TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP QUANG BĂNG RỘNG Đề tài FTTX kiến trúc và phân loại

LỜI NÓI ĐẦUCùng với sự phát triển mạnh mẽ của các giải pháp công nghệ hạ tầng mạng vànhu cầu ngày càng cao về băng thông cho các dịch vụ, công nghệ quang đã được triểnkhai và đang phát t

Khoa viễn thông 1

-TIỂU LUẬN MÔN HỌC

CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP QUANG BĂNG RỘNG

Đề tài: FTTX kiến trúc và phân loại

Giảng viên hướng dẫn: Lê Thanh Thủy

Nhóm tiểu luận: Nhóm 1

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Bảo Long- B18DCVT256

Nguyễn Hồng Hải- B18DCVT126 Trịnh Minh Đạt - B18DCVT094

Đỗ Minh Hiếu - B18DCVT148

Ngày nộp: 26/09/2022

Hà Nội, tháng 09 năm 2022

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các giải pháp công nghệ hạ tầng mạng vànhu cầu ngày càng cao về băng thông cho các dịch vụ, công nghệ quang đã được triểnkhai và đang phát triển mạnh tại Việt Nam và thế giới

Môn học công nghệ truy cập quang băng rộng cung cấp cho người học nhữngkiến thức cơ sở về công ngệ truy nhập mạng cáp truyền thông Nội dung của môn học

sẽ tập trung vào các kiến trúc và các thành phần cơ bản trong mạng truy nhập quangFTTx Sau khi học xong môn này, người học nắm được nguyên lý hoạt động, đặcđiểm cơ bản các chuẩn công nghệ của mạng FTTx cũng như các nguyên tắc cơ bảntrong thiết kế và đo kiểm một hệ thống truy nhập quang

Với đề tài “FTTx kiến trúc và phân loại”, nhóm chúng em chia nội dung thành

3 phần chính như sau:

- Nguồn gốc ra đời của mạng FTTx

- Định nghĩa và phân loại mạng FTTx

- Kiến trúc mạng truy nhập FTTx

Trong quá trình thực hiện bài báo cáo không tránh khỏi thiếu sót, em rất mongđược nhưng góp ý quý báu của cô để bài báo cáo được hoàn thiện hơn

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH 4

DANH MỤC VIẾT TẮT 4

1 Nguồn gốc sự ra đời của mạng FFTx 5

1.1 Nhu cầu về thuê bao băng rộng 5

1.2 Các công nghệ truy cập hiện nay 6

1.2.1 Công nghệ xDSL 6

1.2.2 Wifi và Wimax 7

1.2.3 Cáp truyền hình 7

1.3 Xu hướng FTTx 7

2 Định nghĩa và phân loại 8

2.1 Giới thiệu chung 8

2.1.1 Mạng truy nhập quang tích cực AON 8

2.1.2 Mạng truy nhập quang thụ động PON 9

2.2 FTTx 9

2.3 Phân loại trong FTTx 11

3 Kiến trúc mạng truy nhập FTTX 12

3.1 Các kiến trúc mạng cơ bản FTTX 12

3.1.1 FTTB và FTTO (Fiber to the Building và Fiber to the Office) 12

3.1.2 FTTH (Fiber to the Home) 13

3.1.3 FTTC (Fiber to the Curb) 14

3.1.4 FTTN (Fiber to the Node) 15

3.2 Thiết bị đầu cuối đài trạm OLT, bộ chia Splitter, ONT/ONU 17

3.2.1 Thiết bị OLT (Optical Line Termination) 17

3.2.2 Thiết bị đầu cuối mạng ONU/ONT 18

3.2.3 Bộ chia Splitter 19

3.3 Cấu trúc mạng truy cập cáp quang ODN 19

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1: Băng thông dịch vụ 5

Hình 2: Mạng quang tích cực AON 9

Hình 3: Mạng quang thụ động PON 9

Hình 4: Cấu hình tham chiếu mạng truy nhập quang 10

Hình 5: Kiến trúc mạng FTTx 12

Hình 6: Cấu trúc mạng truy nhập FTTB 13

Hình 7: Cấu trúc mạng truy nhập FTTH 14

Hình 8: Cấu trúc mạng truy nhập FTTC 15

Hình 9: Sợi cáp trong các phân loại FTTX 16

Hình 10: Sơ đồ khối chức năng OLT 17

Hình 11: Sơ đồ khối chức năng ONU 19

Hình 12: Mô hình chia và bộ chia thực tế 20

Hình 13: Cấu trúc mạng cáp quang ODU 20

DANH MỤC VIẾT TẮT

ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số bất

đối xứng DLM Dynamic Line Management Quản lý đường dây động FTTB Fiber to the Building Mạng quang tới tòa nhà FTTC Fiber to the Curb Mạng quang tới khu dân cư

ISDN Integrated Services Digital Network Mạng kỹ thuật số dịch vụ

tích hợp ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ

Internet

ODN Optical Distribution Network Mạng phân phối quang OLT Optical Line Terminal Thiết bị đầu cuối đường

quang

PON Passive Optical Network Mạng cáp quang thụ động VoIP Voice Over Internet Protocol Giao thức truyền thanh qua

mạng internet

1 Nguồn gốc sự ra đời của mạng FFTx

1.1 Nhu cầu về thuê bao băng rộng

Xu hướng hội tụ của viễn thông và công nghệ thông tin có nhiều ảnh hưởngđến mạng viễn thông, đòi hỏi mạng viễn thông phải có cấu trúc mở, linh hoạt, cungcấp nhiều loại dịch vụ khác nhau cho người sử dụng, hiệu quả khai thác cao, dễ pháttriển Trong quá trình phát triển, các động lực thúc đẩy sự tiến bộ của kỹ thuật viễnthông là:

- Công nghệ điện tử với xu hướng phát triển hướng tới sự tích hợp ngày càngcao của các vi mạch

- Sự phát triển của kỹ thuật số

- Sự kết hợp giữa truyền thông và tin học, các phần mềm hoạt động ngày cànghiệu quả

- Công nghệ truyền dẫn quang làm tăng khả năng tốc độ và chất lượng truyềntin, chi phí thấp cho phép mạng lưới thoả mãn tốt hơn các nhu cầu của khách hàngtrong tương lai

Ngày càng có nhiều dịch vụ truy cập băng rộng ra đời mà yêu cầu về băngthông của nó là rất lớn Khách hàng ngày nay đòi hỏi rất nhiều các dịch vụ giá trị giatăng tiện ích khác như:

 IPTV/Triple Play

 Đa dịch vụ (y tế, giáo dục, …)

 P2P (peer2peer)

 Truyền hình độ nét cao (HDTV, SDTV)

 Kết nối tới Node B của mạng 3G

Mỗi dịch vụ đều đòi hỏi tốc độ băng thông nhất định mới đảm bảo chất lượng dịch vụ:

Hình 1 Băng thông dịch vụ

Tốc độ tăng số lượng người dùng internet cũng như số lượng thuê bao quy đổitại việt nam đang đi vào mức ổn định theo từng năm, dao động từ 20 – 30%.

Do tác động của hội nhập phát triển, công nghệ ngày càng phát triển dẫn đếnnhu cầu về tốc độ truy cập ngày càng tăng

Vì vậy, dù đang chiếm ưu thế với số lượng thuê bao lớn, nhưng xDSL - hệthống truy cập tốc độ cao qua đường dây điện thoại (cáp đồng) đang lộ rõ những hạnchế về mặt băng thông, độ ổn định cũng như khả năng cung cấp dịch vụ

Cạnh tranh giữa các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trở nên mạnh mẽ, khốcliệt hơn bao giờ hết Trên thị trường viễn thông, với mức độ cạnh tranh ngày càng trởnên mạnh mẽ đòi hỏi các nhà cung cấp dịch vụ phải luôn ứng dụng các công nghệ truynhập mới nhằm giữ và phát triển thị phần: Tính đến nay, trên thị trường Việt Nam có:

 06 nhà cung cấp mạng di độngVinaphone, Mobifone, Viettel, EVN,

Vietnammobile, Gtel

 06 nhà cung cấp mạng cố định: VNPT, FPT, Viettel, EVN, SPT, VTC

Ngoài ra, còn có rất nhiều các nhà mạng nhỏ và các nhà cung cấp truyền hình cápcũng đang mở rộng sang dịch vụ băng rộng

Xu hướng phát triển chủ yếu của thị trường hiện nay là:

 Các mạng di động đang lấn át các mạng cố định bằng tính tiện dụng và chấtlượng ngày càng cao

 Các nhà cung cấp mới có điều kiện triển khai ngay các công nghệ truy nhậpquang, có tốc độ và tính ổn định cao hơn nhiều so với các công nghệ truy nhậpcũ

 Các nhà cung cấp truyền thống đang cạnh tranh mạnh trong phân đoạn kháchhàng lớn bằng các biện pháp nâng cấp tốc độ, giảm giá

Do đó, để giữ vững và tăng thêm thị phần, các nhà cung cấp dịch vụ viễn thôngtruyền thống phải tập trung vào khai thác thế mạnh của mình là khả năng cung cấpbăng thông rộng lớn và ổn định, mà giải pháp căn bản là ứng dụng các công nghệmạng truy nhập mới trên nền cáp quang

1.2 Các công nghệ truy cập hiện nay

1.2.1 Công nghệ xDSL

Công nghệ xDSL tận dụng hệ thống hạ tầng cáp điện thoại bằng đồng có sẵn đểtruyền 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 độcao xDSL có nhiều biến thể như ADSL (Asymetric DSL), ADSL2, ADSL2+, VDSL(Very high bit-rate DSL), HDSL …

1.2.2 Wifi và Wimax

Wifi là công nghệ mạng truy cập không dây (Wlan) dựa trên tiêu chuẩn IEEE802.11 Wifi đã và đang được sủ dụng rộng rãi ở các nơi công cộng: nhà ga, trườnghoc, sân bay, khách sạn, quán café …do giá thành thiết bị truy cập AP (Access Point)

rẻ, các thiết bị đầu cuối đã được tích hợp sẵn trong laptop, điện thoại di động Tuynhiên Wifi không thích hợp là công nghệ truy cập tốc độ cao của các nhà cung cấpdịch vụ bởi vì khoảng cách truy cập ngắn, tốc độ thấp không phù hợp với dịch vụVoiIP, IPTV…

Wimax là công nghệ truy cập không dây băng rộng hướng đến cung cấp cácdịch vụ từ cố định đến di động nó cho phép truy cập băng rộng không dây đến cácthiết bị đầu cuối như một phương thức thay cho cáp và DSL Rất có lợi cho các vunghải đảo, địa hình phức tạp khó triển khai cáp và công nghệ xDSL.Wimax có thể cungcấp đường truyền tôc độ lên tới hang chục Mbps, khoảng cách có thể lên tới chục km

Dù Wimax có nhiều ưu điểm như vậy nhưng nhìn chung vẫn không thể cung cấpđường truyền tốc độ Gigabit ,và vẫn chụi ảnh hưởng của môi trường xung quanh

1.2.3 Cáp truyền hình

Truy nhập internet tốc độ cao qua đường truyền hình cáp là mô hinh ngép laiHFC (Hybrid Fiber Coaxial), tận dụng cơ sở cáp quang và cáp đồng của mạng truyềnhình cáp công nghệ theo tiêu chuẩn DOCSIS (Data Over Cable Service InterfaceSpecification) cho phép khách hàng có thể download với tốc độ lên tới 10Mbps, và tốc

độ upload lên tới 2 Mbps

Do mạng CATV truyền thống chỉ truyền thông tin từ nhà cung cấp đến thuêbao nhưng để sử dụng được internet hai chiều thì phải nâng cấp thiết bị có khả năngtruyền thông tin từ nhà khách hàng theo chiều ngược lại thông qua nhà cung cấp dịch

vụ internet thứ 3 Đây là một nhược điểm lớn của công nghệ này bởi ngày nay các nhàcung cấp dịch vụ đang cố gắng tích hợp thoại, video, data trong một đường truyềnchung

1.3 Xu hướng FTTx

FTTH đã và đang được triển khai mạnh mẽ ở các nước phát triển trên thếgiới.Hiện Nhật Bản, Trung Quốc và Mỹ là các quốc gia đi đầu trong lĩnh vực băngthông rộng sử dung công nghệ cáp quang này

Với tính năng ưu việt, FTTH có khả năng sẽ thay thế dần ADSL trong tương laigần một khi băng thông ADSL không đủ sức cung cấp đồng thơi các dịch vụ trựctuyến trong cùng một thời điểm

Người dùng Việt Nam biết đến FTTx kể từ khi FPT Telecom bắt đầu thử nghiệmcông nghệ vào tháng 12/2006, sau đó lần lượt đến VNPT, Viettel.Trong 4 dạng FTTx,thì FTTH là hoàn chỉnh nhất về công nghệ, tiêu chuẩn quốc tế và tối ưu tiện ích chongười dùng với công nghệ FTTH- GPON hoàn chỉnh, có tốc độ lên tới 2,5Gbps (gấpkhoảng 200 lần ADSL), hỗ trợ đa dịch vụ như data, thoại, hình ảnh đáp ứng nhu cầu

nâng cao hiệu quả các ứng dụng CNTT trong hoạt động sản xuất, kinh doanh củakhách hàng doanh nghiệp và cả người dùng hộ gia đình.

Hiện nay, giá cước các đường truyền FTTx thông thường có thể dưới 1 triệuđồng/tháng, nhưng internet cáp quang chuẩn (tức FTTH - GPON) thì lên 1,5 đến 30triệu đồng/tháng (tùy theo tốc độ) Tuy nhiên tương lai gần, và ngay cả thời điểm hiệntại, yếu tố giá cả không phải là vấn đề quá lớn bởi các nhà mạng đang tranh trua quyếtliệt về công nghệ, cũng như tìm mọi cách để hạ giá thành xuống thấp hơn, nhằmkhuyến khích người dùng ADSL chuyển qua Ngoài ra, khi các dịch vụ nội dung

“ngốn băng thông” như: HD TV (truyền hình độ nét cao), IPTV (truyền hình tươngtác), VoD (xem phim theo yêu cầu), Video Conferrence (hội nghị truyền hình), IPCamera ngày càng thịnh hành, đòi hỏi tốc độ đường truyền cao, thì chỉ FTTH mới

có thể đáp ứng Trong xu thế phát triển của các dịch vụ truyền hình, nội dung số…bùng nổ trên toàn thế giới, FTTH thay thế đường truyền ADSL cũng sẽ là tất yếu

2 Định nghĩa và phân loại

2.1 Giới thiệu chung

Công nghệ truy nhập quang là công nghệ truy nhập sử dụng môi trường truyền dẫncáp quang Ta có thể phân loại công nghệ truy nhập quang thành hai loại là công nghệnhập quang chủ động (AON) và công nghệ quang thụ động (PON) hoặc phân loại theo

vị trí của cáp quang tham gia trong mạng truy nhập thành các mạng truy nhập quangFTTx khác nhau

2.1.1 Mạng truy nhập quang tích cực AON

 Là mạng truy nhập quang để phân phối tín hiệu sử dụng các thiết bị cần nguồncung cấp

 Dữ liệu từ phía nhà cung cấp của khách hàng nào sẽ chỉ được chuyển đến kháchhàng đó thông qua thiết bị chuyển mạch

Hình 2 Mạng quang tích cực AON

2.1.2 Mạng truy nhập quang thụ động PON

 Các node đầu xa  Các thành phần thụ động (bộ tách công suất)

 Độ tin cậy cao, dễ dàng bảo dưỡng và không cần cấp nguòn

 Dễ dàng nâng cấp mà không cần thay đổi hạ tầng cấu trúc

Hình 3 Mạng quang thụ động PON

2.2 FTTx

FTTx là viết tắt của cụm từ " Fiber to the x"

Nói theo nghĩa đen FTTx là việc dẫn đường truyền cáp quang tới một điểm,điểm đó có thể là hộ gia đình (home), tòa nhà (building) điểm (node), tủ (curb), thực

chất FTTx là hệ thống cung cấp Internet qua đường truyền cáp quang tới các điểm nóitrên

Hình 4 Cấu hình tham chiếu mạng truy nhập quang

Cấu hình tham chiếu của mạng truy nhập quang bao gồm 4 module cơ bản:

 Đầu cuối đường quang (OLT)

 Mạng phối dây quang (ODN)

 Khối mạng quang (ONU)

 Module chức năng quang phối hợp

Điểm tham chiếu gồm có: Điểm tham chiếu phát quang S, điểm tham chiếuthu quang R, điểm tham chiếu giữa các nút dịch vụ V, điểm tham chiếu đầu cuốithuê bao T và điểm tham chiếu a ở giữa các ONU

Giao diện bao gồm: Giao diện quản lý mạng Q3 và giao diện giữa thuê baovới mạng UNI Vì vậy có thể hiểu mạng truy nhập quang là mạng sử dụng chungcác giao diện với các mạng khác nhau nhưng hệ thống truyền dẫn truy nhập cápquang đảm nhiệm một loạt đường liên kết truy nhập và gồm các ONT, ODN, ONU

Khối chức năng OLT

Khối đầu cuối đường quang (OLT- Optical Line Terminal) cung cấp giaodiện quang giữa mạng với ODN, đồng thời cũng cung cấp ít nhất một giao diệnđiện với phía mạng dịch vụ OLT có thể chia thành dịch vụ chuyển mạch và dịch

vụ không chuyển mạch OLT cũng quản lý báo hiệu và thông tin giám sát điềukhiển đến từ ONU, từ đó cung cấp chức năng bảo dưỡng cho ONU OLT có thể lắpđặt ở tổng đài nội hạt hoặc một vị trí ở xa

Khối chức năng ODN

Khối phân phối quang (ODN-Optical Distribution Network) đặt giữa ONU

và OLT.Chức năng của nó là phân phối công suất tín hiệu quang ODN chủ yếu làlinh kiện quang không nguồn và sợi quang tạo thành mạng phân phối đường quangthụ động

Khối chức năng ONU

Khối mạng quang (ONU-Optical Network Unit) ở giữa ODN với thuê bao.Phía mạng của ONU có giao diện quan, còn phía thuê bao là giao diện điện Do đócần có chức năng chuyển đổi quang-điện Đồng thời có thể thực hiện chức năng xử

lý và quản lý bảo dưỡng tín hiệu điện ONU có thể đặt ở phía khách hàng(FTTH/FTTB) hoặc ngoài trời (FTTB) ONU bao gồm các bộ phận trung tâm, bộphận dịch vụ và bộ phận chung

Các chức năng của bộ phận trung tâm:

 Chức năng giao diện ODN: Cung cấp 1 giao diện quang vật lý, nối vớiODN, đồng thời hoàn thành việc biến đổi quang -điện và điện-quang

 Chức năng ghép kênh thuê bao dịch vụ: Tổ hợp và phân giải các thông tin đến

từ thuê bao khác nhau hoặc đưa tới các thuê bao khác nhau

Các chức năng bộ phận dịch vụ:

 Bộ phần này cung cấp giao diện dịch vụ khách hàng, có thể cung cấp cho mộthoặc một nhóm khách hàng Nó cũng cung cấp chức năng chuyển đổi báo hiệutheo giao diện vật lý

Các chức năng của bộ phận khách hàng:

 Cấp điện và OAM Tính chất, chức năng bộ phận chung giống như trong

OLT

Khối chức năng quang phối hợp

Khối chức năng tự thích nghi (AF-Adaptation Function) chủ yếu cung cấp cácchức năng phối hợp ONU với thiết bị thuê bao Khi thực hiện cụ thể nó có thể nằmtrong ONU, cũng có thể hoàn toàn độc lập

2.3 Phân loại trong FTTx

FTTx là viết tắt của cụm từ " Fiber to the x" bao gồm:

 FTTH (Fiber to the Home)

 FTTB (Fiber to the Buiding)

 FTTN (Fiber to the Node)

 FTTC (Fiber to the Curb)

Hình 5 Kiến trúc mạng FTTX

3 Kiến trúc mạng truy nhập FTTX

3.1 Các kiến trúc mạng cơ bản FTTX

3.1.1 FTTB và FTTO (Fiber to the Building và Fiber to the Office)

FTTB (Fiber to the Building) là sự pha trộn giữa cáp quang với cáp đồng truyềnthống FTTB sử dụng cáp quang để nối từ nhà mạng đến một thùng tín hiệu, còn từthùng này đến từng căn hộ thì sử dụng cáp đồng

Để tận dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên cũ thì phương thức FTTB+LAN đượcxem là tiết kiệm tối đa chi phí xây dựng mạng Hơn nữa khoảng cách ngắn giữa ONU(thùng tín hiệu đặt trong tòa nhà) và thiết bị đầu cuối thuê bao cũng cho phép pháttriển từng bước từ FTTB+LAN sang FTTH

Dịch vụ mạng quang đến tòa nhà bao gồm hai trường hợp: dành cho khu vựcchung cư MDU (multi-dwelling units) và dành cho khu vực doanh nghiệp Mỗi trườnghợp này lại bao gồm các tiêu chí dịch vụ như sau:

 FTTB cho MDU

Bao gồm các dạng dịch vụ như sau:

- Dịch vụ băng rộng không đối xứng (dịch vụ broadcast số, video theo yêu cầu,download file )

- Dịch vụ băng rộng đối xứng (broadcast nội dung, email, trao đổi file, đào tạo từ xa,khám bệnh từ xa, chơi game trực tuyến )