1.5 Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết về kỹ thuật truy nhập quang FTTH với nhiều nền công nghệ linh hoạt khác nhau, đồng thời xây dựng mô hình hoạt động trên cơ sở vận hành th
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-
ĐINH QUANG THAO
TỐI ƯU HÓA MẠNG CÁP QUANG FTTH – GPON TẠI VNPT-TP.HCM
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS PHẠM NGỌC NAM
HàNội – Năm 2014
Trang 3MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
LỜI CAM ĐOAN 5
TỪ VIẾT TẮT 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 8
DANH MỤC CÁC BẢN BIỂU 12
CHƯƠNG I PHẦN MỞ ĐẦU 13
1.1 Lý do chọn đề tài 13
1.2 Lịch sử nghiên cứu 14
1.3 Mục đích nghiên cứu 14
1.4 Phạm vi nghiên cứu 15
1.5 Phương pháp nghiên cứu 15
1.6 Tổ chức, sắp xếp của luận văn 15
CHƯƠNG II TỔNG QUAN MẠNG TRUY NHẬP 17
2.1 Giới thiệu chung về mạng truy nhập 17
2.2 Vị trí vai trò của mạng truy nhập 19
2.2.1 Vị trí của mạng truy nhập 19
2.2.2 Yêu cầu đối với mạng truy nhập 21
2.3 Các công nghệ truy nhập, so sánh ưu khuyết điểm 24
2.3.1 Truy nhập vô tuyến 24
2.3.2 Mạng truy nhập thuê bao cáp kim loại truyền thống 25
2.3.2.a Cấu trúc mạng truy nhập thuê bao cáp kim loại 25
2.3.2.b Ưu nhược điểm của mạng truy nhập cáp kim loại 27
2.3.3 Mạng truy nhập cáp quang 29
2.3.3.a Ưu điểm của mạng truy nhập cáp quang 29
2.3.3.b Các phương thức truy nhập bằng cáp quang 31
2.4 Kết luận 33
Trang 4CHƯƠNG III
KỸ THUẬT ỨNG DỤNG CHO HỆ THỐNG FTTH 34
3.1 Tổng quan về vòng thuê bao quang (Optical Subcriber Loops) 34
3.1.1 Hệ thống thuê bao (Subcriber Loop Systems) 34
3.1.3 So sánh giữa hai hệ thống (trung kế và thuê bao) 36
3.2 Các dạng topo mạng (topology network) 37
3.2.1 Topo sao 37
3.2.1.a Topo sao thụ động 37
3.2.1.c Nguyên lý hoạt động của cấu trúc hình sao 40
3.2.2 Topo dạng bus 42
3.2.2.a Mô hình 42
3.2.2.c Ưu nhược điểm của Topo dạng Bus 44
3.2.3 Topo dạng vòng (Ring) 45
3.2.3.a Mô hình 45
3.3 Ghép kênh cho truyền dẫn song hướng 50
3.3.1 Các phương pháp ghép kênh 50
3.3.1.a Phương pháp SDMP 51
3.3.1.b Phương pháp WDM 51
3.3.1.c Phương pháp DDM 51
3.3.1.d Phương pháp TCM 52
3.3.1.e Phương pháp CDM 52
3.3.1.f Phương pháp SCM 52
3.3.2 Một số vấn đề cần quan tâm trong phương pháp ghép kênh 53
3.3.2.a Trong hệ thống ghép WDM 53
3.3.2.b Trong hệ thống ghép kênh trực tiếp DDM 53
3.3.2.c Trong hệ thống ghép kênh theo thời gian TCM 54
3.3.2.d Trong hệ thống ghép kênh theo mã CDM 55
3.3.2.e Phương pháp ghép kênh dùng sóng mang phụ SCM 57
3.4 Các phương pháp đa truy nhập cho mạng FTTH 58
Trang 53.4.2 Các phương pháp đa truy nhập 60
3.4.2.a Phương pháp đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA 60
3.4.2.b Phương pháp đa truy nhập phân chia theo bước sóng WDMA 60
3.4.2.c Phương pháp đa truy nhập sử dụng sóng mang phụ SCMA 61
3.4.2.d Phương pháp đa truy nhập phân chia theo mã CDMA 62
3.5 Giới thiệu về mạng PON 63
3.5.1 Khái niệm 63
3.5.2 Ưu điểm của PON 63
3.5.3 Một vài cấu hình cho PON 64
3.5.3.a Singer star (SS) 64
3.6 Kết luận 66
CHƯƠNG IV CÁC HỆ THỐNG TRUY NHẬP FTTX THỰC TẾ 67
4.1 Tổng quan về kiến trúc mạng truy nhập quang 67
4.2 Nâng cấp mạng truy nhập cáp kim loại 70
4.2.1 Mạng HFC 70
4.2.2 Mô hình mạng HFC nâng cao (Enhanced HFC) 71
4.2.3 Mạng Fiber To The Curb (FTTC) 73
4.2.3.a Mô hình mạng TPON (PON for telephony) 76
4.2.3.b Mô hình mạng WPON (WDM for PON) 79
4.2.3.c Mô hình mạng WRPON 79
4.2.3.d Mạng sử dụng kiến trúc RITENET WRPON 80
4.2.3.e Mạng sử dụng kiến trúc LARNET WRPON 81
4.2.3.f Đánh giá TPON và WRPON 82
4.2.3.g các giai đoạn phát triển của mạng PON 83
4.2.3.h So sánh giữa HFC và FTTC 84
4.3 Phương pháp ghép kênh sóng mang phụ SCM trong FTTH 84
4.3.1 Đa truy nhập dùng SCM (Subcarrier Multiplexing) 85
4.3.2 Hệ thống phân phối video đa kênh 86
4.3.3 Hệ thống phân phối video đa kênh dùng bộ khuyếch đại EDFA 87
4.4 Phương pháp ghép kêng theo bước sóng WDM trong FTTH 88
Trang 64.4.1 Nâng cấp hệ thống 88
4.4.2 Hệ thống phân kênh dùng WDM 90
4.5 Kết luận 92
CHƯƠNG V PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU HÓA MẠNG CÁP QUANG FTTX TẠI CHI NHÁNH VIỄN THÔNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 93
5.1 Thực trạng mạng truy nhập xDSL và mạng viễn thông tại đài Chợ Lớn 93
5.1.1 Hiện trạng mạng xDSL 93
5.1.2 Mạng cáp quang 93
5.1.3 Cấu trúc mạng truy nhập xDSL 94
5.1.4 Kết luận về sự cần thiết đầu tư 95
5.2 Các phương án tối ưu hóa mạng viễn thông 97
5.2.1 Những tiêu chí để lựa chọn giải pháp kỹ thuật - công nghệ 97
5.2.1.1 Đủ khả năng cung cấp các loại hình dịch vụ khách hàng 98
5.2.1.2 Tính tổng thể của hệ thống 98
5.2.1.3 Tính thống nhất của hệ thống 98
5.2.1.4 Tính mở của hệ thống 99
5.2.1.5 Đảm bảo tính kinh tế của hệ thống 99
5.2.1.6 Có kế hoạch tối ưu hóa mạng 99
5.2.2 So sánh, phân tích và lựa chọn phương pháp 100
5.2.2.1 Tái cấu trúc lại mạng AON dùng cho PTS 100
5.2.2.2 Ứng dụng công nghệ quang thụ động GPON 100
5.2.2.3 Bố trí lại hệ thống switch quang 102
5.2.2.4 Phối hợp các phương pháp trên 103
5.3 Sơ đồ mạng phối hợp cấu trúc tại trạm Đài Chợ Lớn[17] 103
CHƯƠNG VI KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 105
6.1 Kết luận 105
6.2 Hướng phát triển đề tài 105
Tài liệu tham khảo 106
Trang 7LỜI CAM ĐOAN
Trước hết, tôi gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể các thầy cô trong Viện Điện tử viễn thông, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo ra một môi trường tốt để tôi học tập và nghiên cứu Tôi cũng xin cảm ơn các thầy cô trong Viện Đào tạo sau đại học đã quan tâm đến khóa học này, tạo điều kiện cho các học viên có điều kiện thuận lợi để học tập và nghiên cứu Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Phạm Ngọc Nam đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và sửa chữa cho nội dung của luận văn này
Tôi cam đoan rằng nội dung của luận văn này là hoàn toàn do tôi tìm hiểu, nghiên cứu và viết ra Tất cả đều được tôi thực hiện cẩn thận và có sự định hướng của giáo viên hướng dẫn
Tôi xin chịu trách nhiệm với những nội dung trong luận văn này
Tác giả
Đinh Quang Thao
Trang 8TỪ VIẾT TẮT
ADS Active DoubleSstar
ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line
AM – VSB Amlituded Modulated Vestigial Sideband
AO Acousto Optical
CCP Cross Conection Point
CCP Cross Conection Point
CDM Code Division Multiplexing
CDMA Code – division multiple access
CPE Customer Premise Equipment
DMUX Demultiplex
DP Distribution point
DP Distribution point
DSL Digital Suberiber line
DSLAM Digital Subscribe Line Amplitude Modulator
EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier
FDMA Frequency- division multiple access
FTTB Fiber To The Buiding
FTTC Fiber To The Curb
FTTCab Fiber To The Cabinet
FTTH Fiber To The Home
HDTV High Defination Telivision
Trang 9HFC Hybrid Fiber Coaxial
ISDN Integrated Services Digital Network
ISDN BRI Base Rate Interface
ISDN PRI ISDN Primary Rate Interface
LAN Local Area Network
OFDMA Optical Frequency – division multiple access
OLT Optical Line Termination
ONT Optical Network Termination
ONU Optical Network Unit
PBX Private Branch Exchange
PD Photodiode Diode
PON Passive Optical Network
POP Point Of Presence
PSTN Public Switched Telephone Network
SC Star Couple
SCM Subcarier Multiplexing
SDM Space Division Multiplexing
SDMA Space – division multiple access
Trang 10SMFCB Subcarrier Modulated Fiber Coax Bus
SS Singer star
TDMA Time- division multiple access
TMN Telecommunications Management Network
TO Telephone Offices
TPON PON for telephony
VOD Video On demand
WAC WLL Access Controller
WCS WLL Cell Station
WDM Wavelength Division Multiplexing
WDMA Wavelenght – Division Multiple Access
WLL Wireless Local Loop
WSU WLL Subcriber Unit
Trang 11DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1 1 Vị trí của mạng truy nhập 20
Hình 1 2 Cấu trúc mạng truy nhập 23
Hình 1 3 Cấu trúc hình sao đơn 25
Hình 1 4 Cấu trúc sau kép sử dụng DP 26
Hình 1 5 Cấu trúc mạng cáp sử dụng CCP 27
Hình 1 6 Cấu trúc mạng cáp sử dụng 2 CCP 27
Hình 1 7 Giới hạn của xDSL 28
Hình 1 8 So sánh băng thông các loại dịch vụ 29
Hình 1 9 Truy nhập quang kết hợp cáp đồng và vô tuyến hỗn hợp 31
Hình 1 10 Các phương thức truy nhập quang 32
Hình 2 1 Tín hiệu quang đến nhà thuê bao 34
Hình 2 2 Hệ thống trung kế quang 35
Hình 2 3 Topo dạng sao đơn 37
Hình 2 4 Topo sao kép dạng phân nhánh 38
Hình 2 5 Topo sao kép với thiết bị tích cực là bộ MUX 39
Hình 2 6 Topo hình sao bội ba có thiết bị tích cực 40
Hình 2 7 Topo hình sao bội ba có thiết bị tích cực 40
Hình 2 8 Bộ ghép hình sao phản xạ và hình sao phát 41
Hình 2 9 Topo mạng Bus 43
Hình 2 10 Coupler tích cực hình chữ T 44
Hình 2 11 Cấu hình đường vòng bảo vệ sự gián đoạn của mạng 45
Hình 2 12 Cấu trúc mạng truy nhập dạng vòng (Ring) 46
Hình 2 13 Topo mạng quang dạng vòng (Ring) 46
Hình 2 14 Các trạng thái của vòng 48
Hình 2 15 Ring một hướng, ring hai hướng 49
Hình 2 16 Các phương pháp áp dụng cho truyền dẫn song hướng 50
Hình 2 17 Phương pháp SDM 51
Hình 2 18 Phương pháp WDM 51
Trang 12Hình 2 19 Các phương pháp ghép kênh dùng 1 bước sóng 52
Hình 2 20 Sự xuyên nhiễu giữa các kênh bước sóng trong phương pháp WDM 53
Hình 2 21 Sự phản xạ ánh sáng trong phương pháp DDM 54
Hình 2 22 Phương pháp TCM, ánh sáng truyền theo kiểu ping – pong 54
Hình 2 23 Giản đồ thời gian TCM 55
Hình 2 24 Phương pháp ghép kênh CDM 56
Hình 2 25 Phương pháp ghép kênh SCM 57
Hình 2 26 Couple đặt ở hầm cáp hay các điểm phân phối 59
Hình 2 27 Couple đặt tại tổng đài trong phương pháp đa truy nhập 59
Hình 2 28 Couple đặt ở nhà cao tầng 60
Hình 2 29 Phương pháp TDMA 60
Hình 2 30 Phương pháp WDMA và OFDMA 61
Hình 2 31 Phương pháp SCMA 62
Hình 2 32 Phương pháp CDMA 62
Hình 2 33 Các topo cho mạng quang thụ động PON 65
Hình 3 1 Mạng feeder và mạng phân phối 67
Hình 3 2 Mạng thoại truyền thống 70
Hình 3 3 Mạng HFC 71
Hình 3 4 Băng tần dành cho mạng Enhanced HFC 72
Hình 3 5 Các dạng truy nhập quang khác nhau 74
Hình 3 6 Mô hình PON đơn giản 75
Hình 3 7 Mạng broadcast TPON 77
Hình 3 8 Mô hình WDM – PON 79
Hình 3 9 WRPON 80
Hình 3 10 Mạng RITENET – WRPON: ON có dùng bộ điều chế ngoài 81
Hình 3 11 LARNET _ WRPON 81
Hình 3 12 Phương pháp chia tách phổ .82
Hình 3 13 Đa truy nhập sử dụng SCM và một couple hình sao 85
Hình 3 14 Hệ thống phân phối video đa kênh 1 86
Hình 3 15 Hệ thống phân phối video đa kênh 2 sử dụng SCM Coherent: local LD có thể đặt ở CO hoặc ở HUB 87
Hình 3 16 Hệ thống phân phối video đa kênh dùng EDFA đặt ở CO và đặt ở trên đường truyền 88
Trang 13Hình 3 17 Nâng cấp dịch vụ bằng phương pháp ghép kênh 89
Hình 3 18 Nâng cấp dịch vụ dùng phương pháp ghép kênh sóng mang phụ 90
Hình 3 19 Nâng cấp dịch vụ dùng WDM 90
Hình 3 20 Hệ thống dựa trên WDM 90
Hình 3 21 Nâng cấp dịch vụ dùng WDM 91
Hình 4 1 Kiến trúc mạng truy nhập xDSL 95
Hình 4 2 Mô hình kết nối mạng quang thụ động GPON 101
Hình 4 3 Sơ đồ mạng FTTH tại đài Chợ Lớn 104
Trang 14DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1 1 Ví dụ về các đặc tính khác nhau của các loại dịch vụ phổ biến 18
Bảng 2 1 So sánh giũa hai hệ thống trung kế và hệ thống thuê bao 36
Bảng 2 2 So sánh các phương pháp ghép kêng cho truyền dẫn song hướng 57
Bảng 2 3 So sánh việc chia sẻ tài nguyên của đa truy nhập 60
Bảng 2 4 So sánh tương đối các phương pháp đa truy nhập 62
Bảng 3.1 Phân loại các mạng truy nhập khác nhau 69
Bảng 3 2 Các so sánh các kiến trúc khác nhau của PON .75
Bảng 3.3 So sánh các loại PON 83
Trang 15ra những trào lưu phát triển các ngành dịch vụ viễn thông Cũng trên phương diện
ấy, thị trường cung cấp dịch vụ viễn thông Việt Nam cũng chịu áp lực mạnh mẽ trong xu hướng chung của thế giới, điều này cũng đặt ra vấn đề đặt ra định hướng đầu tư tối ưu của Viễn thông thành phố (VTTP) nhằm cạnh tranh với các đối thủ cung cấp dịch vụ viễn thông
Vấn đề đặt ra cho VTTP lúc này bao gồm việc thoái lui của các dịch vụ băng hẹp như điện thoại cố định, fax… và việc canh tranh gay gắt của công nghệ thông tin với xương sống chính là thị trường internet với các yêu cầu kỹ thuật:
Nâng cao chất lượng đường truyền nhằm giữ vững những dịch vụ hiện đang
Trang 161.2 Lịch sử nghiên cứu
Do sự bùng nổ một cách mạnh mẽ của các thiết bị đầu cuối với cấu hình mạnh cùng sự phát triển hệ thống thông tin đa phương tiện ngày càng lớn dẫn đến nhu cầu truyền dẫn tốc độ cao trở nên phổ biến Việc sở hữu một đường truyền có tốc độ cao vô hình chung đã dẫn tới một thách thức đó là làm sao thiết kế một mạng truyền dẫn có khả năng đáp ứng điều kiện trên Mạng cáp quang với những
ưu điểm nổi trội khả dĩ đáp ứng nhu cầu đã từng bước phát triển kể cả công nghệ cũng như có thể nhằm nâng cao tính cạnh tranh Nội dung chính của luận văn này tập trung vào việc tối ưu hóa mạng cáp quang FTTH, qua đó, xây dựng thiết kế mạng cáp quang phù hợp nhằm cung cấp dịch vụ trong nhiều điều kiện khác nhau
1.3 Mục đích nghiên cứu
Đề tài thực hiện nhằm dựa trên những mục tiêu chính sau:
Xây dựng một hệ thống hoạt động dựa trên nguyên lý hoạt động của hệ thống truy nhập hiện tại phối linh hoạt Sử dụng hệ thống trên làm mô hình chung trong việc nghiên cứu, đánh giá các yếu tố ràng buộc, ảnh hướng tới chất lượng của dịch vụ viễn thông
Đề xuất và đánh giá một số phương án tối ưu hóa mạng FTTH được sử dụng hiện nay đồng thời đưa ra các cơ chế điều phối trang thiết bị, cơ sở hạ tầng trên nhiều nền công nghệ khác nhau một cách linh hoạt và phù hợp hơn, cho phép cung cấp chất lượng dịch vụ tốt hơn, tối ưu hơn cho việc sử dụng băng thông mạng người dùng
Đánh giá mang tính hệ thống dựa trên các kịch bản thực tế về các yêu cầu
kỹ thuật mạng khác nhau với các tốc độ bit, độ trễ gói, tỷ lệ mất gói, chất lượng hình ảnh, thời gian từng đoạn hình ảnh… Qua đó, thực hiện phân tích các ưu điểm
và khả năng nhằm thiết kế và thi công linh hoạt để nâng cao hiệu suất trong các điều kiện khác nhau
Trang 171.4 Phạm vi nghiên cứu
Đề tài tập trung vào việc đánh giá hiệu năng hoạt động của mạng cáp FTTH với các phần tử mạng khác nhau dưới những kịch bản mạng của người sử dụng cuối cùng là đạt yêu cầu nhất, nói cách khác đề tài chỉ giới hạn trong vùng dân cư
và mật độ tương đối ổn định trong khoảng thời gian khoảng vài năm với yêu cầu về chất lượng phù hợp Do đó, việc nghiên cứu cho nhiều khu vực quanh một đài với mật độ sử dụng dịch vụ vô cùng biến thiên cũng như sự thay đổi cơ cấu kinh tế vùng dẫn đến sự thay đổi lượng khách hàng truy nhập dữ liệu chưa được đề cập tới trong nghiên cứu này
Các mạng quang công nghệ AON, GPON, TPON sử dụng trong đề tài nghiên cứu đều dựa trên nền những mạng mà sự vận hành đạt độ tin cậy về bảo mật, ổn định các tính năng cần có về về đường truyền (tốc độ, nhu cầu về băng thông như AON là 100Mbps – 1Gbps, GPON là 2,5Gbps/1,25Gbps ) Tuy nhiên, khắc phục nhược điểm của từng mạng riêng lẻ này sẽ không được xử lý tới trong luận văn
1.5 Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết về kỹ thuật truy nhập quang FTTH với nhiều nền công nghệ linh hoạt khác nhau, đồng thời xây dựng mô hình hoạt động trên cơ sở vận hành thực tế của mạng khảo sát với những hoạt động cụ thể từ đó đưa ra ứng dụng tối ưu hóa trong các điều kiện, kịch bản về nhu cầu sử dụng dịch đa dạng của nhiều khu vực
1.6 Tổ chức, sắp xếp của luận văn
Luận văn được tổ chức, phân bổ về nội dung trong sáu chương như sau:
Trang 18Chương I Phần mở đầu trình bày về các vấn đề đặt ra, lý do và mục tiêu
nghiên cứu của đề tài, đồng thời cũng nêu rõ về phạm vi nghiên cứu được thực hiện trong nội dung của luận văn
Chương II Tổng quang mạng truy nhập FTTH trình bày các khái niệm về
mạng truy nhập, các yêu cầu và các hình thức truy nhập khác nhau, trong đó mạng truy nhập quang cũng được đề cập
Chương III Kỹ thuật ứng dụng cho hệ thống FTTH trình bày sự khác nhau
của kỹ thuật truyền dẫn trong mạng FTTH, trong đó chú trọng sự khác nhau về đặc điểm sự phân loại của hệ thống vòng thuê bao (Subcriber Loop Systems), cũng như khái niệm cơ bản và công nghệ của topo mạng (Network Topology), phương pháp ghép kênh (Multiplexing Methods), phương pháp truy nhập (Acsess Methods), và mode truyền (Transfer Mode)
Chương IV Các hệ thống truy nhập FTTH thực tế trình bày về hệ thống truy
nhập FTTH với các mô hình mạng tương ứng GPON, TPON và hệ thống ghép kênh tương ứng
Chương V Phương án tối ưu hóa mạng cáp quang FTTH tại VTTP trình bày
về Ứng dụng lý thuyết vào tối ưu hóa mạng cáp quang FTTH trong thực tế cụ thể là mạng FTTH tại đài Chợ Lớn thuộc Viễn Thông Thành Phố Hồ Chí Minh
Chương VI Kết luận và hướng phát triển đề tài trình bày kết luận chung
của luận văn đồng thời đưa ra các hướng có thể tiếp tục được nghiên cứu để nâng cao khả năng hoạt động của hệ thống nhằm cung cấp các dịch vụ cộng thêm có chất lượng cao hơn
Trang 19CHƯƠNG II
TỔNG QUAN MẠNG TRUY NHẬP
Trong chương này sẽ giới thiệu tổng quan về mạng truy nhập các yêu cầu của mạng truy nhập, các hình thức truy nhập khác nhau Việc cần thiết phải xây dựng mạng truy nhập cáp quang cũng sẽ được đề cập đến
2.1 Giới thiệu chung về mạng truy nhập
Mạng truy nhập là mạng nằm giữa người sử dụng dịch vụ viễn thông và điểm dịch vụ của mạng Mạng truy nhập được xây dựng để cung cấp dịch vụ viễn thông đến thuê bao
Trước đây, tại nhà thuê bao có thể nhận được hai loại dịch vụ thiết yếu Thứ nhất là dịch vụ thoại truyền thống POST (Plain old telephone sevice) thông qua mạng điện thoại, thứ hai là dịch vụ truyền hình quảng bá thông qua mạng cáp Gần đây, thêm một dịch vụ thứ ba là dịch vụ truyền dữ liệu mà ứng dụng của dịch vụ này vô cùng to lớn (điển hình là truy nhập Internet thông quang mạng Internet có thể dùng công nghệ quay số (Dial Up) hoặc công nghệ DSL (Digital Suberiber line) thông quang mạng thoại)
Những công nghệ trước đây đã phần nào thoã mãn được nhu cầu đa dạng của các loại dịch vụ hiện nay Tuy nhiên các dạng dịch vụ tốc độ cao hơn là đa dạng, rộng lớn và không thể biết trước điều này đã gây cho mạng hiện nay khó có thể đáp ứng được các dịch vụ sẽ phát sinh trong tương lai Ngày nay khách hàng đang quang tâm đến các loại dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao và các dạng dịch vụ dữ liệu tốc độ cao khác như đào tạo từ xa, truyền hình hội nghị, video độ phân giải cao, video theo yêu cầu, …(Bảng 1.1) Tương lai các dịch vụ không biết trước chắc chắn sẽ là những dịch vụ băng thông lớn và điều này yêu cầu mạng viễn thông nói chung và mạng truy nhập nói riêng phải phát triển để đáp ứng Một khái
Trang 20niệm mạng cho tất cả dịch vụ (Full Service Network) đang được nghiên cứu để cung cấp tất cả các loại dịch vụ qua mạng truy nhập Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đều đang đầu tư nghiên cứu để trở thành nhà cung cấp dịch vụ đầy đủ (Full Service) Mạng truy nhập quang đến thuê bao FTTx (Fiber to the Cab /Curb/Building/Home) có thể đáp ứng nhu cầu này[1]
Bảng 1 1 Ví dụ về các đặc tính khác nhau của các loại dịch vụ phổ biến
Video quảng bá Quảng bá 6 Mbps 0
Video tương tác Tương tác 6 Mbps Nhỏ
Video hội nghi Tương tác 6 Mbps 6 Mbps
Dịch vụ kinh doanh Tương tác 1,5 Mbps – 10
Gbps
1,5 Mbps - 10 Mbps
Tất cả dịch vụ viễn thông có thể phân loại dựa trên 3 tiêu chuẩn chính sau: Thứ nhất: là yêu cầu về băng thông có thể từ vài chục Kbps cho dịch vụ thoại đến vài Mbps cho video hoặc vài trăm Mbps cho dịch vụ kênh thuê riêng tốc
độ cao
Thứ hai: dịch vụ là đối xứng (symmetric) như video hội nghị hay bất đối xứng asymmetric (một hướng tốc độ cao, một hướng tốc độ thấp), ví dụ như video quảng bá Ngày nay đa số dịch vụ là bất đối xứng có nghĩa là băng thông chiều xuống (downstream) sẽ lớn hơn nhiều băng thông chiều lên (upstream)
Trang 21Thứ ba: dịch vụ là quảng bá có nghĩa thuê bao sẽ nhận cùng một lượng thông tin hay dịch vụ là tương tác (còn gọi là switched) có nghĩa là thuê bao khác nhau sẽ nhận được những thông tin khác nhau
Các loại mạng truy nhập hiện nay: mạng truy nhập cáp đồng, mạng truy nhập cáp quang, mạng truy nhập vô tuyến (viba, vệ tinh)
2.2 Vị trí vai trò của mạng truy nhập
2.2.1 Vị trí của mạng truy nhập
Phần mạng giao tiếp trực tiếp với khách hàng hiện nay là mạng cáp đồng, bán kính vùng phục vụ của tổng đài hạn chế do khả năng truyền tín hiệu của cáp đồng Ở các thành phố lớn, vì lý do an toàn, dung lượng tổng đài không thể quá lớn, điều này tạo ra nhu cầu về một số lượng lớn các tổng đài (nút chuyển mạch) trong khu vực dân cư lớn, do đó việc khai thác kém hiệu quả Còn ở những cấp dưới của mạng do mật độ thuê bao không cao, dung lượng của tổng đài thường hạn chế trong khoảng vài trăm đến vài ngàn thuê bao, số điểm cần phục vụ nhiều, điều này cũng tạo nên một số lớn các tổng đài độc lập việc kết nối các tổng đài độc lập này cũng làm tăng số cấp của mạng [6]
Vì vậy mạng cáp đồng không thể thoả mãn nhu cầu về dịch vụ mới cũng như các dịch vụ băng rộng
Trong điều kiện công nghệ không ngừng phát triển, trình độ quản lý không ngừng nâng cao hiện nay, các nhà khai thác mạng đòi hỏi:
Tăng bán kính phục vụ của nút chuyển mạch (tổng đài)
Sẵn sàng cung cấp dịch vụ mới (kể cả dịch vụ băng rộng) trên cùng một hạ tầng mạng
Giảm chi phí quản lý, khai thác mạng
Mạng truy nhập ra đời nhằm đáp ứng những đòi hỏi trên
Trang 22Mạng truy nhập là mạng nằm giữa người sử dụng dịch vụ viễn thông và điểm dịch vụ của mạng
Hình 1 1 Vị trí của mạng truy nhập
UNI: giao diện người sử dụng – mạng
NNI: giao diện mạng – mạng
Q: giao diện quản lý
AN: mạng truy nhập
TMN: mạng quản lý viễn thông
PSTN: mạng điện thoại công cộng
Mạng viễn thông hiện nay chia làm hai thành phần: mạng lõi và mạng truy nhập cả hai thành phần đều nằm dưới mạng quản lý chung TMN
Mạng lõi bao gồm các tổng đài (kể cả tổng đài nội hạt và tổng đài truyền dẫn – transit) và các hệ thống truyền dẫn liên đài dung lượng lớn
Mạng truy nhập bao gồm (thường) bốn thành phần: kết cuối mạng nối với tổng đài nội hạt, mạng phân phối với các điểm truy nhập mạng, môi trường kết nối thuê bao và các thiết bị đầu cuối của người
sử dụng
Hiện nay các nhà khai thác và các nhà nghiên cứu đang tập trung vào mạng truy nhập vì một số lý do sau:
Trang 23Mạng truy nhập chiếm khoảng một nữa chi phí đầu tư toàn bộ mạng viễn thông do đó tính kinh tế của việc phát triển mạng truy nhập là rất quan trọng Mạng truy nhập cho phép sử dụng cơ sở hạ tầng có hiệu quả hơn với chi phí khai thác, quản lý bảo dưỡng thấp hơn
Mạng truy nhập cho phép tối ưu cấu trúc mạng viễn thông, giảm số lượng nút chuyển mạch trên mạng, tăng bán kính phục vụ của các tổng đài nội hạt lên đến khoảng 100km (nếu sử dụng sợi quang) với mạng truy nhập hiện đại số lượng tổng đài ít hơn nhưng dung lượng mỗi nút cao hơn so với mạng hiện tại Mạng truy nhập cùng với tổng đài nội hạt thuộc một cấp của mạng viễn thông
Mạng cáp đồng không thể thoả mãn nhu cầu đang phát triển nhanh chóng
về các dịch vụ mới như các dịch vụ băng rộng và các yêu cầu về truy nhập đa phương tiện đa dịch vụ
Các công nghệ liên quan đến mạng truy nhập đang phát triển nhanh chóng như công nghệ điện tử, công nghệ truy nhập băng hẹp, băng rộng, các công nghệ thông tin quang, công nghệ truyền dẫn trên đôi cáp đồng, công nghệ phần mềm,
Mạng truy nhập có hệ thống quản lý giúp cho mạng hoạt động hiệu quả, ổn định linh hoạt, với các khả năng chuẩn xác, khắc phục và sữa lỗi tốt
Xu hướng hội nhập giữa mạng máy tính và mạng viễn thông đang dần trở thành hiện thực (hội tụ trên nền IP) sự phát triển của mạng truy nhập cũng là một tất yếu
2.2.2 Yêu cầu đối với mạng truy nhập
Mạng truy nhập trước hết phải có khả năng hổ trợ các dịch vụ cơ bản do tổng đài cung cấp cũng như các dịch vụ cộng thêm khác của tổng đài
Trang 24Ngoài ra mạng truy nhập cần có khả năng hổ trợ các dịch vụ khác nhau: ISDN PRI (Primary Rate Interface) 2B + D
ISDN BRI (Base Rate Interface) 30B + D
Hổ trợ kết nối PBX
Dịch vụ kênh thuê riêng (lease line) thường xuyên và bán thường xuyên
Video theo yêu cầu (VOD: Video On demand)
Truyền hình độ phân giải cao (HDTV: High Defination Telivision) Truyền hình hội nghị (Video Conference)
2.2.3 Cấu trúc mạng truy nhập
Cấu trúc mạng truy nhập gồm 4 phần: Tổng đài, kết cuối tổng đài, điểm truy nhập, môi trường kết nối thuê bao
Trang 25Điểm truy nhập mạng
Tại đầu xa của mạng là các điểm truy nhập mạng Điểm truy nhập mạng có chức năng kết nối với thuê bao sử dụng các dịch vụ khác nhau thông qua các giao diện tương ứng với từng loại dịch vụ Các điểm truy nhập mạng được kết nối với kết cuối tổng đài và kết nối với nhau thông qua mạng truyền dẫn Mạng truyền dẫn này có cầu hình linh hoạt như điểm nối điểm, điểm nối đa điểm (hình sao tích cực hay thụ động), cấu hình vòng (Ring), cấu hình BUS và có thể sử dụng các công nghệ truyền dẫn khác nhau (cáp quang, vô tuyến, cáp đồng)
Trang 26Môi trường kết cuối: Thuê bao phục vụ việc kết nối cuối cùng từ mạng truy nhập cho đến thuê bao Kết nối này dựa trên các môi trường truyền dẫn khác nhau
có thể là vô tuyến, hữu tuyến (cáp đồng hay cáp quang) Các công nghệ truyền dẫn khác nhau được sử dụng trên kết nối này tuỳ theo nhu cầu về dịch vụ khách hàng
và tuỳ theo từng hệ thống cụ thể của nhà sản xuất thiết bị
Việc cấp nguồn cho thiết bị đầu cuối thuê bao (CPE: Customer Premise Equipment) cũng được thực hiện với hai phương thức: cung cấp nguồn tại chỗ và cung cấp nguồn từ xa (tại tổng đài sẽ cấp nguồn)
2.3 Các công nghệ truy nhập, so sánh ưu khuyết điểm
Cho đến nay người ta sử dụng phổ biến các loại mạng truy nhập sau:
Truy nhập cáp đồng
Truy nhập cáp quang
Truy nhập thuê bao vô tuyến cố định, hay vô tuyến di động
Truy nhập thuê bao qua vệ tinh Việc sử dụng loại mạng truy nhập nào tuỳ thuộc vào loại dịch vụ cung cấp điều kiện tổ chức, kích cỡ mạng, …
2.3.1 Truy nhập vô tuyến
Ưu điểm
Truy nhập vô tuyến có thể áp dụng cho những vùng mà cáp đồng và cáp quang không thể đi đến được như những vùng đồi núi hải đảo, có thể mở rộng mạng truy nhập mà không cần xây dựng mạng cáp mới
Truy nhập vô tuyến có thể triển khai nhanh, linh hoạt với vốn đầu tư không lớn, đáp ứng nhanh nhu cầu của khách hàng
Trang 27Truy nhập vô tuyến được ứng dụng trong các trường hợp cần những đường truyền tạm thời phục vụ cho những nhu cầu đột biến lưu lượng trong thời gian ngắn Ví dụ như các lễ hội, các hoạt động thể thao, …
Đáp ứng cho các nhu cầu thông tin di động
Nhược điểm
Xuyên nhiễu lớn Suy hao lớn, tần số càng cao suy hao càng lớn do đó không thể nâng cao tốc độ bit
Hoạt động không ổn định do chịu ảnh hưởng vào thời tiết
Băng tần của sóng vô tuyến hẹp hơn nhiều so với cáp quang
Khả năng bảo mật thông tin kém
2.3.2 Mạng truy nhập thuê bao cáp kim loại truyền thống
Do việc triển khai mạng cáp quang gần giống với cáp kim loại nên ta sẽ đề cập thêm về phần mạng truy nhập cáp kim loại
Mạng truy nhập thuê bao là phần mạng nối các thuê bao tới tổng dài nội hạt Nó cho phép các thiết bị thuê bao nối tới các nút dịch vụ Nút dịch vụ là phần
tử mạng cung cấp khả năng truy cập vào các loại dịch vụ khác nhau
2.3.2.a Cấu trúc mạng truy nhập thuê bao cáp kim loại
Cấu trúc hình sao đơn
Hình 1 3 Cấu trúc hình sao đơn
Trang 28Cấu trúc đơn giản nhất của mạng truy nhập thuê bao là chỉ cần nối các thiết
bị tại nhà thuê bao tới tổng đài nội hạt bằng một đôi dây cáp đồng (cấu trúc hình sao đơn) như hình trên đây: hình vẽ cấu trúc đơn giản của mạng truy nhập
Tuy nhiên việc cấu trúc như vậy sẽ không hiệu quả cho việc khai thác mạng cũng như việc đi dây từ tổng đài đến thuê bao sẽ rất tốn công Ta cần một số cấu trúc sau:
Cấu trúc hình sao kép (double star)
Dùng điểm phân phối DP (Distribution point) Hình 1.4
Hình 1 4 Cấu trúc sau kép sử dụng DP
Sợi cáp cỡ 10 đôi hoặc 20 đôi sẽ được kéo đến vùng phụ cận của một nhóm thuê bao Sợi cáp này sẽ được kết cuối tại một thiết bị gọi là điểm phân phối DP Hình vẽ cấu trúc mạng truy nhập sử dụng DP
Việc lắp đặt và quản lý cáp 10 đôi hoặc 20 đôi từ tổng đài đến các DP lúc này đơn giản hơn việc sử dụng những đôi dây riêng rẽ
Tuy nhiên ta thấy nếu 10 đôi dây của DP2 đã sử dụng hết mà nhu cầu vẫn còn trong khi đó 20 đôi của DP1 chưa sử dụng hết nhưng vẫn không thể phục vụ cho vùng DP2 để khắc phục điều này người ta dùng giải pháp sau:
Cấu trúc hình sao bội 3 (tripble star)
Dùng điểm kết nối chéo, người ta gộp một số DP lại và tập trung vào một thiết bị chung gọi là điểm nối chéo (CCP: Cross Conection Poin) Như vậy sợi cáp
Trang 29dung lượng lớn đi đến CCP CCP sẽ cho phép bất cứ đôi dây cáp nào nối đến bất cứ
DP nào (làm tăng tính mềm dẻo của việc triển khai mạng cáp)
Hình 1 5 Cấu trúc mạng cáp sử dụng CCP
CCP còn gọi là tủ cáp (Cabinet) Vùng phục vụ của một tủ cáp có thể lên đến vài trăm thuê bao Ngoài ra để nâng cao tính linh hoạt của việc triển khai mạng cáp người ta còn đưa ra sử dụng mạng có đến hai điểm kết nối chéo CCP như sau: hình
vẽ cấu trúc mạng truy nhập sử dụng hai CCP
Hình 1 6 Cấu trúc mạng cáp sử dụng 2 CCP
CCP thứ nhất xuất phát từ tổng đài gọi là tủ sơ cấp (PCP: Primary CCP), CCP thứ hai gọi là tủ thứ cấp (SCP:Secondary CCP) Cáp nối từ tổng đài đến PCP gọi là cáp sơ cấp, cáp nối từ PCP đến SCP gọi là cáp thứ cấp, cáp nối từ SCP đến DP gọi là cáp phối
2.3.2.b Ưu nhược điểm của mạng truy nhập cáp kim loại
Ưu điểm mạng truy nhập thuê bao cáp kim loại
Trang 30Đây là hình thức truy nhập ra đời sớm nhất từ khi hình thành mạng thông tin liên lạc trên thế giới Đặc điểm nổi bật của hình thức truy nhập này là [1]:
Giá thành thấp
Công nghệ đơn giản
Dễ thi công, lắp đặt do trình độ tay nghề đã quen Cấu trúc của mạng cáp đồng truyền thống có các đặc điểm sau:
Căn cứ vào vùng phục vụ của tổng đài, chiều dài của dây cáp từ tổng đài đến thuê bao cũng khác nhau (từ vài chục mét đến vài km)
Nhược điểm của hình thức truy nhập cáp kim loại
Hình 1 7 Giới hạn của xDSL
Bán kính phục vụ tổng đài nhỏ
Khi truyền tần số cao dễ bị xuyên nhiễu âm
Suy hao cao Băng tần tương đối hẹp do ban đầu mạng viễn thông chỉ thiết kế cho thoại nên tốc độ bị giới hạn ở 64 Kbps nên chỉ thích hợp cho các dịch vụ thoại truyền thống và truyền số liệu tốc độ thấp
Trang 31 Tính bảo mật không cao, có thể dễ bị mắc rẽ để nghe trộm
Dễ bị ảnh hưởng nhiễu Đường kính dây dẫn thường là 0,4mm hoặc 0,5mm trọng lượng cáp nặng (so với cáp quang)
Không đáp ứng được nhu cầu phát triển lên mạng băng rộng đây là nhược điểm lớn nhất
Trong tương lai các nhà cung cấp dịch vụ sẽ phải tăng cường cung cấp các dịch vụ như: Video theo yêu cầu (VOD: Video On Demand), truyền hình độ phân giải cao (HDTV: Hing Defination Telivision), game tương tác, … các nhu cầu này đòi hỏi giải thông rộng, tốc độ cao vì thế cần phải quan tâm khắc phục hạn chế của mạng cáp đồng truyền thống Hoặc tìm một hình thức truy nhập mới như truy nhập cáp quang là một dạng truy nhập mới có thể đáp ứng được các yêu cầu nêu trên mà ta sẽ đề cập sau:
Hình 1 8 So sánh băng thông các loại dịch vụ
2.3.3 Mạng truy nhập cáp quang
2.3.3.a Ưu điểm của mạng truy nhập cáp quang
So với mạng truy nhập cáp đồng, mạng truy nhập cáp quang có một số ưu điểm sau[2]:
Độ rộng băng thông cao hơn
Trang 32 Tránh được hiện tượng sét lan truyền theo đường dây thuê bao làm
hư hỏng các thiết bị trong tổng đài
Dễ dàng khai thác, quản lý, bảo dưỡng (do cấp mạng giảm)
Truy nhập quang so với truy nhập vô tuyến cũng có nhiều ưu điểm hơn: do môi trường là vô tuyến nên dễ ảnh hưởng của xuyên nhiễu và các điều kiện thời tiết, khí hậu, …
Mạng truy nhập cáp quang có thể trực tiếp hoặc kết hợp với các phương thức truy nhập khác để đưa các dịch vụ đến tận nhà thuê bao như FTTH (Fiber To The Home) mà ta sẽ tìm hiểu kỹ các phần sau Giao tiếp vật lý của mạng truy nhập quang và thiết bị đầu cuối của nhà thuê bao có thể bằng cáp quang, cáp đồng hoặc bằng vô tuyến, có nghĩa là truy nhập quang có thể kết hợp với các loại mạng truy nhập khác
Ta thấy các đặc trưng trên không chỉ đáp ứng cho yêu cầu đối với các dịch
vụ tốc độ cao mà còn thuận tiện trong việc mở rộng, xây lắp, bảo dưỡng (tuy lúc đầu có khó khăn)
Trang 33Hình 1 9 Truy nhập quang kết hợp cáp đồng và vô tuyến hỗn hợp
OLT (Optical Line Termination) : Thiết bị đầu cuối quang
ONU (Optical Network Unit) : Thiết bị truy nhập mạng quang ONT (Optical Network Termination) : Thiết bị đầu cuối truy nhập mạng quang
NT (Network Termination) : Thiết bị đầu cuối cáp đồng
WLL (Wireless Local Loop) : Mạch vòng truy nhập thuê bao vô tuyến
WSU (WLL Subcriber Unit) : Thiết bị truy nhập thuê bao vô tuyến WAC (WLL Access Controller) : Bộ điều khiển truy nhập thuê bao vô tuyến
WCS (WLL Cell Station) : Trạm truy nhập vô tuyến
Thiết bị đầu cuối quang ONU (Optical Network Unit) có chức năng biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện và ngược lại Thiết bị đầu cuối quang có thể đặt
tại tủ cáp, hầm cáp hay tại nhà thuê bao
2.3.3.b Các phương thức truy nhập bằng cáp quang
Trang 34Hình 1 10 Các phương thức truy nhập quang
Cáp quang đến tủ cáp (FTTCab – Fiber To The Cabinet)
Cáp quang được kéo từ nhà thuê bao đến tủ cáp (FTTCab – Fiber To The Cabinet), còn cáp đồng được kéo từ tủ cáp đến nhà thuê bao Trong trường hợp này, mỗi sợi quang có thể phục vụ đến vài trăm thuê bao
Cáp quang đến nhà cao tầng (FTTB – Fiber To The Buiding)
Cáp quang được kéo từ tổng đài đến nhà cao tầng, sau đó dùng cáp đồng hoặc vô tuyến để đưa đến nhà thuê bao
Cáp quang cụm thuê bao (FTTC – Fiber To The Curb)
Cáp quang kéo từ tổng đài đến một vị trí trung tâm của cụm thuê bao, thường cách thuê bao khoảng vài trăm mét, sau đó cáp thuê bao được kéo và phân bổ đến từng thuê bao Ngoài ra có thể sử dụng phương thức truy nhập vô tuyến (trong trường hợp này gọi là vô tuyến cố định)
Cáp quang đến nhà thuê bao (FTTH – Fiber To The Home)
Cáp quang được kéo trực tiếp đến tận nhà thuê bao và được trực tiếp truy nhập vào mạng bằng giao tiếp mạng
Trang 35Việc xây dựng và triển khai mạng truy nhập cáp quang đến thuê bao sẽ đề cập ở các chương sau
2.4 Kết luận
Trong chương trình này chúng ta đã nhìn thấy được tổng quan về mạng truy nhập Các hình thức truy nhập được đề cập là truy nhập vô tuyến, cáp kim loại, cáp quang Ta cũng thấy được ưu điểm vượt trội của sợi quang so với các dạng truy nhập khác Chương này cũng cho ta thấy việc xây dựng một mạng truy nhập quang
sẽ là một điều tất yếu
Trang 36CHƯƠNG III
KỸ THUẬT ỨNG DỤNG CHO HỆ THỐNG FTTH
Trong chương này sẽ phân tích sự khác nhau về đặc điểm sự phân loại của
hệ thống vòng thuê bao (Subcriber Loop Systems), cũng như khái niệm cơ bản và công nghệ của topo mạng (Network Topology), phương pháp ghép kênh (Multiplexing Methods), phương pháp truy nhập (Acsess Methods), và mode truyền (Transfer Mode)
3.1 Tổng quan về vòng thuê bao quang (Optical Subcriber Loops)
Có hai loại vòng thuê bao quang được giới thiệu đó là: hệ thống thuê bao (Subcriber Loop Systems) và hệ thống trung kế (Trunk System) sẽ được trình bày dưới đây
3.1.1 Hệ thống thuê bao (Subcriber Loop Systems)
Một ví dụ về hệ thống thuê bao (Subcriber Loop Systems) dùng cáp quang được trình bày như Hình 2.1 Theo hình vẽ ta thấy có hai dạng truy nhập:
Hình 2 1 Tín hiệu quang đến nhà thuê bao
Trang 37Dạng thứ nhất: Thuê bao từ nhà cao tầng (Building) hoặc từ nhà riêng được kết nối trực tiếp đến tổng đài nội hạt LE (Local Exchange) còn có tên gọi là CO (Center Offices) hay TO (Telephone Offices) thông tin được truyền tải trực tiếp qua
hệ thống truyền dẫn bằng sợi quang
Dạng thứ hai
Thuê bao kết nối với TO thông qua thiết bị kết cuối phía thuê bao RT (Remote Terminal) nếu từ RT đến thuê bao dùng cáp kim loại thì ta có dạng truy nhập hỗn hợp HFC (Hybrid Fiber Coaxial) Với cách truy nhập này thông tin được mang trên cáp kim loại sẽ được ghép kênh ở thiết bị RT và sẽ được chuyển đổi thành ánh sáng bởi một thiết bị biến đổi quang – điện (Optical / Electrical Converter), ví dụ như dùng LD (Laser Diode) Thông tin được ghép kênh, biến đổi điện quang này sẽ được truyền trên sợi quang để đến tổng đài TO bởi một sợi quang Như vậy trong thiết bị RT cần phải có tối thiểu là bộ tách/ghép kênh MUX/DEMUX và bộ chuyển đổi quang điện, điện – quang Vậy trong trường hợp này hệ thống truyền dẫn quang nằm ở giữa TO và RT
3.1.2 Hệ thống trung kế (Trunk System)
Hình 2 2 Hệ thống trung kế quang
Hệ thống trung kế dùng sợi quang được chỉ ra ở Hình 2.2 Theo hình vẽ ta thấy thông tin từ thuê bao trong TO được chọn tập hợp lại và được ghép kênh tại tổng đài sau đó được truyền tải giữa các TO với nhau bằng sợi quang ở tốc độ bit rất cao Đối với khoảng cách dài hơn thì bộ lặp (repeater) hay bộ khuyếch đại sẽ
Trang 38được sử dụng ở những khoảng cách nhất định Bộ lặp sẽ nhận tín hiệu ánh sáng được điều chế chuyển đổi thành tín hiệu điện bởi O/E converter sau đó được sữa dạng qua chức năng 3R định thời, sữa dạng, tái tạo (Retiming, Reshaping, Regenerating) lại tín hiệu ban đầu Tín hiệu được tái tạo này sẽ được đổi thành tín hiệu quang nhờ bộ E/O coverter Mỗi bộ lặp chỉ thực hiện chức năng của mình với một bước sóng nhất định đã thiết kế trước Còn đối với bộ khuyếch đại quang thì
có thể thực hiện khuyếch đại với nhiều bước sóng khác nhau và cũng không cần biến đổi O/E/O mà khuyếch đại trực tiếp ánh sáng Do vậy nếu cần hệ thống tốc độ bít cao khoảng cách lớn thì khuyếch đại quang sẽ là lựa chọn ưu tiên
3.1.3 So sánh giữa hai hệ thống (trung kế và thuê bao)
Đối với hệ thống vòng thuê bao, đây là hệ thống được cấu trúc theo yêu cầu của thuê bao, mà yêu cầu của thuê bao thì không đồng nhất mà rất phức tạp kéo theo sự phức tạp của vòng thuê bao
Đối với hệ thống trung kế thì đơn giản hơn vì được thiết kế trước để đáp ứng cho một lượng nhu cầu nhất định nào đó và hệ thống này tiện lợi hơn về mặt kinh tế vì nó có thể chia sẽ cho nhiều thuê bao
Để có cái nhìn khái quát hơn về các tham số của hai hệ thống trung kế và hệ thống thuê bao ta có Bảng 2.1
Bảng 2 1 So sánh giũa hai hệ thống trung kế và hệ thống thuê bao
Cấu hình mạng Đơn giản Phức tạp
Trang 39Tố dộ bit Rất cao (vài Gbps) Thấp hơn (khoảng 600Mbps) Khoảng cách truyền Dài 50-100Km Max khoảng 20km
Thiết bị Tinh vi phức tạp Đơn giản hơn
Số lượng thiết bị Không lớn Rất lớn
3.2 Các dạng topo mạng (topology network)
Là những cấu hình mạng có thể triển khai để mạng được đảm bảo về mặt cung cấp dịch vụ cho thuê bao xuyên suốt không gián đoạn, đồng thời topo mạng cũng giúp cho việc triển khai mạng hiệu quả và dễ dàng trong việc quản lý Có rất nhiều loại topo mạng tuy nhiên ở góc độ mạng FTTX ta chỉ xét đến 3 loại topo mạng sau đây:
3.2.1 Topo sao
3.2.1.a Topo sao thụ động
Trong cấu trúc hình sao, tất cả các nút mạng đều được nối về một điểm chính gọi là nút trung tâm Nút trung tâm có thể là trạm chứa các thiết bị tích cực hoặc thụ động Môi trường truyền dẫn đối với cấu hình này có thể là các đôi dây kim loại, cáp đồng trục, cáp sợi quang Cấu hình sao có thể là cấu hình sao đơn, cấu hình sao kép như Hình 2.3
Hình 2 3 Topo dạng sao đơn
Trang 40Ở cấu trúc hình sao đơn
Từ nút trung tâm truyền tín hiệu thẳng đến các thuê bao và tín hiệu của các thuê bao được tập trung tại tổng đài để tổng đài xử lý
Ưu điểm
Cấu hình đơn giản, cho phép thực hiện truyền dung lượng lớn kênh, thiết bị mạng không phức tạp và tách chúng rời nhau, thuận lợi cho việc bảo dưỡng và khai thác
Nhược điểm
Tuy nhiên, cấu hình sao đơn lại sử dụng nhiều cáp, đối với cáp sợi quang lại không tận dụng hiệu quả băng tần (vì băng tần của sợi quang là rất lớn), điều này dẫn đến tốn kém về chi phí đầu tư Cấu hình này chỉ mang lại hiệu quả kinh tế khi giá thành cáp thấp
Đối với cấu trúc hình sao kép
Ngoài nút trung tâm là các tổng đài còn có các thiết bị đầu xa (RT remote Terminal) Từ nút trung tâm đến các thiết bị đầu xa RT có cấu trúc hình sao và từ nút đầu xa RT đến các thuê bao cũng có trúc hình sao kép, như vậy tạo thành cấu trúc hình sao kép Tuỳ theo số sử dụng các thiết bị đầu xa RT mà có thể có cấu trúc hình sao nhân đôi hoặc nhân ba Cấu trúc hình sao kép sau này còn được phát triển thành cấu trúc cây và nhánh như Hình 2.4
Hình 2 4 Topo sao kép dạng phân nhánh