Tài liệu Nguồn quang sử dụng trong hệ thống wdm pon

Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, nhu cầu về thông tin phát triển rất mạnh trên toàn cầu cũng như trong ở phạm vi các quốc gia. Để đáp ứng được yêu cầu đòi hỏi thông tin ngày càng cao và đa dạng của khách hàng thì vấn đề về mặt băng thông là vô cùng quan trọng, phải tạo một đường truyền băng thông rộng, tốc độ cao và hạn chế để xảy ra tắc nghẽn. Để tạo băng thông đủ lớn, một giải pháp đã được đưa ra là sử dụng truy nhập quang vì chỉ có sợi quang mới đảm bảo tốc độ vài chục Mbps tới vài Gbps. Trong các giải pháp cho mạng truy nhập quang thì giải pháp mạng truy nhập quang thụ động (PON) mang lại hiệu quả rất lớn cho các nhà khai thác mạng khi cần triển khai một số mạng truy nhập cho một số lượng lớn khách hàng tập trung, yêu cầu băng thông truy nhập lớn. Có rất nhiều kỹ thuật truyền dẫn được ứng dụng cho mạng quang thụ động, có thể kể đến như kỹ thuật ATM (APON), tạo đường truyền băng rộng (BPON), kỹ thuật Ethernet (EPON), hay kỹ thuật ghép khung mới để tạo đường truyền tốc độ Gigabit (GPON), sử dụng ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM PON). Với công nghệ WDM, nhiều kênh quang được truyền đồng thời trên một sợi, trong đó mỗi kênh quang tương ứng một hệ thống truyền dẫn độc lập tốc độ cao. Do vậy việc sử dụng kỹ thuật WDM được xem là công nghệ quan trọng và hiệu quả nhất để mở rộng băng tần truyền dẫn cho từng người dùng đầu cuối cho các mạng truy nhập. Không chỉ vậy khả năng mở rộng số lượng người dùng đầu cuối cũng linh hoạt hơn nhiều nhờ chỉ phải thêm số lượng bước sóng sử dụng. Tuy nhiên, một vấn đề thách thức để triển khai hệ thống WDM-PON đó là mỗi kênh bước sóng cần một bộ phát sóng độc lập. Như vậy, số lượng nguồn quang cần thiết cho mạng là rất lớn. Vì vậy việc nghiên cứu các giải pháp khác nhau để giảm thiểu số lượng nguồn quang là rất quan trọng nên em đã chọn đề tài: “Nguồn quang sử dụng trong hệ thống WDM-PON”. Bố cục của đồ án được trình bày như sau:  Chương I : Tổng quan về mạng truy nhập  Chương II: Giải pháp WDM-PON  Chương III: Nguồn quang sử dụng trong WDM-PON i Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu  Chương IV: Mô phỏng nguồn sáng băng rộng sử dụng phần mềm Optisystem. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới ThS. Ngô Thu Trang – Bộ môn Tín hiệu và Hệ thống – Khoa Viễn Thông I - Học viện công nghệ bưu chính viễn thông đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo và hướng dẫn em trong quá trình thực hiện đồ án. Em cũng xin cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Viễn Thông I, cùng ban lãnh đạo học viện công nghệ bưu chính viễn thông đã tạo điều kiện để giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp đại học. Cuối cùng em xin gửi lời chúc tới các thầy cô giáo trong khoa Viễn Thông I những lời chúc tốt đẹp nhất, chúc các thầy các cô đạt được nhiều thành công hơn nữa trong công việc cũng như trong cuộc sống. Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2015 Sinh viên thực hiện ii Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................................... i THUẬT NGỮ VIẾT TẮT...............................................................................................vi DANH MỤC HÌNH VẼ..................................................................................................vii CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP.................................................1 1.1. Mạng truy nhập hữu tuyến và vô tuyến...............................................................1 1.1.1. Vai trò của mạng truy nhập trong hệ thống viễn thông........................................1 1.1.2. Mạng truy nhập cáp đồng.....................................................................................2 1.1.3. Mạng truy nhập vô tuyến......................................................................................3 1.1.3.1. Truy nhập vô tuyến cố định...............................................................................3 1.1.3.2. Truy nhập vô tuyến không dây..........................................................................4 1.1.3.3. Mạng truy nhập cáp quang................................................................................6 1.2. Giải pháp FTTx cho mạng thụ động....................................................................7 1.2.1. Khái niệm và ưu điểm của FTTx..........................................................................7 1.2.2. Phân loại............................................................................................................... 7 1.2.2.1. Phân loại theo chiều dài cáp..............................................................................7 1.2.2.2. Phân loại theo cấu hình.....................................................................................8 1.2.3. Ưu nhược điểm của mạng FTTx..........................................................................9 1.2.4. Ứng dụng của FTTx.............................................................................................9 1.3. Mạng quang thụ động..........................................................................................10 1.3.1. Tổng quan về mạng quang thụ động..................................................................10 1.3.2. Thành phần cơ bản mạng quang thụ động..........................................................10 1.3.3. Các cấu hình mạng PON.....................................................................................17 1.3.4. Các chuẩn trong mạng PON................................................................................18 1.4. Tình hình triển khai, phát triển FTTx trên thế giới và tại Việt Nam..............19 1.4.1. Tình hình FTTx trên thế giới..............................................................................19 1.4.2. Hướng phát triển của WDM-PON......................................................................20 CHƯƠNG II: GIẢI PHÁP WDM-PON........................................................................21 2.1. Tổng quan về WDM............................................................................................21 iii Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu 2.2. Mô hình hệ thống WDM-PON............................................................................22 2.2.1. Ưu nhược điểm của WDM-PON........................................................................23 2.3. Các kiến trúc WDM-PON...................................................................................24 2.3.1. PON hỗn hợp (CPON).......................................................................................24 2.3.2. Kiến trúc WDM-PON cho LARNET.................................................................25 2.3.3. Kiến trúc WDM-PON cho RITENET................................................................27 2.3.4. Kiến trúc WDM-PON sử dụng AWG................................................................28 2.3.4.1. Chức năng hoạt động của AWG......................................................................28 2.3.4.2. Kiến trúc..........................................................................................................30 2.3.5. DWDM Super PON (SPON).............................................................................32 2.4. Các giải pháp của WDM-PON............................................................................34 2.4.1. WDM-on-WDM.................................................................................................34 2.4.2. Lai ghép WDM/TDM-PON...............................................................................35 2.4.2.1. Sử dụng trong ghép kênh bước sóng PON......................................................35 2.4.2.2. Trong mạng truy nhập quảng bá và lựa chọn bước sóng.................................36 CHƯƠNG III: NGUỒN QUANG SỬ DỤNG TRONG WDM-PON..........................38 3.1. Nguồn quang không phụ thuộc bước sóng của WDM-PON.............................38 3.2. Hoạt động của công nghệ ONU không phụ thuộc bước sóng..........................38 3.2.1. Sử dụng nguồn sáng băng rộng (BLS)...............................................................38 3.2.2. Sử dụng khuếch đại quang bán dẫn có phản xạ (RSOA)....................................42 3.2.3. Sử dụng nguồn sáng trung tâm (CLS)................................................................43 CHƯƠNG IV : MÔ PHỎNG HỆ THỐNG WDM-PON SỬ DỤNG NGUỒN SÁNG BĂNG RỘNG DỰA TRÊN OPTISYSTEM.................................................................47 4.1. Giới thiệu về phần mềm Optisystem..................................................................47 4.1.1. Tổng quan..........................................................................................................47 4.1.2. Ứng dụng...........................................................................................................47 4.1.3 Các đặc tính mới trong Optisystem.....................................................................47 4.1.4. Hướng dẫn sử dụng Optisystem.........................................................................48 4.1.4.1. Thư mục OptiSystem......................................................................................48 4.1.4.2. Optiwave System GUI....................................................................................49 iv Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu 4.1.4.3. Những phần chính của GUI.............................................................................49 4.2. Mô hình hệ thống WDM-PON............................................................................49 4.2.1. Kịch bản mô phỏng............................................................................................49 4.2.2. Sơ đồ thiết kế của hệ thống WDM-PON............................................................50 4.2.3. Tham số mô phỏng.............................................................................................53 4.2.3.1. Dung lượng truyền dẫn và số lượng kênh........................................................53 4.2.3.2. Lựa chọn bước sóng công tác và khoảng cách kênh........................................54 4.2.3.3. Sợi quang truyền dẫn (SMF)............................................................................55 4.3. Thực hiện mô phỏng............................................................................................55 4.4. Kết luận chương IV.............................................................................................60 v Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu THUẬT NGỮ VIẾT TẮT A ATM ASE AON AWG B BER BLS BPON C CDMA CLS CO CPON CWDM CW D DEMUX DWDM E EAM EDFA E/O EPON F FDMA Asynchronous Transfer Mode Amplified Spontaneous Emission Active Optical Network Array Wavelength Guide Phương thức truyền dị bộ Phát xạ tự phát có khuếch đại Mạng quang tích cực Cách tử mảng ống dẫn sóng Bit Error Rate Broadband Light Source Broadband PON Tỷ lệ lỗi bít Nguồn sáng băng rộng PON băng rông Code Division Multiplexing Access Centralize Light Source Central Office Composite PON Coarse Wavelength Division Multiplexing Continuous Wave Đa truy nhập phân chia theo mã Nguồn sáng trung tâm Bộ phân trung tâm PON hỗn hợp Demultiplexer Dense Wavelength Divison Multiplexing Bộ phân kênh Ghép kênh phân chia theo bước sóng mật độ cao Electric Absorb Modulator Erbium Doped Fiber Amplifiers Điều chế hấp thụ điện Bộ khuếch đại quang kích thích pha tạp Er3+ Điện/Quang PON sử dụng Ethernet Electric/Optical Ethernet PON Sóng liên tục FTTH FSR FP-LD Frequency Division Multiplexing Access Fiber to the Home Free Spectrum Range Fabry-Perot Laser Diode Đa truy nhập phân chia theo tần số Cáp quang tới nhà Dải phổ tự do Laser diot có khoang cộng hưởng L LARNet Local Access Routing Network Mạng định tuyến truy nhập nội vùng LD LED M Laser Diode Light Emitting Diode vi Diot phát quang Đồ án tốt nghiệp Đại học MFL MUX MZM N NRZ O OAN OCSU Lời nói đầu Multifrequency Laser Multiplexer Mach-Zehnder Modulator Laser đa tần Bộ ghép kênh Bộ điều chế ngoài MachZehnder Non-Return to Zero Optical Access Network Optical Carrier Supply Unit Mạng truy nhập quang Đơn vị cung cấp sóng mang quang Optical Distribution Network Optical/Electric Optical Network Unit Optical Network Terminal Optical Line Terminal Optical Supervision Channel Mạng phân phối quang Quang/Điện Đơn vị mạng quang Đầu cuối mạng quang Đầu cuối đường quang Giám sát kênh quang Pre-Amplifier Polarization Controller Passive Optical Network Remote Node Relative Intense Noise Reflect Semiconductor Optical Amplifier Bộ tiền khuếch đại Điều khiển phân cực Mạng quang thụ động Nút điều khiển từ xa Nhiễu cường độ tương đối Khuếch đại quang bán dẫn có phản xạ Single Mode Laser Superliminescent Light Emitting Diode Laser đơn mode Diode phát xạ ánh sáng băng rộng T TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng ODN O/E ONU ONT OLT OSC P PA PC PON RN RIN RSOA S SM-LD SLED W WDM vii Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu viii Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu trúc mạng truy nhập hiện đại.............................................................2 Hình 1.2 Cấu trúc cáp đồng......................................................................................2 Hình 1.3 Mô hình sử dụng công nghệ truy nhập xDSL trong cáp đồng...................3 Hình 1.4 Mô hình sử dụng công nghệ WLAN...........................................................4 Hình 1.5 Sơ đồ khối mạng truy nhập quang.............................................................6 Hình 1.6 Phân loại mạng FTTx theo chiều dài cáp quang......................................8 Hình 1.7 Mạng quang thụ động PON.....................................................................10 Hình 1.8 Cấu trúc của cáp quang..........................................................................11 Hình 1.9 Cấu hình cơ bản của các loại Coupler....................................................12 Hình 1.10 Cấu trúc cơ bản của cách tử mảng ống dẫn sóng..................................12 Hình 1.11 Bộ ghép kênh AWG................................................................................13 Hình 1.12 Các khối chức năng trong OLT..............................................................14 Hình 1.13 Các khối chức năng trong ONU...........................................................15 Hình 1.14 Các thành phần của ODN......................................................................17 Hình 1.15a Cấu hình cây sử dụng bộ chia (splitter 1:N)........................................17 Hình 1.15b Cấu hình bus sử dụng tapcoupler 1:2..................................................18 Hình 1.15c Cấu hình dạng vòng sử dụng tapcoupler 2x2.......................................18 Hình 1.15d Cấu hình dạng cây dự phòng sử dụng bộ chia 2:N..............................18 Hình 2.1 Mô hình hệ thống WDM...........................................................................21 Hình 2.2 Mô hình tổng quát của một hệ thống WDM-PON...................................22 ix Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu Hình 2.3 Mô hình P2MP của mạng WDM-PON....................................................23 Hình 2.4 Kiến trúc PON hỗn hợp............................................................................25 Hình 2.5 Kiến trúc tổng quát của LARNet.............................................................26 Hình 2.6 Cấu tạo của laser đa tần (MFL)..............................................................26 Hình 2.7 Kiến trúc của RITENET..........................................................................27 Hình 2.8 Tính năng hoạt động của AWG................................................................29 Hình 2.9 Kiến trúc AWG sử dụng WDM-PON.......................................................30 Hình 2.10 Kiến trúc mạng hỗ trợ dịch vụ multicast và unicast..............................31 Hình 2.11 DWDM super-PON sử dụng ONU không phụ thuộc bước sóng...........33 Hình 2.12 Sử dụng CWDM để kết hợp và phân chia các tín hiệu quang thông qua dải phổ tự do (FSR) của AWG.................................................................................35 Hình 2.13 Cấu hình WDM/TDM lai ghép...............................................................36 Hình 2.14 WDM/TDM trong đường xuống............................................................37 Hình 2.15 WDM/TDM trong đường lên..................................................................37 Hình 3.1 Thiết lập hệ thống WDM-PON dựa vào BLS...........................................39 Hình 3.2a Phổ quang của hai laser khi chưa bơm qua lại lẫn nhau......................40 Hình 3.2b Phổ quang của hai laser khi sử dụng BLS.............................................40 Hình 3.3 RIN của một mode trong số các mode của nguồn BLS, RIN của mode trong số các mode của laser F-P và RIN của nguồn ASE cắt lát phổ.....................41 Hình 3.4 Hệ thống WDM-PON sử dụng RSOA.......................................................42 Hình 3.5 Kiến trúc của nguồn laser trung tâm trong WDM-PON.........................44 Hình 3.6 Cấu hình máy phát đối với MZM được mắc song song và nối tiếp.........46 Hình 3.7 Cấu hình phía máy thu đối với MZM được mắc song song và nối tiếp. .46 x Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu Hình 4.1 Giao diện sử dụng Optisystem.................................................................49 Hình 4.2 Sơ đồ mô phỏng hệ thống WDM-PON.....................................................50 Hình 4.3 Khối phát tín hiệu đường xuống...............................................................51 Hình 4.4 Nguồn phát...............................................................................................51 Hình 4.5 Khối thu tín hiệu.......................................................................................52 Hình 4.6 Sơ đồ khối phía máy thu...........................................................................52 Hình 4.7 Phía thu tín hiệu tại đường lên................................................................53 Hình 4.8 Tốc độ bít nguồn phát..............................................................................53 Hình 4.9 Tham số bộ ghép kênh AWG....................................................................54 Hình 4.10 Tham số của RSOA................................................................................54 Hình 4.11 Phổ của tín hiệu đường xuống tại đầu vào và đầu ra............................55 Hình 4.12 Công suất quang đường xuống..............................................................56 Hình 4.13 Tín hiệu được đưa tới ONU1, ONU2, ONU3, ONU4............................57 Hình 4.14 Đánh giá chất lượng tín hiệu đường xuống tại ONU 1 qua BER..........58 Hình 4.15 Phổ đầu ra sau khi ghép kênh tại đường lên.........................................58 Hình 4.16 Phổ của mỗi kênh bước sóng sau khi phân kênh...................................59 Hình 4.17 Tín hiệu thu được tại đường lên của ONU1...........................................60 xi Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP 1.1. Mạng truy nhập hữu tuyến và vô tuyến 1.1.1. Vai trò của mạng truy nhập trong hệ thống viễn thông Hiện nay các nhà khai thác và cung cấp dịch vụ mạng viễn thông, các nhà sản xuất thiết bị, các cơ quan quản lý viễn thông, các nhà sản xuất thiết bị cũng như các hướng nghiên cứu cũng đang tập trung vào mạng truy nhập. Lý do để mạng truy nhập trở thành nội dung phát triển có tính chất chiến lược của các quốc gia là:  Mạng truy nhập cho phép sử dụng cơ sở hạ tầng mạng hiệu quả hơn chi phí quản lý, khai thác, bảo dưỡng thấp hơn. Do đó tạo ưu thế trong môi trường cạnh tranh.  Mạng truy nhập cho phép triển khai dịch vụ một cách nhanh chóng. Tạo ra khả năng tích hợp những dịch vụ mới có chất lượng cao, tốc độ nhanh, băng tần rộng thì chỉ có mạng truy nhập tiên tiến mới có khả năng đáp ứng được nhu cầu cho khách hàng.  Mạng truy nhập có một hệ thống quản lý giúp cho mạng hoạt động ổn định, linh hoạt với các khả năng chẩn đoán, khắc phục lỗi và sửa lỗi tốt.  Mạng truy nhập giao tiếp với bên ngoài thông qua 3 giao diện: - Giao diện người sử dụng-mạng (UNI): phụ thuộc vào loại dịch vụ cung cấp. - Giao diện mạng truy nhập-mạng lõi (SNI): có thể là giao diện 2 dây trong hệ thống truy nhập cũ. - Giao diện quản lý Q: là giao diện tiêu chuẩn để kết nối đến hệ thống quản lý mạng. xii Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu Hình 1.1 Cấu trúc mạng truy nhập hiện đại Ngoài ra môi trường kết nối thuê bao phục vụ cho kết nối cuối đến mạng truy nhập, kết nối này có thể dựa trên môi trường truyền dẫn khác nhau, có thể là vô tuyến hoặc hữu tuyến (cáp đồng hoặc cáp quang). Các công nghệ truyền dẫn khác nhau được sử dụng để kết nối này tùy theo nhu cầu về dịch vụ và tùy theo hệ thống cụ thể của nhà sản xuất. 1.1.2. Mạng truy nhập cáp đồng Cáp đồng bao gồm dây dẫn bên trong và dây dẫn bên ngoài (Lớp bảo vệ) được bao bọc bằng lớp vỏ bên ngoài. Cáp đồng trục thường có cấu trúc như sau: Hình 1.2 Cấu trúc cáp đồng xiii Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu Ta có mô hình sau: Hình 1.3 Mô hình sử dụng công nghệ truy nhập xDSL trong cáp đồng xDSL là một họ công nghệ cung cấp truyền dẫn số trên đường dây điện thoại của mạng chuyển mạch nội hạt. Tốc độ xDSL vào khoảng 640kbps đến 3Mbps tùy thuộc vào công nghệ DSL và tốc độ dịch vụ theo yêu cầu. Thông thường thì tốc độ đường lên thấp hơn tốc độ đường xuống đối với ADSL và bằng nhau đối với SDSL. Các thành phần thiết bị của hệ thống xDSL bao gồm hai thành phần thiết bị thuộc 2 phía đầu cuối, một phía đầu cuối thuộc CPE và đầu cuối kia được gọi là CO. Đây là yếu tố quyết định về tốc độ bit mà phía khách hàng đạt được. Công nghệ xDSL còn gặp phải một số nhược điểm như nhiễu kênh truyền, xuyên kênh, can nhiễu từ các hệ thống vô tuyến và các nguyên nhân gây suy hao khác dẫn đến chúng có thể làm suy hao tín hiệu của khách hàng. Ngoài ra còn một số loại DSL khác như HSDL, VDSL, RADSL, HDSK2, HDSL4… 1.1.3. Mạng truy nhập vô tuyến 1.1.3.1. Truy nhập vô tuyến cố định Truy nhập vô tuyến cố định (FWA) được định nghĩa là từ giao diện node dịch vụ đến bộ phận đầu cuối thuê bao, áp dụng phương thức vô tuyến toàn bộ hoặc một phần. Liên kết bằng vô tuyến được dùng để thay thế cho cáp hoặc sợi quang để truyền dẫn dữ liệu và thoại. FWA được dùng trong truy nhập Internet nhanh và hội nghị truyền hình. Thông tin được truyền đi từ một trạm phát đến các đầu cuối cố định, khác với điện thoại di động, thông tin được truyền đi từ một trạm phát đến các đầu cuối di động. xiv Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu FWA thích hợp cho truy nhập băng rộng ở những nơi mà việc xây dựng hệ thống cáp quang hoặc cơ sở hạ tầng khó khăn hoặc có chi phí lớn. 1.1.3.2. Truy nhập vô tuyến không dây Ngày nay mạng không dây (Wireless Lan) đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống khi nó xuất hiện trong các doanh nghiệp, trường học, các địa điểm giải trí và ngay cả tại từng hộ gia đình. Nhờ sự tiện lợi của mình, mạng không dây đã dần thay thế kết nối truyền thống bằng cáp truyền thống. Hình 1.4 Mô hình sử dụng công nghệ WLAN Mạng không dây cho phép bạn truy nhập vào internet ở bất kì nơi đâu trong khu vực phủ sóng. Với sự phát triển về công nghệ, các sản phẩm công nghệ như máy tính xách tay, smartphone ngày càng có giá thành rẻ hơn và chúng đều đã được tích hợp sẵn khả năng kết nối wi-fi thì xu hướng sử dụng mạng không dây là tất yếu. Hơn thế nữa, việc thiết lập mạng không dây không quá khó khăn so với mạng phải dùng cáp (ví dụ triển khai hệ thống cáp ở những tòa nhà lớn), việc sửa chữa bảo dưỡng cũng sẽ dễ dàng hơn.Mạng không dây có thể đáp ứng tức thì sự gia tăng số lượng người dùng. Phạm vi hoạt động của mạng không dây khá nhỏ nên chỉ thích hợp trong một căn nhà, nếu một tòa nhà lớn cần phải có thêm những bộ phát tín hiệu, khuyếch đại tín hiệu làm gia tăng chi phí. Việc kết nối vào mạng chậm hay bị đứt đoạn do ảnh hưởng của môi xv Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu trường, của các thiết bị phát tín hiệu radio khác.Tốc độ của mạng không dây hiện tại vẫn chậm hơn so với sử dụng cáp (100 Mbps cho đến hàng Gbps). Các kỹ thuật truy nhập như FDMA, TDMA, CDMA  Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA): FDMA thể hiện kênh băng hẹp mà đơn giản nhất là bất kỳ đầu cuối nào cũng có một đường thuê bao theo mỗi kênh mà nó có thể truy nhập tới bất kỳ tần số nào, đôi khi hệ thống này được gọi là mỗi kênh trên một sóng mang. Phân chia tần số ở đây là mỗi máy di động có thể sử dụng một đường được tạo ra. Đa truy nhập phân chia theo tần số có nghĩa là nhiều khách hàng có thể sử dụng dải tần đã được gán cho họ mà không bị trùng nhờ việc phân chia phổ tần ra thành nhiều đoạn. Ngoài ra ghép kênh phân chia theo tần số là tín hiệu cần được phát tới một số khách hàng từ một máy phát bằng cách phân chia các băng tần và máy thu sẽ lựa chọn thông tin thuộc băng tần của nó.  Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA): trong thông tin di động TDMA, trạm gốc phát tín hiệu TDM đến máy di động trong tế bào. Máy di động nhận một khe của mình trong số các tín hiệu TDM và gửi tín hiệu khối về trạm gốc một cách tuần tự. Các số máy di động liên lạc với các trạm gốc một cách đồng thời theo một kênh vô tuyến.  Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA): Thuê bao của mạng di động CDMA chia sẻ cùng một dải tần chung. Mọi khách hàng có thể nói đồng thời và tín hiệu được phát đi trên cùng một dải tần. Các kênh thuê bao được tách biệt bằng cách sử dụng mã ngẫu nhiên, các tín hiệu của nhiều thuê bao khác nhau sẽ được mã hóa bằng các mã ngẫu nhiên khác nhau, sau đó được trộn lẫn và phát đi trên cùng một dải tần chung và chỉ được phục hồi duy nhất ở thiết bị thuê bao (máy điện thoại di động) với mã ngẫu nhiên tương ứng. Áp dụng lý thuyết truyền thông trải phổ, CDMA đưa ra hàng loạt các ưu điểm mà nhiều công nghệ khác chưa thể đạt được. xvi Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu 1.1.3.3. Mạng truy nhập cáp quang Mạng truy nhập quang (OAN) là mạng truy nhập chủ yếu sử dụng sợi quang là môi trường truyền dẫn.  Ưu điểm: Dung lượng lớn, kích thước và trọng lượng cáp nhỏ, không bị nhiễu điện, tính bảo mật cao, tình hình thị trường rất tốt, chất lượng truyền dẫn tốt  Nhược điểm: vấn đề chuyển đổi tín hiêu điện sang quang và ngược lại. Chi phí của các thiết bị chuyển tiếp cao, cần xem xét khi thiết kế mạng. Đường truyền thẳng điều này không thích hợp cho việc lắp đặt ở những nơi có địa hình phức tạp. Yêu cầu lắp đặt đặc biệt do sợi chủ yếu làm bằng thủy tinh.  Cấu hình tham chiếu Mạng truy nhập quang sử dụng sợi quang làm môi trường truyền dẫn chủ yếu. Thông tin trao đổi giữa CO và tín hiệu nhận được của thuê bao đều là tín hiệu điện. Cần phải có bộ biến đổi E/O ở phía CO và biến đổi O/E ở đơn vị mạng quang (ONU) để có thể thực hiện truyền dẫn tín hiệu. Hình 1.5 Sơ đồ khối mạng truy nhập quang Mạng truy nhập quang được chia làm 2 loại cơ bản là truy nhập quang tích cực (AON) và truy nhập quang thụ động (PON) Mạng AON sử dụng các thiết bị tích cực như các bộ chia tích cực hoặc các bộ ghép kênh ở đoạn phân bố của mạng truy nhập. Mạng PON chứa các thiết bị thụ động như bộ chia, bộ kết hợp, bộ ghép định hướng. Điều này giúp cho PON có một số ưu điểm là không cần nguồn điện cung cấp nên không bị ảnh hưởng bởi lỗi nguồn. Có độ tin cậy cao xvii Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu và không cần phải bảo dưỡng do tín hiệu không bị suy hao nhiều như các thành phần tích cực. 1.2. Giải pháp FTTx cho mạng thụ động 1.2.1. Khái niệm và ưu điểm của FTTx Trước đây các hệ thống mạng truy nhập được sử dụng chủ yếu bởi cáp đồng, ứng dụng cho các dịch vụ có lưu lượng thấp, việc sử dụng cáp đồng có những lợi ích như chi phí thấp, khả năng lắp đặt và triển khai đơn giản. Tuy nhiên cáp đồng có nhiều hạn chế như băng thông hẹp, khả năng chống nhiễu kém, suy hao lớn và khoảng cách truyền nhỏ. Công nghệ truyền dẫn bằng cáp quang đã khắc phục hoàn hảo các nhược điểm này. Truyền dẫn bằng cáp quang không bị nhiễu do tín hiệu được truyền bằng ánh sáng, suy hao nhỏ, phạm vi truyền dẫn gấp hàng chục lần so với cáp đồng và đặc biệt là cáp quang có băng thông lớn lên đến hàng trăm Ghz đáp ứng được hoàn toàn với những nhu cầu truyền dẫn tốc độ cao. Mặt khác, với sự bùng nổ về nhu cầu băng thông hiện nay, việc triển khai một hệ thống mạng truy nhập quang đến từng hộ gia đình, văn phòng, tòa nhà là một điều tất yếu . Đó chính là mạng FTTx. 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 dịch vụ đến khách hàng. “x” được biểu thị 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 hạ tầng cáp đồng hiện tại như dây điện thoại, cáp đồng trục. Đây là một kiến trúc mạng mới và đang phát triển nhanh chóng bằng cách cung cấp băng thông lớn hơn cho người dùng. 1.2.2. Phân loại 1.2.2.1. Phân loại theo chiều dài cáp xviii Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu Hình 1.6 Phân loại mạng FTTx theo chiều dài cáp quang Trong định nghĩa ta có các loại FTTH, FTTB, FTTC,... 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. 1.2.2.2. Phân loại theo cấu hình Cấu hình point-to-point: là kết nối điểm-điểm, sẽ có một kết nối thẳng từ nhà cung cấp dịch vụ đến khách hàng, mỗi sợi quang sẽ chỉ kết nối tới một khách hàng cho nên cấu hình mạng tương đối đơn giản do không phải chia sẻ việc sử dụng băng thông và tốc độ có thể sẽ rất cao. Quá trình truyền dẫn P2P cũng rất an toàn do chỉ thực hiện truyền dẫn trên một đường truyền vật lý. Tuy nhiên với mô hình này thì rất khó có thể mở rộng với quy mô lớn bởi giá thành đầu tư cho một khách hàng là rất cao, hệ thống trở nên cồng kềnh, khó khăn trong việc vận hành và bảo dưỡng khi số lượng khách hàng tăng lên. Cấu hình Point to Multipoint: là kết nối điểm-đa điểm, một kết nối từ nhà cung cấp dịch vụ đến nhiều khách hàng thông qua một bộ chia Splitter. Trong mô hình này thì mỗi đường quang đi từ nhà cung cấp dịch vụ sẽ được chia sẻ băng thông cho mỗi khách hàng. Điều này sẽ làm giảm chi phí lắp đặt đường cáp quang và tránh cho hệ thống khi phát triển gói cồng kềnh. xix Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu 1.2.3. Ưu nhược điểm của mạng FTTx Ưu điểm Dung lượng lớn: Các sợi quang có khả năng truyền đi những lượng lớn thông tin. Tính cách điện: Cáp sợi quang có thể loại bỏ được nhiễu gây ra bởi các dòng điện chạy vòng dưới đất hay những dòng điện được phóng ra từ các đường dây thông tin như việc trục trặc về điện. Tính bảo mật: Sợi quang cung cấp độ bảo mật thông tin cao. Một sợi quang không thể bị trích lấy trộm thông tin bằng các phương tiện thông thường. Độ tin cậy cao và dễ bảo dưỡng: Do không chịu ảnh hưởng của hiện tượng pha đinh và do có tuổi thọ cao nên yêu cầu về việc bảo dưỡng 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. Tính mở rộng: Các hệ thống sợi quang được thiết kế thích hợp để có thể dễ dàng mở rộng khi cần thiết. Nhược điểm P2P: khi số lượng thuê bao lớn thì kiến trúc này không còn phù hợp nữa bởi việc quản lý đường truyền vật lý thuê bao sẽ rất phức tạp và tốn kém. P2MP: Thiết bị đầu cuối, vật tư, nguyên liệu có giá thành cao, hơn nữa kiến trúc này phải có quá trình đào tạo chuyên sâu. 1.2.4. Ứng dụng của FTTx Với công nghệ FTTx, nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp tốc độ download lên đến 10Gbps, nhanh gấp 200 lần so với ADSL2+ (chỉ có thể đáp ứng 20Mbps). Tốc độ truyền dẫn với ADSL là không cân bằng, có tốc độ tải lên luôn nhỏ hơn tốc độ tải xuống và tối đa là 20 Mbps. Còn FTTH cho phép cân bằng, tốc độ tải lên và tải xuống như nhau cho phép tối đa là 10Gbps, có thể phục vụ cùng một lúc cho hàng trăm máy tính. Những tính năng vượt trội của FTTX cho phép sử dụng các dịch vụ thoại, truyền hình, internet tốc độ cao. Điều đó không chỉ tạo nên sự nhỏ gọn về thiết bị, đường dây mà còn mang lại chất lượng truyền dẫn tốt. Các loại hình dịch vụ đòi hỏi tốc độ truyền cao, xx