Phương án triển khai mạng truy nhập quang FTTx tại VNPT – Phú Thọ

FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh theo tần sốcưFTTH FTTO FTTN Fiber to the Home Fiber to the Office Fiber To The Node Cáp quang nối tận nhà Cáp quang nối tới văn phòngCáp qua

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ 3

MỞ ĐẦU 8

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP 9

1.1 TÌM HIỂU VỀ MẠNG TRUY NHẬP 9

1.1.1 Khái quát mạng truy nhập 9

1.1.2 Các vấn đề của mạng truy nhập truyền thống 10

1.1.3 Mạng truy nhập hiện đại dưới quan điểm của ITU-T 10

1.1.4 Mạng truy nhập ngày nay 12

1.2 CÁC DÒNG THIẾT BỊ TRUY NHẬP 13

1.2.1 Tổng đài phân tán 13

1.2.2 Bộ cung cấp vòng thuê bao số DLC (Digital Loop Carrier) 14

1.3 CÁC CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP 18

1.3.1 Công nghệ truy nhập vô tuyến 19

1.3.2 Công nghệ truy nhập hữu tuyến 20

1.4 KẾT LUẬN 26

CHƯƠNG 2 MẠNG TRUY NHẬP QUANG FTTX 28

2.1.KHÁI NIỆM VỀ FTTX 28

2.1.1 Định nghĩa về FTTx: 28

2.1.2 Phân loại FTTx 29

2.2.CÁC CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP FTTX 29

2.2.1.Công nghệ truy nhập quang chủ động - AON 29

2.2.2 Công nghệ truy nhập quang thụ động – PON 30

2.3.CÁP QUANG TRONG MẠNG FTTX 45

2.3.1 Phân loại các loại cáp FTTx 46

2.3.2 Tình hình sản xuất cáp FTTx 47

2.4.TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI FTTX CỦA CÁC NHÀ KHAI THÁC TRÊN THẾ GIỚI 47

2.5 GIỚI THIỆU GIẢI PHÁP FTTX CỦA MỘT SỐ NHÀ CUNG CẤP THIẾT BỊ

49

2.5.1 Giải pháp của Huawei 49

2.5.2.Giải pháp của Alcatel-Lucent 51

2.6 TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI FTTX TẠI VIỆT NAM 52

2.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN TRIỂN KHAI MẠNG TRUY NHẬP QUANG FTTX TẠI VNPT - PHÚ THỌ 54

3.1.HIỆN TRẠNG MẠNG VIỄN THÔNG PHÚ THỌ 54

3.1.1.Mạng chuyển mạch 54

3.1.2 Mạng truyền dẫn 55

3.1.3 Mạng xDSL 57

3.1.4 Đánh giá hiện trạng truyền dẫn và chuyển mạch của mạng viễn thông tỉnh Phú Thọ 57

3.2.ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN FTTX TẠI VNPT-PHÚ THỌ 57

3.2.1 Nhu cầu nâng cấp mạng truy nhập 57

3.2.2 Phân đoạn khách hàng 60

3.2.3 Dự báo về phát triển thuê bao FTTx trong những năm tới 61

3.3.ĐỀ XUẤT CÁC MÔ HÌNH TRIỂN KHAI FTTX TẠI VNPT-PHÚ THỌ 62

3.3.1 Mô hình P2P(AON)+DSLAM 62

3.3.2 Mô hình GPON +DSLAM/MSAN 66

3.3.3 Mô hình GPON + MDU/MTU: (MxU) 70

3.4 CÁC MÔ HÌNH VÀ GIẢI PHÁP CUNG CẤP DICH VỤ IPTV CỦA VNPT-PHÚ THỌ 72

3.5 KẾT LUẬN 74

KẾT LUẬN 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

APON ATM Passive Optical Network Mạng quang thụ động dùng

ATMATM Asynchronous Tranfer Mode Chế độ truyền tải không đồng

bộ

BER

BRI

Bit Error Rate

Basic Rate Interface

Tỷ lệ bit lỗi

Tỷ lệ giao diện cơ bảnBPON Broadband Passive Optical Network Mạng quang thụ động băng

rộngCDM

CDMA

Code Division Multiplexing

Code Division Multiple Access

Ghép kênh theo mã

Đa truy cập phân chia theo

mã sốCSS Concentrator Stage Switch Chuyển mạch tập trung

CES Carrier Ethernet Switch Chuyển mạch Ethernet sóng

mangCIR Constant Information Rate Tốc độ thông tin tốt nhất

DBA Dynamic Bandwidth Allocation Phân bố băng thông động

DSLDTE Data Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối số liệu

DWDM Dense Wavelength Division

Multiplexing

Ghép bước sóng với mật độ cao

E-LAN Ethernet Local Area Network Mạng LAN Ethernet

EMS Element Management System Hệ thống quản lý thành phầnEPON Ethernet Passive Optical Network Mạng quang thụ động dùng

Ethernet

Ethernet

FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh theo tần số

cưFTTH

FTTO

FTTN

Fiber to the Home

Fiber to the Office

Fiber To The Node

Cáp quang nối tận nhà Cáp quang nối tới văn phòngCáp quang tới tổng đài trung tâm

G-PON Gigabit Passive Optical Network Mạng quang thụ động GigabitGEM

IDLC

GPON Encapsulated Mode

Integrated DLC

Đóng gói chế độ GPONTích hợp DLC

ITU International Telecoms Union Liên minh viễn thông quốc tếISDN Integrated Services Digital Network Mạng số đa dịch vụ

LC

LDF

Line Concentrator

Line Distribution Frame

Bộ tập trung đường dâyGiá đấu dây ra đường quangLMDS Local MultiPoint Disttribution System Hệ thống phân bố đa điểm

cục bộ

dâyMAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi

trường

MDF Main Distribution Frame Giá đấu dây thuê bao

MMDS Multi Channel Multi Point

OLT Optical Line Terminal Thiết bị kết cuối đường quangONU Optical Network Terminal Thiết bị kết cuối mạng quangONT Optical Network Terminator Mạng quang học Termination

Passive Optical Network

Plain Old Telephone Service

Mạng quang thụ độngGiao diện POTSPLC

RLC

Remote Line Concentrator

Remote Terminal

Dòng bộ tập trung từ xaKhối giao tiếp phía xaSNI Service Node Interface Giao diện nút dịch vụ

TA

TDMA

Terminal Adaptor

Time Division Multiple Access

Thiết bị đầu cuối AdaptorTruy cập nhiều thời gian phòng

TDM

TMN

Time Division Multiplexing

Telecom management network

Ghép kênh theo thời gianMạng viễn thông quản lýUNI User Network Interface Giao diện mạng-người dùng

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Cấu trúc mạng truy nhập 9

Hình 1.2: Kết nối mạng truy nhập với các thực thể mạng khác 11

Hình 1.3: Bộ tập trung đường dây đầu xa 13

Hình 1.4: Sự ra đời của các dòng thiết bị truy nhập 14

Hình 1.5: Thiết bị truy nhập IP trong mạng thế hệ sau 17

Hình 1.6: Truy nhập bằng công nghệ ISDN 21

Hình 1.7 Mạng truy nhập tổng quát 26

Hình 2.1 Khái niệm FTTX 28

Hình 2.2 Cấu trúc mạng FTTx-AON 30

Hình 2.3a, 2.3b Cấu trúc mạng FTTx-PON 31

Hình 2.4: Cấu trúc mạng quang thụ động PON 32

Hình 2.5: Các kiểu kiến trúc của PON 33

Hình 2.6: Cấu tạo của sợi quang 37

Hình 2.7: Mạng PON sử dụng một sợi quang 39

Hình 2.8: Lưu lượng hướng xuống trong EPON 42

Hình 2.9: Lưu lượng hướng lên trong EPON 43

Hình 2.10: Trường LinkID được nhúng trong mào đầu 44

Hình 2.11:Mạng cáp quang FTTx 45

Hình 2.12:Giải pháp FTTx –GPON của Huawei 49

Hình 2.13:Giải pháp FTTH-GPON của Alcatel-Lucent 51

Hình 3.1 Hệ thống mạng chuyển mạch của Phú thọ 54

Hình 3.2 Sơ đồ cấu trúc mạng truyền dẫn quang Phú Thọ 56

Hình 3.3:Mô hình tổ chức mạng MAN-E VNPT-Phú Thọ 59

Hình 3.4 Mô hình của một mạng quang từ nhà cung cấp tới khách hàng 61

Hình 3.5 Mô hình tổng quát mạng FTTH của VNPT-Phú Thọ 63

Hình 3.6 Cấu hình mạng FTTH hiện tại của trạm Viễn thông Phù Ninh 65

Hình 3.7 Cấu trúc mạng truy nhâp hiện tại của trạm Viễn thông Vân Cơ 69

Hình 3.8 Cấu trúc mạng truy nhập tương lai trạm Viễn thông Vân Cơ 70

Hình 3.9 Mô hình GPON+MDU/MTU 71

Hình 3.10 Mô hình cung cấp dich vụ IPTV trên nền mạng ADSL 73

Hình 3.11 Mô hình cung cấp dịch vụ IPTV trên nền FTTx PON 74

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Đặc tính của các công nghệ TDM-PON 44

Bảng 2.2: Tổng số thuê bao FTTx trên toàn cầu 48

Bảng 2.3: Nhà khai thác FTTx lớn trên thế giới 48

Bảng 3.1: Dung lượng chuyển mạch của các huyện 54

Bảng 3.2: Bảng phân bố CES 59

Bảng 3.3: Tổng số thuê bao POST và Internet của VNPT-Phú Thọ 61

Bảng 3.4: Thống kê các trạm Viễn Thông sử dụng công nghệ AON 63

Bảng 3.5: Dự kiến các trạm Viễn thông sử dụng mô hình GPON+DSLAM 68

MỞ ĐẦU

Để đáp ứng được nhu cầu dịch vụ băng rộng trong tương lai, mục tiêu của cácmạng truy nhập cố định là thay thế các công nghệ cáp đồng bằng công nghệ cáp quanghướng tới đối tượng khách hàng có nhu cầu lớn Trong quá trình chuyển đổi này, nhiềucông nghệ cho mạng truy nhập cố định đã được áp dụng như DSL, cáp đồng trục,AON, PON, Ethernet Các dịch vụ viễn thông ngày nay đã có những thay đổi về cănbản so với dịch vụ truyền thống trước đây (chẳng hạn như thoại) Lưu lượng thông tintrên mạng là sự hòa trộn giữa lưu lượng thoại và các dịch vụ phi thoại trong đó lưulượng dịch vụ phi thoại liên tục gia tăng và biến động rất nhiều

Mạng viễn thông thường được cấu thành bởi ba mạng chính: mạng lõi, mạngphía khách hàng và mạng truy nhập Mạng truy nhập đảm nhiệm việc kết nối giữa tổngđài truy nhập dịch vụ và thiết bị khách hàng, do đó nó là một phần rất quan trọng Với

xu hướng phát triển dịch vụ băng rộng của khách hàng ngày nay việc đưa sợi quangvào mạng truy nhập được quan tâm đặc biệt Giải pháp mạng truy nhập quang nhưFTTx đã đáp ứng được sự mong đợi của cả hai phía nhà cung cấp và khách hàng

Đề tài ”Phương án triển khai mạng truy nhập quang FTTx tại VNPT – Phú Thọ”nhằm mục đích tìm hiểu về mạng truy nhập quang FTTx đồng thời tìm hiểu phương ántriển khai mạng FTTx tại VNPT Phú Thọ trong những năm tới, để đáp ứng nhu cầuthuê bao băng rộng trên địa bàn và cung cấp đầy đủ các dịch vụ cho khách hàng nhưinternet tốc độ, IPTV, VOD(Xim phim theo yêu cầu) hội nghị truyền hình, IPcamera…có tính ổn định cũng như cự ly phục vụ xa

Nội dung đề tài gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về mạng truy nhập

Chương 2: Mạng truy nhập quang FTTx

Chương 3: Phương án triển khai mạng truy nhập quang FTTx tại VNPT-Phú Thọ

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP1.1 TÌM HIỂU VỀ MẠNG TRUY NHẬP

1.1.1 Khái quát mạng truy nhập

Trong suốt nhiều thập kỷ đầu thế kỷ 20 mạng truy nhập không có sự thay đổiđáng kể nào, mặc dù mạng chuyển mạch đã thực hiện bước tiến dài từ tổng đài nhâncông đến các tổng đài cơ điện và tổng đài điện tử

Hình 1.1: Cấu trúc mạng truy nhập

Mạng truy nhập nằm giữa tổng đài nội hạt và thiết bị đầu cuối của khách hàng,thực hiện chức năng truyền dẫn tín hiệu Tất cả các dịch vụ khách hàng có thể sử dụngđược xác định bởi tổng đài nội hạt (chính là nút dịch vụ)

Mạng truy nhập có vai trò hết sức quan trọng trong mạng viễn thông và là phần

tử quyết định trong mạng thế hệ sau Mạng truy nhập là phần lớn nhất của bất kỳ mạngviễn thông nào, thường trải dài trên vùng địa lý rộng lớn Theo đánh giá của nhiềuchuyên gia, chi phí xây dựng mạng truy nhập chiếm ít nhất là một nửa chi phí xâydựng toàn bộ mạng viễn thông Mạng truy nhập trực tiếp kết nối hàng nghìn, thậm chíhàng chục, hàng trăm nghìn thuê bao với mạng chuyển mạch Đó là con đường duynhất để cung cấp các dịch vụ tích hợp như thoại và dữ liệu Chất lượng và hiệu năng

LE

Tổng đài thuê

bao nội hạt MDF cápTủ Hộp cáp Thuê bao

Cáp gốc Cáp chính Cáp phối

Cáp vào nhà thuê bao

của mạng truy nhập ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng cung cấp dịch vụ của toàn bộmạng viễn thông.

1.1.2 Các vấn đề của mạng truy nhập truyền thống

Với sự phát triển nhanh chóng của các công nghệ và dịch vụ viễn thông, nhữngtồn tại trong mạng truy nhập truyền thống ngày càng trở nên sâu sắc hơn Các vấn đềnày có thể tạm phân loại như sau:

Thứ nhất, với sự phát triển của các mạch tích hợp và công nghệ máy tính, chỉmột tổng đài duy nhất cũng có khả năng cung cấp dịch vụ cho thuê bao trong một vùngrất rộng lớn Thế nhưng “vùng phủ sóng”, hay bán kính hoạt động của mạng truy nhậptruyền thống tương đối hạn chế, thường dưới 5 km Điều này hoàn toàn không phù hợpvới chiến lược phát triển mạng là giảm số lượng, đồng thời tăng dung lượng và mởrộng vùng hoạt động của tổng đài

Thứ hai, mạng truy nhập thuê bao truyền thống sử dụng chủ yếu là tín hiệu tương

tự với giải tần hẹp Đây là điều cản trở việc số hoá, mở rộng băng thông và tích hợpdịch vụ

Thứ ba, theo phương phức truy nhập truyền thống, mỗi thuê bao cần có mộtlượng khá lớn cáp đồng kết nối với tổng đài Tính trung bình mỗi thuê bao có khoảng

3 km cáp đồng Hơn nữa bao giờ cáp gốc cũng được lắp đặt nhiều hơn nhu cầu thực tế

để dự phòng Như vậy, tính ra mỗi thuê bao có ít nhất một đôi cáp cho riêng mìnhnhưng hiệu suất sử dụng lại rất thấp, do lưu lượng phát sinh của phần lớn thuê baotương đối thấp Vì vậy, mạng truy nhập thuê bao truyền thống có chi phí đầu tư cao,phức tạp trong duy trì bảo dưỡng và kém hiệu quả trong sử dụng

1.1.3 Mạng truy nhập hiện đại dưới quan điểm của ITU-T

Định nghĩa

Theo các khuyến nghị của ITU-T, mạng truy nhập hiện đại được định nghĩa nhưtrên Hình 1-2 Theo đó mạng truy nhập là một chuỗi các thực thể truyền dẫn giữa SNI(Service Node Interface – Giao diện nút dịch vụ) và UNI (User Network Interface –Giao diện người sử dụng - mạng) Mạng truy nhập chịu trách nhiệm truyền tải các dịch

vụ viễn thông Giao diện điều khiển và quản lý mạng là Q3

Hình 1.2: Kết nối mạng truy nhập với các thực thể mạng khác

Thiết bị đầu cuối của khách hàng được kết nối với mạng truy nhập qua UNI, cònmạng truy nhập kết nối với nút dịch vụ (SN – Service Node) thông qua SNI Vềnguyên tắc không có giới hạn nào về loại và dung lượng của UNI hay SNI Mạng truynhập và nút dịch vụ đều được kết nối với hệ thống TMN (telecom managementnetwork) qua giao diện Q3

Các giao diện của mạng truy nhập

Giao diện nút dịch vụ: Là giao diện ở mặt cắt dịch vụ của mạng truy nhập Kếtnối với tổng đài SNI cung cấp cho thuê bao các dịch vụ cụ thể Ví dụ tổng đài có thểkết nối với mạng truy nhập qua giao diện V5 Giao diện V5 cung cấp chuẩn chung kếtnối thuê bao số tới tổng đài số nội hạt Giải pháp này có thể mang lại hiệu quả cao docho phép kết hợp hệ thống truyền dẫn thuê bao và tiết kiệm card thuê bao ở tổng đài.Hơn nữa phương thức kết nối này cũng thúc đẩy việc phát triển các dịch vụ băng rộng

Giao diện người sử dụng - mạng: Đây là giao diện phía khách hàng của mạngtruy nhập UNI phải hỗ trợ nhiều dịch vụ khác nhau, như thoại tương tự, ISDN bănghẹp và băng rộng và dịch vụ leased line số hay tương tự

Giao diện quản lý: Thiết bị mạng truy nhập phải cung cấp giao diện quản lý để

có thể điều khiển một cách hiệu quả toàn bộ mạng truy nhập Giao diện này cần phảiphù hợp với giao thức Q3 để có thể truy nhập mạng TMN trong tương lai và hoàn toàntương thích với các hệ thống quản lý mạng mà thiết bị do nhiều nhà sản xuất cung cấp.Hiện nay phần nhiều các nhà cung cấp thiết bị sử dụng giao diện quản lý của riêngmình thay vì dùng chuẩn Q3

1.1.4 Mạng truy nhập ngày nay

Từ những năm 90 mạng truy nhập đã trở thành tâm điểm chú ý của mọi người.Thị trường mạng truy nhập đã thực sự mở cửa và chính sách tự do hoá thị trường viễnthông của phần lớn các quốc gia trên thế giới, cuộc cạnh tranh trong mạng truy nhậpngày càng gay gắt Các công nghệ và thiết bị truy nhập liên tiếp ra đời với tốc độchóng mặt, thậm chí nhiều dòng sản phẩm chưa kịp thương mại hoá đã trở nên lỗi thời Khách hàng yêu cầu không chỉ là các dịch vụ thoại/ fax truyền thống, mà cả cácdịch vụ số tích hợp, thậm chí cả truyền hình kỹ thuật số độ phân giải cao Mạng truynhập truyền thống rõ ràng chưa sẵn sàng để đáp ứng các nhu cầu dịch vụ này

Nhìn từ khía cạnh môi trường truyền dẫn, mạng truy nhập có thể chia thành hailoại lớn, có dây và không dây (vô tuyến) Mạng có dây có thể là mạng cáp đồng, mạngcáp quang, mạng cáp đồng trục hay mạng lai ghép Mạng không dây bao gồm mạng vôtuyến cố định và mạng di động

Mạng truy nhập quang (Optical access network - OAN) là mạng truy nhập sửdụng phương thức truyền dẫn quang Nói chung thuật ngữ này chỉ các mạng trong đóliên lạc quang được sử dụng giữa thuê bao và tổng đài Các thành phần chủ chốt củamạng truy nhập quang là kết cuối đường dẫn quang (optical line terminal - OLT) vàkhối mạng quang (optical network unit - ONU) Chức năng chính của chúng là thựchiện chuyển đổi các giao thức báo hiệu giữa SNI và UNI trong toàn bộ mạng truynhập Người ta phân biệt ba loại hình truy nhập quang chính: Fiber to the curb(FTTC), Fiber to the building (FTTB), Fiber to the home (FTTH) và Fiber to the office(FTTO)

Ngoài các công nghệ truy nhập có dây, các phương thức truy nhập vô tuyến cũngphát triển rất mạnh Các mạng di động GSM, CDMA đã có tới hàng trăm triệu thuêbao trên khắp thế giới Các phương thức truy nhập vô tuyến cố định cũng ngày càngtrở nên thông dụng hơn, do những lợi thế của nó khi triển khai ở các khu vực có địahình hiểm trở hay có cơ sở hạ tầng viễn thông kém phát triển Ở các đô thị lớn dịch vụ

vô tuyến cố định cũng phát triển, đặc biệt khi nhà khai thác cần tiếp cận thị trường mộtcách nhanh nhất

Cho tới nay trên thế giới có một khối lượng rất lớn cáp đồng đã được triển khai,hiện nay cáp đồng vẫn là môi trường truyền dẫn chính trong mạng truy nhập, chiếm tới

khoảng 94% Việc tận dụng cơ sở hạ tầng rất lớn này là rất cần thiết và có lợi Cáccông nghệ đường dây thuê bao kỹ thuật số (DSL) chính là giải pháp cho vấn đề này.

1.2 CÁC DÒNG THIẾT BỊ TRUY NHẬP

Mạng truy nhập cáp đồng truyền thống có nhiều nhược điểm hạn chế khả năngcung cấp không chỉ các dịch vụ mới, nhất là các dịch vụ băng rộng, mà ngay cả đối vớicác dịch vụ truyền thống như thoại Chúng ta sẽ xem xét sự phát triển của các thiết bị

sử dụng trong mạng truy nhập

Để khắc phục những nhược điểm của mạng truy nhập truyền thống về nguyên tắc

có hai giải pháp chính sau đây Hai giải pháp này được sử dụng rộng rãi trong vài thập

Hình 1.3: Bộ tập trung đường dây đầu xa

LC ( Line Concentrator ) : Bộ tập trung đường dây

RLC ( Remote Line Concentrator ) : Bộ tập trung đường dây xa

SLC ( Subscriber Line Circuit ) : Đường dây thuê bao

LT ( Line Terminal ) : Thiết bị đầu cuối đường dây

OLT ( Optical Line Terminal ) : Thiết bị đầu cuối đường quang.

MDF ( Main Distribution Frame ) : Giá đấu dây thuê bao (tương tự)LDF ( Line Distribution Frame ) : Giá đấu dây ra đường quangCSS ( Concentrator Stage Switch ) : Chuyển mạch tập trung

Giao tiếp giữa RLC và tổng đài trước đây là do từng nhà sản xuất quy định chothiết bị của riêng họ Chính vì thế các nhà khai thác trở nên quá phụ thuộc vào các nhàcung cấp thiết bị Thị trường thiết bị chuyển mạch vốn đã tương đối độc quyền, lạicàng trở nên thiếu mềm dẻo Một số nhà cung cấp lớn thực tế đã thao túng thị trườngtrong nhiều thập kỷ Tuy nhiên sau này nhiều nhà sản xuất tiến tới dùng chuẩn giaotiếp V5, mặc dù họ làm điều đó một cách có thể nói là miễn cưỡng Với chuẩn giaotiếp V5 thì RLC thực chất sẽ trở thành DLC, là thiết bị mà chúng ta sẽ đề cập đến dướiđây

1.2.2 Bộ cung cấp vòng thuê bao số DLC (Digital Loop Carrier)

Giải pháp DLC là đưa giao diện thuê bao từ tổng đài nội hạt đến khu vực thuêbao, hạn chế tối đa mạch vòng thuê bao truyền tải tín hiệu tương tự Hệ thống DLC cóhai thành phần chính: khối giao tiếp phía tổng đài CT (Central Office Terminal) vàkhối giao tiếp phía xa RT (Remote Terminal), thường được đặt tại khu vực tập trungnhiều thuê bao

Hình 1.4: Sự ra đời của các dòng thiết bị truy nhập

 Các bộ lợi dây: Đây là một dạng đơn giản của DLC khi tốc độ trên đườngtruyền CT- RT là tốc độ của kênh ISDN cơ sở: 2B+D tức là 144Kbit/s, mặc dù đườngnày không nối tới một thuê bao đa dịch vụ Bộ lợi dây giao tiếp với tổng đài qua giaotiếp tương tự tần số tiếng nói Khoảng cách truyền có thể lên tới 7 Km với tỉ lệ lỗi bit

10-7

 Thế hệ DLC (Digital Loop Carrier) thứ nhất chỉ hỗ trợ giao diện cáp đồngtruyền thống giữa CT và tổng đài RT và CT được kết nối với nhau qua giao diện E1hoặc DS3 Như vậy, 1G DLC chỉ là giải pháp tạm thời được đưa ra vào khoảng nhữngnăm 70 của thế kỷ trước Dòng thiết bị này có thể hoạt động với mọi loại tổng đài, tuynhiên nó không cho phép tiết kiệm card thuê bao tại thiết bị chuyển mạch

 Dòng thiết bị ra đời ngay sau đó là DLC thế hệ 2 Điểm khác biệt quan trọngnhất của thế hệ DLC thứ hai là hỗ trợ giao diện STM-1 dùng cáp quang giữa RT và

CT, và có thể cho phép kết nối CT với tổng đài qua các luồng E1 (chỉ IDLC) Có hailoại hệ thống 2G DLC là UDLC (Universal DLC) và IDLC (Intergrated DLC)

- IDLC cho phép sử dụng giao diện luồng E1 kết nối với tổng đài, giảm được mộtbước biến đổi D/A không cần thiết Hệ thống này chỉ giao tiếp được với các tổng đài

có cùng chuẩn giao tiếp trên Thủ tục báo hiệu với tổng đài đã được chuẩn hoá Hiệnnay, hệ thống IDLC có thể giao tiếp với tổng đài theo một chuẩn giao tiếp mở V5.x,đây là một chuẩn quốc tế theo khuyến nghị của ITU Ưu điểm của hệ thống IDLC làkhông cần thiết bị ghép kênh PCM phía tổng đài, các kênh số liệu có thể truy nhập trựctiếp từ tổng đài đến thiết bị PCM đầu xa tạo khả năng điều hành và bảo dưỡng tậptrung Thêm nữa, nhờ giao diện số, hệ thống IDLC có thể tạo nên mạch vòng ngay ởphần mạng truy nhập, tăng độ tin cậy của hệ thống

- UDLC chỉ hỗ trợ kết nối cáp đồng truyền thống giữa CT và tổng đài UDLC cónhiều điểm tương đồng với thế hệ DLC đầu tiên Thực tế đó là hệ thống DLC được cảitiến chút ít Điểm quan trọng nhất là khả năng hỗ trợ ATM trong truyền dẫn giữa các

RT với nhau và với CT Hệ thống UDLC với giao diện tương tự với tổng đài có thể kếtnối với mọi loại tổng đài mà không yêu cầu một điều kiện đặc biệt gì hay nâng cấpphần mềm tổng đài Các hệ thống UDLC có nhiều hạn chế về mặt kỹ thuật:

+ CT được nối với giao tiếp thuê bao của tổng đài, nghĩa là tín hiệutrong CT và tổng đài đã qua hai lần biến đổi A/D, D/A không cần thiết

+ Mỗi thuê bao có một kênh cố định trong giao tiếp giữa thiết bị DLCvới tổng đài.

+ Không tiết kiệm được thiết bị thuê bao tại tổng đà

 Dòng thiết bị V5 DLC như vậy cũng được xếp vào loại DLC thế hệ thứ hai

 3G DLC hoặc NGDLC (Next Generation DLC):

- Thiết bị 3G DLC còn được gọi là NGDLC (Next Generation DLC) Thiết bị truynhập này có nhiều điểm tương đồng với ATM-DSLAM Xem xét một cách chi ly thì

có thể có sự khác biệt giữa các dòng thiết bị trên Tuy nhiên, về cơ bản các thiết bịNGDLC và ATM DSLAM sử dụng cùng một công nghệ và có kiến trúc tương tựnhau

- Thiết bị DLC thế hệ thứ ba ra đời vào những năm cuối thế kỷ 20 3GDLC là dòngDLC đầu tiên hỗ trợ các dịch vụ dữ liệu băng rộng và thiết bị truy nhập tích hợp phíakhách hàng Nếu như các bộ thiết bị 2GDLC trong mạng thực tế hoạt động độc lập vớinhau, tức các thiết bị truy nhập này không phối hợp hoạt động với nhau tạo thành mộtmạng ATM diện rộng thống nhất, thì các bộ DLC thế hệ ba có thể đấu nối với nhautrong mạng ATM để tạo ra mạng chuyển mạch gói có băng thông tương đối lớn Vớicấu trúc như thế 3GDLC cho phép cung cấp các dịch vụ dữ liệu trên nền mạng ATMmột cách tương đối mềm dẻo Các đặc tính của dòng thiết bị này là như sau:

+ Cung cấp giải pháp truy nhập băng rộng tạm thời qua mạng lõi ATM+ Sử dụng công nghệ xDSL để truy nhập dữ liệu tốc độ cao

+ Chuẩn V5.2 kết nối với mạng PSTN

+ Kết nối ATM với mạng đường trục hay mạng IP

+ Hỗ trợ các dịch vụ thoại/ fax, ISDN và dữ liệu băng rộng

- Tuy nhiên dòng thiết bị truy nhập này có một số nhược điểm như sau:

+ Băng thông/dung lượng hạn chế

+ Nút cổ chai trong vòng ring truy nhập và mạng lõi ATM

thác đều phải tính đến khi triển khai mạng truy nhập, đặc biệt là trong giai đoạn bùng

nổ dịch vụ băng rộng Vì những lý do nêu trên mà dòng thiết bị 3G DLC mặc dù mới

ra đời trong những năm gần đây và có khả năng cung cấp dịch vụ băng rộng nhưngkhông thành công lắm trên thị trường Ở thị trường châu Á, dòng thiết bị này chỉ được

sử dụng tương đối rộng rãi tại Trung quốc, Đài loan và Ấn độ Trong khi đó các nướcnhư Nhật bản và Hàn quốc có vẻ hướng đến một lựa chọn khác Đó là thiết bị truynhập thế hệ cuối cùng, thiết bị truy nhập IP, còn được gọi là IP-DSLAM

 Thiết bị truy nhập IP (IP-AN): Đây là dòng thiết bị truy nhập tiên tiến nhất, hội

tụ nhiều công nghệ nền tảng trong mạng thế hệ sau Là dòng thiết bị chạy trên nềnmạng IP, IP-AN có những đặc điểm quan trọng như sau:

- Băng thông/ dung lượng hệ thống gần như không hạn chế

- Truy nhập băng rộng IP

- Dễ dàng mở rộng

- Cung cấp tất cả dịch vụ qua một mạng IP duy nhất

- Dễ dàng tích hợp với mạng viễn thông thế hệ sau (trên nền mạng chuyển mạchmềm)

- Giá thành tính theo đầu thuê bao thấp

- Chi phí vận hành mạng thấp

- Kiến trúc đơn giản (IP over SDH, DWDM)

Hình 1.5: Thiết bị truy nhập IP trong mạng thế hệ sau

Trong mạng truy nhập IP, các softswitch thực hiện chuyển mạch và điều khiểncuộc gọi giữa các đầu cuối tương tự cũng như số Việc phối hợp hoạt động giữa thiết

bị truy nhập IP và mạng PSTN được tổ chức thông qua media gateway

Với chức năng là thiết bị truy nhập, băng thông của các sản phẩm IP-AN hiệnnay có thể nói là gần như không hạn chế và trên thực tế không thể tắc nghẽn: từGigabit Ethernet (1Gb/s) cho khu vực có số lượng thuê bao trung bình đến 10G/OC-192c cho khu vực mật độ thuê bao băng rộng cao Thiết bị IP, như chúng ta biết, có giáthành tính theo băng thông rất thấp Việc mở rộng hệ thống có thể thực hiện dễ dàngbằng cách thay thế/ bổ sung các card giao tiếp Tất cả các dịch vụ thoại/ dữ liệu đềuđược cung cấp trên nền mạng IP, mặc dù các hệ thống này vẫn hỗ trợ các đầu cuốitương tự truyền thống như máy điện thoại và máy fax.

1.3 CÁC CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP

Lưu lượng dữ liệu, đặc biệt là lưu lượng IP đang tăng trưởng một cách chóngmặt Trong khi đó lưu lượng thoại có mức độ tăng trưởng khá khiêm tốn, từ 10-25% ởcác nước đang phát triển và gần như không tăng trưởng ở các nước tiến tiến Chính vìvậy, mạng truy nhập ngày nay phải được thiết kế xây dựng để đáp ứng tốt nhất nhucầu các dịch vụ dữ liệu của khách hàng bằng việc ứng dụng các công nghệ như:

 Các công nghệ truy nhập hữu tuyến:

- Dialup, ISDN và V5.x

- Họ công nghệ xDSL

- Modem cáp CM

- Công nghệ PLC

- Công nghệ truy nhập quang

 Các công nghệ truy nhập vô tuyến:

- Những công nghệ khác: Blue tooth, Wimax, Wibro, Hồng ngoại…

Chúng ta sẽ đi vào tìm hiểu một số công nghệ điển hình sau:

1.3.1 Công nghệ truy nhập vô tuyến

Dịch vụ phân bố đa điểm-đa kênh (MMDS: Multichannel Multipoint Distribution Service):

Đối với một vùng phủ sóng rộng, một hệ thống vi ba sẽ đòi hỏi có nhiều tuyếnđiểm-nối-điểm MMDS cho phép hệ thống anten điểm-nối-điểm thường dùng cho cáctuyến vi ba được thay thế bằng một anten hình rẻ quạt tại trạm gốc phía phát, nơi gửi

đi các tín hiệu tới nhiều địa điểm trong phạm vi một cung 60° đến 90° Bằng việc khắcphục các giới hạn điểm-nối-điểm của các tuyến vi ba và cho phép một vùng phủ sóngrộng

MMDS đưa ra một giải pháp vi ba với chi phí mỗi tuyến được giảm bớt MMDS

sử dụng kiến trúc điểm-nối-đa điểm để phân phát các tín hiệu truyền hình và gần đâynhất là thông tin thoại/fax và dữ liệu

Ban đầu được coi là “cáp không dây”, MMDS đã được đưa vào sử dụng từnhững năm 70 của thế kỷ trước Nó được giới thiệu như một phương án thay thế cho

TV Cáp để phủ sóng cho các vùng xa xôi hoặc địa hình khó khăn, nơi chi phí lắp đặtcáp quá cao Dịch vụ MMDS được phân phát nhờ sử dụng các máy phát vô tuyến đặttrên mặt đất Các máy phát này sử dụng các tần số ở phần phía dưới của băng tần siêucao (UHF) trong phổ vô tuyến (giữa 2,1 và 2,7 GHz), và được đặt tại vị trí cao nhấttrong vùng phủ sóng dự kiến Tầm làm việc có thể đạt tới 100 km tại địa hình bằngphẳng nhưng sẽ ngắn hơn đáng kể trong các vùng địa hình đồi núi Các kênh MMDSrộng 6 MHz và hoạt động theo các băng tần được cấp phép hoặc không cần cấp phép.Với việc di trú sang các dịch vụ số, 33 kênh analog đã được chuyển thành 99 luồng dữliệu digital 10 Mbit/s, cho phép khả năng kết nối Ethernet đầy đủ và một tổng dunglượng lên tới 1 Gbit/s Dung lượng có thể được tiếp tục tăng lên nhờ đem ghép việc sửdụng các tần số và các tế bào chia chung Tuy nhiên, khi một số lượng lớn người dùng

có thể chia sẻ cùng các kênh vô tuyến như nhau thì độ lưu thoát dữ liệu thường thấphơn nhiều so với nhiều phương án băng rộng không dây khác với các độ lưu thoát dữliêu thực tế nằm trong phạm vi từ 500 kbit/s tới 1 Mbit/s Các khách hàng được bảo vệkhông bị can nhiễu từ những người dùng khác khi nhà cung cấp sử dụng các tần sốđược cấp phép và do sử dụng các tần số phía thấp của phổ vô tuyến UHF, nên mưa,sương mù và tuyết không ảnh hưởng đến hiệu năng Tuy nhiên, hạn chế căn bản của

MMDS là số lượng giới hạn các kênh cấp phép khả dụng Chỉ có 600 MHz băng thông

là khả dụng giữa 2,1 và 2,7 GHz và MMDS cấp phép thường chỉ được khai thác trongđoạn 200 MHz từ 2,5 GHz đến 2,7 GHz Điều này sẽ hạn chế băng thông khả dụng và

vì thế mà hạn chế tốc độ dữ liệu mỗi thuê bao, hoặc giới hạn tổng số thuê bao có thể

có, làm cho MMDS trở thành một giải pháp băng rộng chỉ phù hợp với các dịch vụ tốc

độ dữ liệu thấp hoặc cục bộ hóa

Dịch vụ phân bố đa điểm cục bộ (LMDS:Local Multipoint Distribution Service):

Cũng giống như MMDS, LMDS sử dụng anten rẻ quạt tại trạm gốc để phát theokiểu điểm-đa-điểm trên một vùng bao phủ rộng Bằng việc hoạt động trong các tần số

vô tuyến UHF phía cao hơn (27,5 GHz đến 31 GHz), LMDS có thể cung cấp băngthông rộng hơn, nhưng tầm xa của các tín hiệu vô tuyến bị hạn chế tại khoảng 8 km,

do suy giảm không gian tự do cao hơn Do vậy mà nó là một dịch vụ hết sức cục bộ.LMDS còn có thể được sử dụng để cung cấp các dịch vụ băng rộng hai chiều, chẳnghạn như thoại, dữ liệu, video và Internet Mỗi kênh LMDS có thể có luồng xuống 45Mbit/s (với một giới hạn luồng lên 155 Mbit/s), nhưng đòi hỏi LOS giữa trạm gốc vàmáy thu phát của khách hàng Giống như MMDS, LMDS cung cấp một giải pháp rẻtiền hơn cho một vùng phủ sóng rộng hơn so với các tuyến vi ba điểm-nối-điểm Tuynhiên, LMDS bị hạn chế về cự li, dung lượng thuê bao cao nhất và tốc độ dữ liệu cựcđại tương ứng của chúng cũng bị giới hạn trong phạm vi phổ vô tuyến khả dụng

1.3.2 Công nghệ truy nhập hữu tuyến

có thể bố trí tối đa 8 thiết bị đầu cuối và cùng một lúc có thể thực hiện được nhiều

cuộc gọi khác nhau Dùng ISDN cho phép khách hàng sử dụng các dịch vụ mới nhưdịch vụ khẩn cấp ( báo trộm, báo cháy, ), dịch vụ ghi số điện - nước -gas, dịch vụquay số trực tiếp vào tổng đài nội bộ, dịch vụ địa chỉ phụ Các thiết bị cũ của mạngđiện thoại PSTN (mạng chuyển mạch thoại công cộng ) vẫn dùng được với ISDN quamột bộ thích ứng đầu cuối TA (Terminal Adaptor)

Nếu muốn sử dụng đầy đủ dung lượng 128 kbps của đường dây ISDN thì phảimua thêm một bộ thích ứng đầu cuối để nhập 2 kênh 64 kbps lại ISDN không phải làcông nghệ có thể ứng dụng riêng cho thuê bao mà toàn bộ tổng đài phải được lắp đặtthiết bị ISDN Yêu cầu đầu tiên là tổng đài phải sử dụng kỹ thuật chuyển mạch số Nếutổng đài sử dụng kỹ thuật tương tự sẽ không có ISDN

ISDN đã trở nên rất đắt tiền Trong trường hợp ISDN dành cho các người làmviệc xa công ty hay từ các chi nhánh thì chi phí có thể chấp nhận được nhưng với cácvăn phòng gia đình hay các văn phòng nhỏ (SOHO: Small Office Home Office) thìISDN quá đắt Càng ngày ISDN càng trở nên không có lối thoát Trong thời đại màmodem tương tự chỉ đạt tới tốc độ 1200 bit/s thì tốc độ dữ liệu 64 kbps cho mỗi kênhISDN quả thật rất ấn tượng Ngày nay, khi mà tốc độ dữ liệu của modem tương tự lênđến 56 kbps với giá thành không quá 10 USD thì giá thành thiết bị ISDN lên đến hàngngàn USD trở nên không đáng để đầu tư Trong khi đó hiện nay với một kết nốiInternet có thể chuyển dữ liệu cho bất cứ máy tính nào khác chỉ bằng cách đơn giản làgởi E-mail Điều này được thực hiện mà không cần mạng chuyển mạch Internet thựchiện e-mail bằng định tuyến Mặt khác ISDN là một dịch vụ có giá phụ thuộc vàođường dài trong khi modem dial-up chỉ quay số đến một ISP nội hạt và tốn cước phíthuê bao internet

Hình 1.6: Truy nhập bằng công nghệ ISDN

Về viễn cảnh mạng thì một cuộc gọi ISDN không khác gì mấy cuộc gọi modemqua điện thoại thông thường Cả hai đều chiếm dụng khả năng chuyển mạch số, truyềndẫn số 64 kbps ở cả phía nội đài lẫn liên đài

Modem tương tự

Khoảng 11 năm trước thì modem 9.6 Kbps được xem là công cụ liên lạc tốc độkhá cao Modem 9.6 Kbps thực tế đã đáp ứng nhiều ứng dụng liên quan đến đồ họa vàvideo, tuy chưa thực tốt lắm Ngày nay thì cả modem 28.8 Kbps hay 33.6 kbps cũngkhông đáp ứng được về tốc độ của nhiều ứng dụng Nền kỹ thuật máy tính thay đổi rấtnhanh, các kênh thông tin, máy tính đang biến đổi để đáp ứng yêu cầu đạt được dunglượng cao ngày càng tăng Tốc độ 33.6 kbps của modem tương tự đã chạm trần tốc độ

dữ liệu của modem truyền trên kênh thoại Tất cả các modem tương tự đều phải truyền

dữ liệu trong kênh 300-4000 Hz dành cho âm thoại trong mạng điện thoại Tốc độ 33,6kbps cần dải thông lớn hơn nhiều Tuy nhiên, các modem hiện đại thay vì gửi dòng bitchưa qua xử lý lại gởi đi các ký hiệu (symbol), mỗi kí hiệu đại diện cho một số bit liêntiếp của dòng bit

Vào những năm 1950 các modem FSK (Frequency Shift Keying) có tốc độ từ

300 bit/s tới 600 bit/s Năm 1964 tiêu chuẩn modem đầu tiên của CCITT là V.21 xácđịnh đặc tính của modem FSK tốc độ 200 bit/s và bây giờ là 300 bit/s Kỹ thuật điềuchế đã thay đổi sang QAM 4 trạng thái vào năm 1968 và 16 trạng thái vào năm 1984bởi V.22bis Vào lúc đó, một tiêu chuẩn modem ứng dụng tiến bộ công nghệ mới làV.32 thêm phần đặc tính triệt tiếng dội (echo cancellation) và mã hoá trellis V.32bisđược xây dựng trên cơ sở đó và đạt được tốc độ dữ liệu lên đến 14400 bit/s Sau đó tốc

độ dữ liệu của các modem đã có những tiến bộ nhanh chóng từ 19200 bit/s lên đến

24000 bit/s rồi 28800 bit/s Modem mới hơn là V.34 ra đời năm 1996 đã đạt tới tốc độ

dữ liệu 33600 bit/s

Tháng 9 năm 1998 ITU-T đã ra tiêu chuẩn V.90 để thống nhất trên toàn thế giới

về modem 56 kbps Tuy nhiên khi khoảng cách tăng thì khả năng tín hiệu bị chuyểnsang tương tự rồi chuyển trở lại số càng lớn Khoảng 25% số tổng đài tại Hoa kỳ làtổng đài chuyển mạch tương tự nên cuộc gọi càng qua nhiều tổng đài thì khả năng gặpphải tổng đài tương tự càng lớn Những người làm việc các văn phòng chi nhánh xa

công ty hay những người làm việc tại nhà riêng nhiều khi than phiền kết nối modemcủa họ với mạng công ty chỉ đạt được tốc độ tối đa 28,8 kbps.

Truy nhập E1/T1 dùng mạng cáp thuê bao nội hạt hoặc cáp quang

Một dôi dây cáp xoắn đôi đủ điều kiện để truyền tải được các dịch vụ T1/E1 vớitốc độ 1544 Kbps hay 2048 Kbps

Ở một số vùng các đường dây thuê bao cáp đồng không đủ điều kiện kĩ thuật đểtruyền tải T1/E1 thì phải cung cấp T1/E1 qua đường truyền cáp quang Các công tykhai thác điện thoại tính cước thuê bao rất cao cho các dịch vụ T1/E1 so với đườngdây thuê bao tương tự để bù lại chi phí cho các thiết bị hỗ trợ đường dây vì tuy cùng làđường dây cáp xoắn đôi nhưng T1/E1 lại cần có những yêu cầu kĩ thuật đặc biệt Truy xuất T1/E1 sử dụng kĩ thuật điều chế đơn giản là AMI và HDB3, tín hiệutruyền trên đường dây ở đây là các bit 0 và 1 Vì thế nếu muốn truyền tải dữ liệu vớitốc độ của luồng T1/E1 thì tín hiệu sóng mang được dùng ở đây cũng phải có tần sốtương đương là 1544kHz và 2048kHz Như ta đã biết, việc truyền tín hiệu tần số caotrên đường dây như vậy sẽ gây sự suy hao tín hiệu điện một cách nghiêm trọng, dẫnđến khoảng cách truyền không gây lỗi là tương dối ngắn Vì vậy, nếu đường truyềnT1/E1 đi qua các vòng thuê bao dài thì phải được phân chia thành nhiều đoạn và trênmỗi đoạn đó ta lắp thêm các trạm tiếp vận (Repeater)

Thiết bị truyền T1 và E1 không thể hoạt động trên các đường dây thuê bao có cácbridged tap (cửa trung chuyển) Vì vậy trước khi nâng cấp lên đường truyền T1 hay E1phải tháo gỡ tất cả các bridged tap Điều này có vẻ đơn giản nhưng trên thực tế do mấtmát hồ sơ và việc đóng mở cáp thường làm cho quá trình gỡ bỏ các bridged tap trở nênmất thời gian và tốn kém Do vậy việc truy xuất T1/E1 có giá thành cao, nó ít được sửdụng rộng rãi cho các thuê bao gia đình và các văn phòng nhỏ

Chú ý : Bridged tap là các đoạn dây kéo dài không có kết thúc của vòng thuê bao,

nó là một nhánh rẽ của vòng thuê bao không nằm trên đường thoại trực tiếp giữa tổngđài và thuê bao Nó có thể là một đôi dây không sử dụng nối với điểm trung gian hoặc

có thể là đoạn kéo dài của đường dây xa hơn vị trí của thuê bao Vì là các nhánh rẽkhông kết thúc nên nó sẽ giống như một anten phát xạ sóng điện từ, đặc biệt là khitruyền tín hiệu DSL trên nó với tần số cao nên hệ số bức xạ càng lớn gây ra suy haonghiêm trọng, Ngoài ra, nhánh rẽ sẽ gây hiện tượng phản xạ lại tín hiệu dẫn đến sóng

tới và sóng phản xạ sẽ triệt tiêu lẫn nhau làm suy hao nghiêm trọng, đặc biệt là khichiều dài của nhánh rẽ bằng số nguyên lần nửa bước sóng truyền trên đường dây.

Cáp modem

Modem cáp là thiết bị cho phép truy xuất thông tin tốc độ cao từ các Server từ

xa như Internet Server hay Video on demand qua mạng truyền hình cáp (cáp đồngtrục) So với các loại Modem tương tự truyền thống dùng trong PSTN thì modem cápđạt được tốc độ cao hơn rất nhiều

Tín hiệu truyền hình trải rộng trên dải tần từ 50-750 MHz Mỗi kênh truyền hìnhchiếm dải tần 6 MHz, vì thế dịch vụ Internet qua cáp đồng trục cũng chiếm dải thông 6MHz

Modem cáp truyền với chế dộ truyền tải bất đối xứng: chiều downstream (chiềutải xuống từ nhà cung cấp dịch vụ) nhờ việc sử dụng kĩ thuật điều chế 64 QAM mà vớidải thông tín hiệu 6 MHz có thể truyền được số liệu với tốc độ lên đến 27 Mbps Vìđặc tính của mạng truyền hình cáp và do yêu cầu thực tế mà chiều Upstream (chiều gửi

dữ liệu từ thuê bao) có tốc độ vào khoảng 10 Mbps Tuy nhiên các Modem cáp trênthực tế vì nhiều lý do mà có tốc độ nhỏ hơn nhiều

Công nghệ xDSL

Cùng với sự bùng nổ của công nghệ viễn thông, thông tin dữ liệu cũng như cáchình thức thông tin thương mại và giải trí Các dịch vụ thông tin tốc độ cao ngày càng

là một vấn đề cấp bách đối với các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông Tuy nhiên về vấn

đề đầu tư cơ sở hạ tầng trong một thị trường chưa có sự ổn định sẽ có độ rủi do khácao

Cho tới năm 1999 theo thống kê của tổ chức viễn thông quốc tế (ITU-T), trêntoàn thế giới có khoảng 750 triệu đường dây thuê bao điện thoại thường (POST) Cácdịch vụ sử dụng đường dây cáp đồng (twisted pair) thường còn rất hạn chế, ví dụ: 64kb/s cho dịch vụ thoại, 56 kb/s cho Modem quay số 56 k Để lắp đặt các đường truyềntốc độ cao các môi trường truyền dẫn mới cần được lắp đặt như: đường dây cáp đồngtrục (cable modem), đường cáp quang (ATM), Việc lắp đặt những đường truyến dẫnmới tại tại các thành phố, những khu đông đúc nơi tập trung phần lớn nhu cầu phải mấtmột thời gian dài kèm theo chi phí cực kì tốn kém

Để giải quyết vấn đề này, công nghệ xDSL đã và đang được phát triển trên cơ sởcông nghệ ADSL do hãng Bellcore khởi xướng vào năm 1989 Sử dụng đôi dây đồnghiện có, khi đó công nghệ này có thể cung cấp được dịch vụ lên tới 1,5 Mb/s đườngxuống (Down stream) và 16 đến 64 kb/s trên đường lên (Up stream) Từ năm 1989,công nghệ ADSL đã phát triển một cách nhanh chóng Tốc độ truyền xuống đã tăng từ1,5 Mb/s lên 8Mb/s (với giá phải trả và khoảng cách tới thuê bao giảm đi) Tương tựtốc độ đường truyền lên cũng được tăng lên tới 640 Kb/s hoặc là cao hơn Các biến thểcủa ADSL cũng được ra đời với các tính chất và ứng dụng khác nhau, chi tiết về côngnghệ này ta sẽ nghiên cứu kĩ ở phần sau.

Công nghệ xDSL nói chung và công nghệ ADSL cùng các thế hệ tiếp theo nóiriêng đã và đang nhận được sự hỗ trợ mạnh mẽ của các nhà sản xuất phần cứng( Nortel, Networks, Cisco, ), phần mềm (Microsoft, Compaq…) và các nhà cung cấpdịch vụ (American Online, Telecom Italy, Sprint …) Ngày nay công nghệ ADSL,ADSL2 và ADSL2+ đã phát triển mạnh mẽ trên khắp thế giới và xu hướng không chỉdành riêng cho các cơ quan, xí nghiệp, nhà máy như trước đây mà các hộ gia đìnhcũng cảm thấy nó là một phần không thể thiếu trong sinh hoạt hàng ngày

Công nghệ truy nhập sử dụng cáp sợi quang

- Cáp quang có nhiều ưu điểm mạnh hơn so với cáp đồng như sợi cáp quang chophép truyền tín hiệu có cự ly xa hơn, khả năng chống nhiễu và xuyên âm tốt, băng tầntruyền dẫn rất lớn đảm bảo cho việc cung cấp các dịch vụ băng rộng tới khách hàng

- Xu hướng phát triển của các công nghệ: Theo xu hướng phát triển của côngnghệ mạng viễn thông trong những năm tới các công nghệ truy nhập cung cấp các dịch

vụ băng tần rộng đến khách hàng được các nhà khai thác quan tâm hàng đầu Nhiềucông nghệ truy nhập băng rộng trên đôi dây kim loại (cáp đồng) và truy nhập vô tuyếnbăng rộng đã ra đời nhằm cải thiện tốc độ truyền dẫn hạn chế của mạng truy nhập cũ.Tuy nhiên, mạng truy nhập quang vẫn là cái đích nhắm tới trong kế hoạch phát triểnmạng viễn thông Tiềm năng về băng tần của sợi quang và tốc độ chuyển mạch cựcnhanh cũng như tính mềm dẻo của MPLS là những yếu tố quan trọng thúc đẩy pháttriển các mạng truy nhập trong tương lai

- Các nhà khai thác viễn thông trên thế giới cũng đã đưa ra đề xuất công nghệmạng truy nhập quang:

+ Các công nghệ cho mạng biên truy nhập bao gồm: Công nghệ DSL, côngnghệ HFC, công nghệ PON (GE-PON hay G-PON) hay MSAN Tuy nhiên, đối vớicác công nghệ mạng biên truy nhập thì tuỳ theo vào các điều kiện cụ thể, có thể ápdụng các công nghệ sau: cáp đồng trục và DSL, mạng quang thụ động PON(GE-PONhay G-PON) hay MSAN.

+ Các công nghệ cho mạng lõi truy nhập bao gồm: NG-SDH, công nghệDWDM, công nghệ RPR, công nghệ Ethernet/Gigabit-Ethernet, công nghệ MPLS vàcông nghệ IP với cấu hình MAN-quang (GE-MAN/G-MAN) Tuy nhiên, đối với côngnghệ cho mạng lõi truy nhập thì cũng tuỳ theo vào các điều kiện cụ thể, có thể áp dụngcác công nghệ sau: Công nghệ SONET/SDH thế hệ sau, công nghệ RPR, công nghệDWDM (CWDM và DWDM), công nghệ IP, công nghệ MPLS và công nghệEthernet/Gigabit-Ethernet với cấu hình MAN-quang (GE-MAN/G-MAN)

Truy nhập cáp

Truy nhập cáp quang

Hình 1.7 Mạng truy nhập tổng quát

Hiện nay mạng viễn thông trên thế giới vẫn sử dụng cả 3 kiểu mạng truy nhập cápđồng, vô tuyến, cáp quang đan xen nhau, trong đó mạng truy nhập cáp đồng ra đờisớm nhất, công nghệ đơn giản và thi công lắp đặt đơn giản Nhưng hạn chế của nó thì

lại rất nhiều: Chiều dài của đôi dây giữa thuê bao và tổng đài có sự khác biệt rất lớn,

đường kính dây dẫn phần nhiều không phối hợp làm ảnh hưởng tới chất lượng tín hiệu.-Khi truyền tần số cao dễ bị xuyên âm

-Suy hao cao.

-Băng tần tương đối hẹp

-Tính bảo mật không cao

-Dễ bị ảnh hưởng nhiễu

Những năm gần đây mạng truy nhập vô tuyến (di động 3G) và mạng truy nhậpcáp quang xuất hiện với nhiều ưu điểm vượt trội khắc phục được những hạn chế cốhữu của mạng truy nhập cáp đồng truyền thống Do đó phát triển mạng truy nhập cápquang và mạng truy nhập vô tuyến (di động 3G) đang là cái đích đến của các nhà khaithác viễn thông trên thế giới trong tương lai

Chương 2 MẠNG TRUY NHẬP QUANG FTTx

2.1 KHÁI NIỆM VỀ FTTx

2.1.1 Định nghĩa về FTTx:

FTTx (Fiber To The x - Cáp quang tới điểm x): Là khái niệm chung về mạngcung cấp các dịch vụ băng rộng trong đó cáp thuê bao kim loại được thay thế dần bằngcáp quang

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 (carbinet), thựcchất FTTx là hệ thống cung cấp Internet qua đường truyền cáp quang tới các điểm nóitrên

Tùy vào khả năng cáp quang hóa mạng lưới mà FTTx được phân thành các loạichính như sau:

 FTTH - Fiber To The Home: Cáp quang đến tận nhà

 FTTB - Fiber To The Building: Cáp quang đến tòa nhà

 FTTC - Fiber To The Curb: Cáp quang đến vỉa hè

 FTTN - Fiber To The Node: Cáp quang tới tổng đài trung tâm

Hình 2.1 Khái niệm FTTx

2.1.2 Phân loại FTTx

Hiện nay FTTx có nhiều các phân loại khác nhau, mỗi cách đều có lịch sử pháttriển của nó Tuy nhiên để đơn giản có thể phân loại FTTX như sau:

- FTTx theo cấu trúc dạng Point to Point (mạng quang chủ động): Theo phương

án kết nối này, từ nhà cung cấp sẽ dẫn một đường cáp quang tới tận nhà khách hàng,đường quang này sẽ chuyển đổi ngược lại thành tín hiệu điện và cấp cho khách hàng.Active Ethernet: Thuật ngữ này đuợc hiểu như thực hiện một kết nối điểm - điểm giữanguời sử dụng và Ethernet Switch của nhà cung cấp dịch vụ, các Ethernet Switches cóthể đuợc đặt tại nhà cung cấp dịch vụ hoặc đôi khi đuợc đặt như một tủ cung cấp mạnggần phía khách hàng Thiết bị chuyển đổi quang điện (Media Converter) được đặt ởphía khách hàng có nhiệm vụ chuyển quang điện (quang đơn mode thành CAT 5 cóthể sử dụng 100 Base – T hoặc 1000 Base – T (Gigabit Ethernet) Theo cấu trúc nàythì có thể phân ra làm hai loại:

* Loại 1: Kết nối vào hệ thống IP-DSLAM: bằng việc mua thêm 1 card mở rộng của

hệ thống IP-DSLAM Hiện nay loại này không còn được sử dụng nhiều

* Loại 2: lắp thêm Ethernet Switches layer 2 tại nhà cung cấp chuyển đổi thành tínhiệu quang cấp cho khách hàng

- FTT X theo cấu trúc dạng Point to Multipoints (mạng quang thụ động): Theo

kiến trúc này tại nhà cung cấp đặt một thiết bị làm việc theo chuẩn PON, còn gọi làOLT, từ OLT tín hiệu quang sẽ được chia ra thông qua các bộ chia quang và đến đầukhách hàng, thông thường OLT làm việc trên 1 sợi quang và 1 card lắp tại OLT sẽquản lý khoảng 64 thuê bao

2.2.CÁC CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP FTTx

Trong các mạng viễn thông hiện nay, có hai loại công nghệ truy nhập quangđược sử dụng: Công nghệ truy nhập quang chủ động (AON - Active Optical Network)

và công nghệ truy nhập quang thụ động (Passive Optical Network)

2.2.1.Công nghệ truy nhập quang chủ động - AON

Mạng truy nhập quang chủ động bao gồm các thiết bị chủ động (cần cấp nguồn):Các bộ chuyển mạch lớp 2 (Layer 2 Switch) và các thiết bị truy nhập đa dịch vụ(MSAN,DSLM ) Cấu trúc mạng AON là loại mạng kết nối điểm-điểm (Point To

Point), trong đó mỗi một thuê bao sử dụng một sợi cáp quang riêng không chia sẻ vớicác thuê bao khác.

Hình 2.2 Cấu trúc mạng FTTx-AON 2.2.2 Công nghệ truy nhập quang thụ động – PON

Đặc điểm của PON

Đặc trưng của hệ thống PON là thiết bị thụ động phân phối sợi quang đến từngnhà thuê bao sử dụng bộ chia có thể lên tới 1:128

PON hỗ trợ giao thức ATM, Ethernet PON hỗ trợ các dịch vụ thoại, dữ liệu vàhình ảnh với tốc độ cao và khả năng cung cấp băng thông rộng

Trong hệ thống PON, băng thông được chia sẻ cho nhiều khách hàng điều này sẽlàm giảm chi phí cho khách hàng sử dụng Cũng như khả năng tận dụng công nghệWDM, ghép kênh phân chia theo dải tần, TDMA và cung cấp băng thông động đểgiảm thiểu số lượng cáp quang cần thiết để kết nối giữa OLT và bộ chia

PON thực hiện truyền dẫn 2 chiều trên 2 sợi quang hay 2 chiều trên cùng 1 sợiquang PON có thể hỗ trợ mô hình: hình cây, sao, bus và ring

PON là kiến trúc mạng điểm – nhiều điểm ( point to multipoint) Để giảm chi phítrên mỗi thuê bao, đường truyền chính sẽ đi từ thiết bị trung tâm OLT qua một thiết bịchia tín hiệu (Splitter) và từ thiết bị này kéo đến nhiều người dùng (có thể chia từ 32-

64 thuê bao) Splitter không cần nguồn cung cấp, có thể đặt bất kỳ đâu Do Splitterkhông cần nguồn nên hệ thống tiết kiệm điện hơn và không gian chứa cáp cũng ít hơn

Tuy nhiên, PON cũng có nhiều khuyết điểm như khó nâng cấp băng thông khithuê bao yêu cầu (do kiến trúc điểm đến nhiều điểm sẽ ảnh hưởng đến những thuê baokhác trong trường hợp đã dùng hết băng thông) khó xác định lỗi hơn do 1 sợi quangchung cho nhiều người dùng, tính bảo mật cũng không cao

Có hai loại công nghệ truy nhập quang thụ động đang được sử dụng trong cácmạng viễn thông hiện nay gồm: Công nghệ truy nhập quang thụ động ghép kênh theobước sóng (WDM-PON: Wavelength Division Muliplexed Passive Optical Netwok)

và Công nghệ truy nhập quang thụ động ghép kênh theo thời gian (TDM-PON: TimeDivision Multiplexed-Passive Optical Netwok)

Hình 2.3a, 2.3b Cấu trúc mạng FTTx-PON

Mạng quang thụ động (PON) được xây dựng nhằm giảm số lượng các thiết bịthu, phát và sợi quang trong mạng thông tin quang FTTH PON là một mạng điểm tới

đa điểm, một kiến trúc PON bao gồm một thiết bị đầu cuối kênh quang được đặt tạitrạm trung tâm của nhà khai thác dịch vụ và các bộ kết cuối mạng cáp quang

ONU/ONT (Optical Network Unit/Optical Network Terminator) đặt tại gần hoặc tạinhà thuê bao Giữa chúng là hệ thống phân phối mạng quang ODN (OpticalDistribution Network) bao gồm cáp quang, các thiết bị tách ghép thụ động Kiến trúccủa PON được mô tả như trong Hình 2.4.

Hình 2.4: Cấu trúc mạng quang thụ động PON

Kiến trúc của PON

Các phần tử thụ động của PON đều nằm trong mạng phân bố quang (hay còn gọi

là mạng ngoại vi) bao gồm các phần tử như sợi quang, các bộ tách/ghép quang thụđộng, các đầu nối và các mối hàn quang Các phần tử tích cực như OLT và các ONUđều nằm ở đầu cuối của PON Tín hiệu trong PON có thể được phân ra và truyền đitheo nhiều sợi quang hoặc được kết hợp lại và truyền trên một sợi quang thông qua bộghép quang, phụ thuộc vào tín hiệu đó là đi theo hướng lên hay hướng xuống củaPON PON thường được triển khai trên sợi quang đơn mode, với cấu hình cây là phổbiến PON cũng có thể được triển khai theo cấu hình vòng ring cho các khu thươngmại hoặc theo cấu hình bus khi triển khai trong các khu trường sở, Mô hình mạngquang thụ động với các phần tử của nó được biểu diễn như hình 2.4

Về mặt logic, PON được sử dụng như mạng truy nhập kết nối điểm - đa điểm, vớimột CO phục vụ cho nhiều thuê bao Có một số cấu hình kết nối điểm-đa điểm phù

hợp cho mạng truy nhập như cấu hình cây, cây và nhánh, vòng ring, hoặc bus nhưtrong hình 2.5: Các kiểu kiến trúc của PON.

Bằng cách sử dụng các bộ ghép 1:2 và bộ chia quang 1:N, PON có thể triển khaitheo bất cứ cấu hình nào trong các cấu hình trên Ngoài ra, PON còn có thể thu gọn lạithành các vòng ring kép, hay hình cây, hay một nhánh của cây Tất cả các tuyến truyềndẫn trong PON đều được thực hiện giữa OLT và ONU OLT nằm ở CO và kết nốimạng truy nhập quang với mạng đô thị (MAN) hay mạng diện rộng (WAN), được biếtđến như là những mạng đường trục ONU nằm tại vị trí đầu cuối người sử dụng(FTTH hay FTTB hoặc FTTC)

ONU1

OLT

ONU5

ONU4 ONU3

ONU2

OLT

ONU1 ONU2

ONU5

ONU3 ONU4

ONU2 (a) KiÕn tróc h×nh c©y (sö dông bé chia 1:N)

(b) KiÕn tróc bus (sö dông bé ghÐp 1:2)

(c) KiÕn tróc vßng ring (sö dông bé ghÐp 2x2)

(d) KiÕn tróc h×nh c©y víi mét trung kÕ thõa(sö dông bé chia 2:N)

Hình 2.5: Các kiểu kiến trúc của PON

Trong các cấu hình trên, cấu hình cây 1:N như hình 2.5.(a), hay cấu hình cây vàphân nhánh hình 2.5.(b) được sử dụng phổ biến nhất Đây là những cấu hình rất mềmdẻo, phù hợp với nhu cầu phát triển của thuê bao, cũng như những đòi hỏi ngày càngtăng về băng thông

Có một vài mô hình thích hợp cho mạng truy cập như mô hình cây, vòng hoặcbus Mạng quang thụ động PON có thể triển khai linh động trong bất kỳ mô hình nàonhờ sử dụng một tapcoupler quang 1:2 và bộ tách quang 1:N.

Ngoài những mô hình trên, PON có thể triển khai trong mô hình cây như là vòngđôi hoặc cây đôi hay cũng có thể là một phần của mạng PON được gọi là trung kế cây.Tất cả sự truyền dẫn trong mạng PON đều được thực hiện giữa OLT và cácONU OLT ở tại tổng đài, kết nối truy nhập quang đến mạng đường trục (có thể làmạng IP, ATM ) ONU ở tại đầu cuối người sử dụng (trong giải pháp FTTH_Fiber ToThe Home, FTTB_Fiber To The Building) hoặc ở tại Curb trong giải phápFTTC_Fiber To The Curb và có khả năng cung cấp các dịch vụ thoại, dữ liệu và videobăng rộng

Tuỳ theo điểm cuối của tuyến cáp quang xuất phát từ tổng đài mà các mạng truynhập thuê bao quang có tên gọi khác nhau như sợi quang đến tận nhà FTTH, sợi quangđến khu dân cư FTTC, FTTB

Trong hệ thống PON, kết nối mạng quang (ONT) có khả năng hỗ trợ kết nối dịch

vụ điện thoại truyền thống qua giao diện POTS (Plain Old Telephone Service) và cácgiao tiếp truyền dữ liệu tốc độ cao như Ethernet và DSL Đầu cuối đường dây quang(OLT) bao gồm các khối giao tiếp PON, một kết cấu chuyển mạch dữ liệu và các phần

tử điều khiển NE (Network Element)

Tại hướng xuống, OLT phát quảng bá dữ liệu tới tất cả các ONU Tín hiệu hướngxuống bao gồm dữ liệu cho các ONT, từ mào đầu Khai thác Quản lý và Bảo dưỡng(Operations Administration and Maintenance - OAM) và các tín hiệu đồng bộ cho cácONT gửi dữ liệu hướng lên Dựa vào các thông tin về khe thời gian (kênh), địa chỉ gói/

tế bào, bước sóng, mã CDMA mà các ONT tách dữ liệu tương ứng với thuê bao củakhách hàng

Trong hướng lên, mỗi một ONU cần có giao thức điều khiển truy nhập môitrường MAC (Medium Access Control) để chia sẻ PON Giao thức MAC thường được

sử dụng trong PON là đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA (Time DivisionMultiple Access), khi đó mỗi ONT được cấp một khe thời gian (kênh) để gửi dữ liệucủa mình tới OLT Ngoài ra trong hướng lên cần phải có khoảng thời gian bảo vệ giữa

các nhóm gói dữ liệu của các ONT, khoảng thời gian này phải đảm bảo sao cho tại bộthu OLT dữ liệu không bị trùm phủ lên nhau.

Thông thường các hệ thống TDMA PON gán trước một tỷ lệ phân chia cố địnhbăng thông hướng lên cho các ONT mà không quan tâm có bao nhiêu dữ liệu được gửi đi.Một giải pháp để phân bổ băng thông cho các ONT là sử dụng giao thức phân bổbăng thông động (Dynamic Bandwidth Allocation - DBA) DBA là giao thức cho phépcác ONT gửi yêu cầu về băng thông tới OLT nhằm sử dụng hiệu quả băng thônghướng lên Các thông tin yêu cầu có thể là các mức đầy hàng đợi đầu vào cho các lớpdịch vụ khác nhau OLT đánh giá các yêu cầu từ các ONT và gán băng thông cho gửi

dữ liệu hướng lên ở lần kế tiếp theo OLT cũng có thể tích hợp chức năng thỏa thuậnmức dịch vụ SLA (Service Level Agreement) để kết hợp với DBA trong việc phân bổbăng thông

Thông thường các hệ thống PON truyền dữ liệu cả hướng xuống và hướng lêntrong cùng một sợi quang Trên mỗi sợi mặc dù các bộ nối định hướng cho phép sửdụng cùng một bước sóng cho cả 2 hướng, tuy nhiên đối với các hệ thống truyền tảitốc độ cao để đảm bảo chất lượng thì thông thường mỗi hướng sử dụng một bước sóngriêng Trong các mạng PON các bước sóng được sử dụng là 1490nm hoặc 1550nm chohướng xuống và 1310nm cho tín hiệu đường lên

Trong mạng WDM-PON, việc truyền tín hiệu của từng thuê bao (ONU) tới tổng

đài trung tâm (OLT) được sử dụng riêng một bước sóng ánh sáng (Hình 2.5.b) Quátrình tách/ghép các tín hiệu của các thuê bao khác nhau (bước sóng khác nhau) đượcthực hiện bởi bộ tách ghép bước sóng thụ động (Passive WDM-Coupler Công nghệWDM-PON có ưu điểm là độ tin cậy cao, băng thông không bị chia sẻ và khoảng cáchtruyền được xa Tuy nhiên công nghệ này chưa được một tổ chức tiêu chuẩn quốc tếnào công nhận và giá thành các bộ WDM coupler hiện nay còn cao nên việc triển khaithực tế còn hạn chế (chủ yếu triển khai thương mại ở Hàn quốc và thử nghiệm ở một

số nơi khác) Mạng TDM-PON sử dụng các bộ chia công suất thụ động không cầncấp nguồn (Passive Power Splitter) Các tín hiệu chiều xuống từ tổng đài trung tâm(OLT) được truyền quảng bá trên cùng một bước sóng ánh sáng và được chia côngcông suất tại Splitter Các tín hiệu chiều lên từ các thuê bao khác nhau (ONU) đượcthực hiện ghép kênh theo thời gian (TDMA) Có nhiều loại công nghệ TDM-PON đã

được các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế chính thức công nhận và thương mại hóa rộng rãi:B-PON (Broadband -PON), E-PON (Ethernet-PON), G-PON (Gigabit-PON)

2.2.3.Thành phần cơ bản của mạng quang thụ động PON

Sợi quang và cáp quang

Sợi quang là một thành phần quan trọng trong mạng, nó tạo sự kết nối giữa cácthiết bị Hai thông số cơ bản của sợi quang là suy hao và tán sắc, tuy nhiên sợi quangứng dụng trong mạng PON thì chỉ cần quan tâm đến suy hao không quan tâm đến tánsắc bởi khoảng cách truyền tối đa chỉ là 20 km và tán sắc thì ảnh hưởng không đáng

kể Do đó, người ta sử dụng sợi quang có suy hao nhỏ, chủ yếu là sử dụng sợi quangtheo chuẩn G.652

Trên thực tế, để khắc phục nhược điểm trong truyền dẫn thông tin của cáp đồng,

đã từ lâu người ta đã cho ra đời cáp quang cùng với những tính năng ưu việt hơn.Không giống như cáp đồng truyền tín hiệu bằng điện, cáp quang dùng ánh sáng đểtruyền tín hiệu đi Chính vì sự khác biệt đó, mà cáp quang ít bị nhiễu, tốc độ cao và cókhả năng truyền xa hơn Tuy vậy, phải đến giai đoạn hiện nay thì cáp quang mới đượcphát triển bùng nổ, nhất là trong lĩnh vực kết nối liên lục địa, kết nối xuyên quốc gia

Và việc sử dụng công nghệ truyền dẫn hiện đại này cũng đang bắt đầu thay thế dầnmạng cáp đồng ADSL phục vụ trực tiếp đến người sử dụng

Cáp quang dài, mỏng với thành phần của thủy tinh trong suốt và bằng đường kínhcủa một sợi tóc Chúng được sắp xếp trong bó được gọi là cáp quang và được sử dụng

để truyền tín hiệu trong khoảng cách rất xa Cáp quang có cấu tạo gồm dây dẫn trungtâm là sợi thủy tinh hoặc plastic đã được tinh chế nhằm cho phép truyền đi tối đa cáctín hiệu ánh sáng Sợi quang được tráng một lớp lót nhằm phản chiếu tốt các tín hiệu

 Cáp quang gồm các thành phần được thể hiện như hình 2.6

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

 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

Hình 2.6: Cấu tạo của sợi quang

Độ suy hao thấp hơn các loại cáp đồng (tín hiệu bị mất trong cáp quang ít hơntrong cáp đồng), nên có thể tải các tín hiệu đi xa hàng ngàn km Dung lượng tải củacáp quang cao hơn, vì sợi quang mỏng hơn cáp đồng, nhiều sợi quang có thể được bóvào với đường kính đã cho hơn cáp đồng Điều này cho phép nhiều kênh đi qua mộtsợi cáp

Cáp quang cũng 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 đượcdùng trong cáp đồng

Cáp quang không cháy, vì không có điện xuyên qua cáp quang, do đó không cónguy cơ hỏa hạn xảy ra Tuy vậy, cáp quang và các thiết bị đi kèm lại rất đắt tiền sovới các loại cáp đồng

Các đầu cuối mạng PON

 Optical Line Terminal (OLT thiết bị đường truyền quang ): OLT cung cấp giaotiếp giữa hệ thống mạng truy cập quang thụ động EPON và mạng quang đường trụccủa các nhà cung cấp dịch vụ thoại, dữ liệu và video OLT cũng kết nối đến mạng lõicủa nhà cung cấp dịch vụ thông qua hệ thống quản lý EMS(Element ManagementSystem)

 Optical Network Unit (ONU: thiết bị kết cuối mạng quang): ONU cung cấpgiao tiếp giữa mạng thoại, video và dữ liệu người dùng với mạng PON Chức năng cơbản của ONU là nhận dữ liệu ở dạng quang và chuyển sang dạng phù hợp với ngườidùng như Ethernet, POST,T1

Element Management System (EMS :hệ thống quản lý ): EMS quản lý các phần

tử khác nhau của mạng PON và cung cấp giao diện đến mạng lõi của các nhà cung cấpdịch vụ EMS có chức năng quản lý về cấu hình, đặc tính và bảo mật

WDM và TDM PON

Ở hướng xuống (từ OLT đến ONU), mạng PON là mạng điểm-đa điểm OLTchiếm toàn bộ băng thông hướng xuống Trong hướng lên, mạng PON là mạng đađiểm-điểm: nhiều ONU truyền tất cả dữ liệu của nó đến một OLT Đặc tính hướng củacác bộ tách ghép thụ động là việc truyền thông của một ONU sẽ không được nhận biếtbởi các ONU khác Tuy nhiên các luồng dữ liệu từ các ONU khác nhau được truyềncùng một lúc cũng có thể bị xung đột Vì vậy trong hướng lên, PON sẽ sử dụng mộtvài cơ chế riêng biệt trong kênh để tránh xung đột dữ liệu và chia sẽ công bằng tàinguyên và dung lượng trung kế

Một phương pháp chia sẻ kênh ở hướng lên của ONU là sử dụng ghép kênhphân chia theo bước sóng WDM, với phương pháp này thì mỗi ONU sẽ hoạt động ởmột bước sóng khác nhau Giải pháp WDM yêu cầu một bộ thu điều khiển được hoặc

là một mảng bộ thu ở OLT để nhận các kênh khác nhau Thậm chí nhiều vấn đề khókhăn cho các nhà khai thác mạng là kiểm kê từng bước sóng của ONU: thay vì chỉ cómột loại ONU, thì có nhiều loại ONU dựa trên các bước sóng Laser của nó Mỗi ONU

sẽ sử dụng một laser hẹp và độ rộng phổ điều khiển được cho nên rất đắt tiền Mặckhác, nếu một bước sóng bị sai lệch sẽ gây ra nhiễu cho các ONU khác trong mạngPON Việc sử dụng Laser điều khiển được có thể khắc phục được vấn đề này nhưngquá đắt cho công nghệ hiện tại Với những khó khăn như vậy thì WDM không phải làgiải pháp tốt cho môi trường hiện nay

Một số giải pháp khác dựa trên WDM cũng được đề xuất nhưng giá cả khá cao

Do vậy, TDM PON đã ra đời Trong TDM PON, việc truyền đồng thời từ vài ONU sẽgây ra xung đột khi đến bộ kết hợp Để ngăn chặn xung đột dữ liệu, mỗi ONU phảitruyền trong cửa sổ (khe thời gian) truyền của nó Một thuận lợi lớn của TDM PON làtất cả các ONU có thể hoạt động cùng một bước sóng, OLT cũng chỉ cần một bộ thuđơn Bộ thu phát ONU hoạt động ở tốc độ đường truyền, thậm chí băng thông có thểdùng của ONU thấp hơn Tuy nhiên, đặc tính này cũng cho phép TDM PON đạt hiệuquả thay đổi băng thông được dùng cho từng ONU bằng cách thay đổi kích cở khe thời

gian được ấn định hoặc thậm chí sử dụng ghép kênh thống kê để tận dụng hết băngthông được dùng của mạng PON.

Trong mạng truy cập thuê bao, hầu hết các luồng lưu lượng lên và xuống khôngphải là Peer to Peer (user to user) Vì vậy điều này dường như là hợp lý để tách kênhlên và xuống Một phương pháp tách kênh đơn giản có thể dựa trên ghép kênh phânchia không gian(SDM) mà nó tách PON được cung cấp theo hướng truyền lên xuống

Để tiết kiệm cho sợi quang và giảm chi phí sửa chữa và bảo quảng, một sợi quang cóthể được sử dụng cho truyền theo hai hướng Trong trường hợp này, hai bước sóngđược dùng là: hướng lên 1=1310nm, hướng xuống 2=1550nm Dung lượng kênh ởmỗi bước sóng có thể phân phối linh động giữa các ONU

Ghép kênh phân chia theo thời gian là phương pháp được ưu tiên hiện nay choviệc chia sẽ kênh quang trong mạng truy cập khi mà nó cho phép một bước sóng đơn ởhướng lên và bộ thu phát đơn ở OLT đã làm cho giải pháp này có ưu thế hơn về chiphí đầu tư

Hình 2.7: Mạng PON sử dụng một sợi quang

Công nghệ PON – xu hướng trong tương lai

Hiện nay tốc độ kết nối Internet có thể lên đến hàng trăm Mbps, bằng những côngnghệ truyền dẫn quang như: GPON, GEPON, đã dần dần thay thế các công nghệxDSL Công nghệ PON (Mạng quang thụ động) còn đuợc hiểu là mạng công nghệquang truy nhập giúp tăng cường kết nối giữa các nốt mạng truy nhập của nhà cungcấp dịch vụ và nguời sử dụng Công nghệ PON đuợc biết tới đầu tiên đó là TPON(Telephony PONs) đuợc triển khai vào những năm 90, tiếp đó năm 1998, mạng BPON(Broadband PON) được chuẩn hóa dựa trên nền ATM Hai năm 2003, và 2004 đánh