ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
Nguyễn Như Huê
MSSV: 0720095
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG
MẠNG TRUY NHẬP QUANG FTTX
Chuyên ngành: Viễn Thông và Mạng
Thành phố HCM – Năm 2011
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
Nguyễn Như Huê
MSSV: 0720095
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG
MẠNG TRUY NHẬP QUANG FTTX
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
CHUYÊN NGÀNH: VIỄN THÔNG VÀ MẠNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TS. Bùi Hữu Phú
Thành phố HCM – Năm 2011
LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sấu sắc nhất tới Thầy Bùi Hữu Phú
-Trưởng bộ môn Viễn Thông và Mạng. Trong suốt quá trình làm luận văn,
Thầy đã luôn hết lòng hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện để em hoàn thành
luận văn này. Đồng thời, em cũng xin gửi lời cảm ơn tới Thầy Cô trong khoa
Điện Tử Viễn Thông, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên – Đại Học Quốc Gia
Thành Phố HCM đã tận tình dạy dỗ em trong suốt 4 năm học tại trường.
Em đã cố gắng hết sức để hoàn thành luận văn này. Vì thời gian nghiên
cứu và trình độ có hạn nên luận văn của em không thể tránh khỏi thiếu sót. Em
rất mong sự quan tâm, góp ý của thầy cô và các bạn để luận văn tốt nghiệp của
em hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cám ơn!
I
LỜI NÓI ĐẦU
Xã hội ngày càng phát triển dẫn tới sự phát triển của các khu vực kinh tế như:
khu công nghiệp, khu công nghệ cao, khu thương mại, khu chung cư cao cấp… cùng
với sự phát triển ngày càng lớn mạnh của các tổ chức kinh tế như: ngân hàng, kho bạc,
công ty… đã tạo ra nhu cầu rất lớn trong việc sử dụng các dịch vụ tiện ích tích hợp
thoại, hình ảnh và dữ liệu. Bên cạnh đó, các dịch vụ ứng dụng trên Internet ngày càng
phong phú và phát triển với tốc độ nhanh như các dịch vụ mua bán trực tuyến, ngân
hàng, game trực tuyến, các dịch vụ đào tạo từ xa,… Đặc biệt nhu cầu về các loại dịch
vụ tích hợp thoại, hình ảnh và dữ liệu ngày càng gia tăng. Sự phát triển của các loại
hình dịch vụ mới đòi hỏi hạ tầng mạng truy cập phải đáp ứng các yêu cầu về băng
rộng, tốc độ truy cập cao. Công nghệ truy nhập cáp đồng xDSL đã được triển khai
rộng rãi nhưng hạn chế về tốc độ và cự ly không đáp ứng được yêu cầu dịch vụ. Vì
vậy, nghiên cứu triển khai các giải pháp truy nhập quang (FTTx) là vấn đề cấp thiết
hiện nay nhằm xây dựng hạ tầng mạng truy nhập đáp ứng yêu cầu băng thông rộng,
tốc độ cao của các loại hình dịch vụ mới.
Công nghệ truy nhập quang thụ động GPON đã được ITU chuẩn hóa, hiện nay
là một trong những công nghệ được lựa chọn hàng đầu cho triển khai mạng truy nhập
tại nhiều nước trên thế giới. GPON là công nghệ hướng tới cung cấp dịch vụ mạng đầy
đủ, tích hợp thoại, hình ảnh và số liệu với băng thông rộng. GPON sẽ là công nghệ
truy nhập được lựa chọn triển khai hiện tại và tương lại.
Hiện nay, ở nước ta đã có 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). Và CMC TI là công ty đầu tiên tại Việt Nam triển khai mạng FTTx
theo công nghệ GPON. Do đó em chọn đề tài tốt nghiệp là “Nghiên cứu và mô phỏng
mạng truy nhập quang FTTx” để tìm hiểu về công nghệ này. Luận văn gồm 5
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 sự ra đời, tình hình phát triển của
mạng FTTx trên thế giới và Việt Nam, những ứng dụng thực tiễn của mạng FTTx.
II
Chương 2: Các giải pháp triển khai mạng FTTx
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 tại CMC TI
Trong chương này chúng ta sẽ xem xét triển khai mạng truy nhập quang theo
công nghệ GPON tại công ty CMCTI. Đi sâu tìm hiểu thiết bị OLT đang được sử dụng
tại CMC TI, thiết bị ISAM 7342 FTTU.
Chương 4 : Mô phỏng hệ thống mạng FTTx theo chuẩn GPON
Chương này mô phỏng hệ thống mạng FTTx theo chuẩn GPON. Một số tình
huống 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, suy hao, phương thức mã
hóa… Đánh giá hệ thống dựa trên tỉ lệ lỗi bit BER, đồ thị mắt, chỉ số Q.
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển của đề tài
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Như Huê
III
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN……………………………………………………………………..I
LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………………II
MỤC LỤC………………………………………………………………………..IV
DANH MỤC HÌNH…………………………………………………………. . VIII
DANH MỤC BẢNG…………………………………………………………….. X
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT………………………………………………….. XI
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG FTTx……….. .....................................3
1.1 Giới thiệu chương ...........................................................................................3
1.2 Nguồn gốc sự ra đời của mạng FTTx ..............................................................3
1.3 Định nghĩa ......................................................................................................7
1.4 Phân loại .........................................................................................................7
1.4.1 Phân loại theo chiều dài cáp quang..........................................................7
1.4.2 Phân loại theo cấu hình ...........................................................................8
1.5 Ưu nhược điểm mạng FTTx ............................................................................9
1.5.1 Ưu điểm ................................................................................................ 10
1.5.2 Nhược điểm .......................................................................................... 11
1.6 Ứng dụng của FTTx ...................................................................................... 11
1.7 Tình hình phát triển FTTx trên thế giới và tại Việt Nam ................................ 12
1.7.1 Tình hình FTTx trên thế giới ......................................................................12
1.7.2.Tình hình FTTx tại Việt Nam .....................................................................14
1.8 Kết luận chương ............................................................................................ 14
CHƯƠNG 2 MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG VỚI CHUẨN GPON ................. 15
2.1 Giới thiệu chương ......................................................................................... 15
2.2 Mạng quang chủ động AON .......................................................................... 15
IV
2.3 Mạng quang thụ động PON ........................................................................... 16
2.3.1 Mô hình mạng quang thụ động.............................................................. 16
2.3.2 Các chuẩn mạng PON ........................................................................... 19
2.3.2.1 APON ........................................................................................... 19
2.3.2.2 BPON ........................................................................................... 19
2.3.2.3 EPON ........................................................................................... 20
2.3.2.4 GPON........................................................................................... 22
2.3.3 Ưu nhược điểm mạng PON ...................................................................23
2.3.3.1 Ưu điểm........................................................................................ 23
2.3.3.2 Nhược điểm .................................................................................. 23
2.3.4 So sánh mạng PON và AON .................................................................23
2.3.4.1 Về băng thông và lưu lượng.......................................................... 23
2.3.4.2 Về tính kinh tế .............................................................................. 24
2.4 Công nghệ GPON (Gigabit PON)..................................................................25
2.4.1 Giới thiệu .............................................................................................. 25
2.4.2 Kiến trúc mạng GPON .......................................................................... 26
2.4.2.1 Kết cuối đường quang OLT ......................................................... 27
2.4.2.2 Thiết bị đầu cuối mạng ONU/ONT ............................................... 28
2.4.2.3 Mạng phân phối quang ODN ........................................................ 28
2.4.3 Các đặc tính cơ bản của GPON ............................................................ 29
2.4.3.1 Tốc độ bit ................................................................................... 29
2.4.3.2 Khoảng cách ............................................................................... 30
2.4.3.3 Tỉ lệ chia...................................................................................... 30
2.4.4 Cấu trúc phân lớp của mạng quang GPON ............................................ 30
2.4.4.1 Lớp phụ thuộc phương tiện vật lý PMD ........................................ 30
2.4.4.2 Lớp hội tụ truyền dẫn GTC .......................................................... 32
V
2.4.4.2.1 Các chức năng chính hệ thống GTC .....................................34
2.4.4.2.2 Các chức năng của các phân lớp trong hệ thống GTC ........... 35
2.4.4.2.3 Phân lớp thích ứng và giao diện với các thực thể lớp trên .... 35
2.4.4.3 Cấu trúc khung GTC ....................................................................36
2.4.4.3.1 Cấu trúc khung đường xuống ............................................... 36
2.4.4.3.2 Cấu trúc khung đường lên .................................................... 37
2.4.5 Cấp phát băng tần động DBA ............................................................... 38
2.4.5.3 Quản lý hoạt động DBA .............................................................. 40
2.5 Bảo vệ đối với phần mạng quang thụ động GPON .......................................40
2.6 Bảo mật ........................................................................................................ 41
2.7 Kết luận chương ........................................................................................... 42
CHƯƠNG 3 TRIỂN KHAI MẠNG FTTX TẠI CMC TI .............................. 43
3.1 Giới thiệu chương ........................................................................................ 43
3.2 Mô hình GPON tại CMC TI ......................................................................... 43
3.3 Các thiết bị trong mạng GPON .....................................................................44
3.3.1. Một số thiết bị ONT ............................................................................ 44
3.3.2 Cấu trúc thiết bị OLT sử dụng trên mạng FTTx tại CMC TI ............... 46
3.3.2.1. Tổng quan về sản phẩm 7342 ISAM FTTU ................................ 46
3.3.2.2 Tính năng GPON của 7342 ISAM FTTU .....................................46
3.3.2.3 Dịch vụ ........................................................................................ 47
3.3.2.4 Giao diện mạng ............................................................................ 47
3.3.2.5 Cấu trúc thiết bị ISAM 7342 FTTU ............................................ 49
3.3.2.6 Các khối chức năng của thiết bị ................................................... 49
3.3.2.7. Hoạt động quản lí và bảo trì ........................................................ 53
3.4 Các dịch vụ đang cung cấp trên mạng GPON CMCTI .................................57
3.4.1 FTTH/B ............................................................................................... 57
VI
3.4.2 Dịch vụ VoIP ....................................................................................... 58
3.4.3 Dịch vụ IPTV ....................................................................................... 58
3.4.4 Dịch vụ truyền số liệu VPN/MPLS ....................................................... 59
3.5 Kết luận chương............................................................................................... 59
CHƯƠNG 4 MÔ PHỎNG MẠNG FTTX THEO CHUẨN GPON ................... 60
4.1 Giới thiệu chương ............................................................................................ 60
4.2 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng quang .................................................. 61
4.2.1 Tỉ lệ lỗi bit BER.................................................................................... 61
4.2.2 Hệ số phẩm chất Q ................................................................................ 64
4.2.3 Đồ thị mắt ............................................................................................ 65
4.2.4 Mối quan hệ giữa đồ thị mắt và tỉ lệ lỗi bit BER ...................................67
4.3 Các tham số đặc trưng cho mạng GPON .......................................................... 67
4.3.1 Bước sóng hướng xuống 1490 nm, hướng lên 1310 nm ........................ 67
4.3.2 Phương thức điều chế NRZ ...................................................................68
4.3.2.1 Chức năng cơ bản của mã đường dây............................................ 68
4.3.2.2 Tại sao lại dùng điều chế NRZ ...................................................... 69
4.4 Mô phỏng các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạng GPON ......................... 71
4.4.1 Sơ đồ kết nối ......................................................................................... 71
4.4.2 Các tình huống mô phỏng .....................................................................73
4.4.2.1 Các thông số thiết lập chung ......................................................... 73
4.4.2.2 Ảnh hưởng của khoảng cách ........................................................ 74
4.4.2.3 Ảnh hưởng của hệ số chia của Splitter .......................................... 77
4.4.2.4 Ảnh hưởng của tốc độ bit .............................................................. 79
4.5 Kết luận chương............................................................................................... 80
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ....................... 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 82
VII
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG FTTx
1.1 Giới thiệu chương
Chương này cho ta cái nhìn khái quát về 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
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 0.1 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. Trong các năm sau tốc độ
tăng trưởng sẽ tương đương và thậm chí là nhanh hơn bởi nền kinh tế ổn định và
phát triển.
Biểu đồ Hình 1.1 dưới đây cho biết 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 10% thị phần vào năm 2012.
Nguyễn Như Huê
Page 3
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx
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 10 – 30%. Số lượng người gia tăng
do tác động của hội nhập, phát triển và do tác động của công nghệ với mục tiêu
ngày càng tạo điều kiện thuận lợi hơn cho người sử dụng với tốc độ ngày một cao.
Trong sự phát triển đó 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.
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 port Internet đặt tại 3 miền, có hệ thống cáp biển và hệ thống cáp
ngầm, chạy ring nhằm backup lẫn nhau khi có sự cố và chủ yếu vẫn kết nối với 3
điểm chính là Nhật Bản, 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.
Nguyễn Như Huê
Page 4
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx
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. 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).
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.
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..
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, cho phép kết nối Internet với tốc độ
download tối đa lên tới 10Mbps và tốc độ 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 cấp nội dung chương trình
(các kênh TV) tới các thuê bao. Để sử dụng được Internet – loại hình thông tin hai
chiều thì các nhà cung cấp truyền hình cáp cần phải đầu tư nâng cấp thiết bị để có
Nguyễn Như Huê
Page 5
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx
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.
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. 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.
Tuy WiMAX có nhiều điểm ưu việt như vậy và có thể cạnh tranh với các
xDSL cũng chưa đủ đáp ứng nhu cầu băng thông cỡ Gigabit tới người dùng. Việc
triển khai công nghệ này cũng có những khó khăn nhất định. Mặt khác giá cả thiết
bị đầu cuối hiện còn đắt, dải tần mà WiMAX sử dụng không tương thích tại mọi
quốc gia. Mặt khác, quỹ băng tấn có hạn chỉ có thể cấp cho một số nhà khai thác.
Ngoài ra WiMAX sử dụng sóng vô tuyến nên chịu ảnh hưởng nhiều bởi các yếu tố
môi trường.
Để đáp ứng được nhu cầu cấp thiết cho thị trường viễn thông về cả mặt tốc độ,
loại hình dịch vụ… , người ta nghĩ đến một công nghệ truy nhập mới FTTx.
Nguyễn Như Huê
Page 6
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx
1.3 Định nghĩa
FTTx (Fiber To The x) là một kiến trúc mạng trong đó sợi quang được kéo
từ các thiết bị chuyển mạch của nhà cung cấp dịch vụ đến các thuê bao. Trong đó,
sợi quang có hoặc không được sử dụng trong tất cả các kết nối từ nhà cung cấp đến
khách hàng. “x” được hiểu là một ký hiệu đại diện cho các loại hình mạng khác
nhau như FTTH, FTTC, FTTB, FTTN... Do đó nó có thể thay thế cơ sở hạ tầng cáp
đồng hiện tại như dây điện thoại, cáp đồng trục. Đây là một kiến trúc mạng tương
đối mới và đang phát triển nhanh chóng bằng cách cung cấp băng thông lớn hơn cho
người dùng. Hiện nay, công nghệ cáp quang có thể cung cấp đường truyền cân bằng
lên tới tốc độ 100 Mbps.
1.4 Phân loại
1.4.1 Phân loại theo chiều dài cáp quang
Hình 1.2 Phân loại mạng FTTx theo chiều dài cáp quang
Một cách tổng quan ta có thể nhìn thấy rõ sự phân loại hệ thống mạng FTTx
thông qua Hình 1.2. Như trong định nghĩa ta có các loại FTTH, FTTB, FTTC,
FTTN… Điểm khác nhau của các loại hình này là do chiều dài cáp quang từ thiết bị
đầu cuối của ISP (OLT) đến các user. Nếu từ OLT đến ONU (thiết bị đầu cuối phía
user) hoàn toàn là cáp quang thì người ta gọi là FTTH/FTTB.
Nguyễn Như Huê
Page 7
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx
FTTH (Fiber To The Home): cáp quang chạy đến tận nhà thuê bao.
FTTB (Fiber To The Building): giống như FTTH nhưng ở đây là kéo đến các
tòa nhà cao tầng.
FTTC (Fiber To The Curb): cáp quang đến một khu vực dân cư. Lúc đó từ
ONU đến thuê bao có thể sử dụng cáp đồng. Trong mô hình này, thiết bị đầu
cuối phía người sử dụng được bố trí trong các cabin trên đường phố, dây nối
tới các thuê bao vẫn là cáp đồng. FTTC cho phép san sẻ giá thành của một
ONU cho một số thuê bao do đó nó có thể hạ thấp được giá thành lắp đặt ban
đầu.
Ngoài ra còn có một số loại hình khác như là FTTE (Fiber To The Exchange),
FTTN (Fiber To The Node)…
1.4.2 Phân loại theo cấu hình
Cấu hình Point to Point: là kết nối điểm – điểm, có một kết nối thẳng từ nhà
cung cấp dịch vụ đến khách hàng, mỗi sợi quang sẽ kết nối tới chỉ một khách hàng,
nên cấu hình mạng tương đối đơn giản đồng thời do băng thông không bị chia sẻ,
tốc độ đường truyền có thể lên rất cao. Quá trình truyền dẫn trên cấu trúc P2P cũng
rất an toàn do toàn bộ quá trình được thực hiện chỉ trên một đường truyền vật lý, chỉ
có các đầu cuối là phát và thu dữ liệu, không bị lẫn với các khách hàng khác. Tuy
nhiên, cấu trúc này khó có thể phát triển cho quy mô rộng bởi giá thành đầu tư cho
một khách hàng rất cao, hệ thống sẽ trở lên rất cồng kềnh, khó khăn trong vận hành
và bảo dưỡng khi số lượng khách hàng tăng lên.
Cấu hình Point to Multipoints: kết nối điểm – đa điểm, một kết nối từ nhà
cung cấp dịch vụ đến nhiều khách hàng thông qua bộ chia splitter. Trong hệ thống
này mỗi đường quang đi từ nhà cung cấp dịch vụ được chia sẻ sử dụng chung cho
một số khách hàng. Sẽ có một đường quang đi đến một nhóm khách hàng ở gần
nhau về mặt địa lý, tại đây đường quang dùng chung này sẽ được chia tách thành
các đường quang riêng biệt đi đến từng khách hàng. Điều này làm giảm chi phí lắp
đặt đường cáp quang và tránh cho hệ thống khi phát triển khỏi cồng kềnh.
Nguyễn Như Huê
Page 8
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx
1.5 Ưu nhược điểm mạng FTTx
1.5.1 Ưu điểm
Công nghệ FTTx sử dụng cáp quang nên nó có rất nhiều ưu điểm của hệ
thống quang nói chung.
Dung lượng lớn: Các sợi quang có khả năng truyền những lượng lớn thông
tin. Với công nghệ hiện nay trên hai sợi quang có thể truyền được đồng thời 60.000
cuộc đàm thoại. Một cáp sợi quang (có đường kính > 2cm) có thể chứa được
khoảng 200 sợi quang, dung lượng đường truyền lên tới 6.000.000 cuộc đàm thoại.
Tính cách điện: Cáp sợi quang làm bằng chất điện môi thích hợp không chứa
vật dẫn điện và có thể cho phép cách điện hoàn toàn cho nhiều ứng dụng. Nó có thể
loại bỏ được nhiễu gây bởi các dòng điện chạy vòng dưới đất hay những trường hợp
nguy hiểm gây bởi sự phóng điện trên các đường dây thông tin như sét hay những
trục trặc về điện.
Tính bảo mật: Sợi quang cung cấp độ bảo mật thông tin cao. Một sợi quang
không thể bị trích để lấy trộm thông tin bằng các phương tiện điện thông thường
như sự dẫn điện trên bề mặt hay cảm ứng điện từ, và rất khó trích để lấy thông tin ở
dạng tín hiệu quang.
Độ tin cậy cao và dễ bảo dưỡng: Do không chịu ảnh hưởng của hiện tượng
fading và do có tuổi thọ cao nên yêu cầu về bảo dưỡng đối với hệ thống quang là ít
hơn so với các hệ thống khác.
Tính linh hoạt: Các hệ thống thông tin quang đều khả dụng cho hầu hết các
dạng thông tin số liệu, thoại và video. Các hệ thống này đều có thể tương thích với
các chuẩn RS.232, RS422, V.35, Ethernet, E1/T1, E2/T2, E3/T3, SONET/SDH,
thoại 2/4 dây.
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
E1/T1 (2,048 Mbps/1,544 Mbps) có thể được nâng cấp trở thành một hệ thống tốc
độ số liệu cao hơn bằng cách thay đổi các thiết bị điện tử. Hệ thống cáp sợi quang
có thế vẫn được giữ nguyên như cũ.
Nguyễn Như Huê
Page 9
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx
Sự tái tạo tín hiệu: Công nghệ ngày nay cho phép thực hiện những đường
truyền thông bằng cáp quang dài trên 70 km trước khi cần tái tạo tín hiệu, khoảng
cách này còn có thể tăng lên tới 150 km nhờ sử dụng các bộ khuếch đại laser.
Ngoài những ưu điểm trên của sợi quang nói chung, công nghệ FTTx còn có
một số ưu điểm khác. Với công nghệ FTTH, nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp
tốc độ download lên đến 10 Gbps, nhanh gấp 200 lần so với ADSL 2+. Tốc độ
truyền dẫn với ADSL là không cân bằng, có tốc độ tải lên luôn nhỏ hơn tốc độ tải
xuống. Còn FTTH cho phép cân bằng, tốc độ tải lên và tải xuống như nhau và cho
phép tối đa là 10 Gbps, có thể phục vụ cùng một lúc cho hàng trăm máy tính. Tốc
độ đi Internet cam kết tối thiểu của FTTx ≥ 256 Kbps.
Bảng 1.2 So sánh giữa FTTx và ADSL
Yếu tố so sánh
ADSL
Môi trường truyền tín Cáp đồng
FTTx
Cáp quang
hiệu
Độ ổn định
Dễ bị suy hao do điện từ, Không bị ảnh hưởng
thời tiết, chiều dài cáp…
Bảo mật
Độ bảo mật thấp, dễ bị Độ bảo mật cao, không thể
đánh cắp tín hiệu đường đánh cắp tín hiệu trên
dây
đường truyền
Tốc độ truyền dẫn
Bất đối xứng :
Cho phép cân bằng :
(Upload và download )
Download > Upload
Upload = download
Tốc độ tối đa là 20 Mbps
Tốc độ tối đa là 10 Gbps
ADSL
FTTx
Yếu tố so sánh
Khả năng đáp ứng dịch Không phù hợp vì tốc độ Rất phù hợp vì tốc độ rất
vụ băng rộng : Hosting thấp
cao và có thể tùy biến tốc
server riêng, VPN, hội
độ.
nghị truyền hình
Nguyễn Như Huê
Page 10
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx
1.5.2 Nhược điểm
Mạng quang nói chung và công nghệ FTTx nói riêng có rất nhiều ưu điểm
nhưng không tránh khỏi những nhược điểm. Mặc dù sợi quang rất rẻ nhưng chi phí
cho lắp đặt, bảo dưỡng, thiết bị đầu cuối lại lớn. Hơn thế nữa, do thiết bị đầu cuối
còn khá đắt cho nên không phải lúc nào hệ thống mạng FTTx cũng phù hợp. Đối
với những ứng dụng thông thường, không đòi hỏi băng thông lớn như lướt Web,
check mail… thì cáp đồng vẫn được tin dùng. Do đó càng ngày người ta càng cần
phải đầu tư nghiên cứu để giảm các chi phí đó.
1.6 Ứng dụng của FTTx
Những tính năng vượt trội của FTTx cho phép sử dụng các dịch vụ thoại,
truyền hình, internet từ một nhà cung cấp duy nhất với một đường dây thuê bao duy
nhất. Điều đó tạo nên sự thuận tiện không chỉ trong việc nhỏ gọn về thiết bị, đường
dây, chi phí mà điều quan trọng là nó mang lại chất lượng đường truyền tốt nhất.
Công nghệ đáp ứng điều đó được triển khai trên nền mạng FTTx chính là IPTV.
IPTV (Internet Protocol TV) là dịch vụ truyền hình qua kết nối băng rộng
dựa trên giao thức Internet. Đây là một trong các dịch vụ Triple - play mà các nhà
khai thác dịch vụ viễn thông đang giới thiệu trên phạm vi toàn thế giới. Hiểu một
cách đơn giản, Triple - play là một loại hình dịch vụ tích hợp 3 trong 1: dịch vụ
thoại, dữ liệu và video được tích hợp trên nền IP (tiền thân là từ hạ tầng truyền hình
cáp). IPTV đã và đang phát triển với tốc độ rất nhanh. Theo Telecom Asia, số thuê
bao IPTV ở riêng khu vực châu Á - Thái Bình Dương sẽ gia tăng 75% mỗi năm, đạt
34,9 triệu thuê bao và doanh thu 7 tỷ USD vào năm 2011. Tại Việt Nam, IPTV đã
trở nên khá gần gũi đối với người sử dụng Internet tại Việt Nam. Các nhà cung cấp
như FPT, VNPT, SPT, VTC đã đưa IPTV, VoD... ra thị trường nhưng ở phạm vi và
quy mô nhỏ.
Các loại hình dịch vụ đòi hỏi tốc độ truyền cao, độ bảo mật tốt như truyền
hình hội nghị, Hosting server riêng, VPN cũng được các nhà cung cấp dịch vụ tập
trugn khai thác. Ngoài ra còn rất nhiều dịch vụ khác như check mail, lướt web, chat,
game online, xem phim, nghe nhạc trực tuyến, học trực tuyến…
Nguyễn Như Huê
Page 11
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx
1.7 Tình hình phát triển FTTx trên thế giới và tại Việt Nam
1.7.1 Tình hình FTTx trên thế giới
Thị trường Trung Quốc:
Trung Quốc là thị trường băng rộng lớn nhất Châu Á, hiện có khoảng 69,1
triệu thuê bao băng rộng tính đến tháng 9/2008, trong đó có 6 triệu thuê bao
FTTH/B. Công nghệ truy cập DSL vẫn thống lĩnh 90,9% thị trường (China Telecom
chiếm 40 triệu thuê bao, China Netcom chiếm 25 triệu thuê bao), công nghệ cáp
chiếm 0,4%, FTTH/B chiếm đến 8,7%.
Các nhà cung cấp dịch vụ băng thông rộng ở Trung Quốc tập trung vào triển
khai FTTH/B là chính và theo xu hướng công nghệ PON, cụ thể là EPON và
GPON. IPTV là yếu tố tác động quan trọng nhất để phát triển FTTx tại Trung
Quốc. Trung Quốc có xu hướng truy cập mạng tốc độ cao với chất lượng ổn định
và truyền dẫn đối xứng.
Thông tin thị trường Hàn quốc
Hình 1.3 : Tốc độ phát triển FTTH tại Hàn Quốc
Mục tiêu truy cập băng rộng của Hàn Quốc: cung cấp truy cập tổng thể băng
rộng, các dịch vụ đa phương tiện mọi nơi, mọi lúc. Đã có 10 triệu thuê bao tốc độ
50 – 100 Mbps, và 10 triệu thuê bao không dây tốc độ thấp hơn 1Mbps vào năm
2010 tại Hàn Quốc.
Nguyễn Như Huê
Page 12
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx
Thông tin thị trường Nhật Bản
Nhật Bản xây dựng dự án 5 năm với mục tiêu: 38 triệu thuê bao aDSL, 18
triệu thuê bao FTTH , giá băng rộng giảm trên 60%, 97% cơ quan chính phủ làm
việc qua Internet, kết nối băng rộng đến được nông thôn và người già (trên 65 tuổi).
Công ty NTT dẫn đầu về FTTH ở Nhật đầu tư 5 ngàn tỷ Yên (47 tỷ USD) tính đến
năm 2010 để nâng cấp FTTH cho các đường dẫn cũ của 30 triệu thuê bao. NTT và
Tepco đưa gói dịch vụ lên đến 1Gbps cho phép xem TV trên FTTH.
Hình 1.4 Phát triển thuê bao FTTH tại Nhật Bản
Tại khu vực châu Âu: mạng FTTx cũng chứng tỏ tiềm năng phát triển qua
những con số đáng chú ý. Tại Mỹ, FTTH là giải pháp duy nhất đối với các công ty
cung cấp dịch vụ nội hạt tại Mỹ. Tính đến cuối quý 2 năm 2008, công ty Verzon đã
có tới 2 triệu thuê bao FTTH. Cuối quý 3 năm 2008, công ty Verizon đã vượt qua
con số 8,5 triệu thuê bao FTTH. Đến năm 2010, công ty này đạt được số lượng là
18 triệu thuê bao FTTH.
Qua những số liệu phân tích ở trên, có thể thấy rằng thị trường FTTx nói
chung và FTTH nói riêng là đầy tiềm năng. Không chỉ ở những nước phát triển như
Nhật Bản, mà cả những nước đang phát triển khác nhu cầu đường truyền tốc độ cao
như FTTH cũng là rất lớn. Tại Việt Nam, thị trường FTTx cũng vô cùng sôi động.
Nguyễn Như Huê
Page 13
- Xem thêm -