MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ...................................................................... Error! Bookmark not defined.
MỤC LỤC .............................................................................................................................. 1
TỔNG HỢP DANH MỤC HÌNH VẼ .................................................................................... 3
TỔNG HỢP DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................... 5
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG ........................................ 8
1.1. Giới thiệu chung. ........................................................................................................................ 8
1.1.1. Vị trí mạng truy nhập trong mạng viễn thông. .......................................................................... 8
1.1.2. Mạng truy nhập cáp đồng. ......................................................................................................... 8
1.1.3. Mạng truy nhập cáp quang. ..................................................................................................... 10
1.2. Mạng truy nhập quang FTTx. ................................................................................................ 11
1.2.1. Giới thiệu................................................................................................................................. 11
1.2.2. Phân loại mạng FTTx theo vị trí đặt ONU. ............................................................................. 11
1.2.3. Phân loại mạng FTTx theo cấu hình. ...................................................................................... 12
1.3. Các công nghệ cung cấp kết nối mạng quang FTTx. ............................................................ 13
1.3. 1. Mạng quang chủ động AON. ................................................................................................. 13
1.3.2. Mạng quang thụ động PON. .................................................................................................... 15
Trong sơ đồ trên, các thành phần chính của một mạng PON là: .......................................... 17
1.3.3. So sánh mạng PON và AON. .................................................................................................. 18
1.4. Kết luận. .................................................................................................................................... 18
CHƢƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG PON. .................................... 19
2.1. Kiến trúc mạng PON................................................................................................................ 19
2.2. Mô hình mạng PON. ................................................................................................................ 19
2.3. Các thành phần cơ bản của mạng quang thụ động PON. .................................................... 22
2.3.1. Sợi quang, cáp quang. ............................................................................................................. 22
2.3.2. Bộ tách, ghép quang. ............................................................................................................... 22
2.3.3. Các đầu cuối mạng PON. ........................................................................................................ 22
2.4. Các công nghệ của PON........................................................................................................... 23
2.4.1. APON/BPON. ......................................................................................................................... 23
2.4.2. EPON/GEPON. ....................................................................................................................... 24
2.4.3. GPON. ..................................................................................................................................... 25
2.4.4. WDM- PON. ........................................................................................................................... 26
2.4.5. CDMA-PON. .......................................................................................................................... 27
2.4.6. So sánh các chuẩn công nghệ của TDMA-PON. .................................................................... 28
2.5. Kết luận chƣơng. ...................................................................................................................... 31
Đồ án: ‘‘ Nghiên cứu công nghệ truy nhập quang Ethernet- Pon’’
Page 1
2
CHƢƠNG III: MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET-PON ............. 32
3.1. Tổng quan về công nghệ Ethernet. ......................................................................................... 32
3.1.1. Kiến trúc mô hình mạng Ethernet. .......................................................................................... 33
3.1.2. Các phần tử mạng Ethernet. .................................................................................................... 34
3.1.3. Quan hệ vật lý giữa IEEE802.3 và mô hình tham chiếu ISO. ................................................. 35
3.1.4. Lớp con Mac Ethernet. ............................................................................................................ 37
3.1.5. Lớp vật lý Ethernet. ................................................................................................................. 39
3.1.6. Ethernet và mô hình OSI. ........................................................................................................ 40
3.2. Mạng truy nhập quang thụ động ETHERNET-PON. .......................................................... 42
3.2.1. Mạng truy nhập quang thụ động EPON. ................................................................................. 42
3.2.2. Nguyên lý hoạt động. .............................................................................................................. 43
3.2.3. Giao thức điều khiển đa điểm MPCP. ..................................................................................... 45
3.2.4. EPON với kiến trúc 802. ......................................................................................................... 50
3.3. Trễ và các phƣơng pháp phân phối băng thông trong EPON. ............................................ 54
3.3.1. Mô hình mô phỏng của mạng truy nhập EPON. ..................................................................... 54
3.3.2. Thuật toán InterleAved Polling. .............................................................................................. 57
3.3.3. Kế hoạch phân bổ băng thông. ................................................................................................ 61
3.3.4. Các thành phần của trễ gói. ..................................................................................................... 63
3.3.5. Sự cấp phát băng thông. .......................................................................................................... 64
3.3.6. SLA aware P- DBA. ............................................................................................................... 67
3.3.7. SLA aware Adaptive DBA. ..................................................................................................... 69
3.4. Kết luận chƣơng. ...................................................................................................................... 71
CHƢƠNG IV: KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI TẠI VIỆT NAM ............................................ 72
4.1. Tình hình triển khai mạng truy nhập quang Việt Nam. ....................................................... 72
4.2. Áp dụng triển khai thực tế tại Việt Nam. ............................................................................... 73
4.2.1. Nhu cầu sử dụng internet băng rộng tại Việt Nam. ................................................................. 74
4.2.1. Nhu cầu sử dụng IPTV của mạng VNPT tại Việt Nam. ......................................................... 76
4.2.2. Dịch vụ VoIP tại Việt Nam. .................................................................................................... 77
4.3. Kết luận. .................................................................................................................................... 80
KẾT LUẬN CHUNG ........................................................................................................... 81
LỜI CẢM ƠN....................................................................................................................... 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................... 84
SV: Quách Văn Hiếu
GVHD: TS.Trần Hoài Trung
3
TỔNG HỢP DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Vị trí mạng truy nhâp trong mạng viễn thông. ................................................ 8
Hình 1.2. Phân loại mạng FTTx theo vị trí đặt ONU. ................................................... 11
Hình 1.3. Kiến trúc mạng quang chủ động. .................................................................... 15
Hình 1.4. Kiến trúc mạng quang thụ động. ..................................................................... 17
Hình 2.1. Mô hình kiến trúc mạng quang thụ động PON. ............................................ 19
Hình 2.2. Mô hình cây. ...................................................................................................... 20
Hình 2.3. Mô hình dạng bus. ............................................................................................ 20
Hình 2.4. Mô hình dạng vòng. .......................................................................................... 21
Hình 3.1. Mô hình kết nối điểm – điểm. ......................................................................... 33
Hình 3.2. Mô hình kết nối bus đồng trục. ....................................................................... 34
Hình 3.3. Mô hình kết nối sao. ......................................................................................... 34
Hình 3.4. Quan hệ vật lý của Ethernet với mô hình tham chiếu OSI. ......................... 35
Hình 3.5. Lớp vật lý và lớp Mac tƣơng thích với các yêu cầu cho truyền .................. 36
Hình 3.6. Dạng khung dữ liệu cơ bản Ethernet. ............................................................. 38
Hình 3.7. Mô hình tham chiếu lớp vật lý Ethernet. ....................................................... 41
Hình 3.8. Lƣu lƣợng hƣớng xuống trong EPON............................................................ 44
Hình 3.9. Lƣu lƣợng hƣớng lên trong EPON. ................................................................ 44
Hình 3.10. Thời gian Round – trip. .................................................................................. 47
Hình 3.11.Giao thức MPCP- hoạt động của bản tin Gate. ............................................ 48
Hình 3.12. Giao thức MPCP – hoạt động của bản tin Report. ..................................... 49
Hình 3.13. Trƣờng link IP đƣợc nhúng trong mào đầu. ................................................ 51
Hình 3.14.a. Hƣớng xuống trong PtPE............................................................................ 52
Hình 3.14.b. Hƣớng lên trong PtPE. ................................................................................ 52
Hình 3.15. Cầu giữa các ONU trong PtPE. ................................................................... 53
Hình 3.16.a. Hƣớng truyền xuống trong SME. .............................................................. 53
Hình 3.16.b. Hƣớng truyền lên trong SME. ................................................................... 54
SV: Quách Văn Hiếu
GVHD: TS.Trần Hoài Trung
4
Hình 3.17. Mô hình mô phỏng mạng truy nhập EPON................................................. 55
Hình 3.18. Sự phát triển lƣu lƣợng trong ONU. ............................................................ 57
Hình 3.19. Các bƣớc của thuật toán Interleaved Plolling. ............................................ 59
Hình 3.20. Các thành phần của trễ gói. ........................................................................... 63
Hình 4.1. Dự báo tăng trƣởng Internet tại Việt Nam (nguồn CMC Telecom) ........... 75
SV: Quách Văn Hiếu
GVHD: TS.Trần Hoài Trung
5
TỔNG HỢP DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: So sánh các chuẩn công nghệ của TDMA-PON. ......................................... 28
Bảng 4.1: Nhu cầu băng thông của một số loại hình dịch vụ. ...................................... 74
TỔNG HỢP THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
TỪ VIẾT TẮT
ADSL
TIẾNG ANH
TIẾNG VIỆT
Asymmetric Digital Subscriber
Đƣờng dây thuê bao bất
Line
đối xứng
Chế độ truyền tải không
ATM
Asynchronous Tranfer Mode
Broadband Passive Optical
Mạng quang thụ động
Network
băng rộng
Cable Television
Truyền hình cáp
BPON
CATV
đồng bộ
Đa truy cập phân chia
CDMA
Code Division Multiple Access
theo mã
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
FTTB
Fiber To The Building
Cáp quang đến tòa nhà
FTTC
Fiber To The Curb
Cáp quang đến cụm dân
SV: Quách Văn Hiếu
đầy đủ
GVHD: TS.Trần Hoài Trung
6
cƣ
FTTE
Fiber To The Exchange
Cáp quang đến tận tổng đài
FTTH
Fiber To The Home
Cáp quang đến tận nhà
Cáp quang đến các
FTTN
Fiber To The Node
node
FTTO
Fiber To The Office
Cáp quang đến văn phòng
Cáp quang đến tận
FTTU
Fiber To The User
ngƣời dùng
Cáp quang đến khu vực
FTTX
Fiber To The X
X
Gigabit Passive Optical
Mang quang thụ động
Network
Gigabit
GPON
IEEE
Institute of Electrical and lectronics Hiệp hội các kỹ sƣ điện và
Engineers
điện tử thế giới
Internet Protocol Television
Truyền hình Internet
ID
Indentify Destination
Chỉ định địa chỉ đích
IP
Internet Protocol
Giao thức Internet
Integrated Services
Mạng dịch vụ số tích
DigitaNetwork
hợp
International Telecommunication
Liên minh viễn thông
Union
quốc tế
IPTV
ISDN
ITU
IPS
Intrusion Prevention System
LAN
Local Area Network
SV: Quách Văn Hiếu
Hệ thống ngăn ngừa xâm
nhập
Mạng cục bộ
GVHD: TS.Trần Hoài Trung
7
MAN
Metropolitan Area Network
Mạng khu vực thủ đô
MAC
Media Access Control
Điều khiển truy nhập
Mạng phân phối mạng
ODN
Optical Distribution Network
quang
Thiết bị đầu cuối đƣờng
OLT
Optical Line Terminal
dây quang
ONT
Optical Network Terminal
Thiết bị đầu cuối mạng
ONU
Protocol Data Unit
Đơn vị dữ liệu giao thức
PON
Passive ptical Network
Mạng quang thụ động
Time Division Multiplex
Đa truy cập phân chia
Access
theo thời gian
TDMA
Giao diện ngƣời sử dụng
UNI
User Network Interface
VOD
Video On Demand
WDM
Wave Division Multiplexing
WAN
Wide Area Network
- mạng
Video theo yêu cầu
Ghép kênh phân chia
SV: Quách Văn Hiếu
theo bƣớc sóng
Mạng diện rộng
GVHD: TS.Trần Hoài Trung
8
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG
1.1. Giới thiệu chung.
1.1.1. Vị trí mạng truy nhập trong mạng viễn thông.
Mạng viễn thông gồm hai phần cấu thành chính: phần mạng lõi và
phần mạng truy nhập.
Q3
PSTN
ISDN
DDN
NGN
…..
Server
MẠNG
TRUY
NHẬP
SNI-NÚT GIAO
DIỆN CÁC
DỊCH VỤ
POTS
V.90.92
ISDN
xDSL
….
UNI-GIAO DIỆN
NGƢỜI SỬ
DỤNG MẠNG
Hình 1.1. Vị trí mạng truy nhập trong mạng viễn thông.
Mạng truy nhập nằm giữa ngƣời sử dụng dịch vụ viễn thông và điểm
cung cấp dịch vụ của mạng để truyền tải các dịch vụ sẵn có từ điểm cung cấp
dịch vụ đến ngƣời sử dụng.
Mạng lõi bao gồm hệ thống tổng đài, điểm cung cấp dịch và các hệ
thống chuyển tiếp, trung gian cùng hệ thống truyền dẫn liên đài, nhằm cung
cấp các dịch vụ cho ngƣời dùng thông qua các điểm dịch vụ.[5].
1.1.2. Mạng truy nhập cáp đồng.
Hiện nay, các tổng đài quốc tế và tổng đài liên tỉnh đều đã đƣợc nâng
cấp, các tổng đài nội hạt đƣợc số hóa 100%, trung kế nội tỉnh tới các tổng đài
vệ tinh hầu nhƣ đã sử dụng 100% cáp quang. Chỉ còn phần truyền tín hiệu tới
SV: Quách Văn Hiếu
GVHD: TS.Trần Hoài Trung
9
thuê bao vẫn dùng đôi cáp đồng truyền thống. Mạng truy nhập cáp đồng hiện
nay đƣợc sử dụng rộng dãi trong mạng trong mạng truy nhập thuê bao tại rất
nhiều quốc gia. Đây là phƣơng thức truyền dẫn đầu tiên từ khi mạng điện
thoại ra đời và cho đến nay nó không ngừng hoàn thiện và phát triển. Cáp
đồng đôi dây xoắn thƣờng có kích thƣớc 0,4 - 0,6 mm, đƣợc bọc cách điện và
xoắn lại với nhau thành từng cụm vài trục đến vài trăm đôi. Hệ thống mạng
đồng có ƣu điểm:
Kế thừa đƣợc sự có sẵn của mạng truyền thống.
Đảm bảo tính linh hoạt, có thể chia nhỏ tới từng thuê bao phức tạp.
Cáp đồng thƣờng có độ bền cơ lý cao.
Bên cạnh những ƣu điểm đó hệ thống này đang dần bộc lộ những hạn
chế của nó trong khi nhu cầu về da dạng dịch vụ ngày càng lớn đó là:
Phần mạng giao tiếp trực tiếp với khách hàng hiện nay là cáp đồng
nội hạt, không đáp ứng đƣợc nhu cầu phát triển trong tƣơng lại vì
dải tần của đôi dây cáp đồng chỉ đáp ứng đƣợc các dịch vụ thoại
truyền thống và số liệu tốc độ chậm.
Bán kính vùng phục vụ của tổng đài bị hạn chế do khả năng truyền
tín hiệu của cáp đồng, ở các thành phố lớn, vì lý do an toàn dung
lƣợng tổng đài không thể quá lớn, điều này tạo ra một nhu cầu lớn
về số lƣợng các tổng đài do đó khai thác khó hiệu quả, còn ở những
cấp dƣới của mạng do dung lƣợng thuê bao không cao, dung lƣợng
tổng đài hay nút chuyển mạch thƣờng hạn chế khoảng vài trăm đến
vài nghìn thuê bao, số điểm cần phục vụ lại nhiều, điều này cũng tạo
lên số lƣợng lớn các tổng đài độc lập, việc kết nối các tổng đài độc
lập này cũng làm tăng số cấp thuê bao của mạng.
Việc khai thác và quản lý kém hiệu quả do có nhiều loại thiết bị của
SV: Quách Văn Hiếu
GVHD: TS.Trần Hoài Trung
10
nhà cung cấp khác nhau trên mạng lƣới, mỗi nhà cung cấp khác
nhau trên mạng lƣới lại có những đặc điểm riêng dẫn đến khó quản
lý, đỏi hỏi phải xây dựng các tổng đài độc lập để đáp ứng những nhu
cầu phát triển.[6] [7].
1.1.3. Mạng truy nhập cáp quang.
Mạng truy nhập cáp quang có động lực phát triển từ việc triển khai cáp
quang vào mạng truy nhập thuê bao. Mạng này có thể phân phối đến khách
hàng bất kỳ loại hình liên lạc, thông tin giải trí nào dựa trên các dịch vụ thoại,
dữ liệu, video … Mạng truy nhập có các ƣu điểm sau:
Cho phép đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng về dịch
vụ mới cả loại hình dịch vụ lẫn dải thông (VOD, CATV, các dịch vụ
multimedia, kết nối LAN, WAN…..).
Mạng truy nhập cho phép sử dụng cơ sở hạ tầng mạng có hiệu quả
cao hơn, việc phát triển các dịch vụ mới cũng trở lên dễ dàng hơn
bằng các thêm các loại card mới và phát triển các phần mềm tƣơng
ứng.
Mạng truy nhập cho phép triển khai các dịch vụ một cách nhanh
chóng, tạo ra khả năng tích hợp các dịch vụ và giảm đáng kể các chi
phí quản lý và bảo dƣỡng so với mạng cáp đồng hiện tại do đó mang
lại kinh tế cao.
Về mạng tối ƣu cấu trúc mạng viễn thông, giảm số lƣợng nút
chuyển mạch trong mạng, tăng bán kính phục vụ của tổng đài nội
hạt. Với mạng truy nhập, mạng nội hạt hiện tại sẽ có số lƣợng tổng
ít hơn nhƣng dung lƣợng mỗi nút cao hơn so với mạng hiện tại.
Về quản lý mạng: mạng truy nhập có một hệ thống quản lý giúp
mạng hoạt động ổn định linh hoạt với các khả năng chuẩn đoán,
SV: Quách Văn Hiếu
GVHD: TS.Trần Hoài Trung
11
khắc phục và sửa lỗi tốt.
1.2. Mạng truy nhập quang FTTx.
1.2.1. Giới thiệu.
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 là một xu thế tất yếu. Đó
chính là mạng FTTH – Fiber to the home (cáp quang đến tận nhà).
FTTx (Fiber To The x) là một kiến trúc mạng trong đó sợi quang đƣợc
kéo từ các thiết bị chuyển mạch của nhà cung cấp dịch vụ đến các thuê bao.
Ở đây, “x” đƣợc hiểu là một ký hiệu đại diện cho các loại hình mạng khác
nhau nhƣ FTTH, FTTC, FTTB, FTTN... Do đó nó có thể thay thế cơ sở hạ
tầng cáp đồng hiện tại nhƣ dây điện thoại, cáp đồng trục. Đây là một kiến trúc
mạng tƣơng đối mới và đang phát triển nhanh chóng bằng cách cung cấp
băng thông lớn hơn cho ngƣời dùng. Hiện nay, công nghệ cáp quang có thể
cung cấp đƣờng truyền lên tới tốc độ 100 Mbps.
1.2.2. Phân loại mạng FTTx theo vị trí đặt ONU.
FTTEx
ATM
NETWORK
FTTCab
FTTC
FTTH/B
ADSL
(<6Km)
Central
Office
ONU
<8Mbit/s
XNT
ADSL,VDSL
(<1Km)
LL
NETWORK
OLT
ONU
XNT
<26Mbit/s
OTHER
Optical Fibel
ONU
XNT
VDSL(<300M)
POTS/
ISDN
<52 Mbit/s
Optical Fibel
Capper
ONT
Hình 1.2. Phân loại mạng FTTx theo vị trí đặt ONU.
SV: Quách Văn Hiếu
GVHD: TS.Trần Hoài Trung
12
Một cách tổng quan ta có thể nhìn thất rõ sự phân loại hệ thống mạng
FTTx thông qua hình 1.2. Nhƣ trong định nghĩa ta có các loại FTTH, FTTB,
FTTU, FTTE… Điểm khác nhau của các loại hình này là vị trí đặt ONU đến
thuê bao. Nếu từ OLU đến ONU (thiết bị đầu cuối ngƣời dùng) hoàn toàn là
cáp quang thì ngƣời ta gợi FTTH/FTTB.
FTTH (Fiber To The Home): cáp quang chạy đến tận nhà thuê bao.
FTTB (Fiber To The Buiding): giống nhƣ FTTH nhƣng ở đây kéo
đến các tòa nhà cao tầng.
FTTC (Fiber To The Curb): cáp quang đến một khu vực dân cƣ. Lúc
đó từ ONU đến thuê bao có thể sử dụng cáp đồng. Trong mô hình
này, thiết bị đầu cuối phía ngƣời sử dụng đƣợc bố trí trong các ca
bin trên đƣờng phố, dây nối tới các thuê bao vẫn là cáp đồng. FTTC
cho phép san xẻ giá thành của một ONU cho một thuê bao do đó nó
có thể hạ thấp đƣợc giá thành lắp đặt ban đầu.
Ngoài ra còn có một số loại hình khác nhƣ là FTTE (Fiber To The Exchange),
FTTN (Fiber To The Node)…
1.2.3. Phân loại mạng FTTx theo cấu hình.
Cấu hình Pointto Point: là kết nối điểm - điểm, có một kết nối thẳng từ
nhà cung cấp dịch vụ đến khách hàng. Trong hệ thống đƣờng quang trực tiếp
mỗi sợi quang sẽ kết nối tới chỉ một khác hàng. Vì sợi quag là sừ dụng riêng
rẽ nên cấu hình mạng tƣơng đối đơn giản đồng thời do băng thông không chia
sẻ, tốc độ đƣờng truyền có thể lên rất cao. Quá trình truyền dẫn trên cấu trúc
cũng rất an toàn do toàn bộ quá trình truyền chỉ trên một đƣờng dây 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 có một nhƣợc điểm cơ bản mà khó có thể phát triển
cho quy mô rộng đó là giá thành đầu tƣ cho một khách hàng rất cao, hệ thống
SV: Quách Văn Hiếu
GVHD: TS.Trần Hoài Trung
13
sẽ trở lên rất cồng kềnh, khó khăn trong việc vận hành và bảo dƣỡng khi số
lƣợng khác hàng tăng lên.
Cấu hình Point to Multipoint: kết nối điểm – đa điểm, một kết nối từ
nhà cung cấp dịch vụ đến nhiều khách hàng thông qua bộ chia spitter. Trong
hệ thống này mỗi đƣờng quang đi từ nhà cung cấp dịch vụ đƣợc chia sẻ sử
dụng chung cho một số khách hàng. Sẽ có một đƣờng quang đi đến một nhóm
khách hàng ở gần nhau về mặt địa lý, tại đây đƣờng quang dùng chung này sẽ
đƣợc chia tách thành các đƣờng quang riêng biệt đi đến từng khách hàng.
Điều này làm giảm chi phí lắp đặt đƣờng quang riêng biệt đi đến từng khách
hàng. Điều này làm giảm chi phí lắp đặt đƣờng cáp quang và tránh cho hệ
thống khi phát triển khỏi cồng kềnh.
So sánh hai cấu hình:
Hai cấu hình mạng Point to Point và cấu hình mạng Point to
Multipoints có nhƣng ƣu nhƣợc điểm riêng và áp dụng cho ngƣời sử dụng
khác nhau nhƣng cấu hình Point to Multipoints có nhƣng ƣu điểm vƣợt trội để
áp dụng vào triển khai mạng thực tế. Đó là giảm chi phí lắp đặt đƣờng truyền
đến thuê bao, giảm các thiết bị, tận dụng tối đa dung lƣợng đƣờng truyền. Cấu
hình Point to Multipoint là cấu hình rất phù hợp với hệ thống mạng truy nhập
cáp quang.
1.3. Các công nghệ cung cấp kết nối mạng quang FTTx.
1.3. 1. Mạng quang chủ động AON.
Để phân phối tín hiệu, mạng quang chủ động sử dụng các thiết bị cần
nguồn điện nuôi để phân tích dữ liệu nhƣ một chuyển mạch, router hoặc
mulitiplexer. Dữ liệu từ phía nhà cung cấp của khách hàng nào sẽ chỉ đƣợc
chuyển đến khách hàng đó và dữ liệu từ phía khách hàng sẽ tránh đƣợc xung
SV: Quách Văn Hiếu
GVHD: TS.Trần Hoài Trung
14
đột khi truyền trên đƣờng vật lý chung bằng việc sử dụng bộ đệm của các
thiết bị chủ động.
Từ năm 2007, hầu hết các hệ thống mạng quang chủ động đƣợc gọi là
Ethernet chủ động, Ethernet chủ động sử dụng các chuyển mạch Ethernet
quang để phân phối tín hiệu, do đó sẽ kết nối các căn hộ khách hàng với nhà
cung cấp thành một hệ thống mạng Ethernet khổng lồ giống nhƣ một mạng
máy tính thông thƣờng ngoại trừ mụch đích của chúng là kết nối các căn hộ
và các tòa nhà với các nhà cung cấp dịch vụ. Mỗi tủ chuyển mạch có thể quản
lý tới 1.000 khác hàng, thông thƣờng là 400 - 500 khách hàng. Các thiết bị
chuyển mạch này thực hiện chuyển mạch và định tuyến dựa vào lớp 2 và lớp
3.
Một nhƣợc điểm lớn của mạng quang chủ động chính là ở thiết bị
chuyển mạch. Với công nghệ hiện tại, thiết bị chuyển mạch bắt buộc phải
chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu điện để phân tích thông tin rồi tiếp tục
chuyển ngƣợc lại để truyền đi, điều này sẽ làm giảm tốc độ truyền dẫn tối đa
có thể trong hệ thống FTTx. Ngoài ra do đây là những thiết bị chuyển mạch
tốc độ cao nên các thiết bị này có chi phí đầu tƣ lớn, không phù hợp với việc
triển khai đại trà trong mạng truy nhập.
Hình 1.3. dƣới đây mô tả kiến trúc mạng quang chủ động AON. Với mô hình
cáp quang chạy đến từng hộ gia đình, một thuê bao của mạng quang chủ động
hình cây cách trung tâm điều khiển từ xa tới 20 km sẽ đƣợc cấp một đƣờng
dây quang riêng đủ để đáp ứng cho băng thông 2 chiều. Cấu trúc mạng này
tƣơng tự nhƣ cấu trúc của mạng cáp đồng hiện tại và vẫn dễ dàng cho các nhà
cung cấp dịch vụ đã có sẵn cơ sở hạ tầng. Mạng quang chủ động đƣợc hỗ trợ
các chuẩn Ethernet quang và cấu trúc đơn giản và quan trọng nhất nó rất linh
hoạt cho sự tăng trƣởng của hệ thống viễn thông trong tƣơng lai. Bởi vì đặc
SV: Quách Văn Hiếu
GVHD: TS.Trần Hoài Trung
15
điểm quan trọng của các hệ thống viễn thông là các thiết bị đầu cuối thay đổi
rất nhanh chóng nhƣng nhƣng cơ sở hạ tầng mạng thì phải tồn tại từ 15 đến 20
năm. Do đó lựa trọn giải pháp nào là điều rất quan trọng đối với các nhà cung
cấp dịch vụ cũng nhƣ những kỹ sƣ thiết kế hệ thống mạng.
Routed to 500
ONTs
A
ONT
A
A
B
C
C
D
V
B
V
ONT
B
V
C
V
V
D
ONT
V
ONT
Up To 70 km
D
V
Up To 20 km
Hình 1.3. Kiến trúc mạng quang chủ động.
1.3.2. Mạng quang thụ động PON.
Mạng quang thụ động có thể định nghĩa một cách ngắn gọn nhƣ sau:
mạng quang thụ động (PON) là một mạng quang không có các phần tử điện
hay các thiết bị quang điện tử.
Nhƣ vậy với khái niệm này, mạng PON sẽ không chứa bất kỳ một phần
tử tích cực nào mà cần có sự chuyển đổi điện - quang. Thay vào đó, PON sẽ
chỉ bao gồm: sợi quang, các bộ chia, bộ kết hợp, bộ ghép định hƣớng… điều
này giúp cho PON có một số ƣu điểm nhƣ: không cần nguồn điện cung cấp
nên không bị ảnh hƣởng bởi lỗi nguồn, có độ tin cậy cao và không cần bảo
dƣỡng do tín hiệu không bị suy hao nhiều nhƣ đối với các phần tử tích cực.
Mạng PON ngoài việc giải quyết các vấn đề về băng thông, nó còn ƣu
điểm là chi phí lắp đặt thấp do nó tận dụng đƣợc những sợi quang trong mạng
SV: Quách Văn Hiếu
GVHD: TS.Trần Hoài Trung
16
có từ trƣớc. PON cũng dễ dàng và thuận tiện trong việc ghép thêm các ONU
theo yêu cầu của các dịch vụ, trong khi việc thiết lập trong mạng tích cực khá
phức tạp do việc cấp nguồn tại mỗi nút mạng và trong mỗi nút mạng đều cần
có các bộ phát lại.
PON có thể hoạt động với chế độ không đối xứng. Chẳng hạn, một
mạng PON có thể truyền dẫn theo luồng 622Mbits ở đƣờng xuống và truy
nhập theo luồng 155Mbits ở đƣờng lên. Một mạng đối xứng nhƣ vậy sẽ giúp
cho cho phí của các ONU giảm đi rất nhiều, do chỉ phải sử dụng các bộ thu
phát giá thành thấp hơn.
Cấu trúc mạng PON cơ bản gồm các thành phần là OLT, splitter
quang, ONU/ONT. OLT là thiết bị đầu cuối đƣờng truyền quang, có nhiệm
vụ kết nối tất cả các loại dịch vụ lại và truyền tín hiệu thông qua sợi cáp
quang. Tín hiệu từ OLT sẽ đến các splitter quang. Splitter quang đƣợc sử
dụng để phân chia băng thông từ một sợi duy nhất đến ngƣời sử dụng ( n là
hệ số chia của splitter, n có thể là 8, 16, 32, 64 hoặc 128) trên một khoảng
cách tối đa là 20 km. Để thu đƣợc tín hiệu từ OLT, tại phía ngƣời sử dụng
cần có các ONU/ONT. Các thiết bị này có nhiệm vụ là biến đổi tín hiệu
điện thành tín hiệu quang.
SV: Quách Văn Hiếu
GVHD: TS.Trần Hoài Trung
17
Split to 32
ONTs
B
A
A
B
V
A
ONT
V
B
V
ONT
A
B
V
OLT
C
C
D
V
D
C
V
D
ONT
C V
V
ONT
Split to 32
ONTs
D V
Up To 20 km
Hình 1.4. Kiến trúc mạng quang thụ động.
Trong sơ đồ trên, các thành phần chính của một mạng PON là:
OLT (Optical Line Terminal): đây là thiết bị kết cuối kênh quang
đặt tại Center Office. Nó là thành phần quan trọng nhất trong hệ
thống FTTH, cung cấp các dao diện truy nhập PON cho thiết bị
ONU phía ngƣời sử dụng và các giao diện khác cho tín hiệu phía
uplink.
ONU (Optical Network Unit): ONU là thiết bị lắp đặt tại phía khách
hàng. Nó là điểm cuối của mạng quang FTTH. ONU có nhiệm vụ
chuyển tín hiệu quang từ giao diện PON thành các chuẩn tín hiệu
cho các thiết bị mạng, tín hiệu truyền hình, tín hiệu thoại đƣợc sử
dụng tại thuê bao.
ONT (Optical Network Terminal): Đây là thiết bị đầu cuối phía
ngƣời sử dụng, là điểm cuối cùng của ODN.
OND (Optical Network Distribution): Hệ thống phân phối cáp
quang tính từ sau OLT đến ONU/ONT. Cụ thể, hệ thống phân phối
SV: Quách Văn Hiếu
GVHD: TS.Trần Hoài Trung
18
quang OND lại bao gồm các thành phần sau đây:
Măng xông quang.
Dây nhảy quang.
Hộp phối quang ODF.
Splitter (bộ chia, ghépquang).
1.3.3. So sánh mạng PON và AON.
Có rất nhiều yếu tố để so sánh ƣu điểm và nhƣợc điểm của hai kỹ thuật
PON và AON. Tuynhiên, có một ƣu điểm nổi bật của PON so với AON đó là
sử dụng các thiết bị chia quang thu động Spitter, chia các tín hiệu đến từng
thuê bao, tín hiệu đều là tín hiệu quang đến tận khách hàng sử dụng dịch vụ.
Đối với AON thì sử dụng thì các thiết bị chuyển mạch bắt buộc phải chuyển
tín hiệu quang thành tín hiệu điện để phân tích thông tin rồi tiếp tục chuyển
ngƣợc lại rồi chuyền đi điều này sẽ giảm tốc độ truyền dẫn đi, sẽ làm giảm tốc
độ truyền dẫn trong hệ thống FTTx, ngoài ra thiết bị này có chi phí lớn không
thuận tiện cho việc triển khai đại trà cho mạng truy nhập. vì vậy PON đƣợc sử
dụng rộng rãi cho mạng truy nhâp.
1.4. Kết luận.
Chƣơng I cho chúng ta cái nhìn tổng quan về mạng truy nhập, vị trí
mạng truy nhập trong mạng viễn thông, tổng quan về mạng quang FTTx,
giới thiệu công nghệ mạng quang truy nhập AON, PON. Từ đó so sánh và nêu
lên ƣu nhƣợc điểm của hai công nghệ, lựa chọn công nghệ phù hợp cho mạng
truy nhập quang tại Việt Nam.
SV: Quách Văn Hiếu
GVHD: TS.Trần Hoài Trung
19
CHƢƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG PON.
2.1. Kiến trúc mạng PON.
Mạng quang thụ động PON sử dụng phần tử chia quang thụ động trong
mạng phân bố nằm giữa thiết bị đƣờng truyền quang (OLT) và thiết bị kết
cuối mạng quang (ONU).[1] [5].
Thoại và
dữ liệu
ONU
Thoại dữ
liệu và
video
ONU
Hệ thống
quản lý
PON
Mạng
IP
ONU
EMS
HỆ
THỐNG
OLT
Mạng
ATM
Sợi cung
cấp
Sợ
ip
h
bố ân
Mạng
quang
Mạng
vô
tuyến
Thoại
video và
dữ liệu
ONU
Bộ
tách,
ghép
ONU
ONU
Thoại
video
và dữ
liệu
Công ty
thƣơng
mại
Hình 2.1. Mô hình kiến trúc mạng quang thụ động PON.
Các phần tử thụ động của PON đều nằm trong mạng phân bố quang
(hay còn gọi là mạng quang ngoại vi) bao gồm các phần tử nhƣ sợi quang, các
bộ tách ghép quang thụ động, các đầu nối và các mối hàn quang. Các phần tử
tích cực nhƣ OLT và ONU đều nằm ở đầu cuối của mạng PON. Tín hiệu
trong PON có thể đƣợc phân ra và truyền đi theo nhiều sợi quang hoặc đƣợc
kết hợp lại và truyền đi trên một sợi quang thông qua bộ ghép quang, phụ
thuộc tín hiệu đó đi theo hƣớng lên hay xuống của PON.
2.2. Mô hình mạng PON.
Có một vài mô hình thích hợp cho mạng truy cập nhƣ mô hình cây,
vòng hoặc bus. Mạng quang thụ động PON có thể triển khai linh động trong
SV: Quách Văn Hiếu
GVHD: TS.Trần Hoài Trung
20
bất kỳ mô hình nào nhờ sử dụng một tapcoupler quang 1: 2 và bộ tách quang
1: N.
Mô hình cây:
ONU
ONU
OLT
ONU
ONU
Hình 2.2. Mô hình cây.
Mỗi thiết bị liên kết điểm nối với một bộ điều khiển trung tâm.
Ƣu điểm:
Cấu hình mạng đơn giản và ít tốn kém hơn so với cấu hình
mạng lƣới, mỗi thiết bị chỉ cần có một cổng vào, ra dữ liệu.
Nhƣợc điểm:
Sử dụng ít cáp nối hơn mô hình dạng vòng.
Mô hình dạng bus:
ONU
ONU
OLT
ONU
ONU
Hình 2.3. Mô hình dạng bus.
Trong cấu hình này, một cáp chạy dọc, gọi là cáp đƣờng trục liên kết
các nút mạng, đây là cấu hình liên kết đa điểm (áp dụng cho mạng LAN)
SV: Quách Văn Hiếu
GVHD: TS.Trần Hoài Trung
- Xem thêm -
.PDF 
84 
1 
113 
