FTTH fiber to the home

Tuy nhiên, công nghệ ADSL đang đứng trước nguy cơ phải nhường vị trí “thống trị” bấy lâu này cho một loại công nghệ truyền dẫn mới hơn, đó là công nghệ truyền dẫn cáp quang thông qua kiế

TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG NGHIỆP VỤ

FTTH FIBER TO THE HOME

Hà Nội, 2009

Lời mở đầu

Internet băng rộng với công nghệ ADSL (sử dụng cáp đồng) đã tạo nên bước tiến bùng nổ trong việc truyền tải dữ liệu Với khả năng kết nối, truyền tải dữ liệu gấp hàng chục đến hàng trăm lần modem quay số, ADSL đã biến Internet trở nên gần gũi, bình dân với bất kỳ quốc gia nào

Tuy nhiên, công nghệ ADSL đang đứng trước nguy cơ phải nhường vị trí “thống trị” bấy lâu này cho một loại công nghệ truyền dẫn mới hơn, đó là công nghệ truyền dẫn cáp quang (thông qua kiến trúc mạng sử dụng cáp quang để kết nối viễn thông có tên FTTx (Fiber To The x)

Theo một báo cáo mới nhất của Heavy Reading, số hộ gia đình sử dụng kết nối băng rộng FTTH trên toàn thế giới sẽ tăng trưởng hàng năm trên 30% cho đến năm

và khu vực Trung Đông

Từ 1/5/2009, VNPT cung cấp dịch vụ Internet FTTH trên cáp quang với tốc độ cao đến 20Mbps/20Mbps

Theo chỉ đạo của Giám đốc VNPT Hà Nội, Trung tâm Tin học đã biên soạn tài liệu bồi dưỡng dịch vụ FTTH với mục đích bổ sung cho các cán bộ công nhân viên

kỹ thuật của đơn vị hiểu rõ hơn về dịch vụ này

MỤC LỤC

I CÁP QUANG VÀ CÁC THIẾT BỊ QUANG 4

1 Sơ lược về cáp quang 4

2 Các thiết bị quang 6

2.1 Phụ kiện lắp đặt cáp quang 6

2.2 Bộ chuyển đổi quang điện Converter 7

2.3 Module quang 8

II THIẾT BỊ CHUYỂN MẠCH VÀ ĐỊNH TUYẾN (SWITCH, ROUTER) 12

1 Router 12

2 Switch 15

3 Config Router 16

III CÔNG NGHỆ BĂNG RỘNG FTTH 18

1 FTTx-Kiến trúc mạng truyền dẫn cáp quang 18

2 Công nghệ băng rộng mới FTTH 18

IV METRONET CUNG CẤP KẾT NỐI DỊCH VỤ INTERNET FTTH 21

1 Giới thiệu chung về mạng MAN-E VNPT Hà Nội 21

2 MetroNet cung cấp kết nối dịch vụ Internet FTTH 21

3 Sơ đồ lắp đặt thực tế 23

4 Mô hình thực hành 25

5 Troubleshooting 30

PHỤ LỤC 1: DANH SÁCH THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI (CPE) KHUYẾN NGHỊ SỬ DỤNG CHO DỊCH VỤ METRONET VÀ INTERNET FTTH TRÊN MẠNG MAN-E CỦA VNPT HÀ NỘI 32

PHỤ LỤC 2: DANH SÁCH BỘ BIẾN ĐỔI QUANG - ĐIỆN KHUYẾN NGHỊ CHO KHÁCH HÀNG SỬ DỤNG DỊCH VỤ METRONET VÀ INTERNET FTTH CỦA VNPT HÀ NỘI 36

I CÁP QUANG VÀ CÁC THIẾT BỊ QUANG

1 Sơ lược về cáp quang

1.2 Cấu tạo

Cáp quang có cấu tạo gồm dây dẫn trung tâm là sợi thủy tinh hoặc plastic đã được tinh chế nhằm cho phép truyền đi tối đa các tín hiệu ánh sáng Sợi quang được tráng một lớp lót nhằm phản chiếu tốt các tín hiệu

Cáp quang gồm các phần sau:

 Core : Trung tâm phản chiếu của sợi quang nơi ánh sáng đi

 Cladding : Vật chất quang bên ngoài bao bọc lõi mà phản xạ ánh sáng trở lại vào lõi

 Buffer coating : Lớp phủ dẻo bên ngoài bảo vệ sợi không bị hỏng và ẩm ướt

 jacket: Hàng trăm hay hàng ngàn sợi quang được đặt trong bó gọi là Cáp quang.Những bó này được bảo vệ bởi lớp phủ bên ngoài của cáp được gọi là jacket

1.3 Phân loại

Cáp quang gồm hai loại chính:

Multimode (đa mode)

Multimode stepped index (chiết xuất bước): Lõi lớn (100 micron), các tia tạo xung ánh sáng có thể đi theo nhiều đường khác nhau trong lõi: thẳng, zig-zag… tại điểm đến sẽ nhận các chùm tia riêng lẻ, vì vậy xung dễ bị méo dạng

Multimode graded index (chiết xuất liên tục): Lõi có chỉ số khúc xạ giảm dần từ trong ra ngoài cladding Các tia gần trục truyền chậm hơn các tia gần cladding Các tia theo đường cong thay vì zig-zag Các chùm tia tại điểm hội tụ, vì vậy xung ít bị méo dạng

Single mode (đơn mode)

Lõi nhỏ (10 micromét hay nhỏ hơn), hệ số thay đổi khúc xạ thay đổi từ lõi ra

cladding ít hơn multimode Các tia truyền theo phương song song trục Xung nhận được hội tụ tốt, ít méo dạng

1.4 Đặc điểm

 Phát: Một điốt phát sáng (LED) hoặc laser truyền dữ liệu xung ánh sáng vào cáp quang

 Nhận: Sử dụng cảm ứng quang chuyển xung ánh sáng ngược thành data

 Cáp quang chỉ truyền sóng ánh sáng (không truyền tín hiệu điện) nên nhanh, không bị nhiễu và bị nghe trộm

 Độ suy dần thấp hơn các loại cáp đồng nên có thể tải các tín hiệu đi xa hàng ngàn km

 Cài đặt đòi hỏi phải có chuyên môn nhất định

Cáp quang và các thiết bị đi kèm rất đắt tiền so với các loại cáp đồng

1.5 Ứng dụng

Multimode

Sử dụng cho truyền tải tín hiệu trong khoảng cách ngắn, bao gồm:

Step index: dùng cho khoảng cách ngắn, phổ biến trong các đèn soi trong

Graded index: thường dùng trong các mạng LAN

 Chi phí - Chi phí thấp hơn so với cáp đồng

 Mỏng hơn - Cáp quang được thiết kế có đường kính nhỏ hơn cáp đồng

 Dung lượng tải cao hơn - Bởi vì sợi quang mỏng hơn cáp đồng, nhiều sợi quang

có thể được bó vào với đường kính đã cho hơn cáp đồng Điều này cho phép nhiều kênh đi qua cáp của bạn

 Suy giảm tín hiệu ít - Tín hiệu bị mất trong cáp quang ít hơn trong cáp đồng

 Tín hiệu ánh sáng - Không giống tín hiệu điện trong cáp đồng, tín hiệu ánh sáng

từ sợi quang không bị nhiễu với những sợi khác trong cùng cáp Điều này làm cho chất lượng tín hiệu tốt hơn

 Sử dụng điện nguồn ít hơn - Bởi vì tín hiệu trong cáp quang giảm ít, máy phát

có thể sử dụng nguồn thấp hơn thay vì máy phát với điện thế cao được dùng trong cáp đồng

 Tín hiệu số - Cáp quang lý tưởng thích hợp để tải thông tin dạng số mà đặc biệt hữu dụng trong mạng máy tính

 Không cháy - Vì không có điện xuyên qua Cáp quang, vì vậy không có nguy cơ hỏa hạn xảy ra

Dây nhảy quang:

- Là phần dây nối giữa hộp ODF và thiết bị, dây gồm 2 đầu nối quang ở hai đầu, kết nối bởi một sợi quang

- Phân loại: có hai loại chính là Dây đơn (Simplex) và Dây đôi (Duplex), trong hai loại chính này lại được phân ra nhiều loại tuỳ thuộc vào loại đầu nối giữa hai đầu:

- Là thiết bị nối giữa hai đoạn cáp bị đứt hoặc giữa hai cuộn cáp khi đang thi công

để tăng chiều dài đoạn cáp

- Phân loại: có 2 loại chính ( ngoài ra còn có một số loại không chính thức khác) + Loại in-line: là loại lằm ngang theo phương của cáp

+ Loại đứng: là loại khi sử dụng lằm vuông góc với phương của cáp

Hộp ODF

- Là thiết bị dùng để bảo vệ đầu nối của các sợi quang của cáp

- Phân loại: có hai loại chính

+ Loại gắn tường

+ Loại gắn tủ rack

Tủ phân phối quang:

- Tủ phân phối quang trung tâm hoặc chi nhánh

- Phân loại: có hai loại chính là tủ trong nhà và tủ ngoài trời

Các phụ kiện khác:

Ngoài ra có rất nhiều các phụ kiện khác ví dụ như đầu nối quang, đầu suy hao quang, dây nối ngoài trời, dây nối quang, Adaptor, ống co nhiệt

2.2 Bộ chuyển đổi quang điện Converter

Bộ chuyển đổi quang điện là thiết bị thu phát và chuyển đổi qua lại giữa tín hiệu quang và tín hiệu điện Sản phẩm dùng sợi quang để truyền tải và mở rộng hệ thống mạng với khoảng cách từ 10 km lên đến 120km Bộ chuyển đổi được sử dụng chủ yếu là trong các giải pháp FTTx, khi mà hiện nay các thiết bị phía khách hàng hầu hết là dùng các giao diện điện

Bộ chuyển đổi quang single-mode đang dùng hiện nay có bước sóng 1310 nm (LX/LH) hoặc 1550nm (ZX)

Dây nhảy quang dài 5-20m có 2 đầu bấm là SC/SC dùng cho bộ chuyển đổi quang điện hoặc là SC/LC dùng cho module quang SFP

2.3 Module quang

GBIC (Gigabit Interface Converter)

Các loại GBIC hiện có của Cisco: T, SX, LX/LH, 1000BASE-ZX và 1000BASE-CWDM Hình dạng của các GBIC như sau:

1000BASE-Cisco Gigabit Interface Converters

- CISCO 1000BASE-T GBIC ( WS-G5483): Kết nối cổng GBIC với cáp Cat 5 qua chuẩn giao tiếp RJ-45 Khoảng cách tối đa của cáp Cat5 là 100 mét

- CISCO 1000BASE-SX GBIC (WS-G5484): Hoạt động với sợi quang ở chế độ đa Mode Khoảng cách tối đa 550m

- CISCO 1000BASE-LX/LH GBIC (WS-G5486): Theo chuẩn IEEE 802.3z, hoạt động với sợi quang đơn Mode với khoảng cách tối đa là 10Km

- CISCO 1000BASE-ZX GBIC (WS-G5487): Hoạt động với sợi quang đơn Mode với khoảng cách tối đa là 70 km Khoảng cách này có thể lên tới 100 km nếu sử dụng các sợi quang có chất lượng tốt hơn hoặc sợi quang có độ tán sắc dịch chuyển Khoảng cách chính xác phụ thuộc vào các yếu tố như: chất lượng cáp, số múi đấu nối và giắc đấu nối Khi sử dụng sợi đơn mode ở khoảng cách ngắn có thể phải chèn thêm một bộ suy hao vào tuyến để tránh quá tải ở đầu thu Cụ thể:

 Khi sử dụng module GBIC 1000BASE-ZX ở các đầu cuối của tuyến quang có khoảng cách ngắn hơn 25 km cần thêm một bộ suy hao quang từ 5 đến 10 dB vào giữa tuyến

Đầu đấu nối: SC/PC (Standard Connector/Physical Contact) là đầu nối có dạng

hình chữ nhật có mặt song song với thiết diện của Port

Lưu ý:

 Chỉ hỗ trợ các dây nhảy có đầu đấu nối PC hoặc UPC, không hỗ trợ các dây nhảy với đầu đấu nối APC

 Chuẩn của các dây nhảy là GR326

 Tất cả các loại GBIC đều có đầu nối loại SC và khoảng cách cáp tối thiểu (cả đa mode và đơn mode) là 2m

 Các chuẩn về GBIC được qui định trong tiêu chuẩn 802.3z

Cisco GBIC Port Cabling Specifications

Kiểu cáp

Kích thước lõi cáp (µm)

Thông tin mang dung lượng (MHz/km)

Khoảng cách cáp tối

Fiber Loss Budgets for 1000BASE-SX, 1000BASE-LX, and 1000BASE-ZX

(dBm)

Receive (dBm)

Kích thước của GBIC (Cao x Rộng x Dài): 1.90 x 3.91 x 8.89 mm

Điều kiện làm việc và các yêu cầu về điện:

 0 đến 500 C ở chế độ hoạt động

 -40 đến 850 C ở chế độ bảo quản

Electrical Power Interface

SFP (Small Form-Factor Pluggable Gigabit Intergace Converter)

Các loại SFP hiện có của Cisco: SX, LX/LH,

1000BASE-ZX và 1000BASE-BX10-D/U Hình dạng của các SFP như sau:

Connector and cabling:

· Dual LC/PC connector (1000BASE-SX, 1000BASE-LX/LH, and 1000BASE-ZX)

· Single LC/PC connector (1000BASE-BX-D and 1000BASE-BX-U)

Kiểu cáp

Kích thước lõi cáp (µm)

Thông tin mang dung lượng

Khoảng cách cáp tối đa

** ITU-T G.652 SMF as specified by the IEEE 802.3z standard

Table 2 Fiber Loss Budgets for 1000BASE-SX, 1000BASE-LX, and 1000BASE-ZX

II THIẾT BỊ CHUYỂN MẠCH VÀ ĐỊNH TUYẾN (SWITCH, ROUTER)

Cách mà một mạng lưới làm việc là kết nối với các máy tính và thiết bị ngoại

vi sử dụng hai loại thiết bị - chuyển mạch (switch) và định tuyến (router) Hai thiết

bị này được kết nối với mạng lưới của bạn và trao đổi thông tin với nhau cũng như

là với những mạng khác

Mặc dù trông chúng rất giống nhau, các thiết bị chuyển mạch và định tuyến thực hiện những chức năng rất khác nhau trong mạng

1 Router

Thiết bị chuyển tiếp các gói tin giữa các mạng

 Là một máy tính, với các phần cứng chuyên dụng

 Kết nối nhiều mạng với nhau

 Chuyển tiếp gói tin dựa trên bảng định tuyến

 Có nhiều giao diện

 Phù hợp với nhiều dạng lưu lượng và phạm vi của mạng

Cơ bản về định truyến (chọn đường)

Khi một máy trạm gửi một gói tin IP tới một máy khác

 Nếu địa chỉ đích nằm trên cùng một đường truyền vật lý: Chuyển trực tiếp

 Nếu địa chỉ đích nắm trên một mạng khác: Chuyển gián tiếp qua bộ định tuyến (chọn đường)

Định tuyến là gì?

Cơ chế để máy trạm hay router chuyển tiếp gói tin từ nguồn đến đích

Các thành phần của định tuyến

 Bảng định tuyến routing

 Thông tin định tuyến

 Giải thuật, giao thức định tuyến

Ro ute

- Địa chỉ đích/mặt nạ mạng

- Router kế tiếp

Bảng định tuyến và cơ chế chuyển tiếp

Đường đi mặc định

• Nếu đường đi không tìm thấy trong bảng chọn đường

– Đường đi mặc định trỏ đến một router kết tiếp

– Trong nhiều trường hợp, đây là đường đi duy nhất

Sự thay đổi cấu trúc mạng: thêm mạng mới, một nút mạng bị mất điện

 Sự cần thiết phải cập nhật bảng định tuyến

 Định tuyến tĩnh

Các mục trong bảng định tuyến được sửa đổi thủ công bởi người quản trị Khi có sự cố:

– Không thể nối vào Internet kể cả khi có tồn tại đường đi dự phòng

– Người quản trị mạng cần cấu hình lại

 Định tuyến động

- Tự động cập nhật bảng định tuyến

- Sử dụng các giao thức định tuyến (Rip v2, OSPF …)

Đặc điểm của định tuyến tĩnh

• Ưu

– Không lãng phí băng thông để xây dựng nên routing table

– Không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố tác động

– Toàn quyền điều khiển thông tin lưu trong bảng định tuyến

– Đơn giản trong việc cấu hình

– Tự động tìm ra những tuyến đường thay thế nếu như mạng thay đổi

Bảng định tuyến của Router

Prefix Next-hop

0.0.0.0/0 10.0.0.3 Kết nối bị

lỗi

• Nhược

– Yêu cầu xử lý của CPU của router cao hơn là static route

– Tiêu tốn một phần băng thông trên mạng để xây dựng lên bảng định tuyến

2 Switch

Là thiết bị mạng có nhiều cổng làm chức năng kết nối các trạm làm việc (workstation) trong một mạng LAN lại với nhau theo cấu hình hình sao

Switch: Đặc điểm

Cho phép nhiều cặp liên kết cùng hoạt động

E.g A-to-A’ và B-to-B’, không có xung đột

 Giao thức Ethernet được sử dụng trên mỗi link, không sợ xung đột với các link khác

Mỗi link là một vùng xung đột riêng

 Switch có một bảng đ/c MAC cho biết máy nào ở cổng nào

(Đ/c MAC máy trạm, số hiệu cổng, TTL)

Switch: Cơ chế tự học

 Switch tự nhận biết đ/c MAC của các máy nối vào

 Bảng chuyển tiếp

Switch: Cơ chế chuyển tiếp

Khi nhận được 1 frame

then hủy bỏ frame

else chuyển tiếp frame đến cổng ra

}

else quảng bá frame

Nối các switch với nhau

 Các switch có thể được nối với nhau

 Cũng dùng cơ chế tự học

3 Config Router

02 phương pháp cấu hình router:

• Sử dụng CLI (Command Line Interface)

• Sử dụng chương trình SDM (Security Device Manager)

Command Line Interface

• Là cách cấu hình cơ bản áp dụng cho hầu hết các thiết bị của Cisco

• Dùng các dùng lệnh nhập từ các Terminal (Secure CRT, Hyper Terminal…) thông qua port Console hay các phiên Telnet để cấu hình router

- User EXEC mode

- Privileged EXEC mode

- Configuration mode

- ROM mode

User EXEC mode

• Mode đầu tiên khi bắt đầu làm việc với router

• Thực hiện 1 số lệnh thông thường của router

• Các lệnh này không được ghi vào file cấu hình của router

Privileged EXEC mode

• Cung cấp các lệnh để theo dõi hoạt động của router, truy cập vào file cấu hình, IOS, đặt password…

• Là mode để vào Configuration mode

Configuration mode

• Cho phép cấu hình tất cả các chức năng của router

• Các lệnh trong mode này ảnh hưởng trực tiếp đến cấu hình hiện hành của router

• Configuration mode có nhiều mode nhỏ: interface configuration mode, routing configuration mode…

III CÔNG NGHỆ BĂNG RỘNG FTTH

1 FTTx-Kiến trúc mạng truyền dẫn cáp quang

FTTx (Fiber To The x) là 1 thuật ngữ nói chung chỉ một kiến trúc mạng sử dụng cáp

quang để kết nối viễn thông

FTTx bao gồm các loại sau:

 FTTN (Fiber To The Node)

 FTTC (Fiber To The Curb)

 FTTB (Fiber To The Building)

 FTTH (Fiber To The Home)

Mạng FTTx (Fiber-to-the-x) hiện đang được xem là sẽ đóng một vai trò quan trọng trong 2-3 năm tới do tiềm năng cung cấp băng thông cho khách hàng lớn hơn so với cáp đồng, đáp ứng nhu cầu truyền thoại, dữ liệu và video trên nền IP Các công nghệ thường được sử dụng để tạo dựng các mạng FTTx, bao gồm cả các mạng quang thụ động, các đường dây thuê bao số (DSL), và các công nghệ nén video…

2 Công nghệ băng rộng mới FTTH

FTTH là công nghệ kết nối viễn thông hiện đại trên thế giới với đường truyền dẫn hoàn toàn bằng cáp quang từ nhà cung cấp dịch vụ tới tận địa điểm của khách

hàng Tính ưu việt của công nghệ cho phép thực hiện tốc độ truyền tải dữ liệu internet xuống/lên (download/upload) ngang bằng với nhau, điều mà công nghệ ADSL chưa thực hiện được

Mọi dịch vụ trên một kết nối

FTTH (fiber to the home) là một công nghệ kết nối viễn thông sử dụng cáp quang từ nhà cung cấp dịch vụ tới địa điểm của khách hàng (văn phòng, nhà…) Công nghệ của đường truyền được thiết lập trên cơ sở dữ liệu được truyền qua tín hiệu quang (ánh sáng) trong sợi cáp quang đến thiết bị đầu cuối của khách hàng, tín hiệu được converter, biến đổi thành tín hiệu điện, qua cáp mạng đi vào Broadband router Nhờ đó, khách hàng có thể truy cập internet bằng thiết bị này qua có dây hoặc không dây

FTTH đặc biệt hiệu quả với các dịch vụ: Hosting Server riêng, VPN (mạng riêng ảo), Truyền dữ liệu, Game Online, IPTV (truyền hình tương tác), VoD (xem phim theo yêu cầu), Video Conferrence (hội nghị truyền hình), IP Camera…với ưu thế băng thông truyền tải dữ liệu cao, có thể nâng cấp lên băng thông lên tới 1Gbps,

An toàn dữ liệu, Độ ổn định cao, không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện, từ trường

So sánh FTTH và ADSL

Tốc độ upload của FTTH vượt qua ngưỡng của chuẩn ADSL2+ hiện tại và có thể ngang bằng với tốc độ download Vì vậy thích hợp với việc truyền tải dữ liệu theo chiều từ trong mạng khách hàng ra ngoài internet Độ ổn định và tuổi thọ cao hơn