính là Nhật Bản, Hồng Kông và Singapore thông qua chủ yếu hệ thống cáp quang biển. Đã có kết nối trung chuyển qua VNNIC và peering với nhau giữa các ISP nhằm tận dụng đường truyền và lưu lượng trong nước. VNPT vẫn là đơn vị dẫn đầu về năng lực mạng lưới, tiếp theo đó là FPT và Viettel. Mạng Internet phủ đi các tỉnh thì phần lớn vẫn phát triển tập trung bởi VNPT, Viettel và một phần là FPT, SPT và EVN. Rõ ràng, với yêu cầu bức thiết của thị trường viễn thông Việt Nam, các ISP đang ra sức tăng cường hạ tầng viễn thông mạng của mình để đáp ứng nhu cầu đó. Trên nền hạ tầng mạng như vậy có rất nhiều công nghệ truy nhập, chúng ta sẽ xem xét một số công nghệ mạng truy nhập dưới đây. 1.2.2 Các công nghệ truy nhập Các dịch vụ viễn thông ngày nay đã có những thay đổi về căn bản so với trước. Lưu lượng thông tin trên mạng là sự hòa trộn giữa lưu lượng thoại và các dịch vụ phi thoại trong đó lưu lượng dịch vụ phi thoại liên tục gia tăng và biến động rất nhiều. Đây là những nguyên nhân chính tạo ra sự đòi hỏi đối với mạng viễn thông hiện thời phải đảm bảo truyền tải thông tin dung lượng lớn tốc độ cao với giá thành hạ. Mạng viễn thông thường được cấu thành bởi ba mạng chính: mạng lõi, mạng phía khách hàng và mạng truy nhập. Mạng truy nhập đảm nhiệm việc kết nối giữa tổng đài truy nhập dịch vụ và thiết bị khách hàng, là một phần rất quan trọng. Các công nghệ trong mạng truy nhập có thể được chia thành hai nhóm chính là: Các công nghệ hữu tuyến: • xDSL (Digital Subscriber Line): ADSL, HDSL, VDSL.. qua đường cáp đồng • FTTx: (FTTH, FTTB, FTTC, FTTN..) truy nhập băng rộng qua đường cáp quang • Truy nhập băng rộng qua đường điện (Broadband over Power Line – BPL hay Power Line Communications – PLC) Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx Các công nghệ truy nhập vô tuyến: • Truy nhập qua vệ tinh • Hệ thống truy nhập đa điểm nội hạt (LMDS – Local Multipoint Distribution System) • WiFi, WiMAX • 3G, HSPA 1.2.2.1 Công nghệ xDSL Công nghệ xDSL tận dụng hệ thống hạ tầng cáp điện thoại bằng đồng có sẵn để truyền tải dữ liệu ở tốc độ cao, xDSL tách băng thông trên đường điện thoại thành hai: một phần nhỏ dành cho truyền âm thoại, phần lớn dành cho truyền tải dữ liệu ở tốc độ cao. xDSL có nhiều biến thể như ADSL (Asymetric DSL), ADSL2, ADSL2+, VDSL (Very high bit-rate DSL), HDSL.. Bảng 1.2 dưới đây tóm tắt một số đặc tính các kỹ thuật xDSL. Bảng 1.2 So sánh tính năng của các kỹ thuật xDSL xDSL Downstream Upstream Độ dài truyền dẫn ADSL 1,5-8Mbps 32-640 kbps 2,5 km – 5,5km ADSL 2+ 24Mbps 2Mbps 1,5 km HDSL 1,544 - 2,048 Mbps 1,544 - 2,048 Mbps 3,5 km (1 - 3 cặp dây) SDSL 144 kbps - 2Mbps 144 kbps - 2Mbps 3,5 km đến 6,5 km IDSL 144 kbps 144 kbps 5,5 km VDSL 2,3 Mbps - 52Mbps 1,6 - 26 Mbps 300m - 1,5km 1.2.2.2 Cáp truyền hình Truy nhập Internet tốc độ cao qua đường truyền hình cáp là mô hình lai ghép HFC (Hybrid Fiber Coaxial) tận dụng cơ sơ hạ tầng cáp quang và cáp đồng trục của mạng truyền hình cáp. Công nghệ theo tiêu chuẩn DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) cho phép khách hàng có thể kết nối Internet với tốc độ tải dữ liệu (download) tối đa lên tới 10Mbps và tốc độ gửi dữ liệu (upload) lên tới 2Mbps cao hơn nhiều so với tốc độ đường ADSL (8 Mbps download, 600 Kbps upload). Mạng cáp CATV truyền thống chỉ truyền tải thông tin 1 chiều từ nhà cung Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx cấp nội dung chương trình (các kênh TV) tới các thuê bao nhưng để sử dụng được Internet là hình thông tin hai chiều thì các nhà cung cấp truyền hình cáp cần phải đầu tư nâng cấp thiết bị để có khả năng truyền tải thông tin theo chiều ngược lại từ phía đầu cuối khách hàng, đồng thời cần có các kết nối ra Internet qua các nhà cung cấp dịch vụ thứ ba. Điều này là một nhược điểm của phương án này vì cần chi phí triển khai, duy tu và bảo dưỡng cao. 1.2.2.3 Wifi và Wimax WiFi là công nghệ mạng nội bộ không dây (WLAN) dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.11. WiFi đã và đang được sử dụng rất rộng rãi ở các nơi công cộng: nhà ga, sân bay, khách sạn, quán cafe do giá thành thiết bị truy nhập AP (Access Point) rẻ, thiết bị đầu cuối có sẵn trong tất cả các máy tính xách tay, điện thoại di động… Tuy nhiên Wifi không thích hợp là công nghệ truy nhập của nhà cung cấp dịch vụ vì khoảng cách bao phủ quá ngắn (dưới 100m). Với công nghệ Wi-Fi, các trạm đầu cuối truy nhập theo điểm truy cập (Access point) trên cơ sở ngẫu nhiên. Vì thế, trạm xa điểm truy cập dễ bị đứt kết nối hơn so với trạm ở gần. Điều này hạn chế việc triển khai những dịch vụ chất lượng cao như IPTV, VoIP... WiMAX là một công nghệ truy cập không dây băng rộng do diễn đàn WiMAX (WiMAX Forum) xây dựng và hướng đến cung cấp các dịch vụ từ cố định đến di động, nó cho phép truy cập băng rộng vô tuyến đến đầu cuối (last mile) như một phương thức thay thế cho cáp và DSL, đặc biệt hữu ích đối với các vùng không triển khai được công nghệ DSL. WiMAX có thể cung cấp tốc độ hàng chục Mbps tới người sử dụng và trong khoảng cách hàng chục km theo chuẩn IEEE 802.16, tầm hoạt động có thể lên tới 50 km đối với các trạm cố định, và 5 - 15km cho di động. Hiện IEEE đã thông qua 2 chuẩn trên bộ tiêu chuẩn IEEE 802.16 • Chuẩn 802.16-2004 cho mạng cố định được thông qua vào đầu tháng 7/2004. Phổ tần số thấp hơn 11GHz, không đòi hỏi tầm nhìn thẳng, kỹ thuật điều chế OFDM, tốc độ truyền cực đại dưới 75 Mbps với độ rộng băng tần 20 MHz và 4 - 18 Mbps với độ rộng băng tần 5 MHz, bán kính vùng phủ sóng của 1 cell là 2-10 km tuỳ thuộc vào tần số và mật độ người dùng. • Chuẩn 802.16e cho mạng di động được thông qua vào ngày 7/12/2005. Phổ tần số thấp hơn 6 GHz, không đòi hỏi tầm nhìn thẳng, sử dụng kỹ thuật OFDMA tốc độ truyền cực đại dưới 75 Mbps với băng tần là 20 MHz, bán kính vùng phủ sóng của 1 cell là 1 - 3 km Indoor và 2-5 km Outdoor, tốc độ di chuyển của người dùng: dưới 100 km/h vẫn đảm bảo liên lạc tốt. Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10
- Xem thêm -