Ứng dụng công nghệ GPON thiết kế mạng cáp quang FTTX GPON khu vực trạm Nguyễn Bỉnh Khiêm viễn thông TP HCM

Ứng dụng công nghệ GPON thiết kế mạng cáp quang FTTX GPON khu vực trạm Nguyễn Bỉnh Khiêm viễn thông TP HCM Ứng dụng công nghệ GPON thiết kế mạng cáp quang FTTX GPON khu vực trạm Nguyễn Bỉnh Khiêm viễn thông TP HCM luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

HÌNH HỮU LẬP

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPON THIẾT KẾ MẠNG CÁP QUANG FTTX – GPON KHU VỰC TRẠM NGUYỄN BỈNH KHIÊM – VIỄN THÔNG TP.HCM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học :

TS Nguyễn Viết Nguyên

Năm 2014

1

MỤC LỤC … ……….……… 1

LỜI CAM ĐOAN ….…….……… 4

LỜI CẢM ƠN …….……… 5

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ……… 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ … ……….……… 8

MỞ ĐẦU ….……… 9

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG (PON) 1.1 Mở đầu ……… 11

1.2 Kiến trúc của PON ……… 13

1.3 Các hệ thống PON đang được triển khai ……… 15

1.3.1 APON/BPON ……… 15

1.3.2 GPON ……… 16

1.3.3 EPON ……… 17

1.3.4 WDM-PON ……… 17

1.3.5 Nhận xét ……… 17

1.3.6 Kết luận ……… 19

CHƯƠNG 2 - TỔNG QUAN VỀ MẠNG FTTx 2.1 Định nghĩa về mạng FTTx ……… 21

2.2 So sánh mạng ADSL và FTTx ……… … 25

2.2.1 Cáp quang và cáp đồng ……… … 25

2.2.2 Một số tiêu chí về chất lượng dịch vụ giữa ADSL và FTTx ……… 26

2.3 Phân loại mạng FTTx ……… 27

2.3.1 Phân loại theo chiều dài cáp quang ……… 27

2.3.2 Phân loại theo cấu hình ……… 28

2.4 Ưu nhược điểm của mạng FTTx ……… 29

2.4.1 Ưu điểm ……… 29

2.4.2 Nhược điểm ……… ……… 30

2.5 Ứng dụng của FTTx ……… 31

2

2.6.3 Xếp hạng các nhà khai thác FTTx trên toàn thế giới ……… 33

2.7 Tình hình FTTx tại Việt Nam ……… 34

2.8 Công nghệ quang thụ động GPON và xu hướng trong tương lai ……… 34

2.8.1 Giới thiệu chung ……… 34

2.8.2 Tình hình chuẩn hóa GPON ……… 35

2.8.3 Kiến trúc mạng GPON ……… 36

2.8.4 Thiết bị đầu cuối đài trạm OLT, bộ chia Splitter, ONT/ONU ………… 37

2.8.4.1 Thiết bị OLT (Optical Line Termination ) ……… 37

2.8.4.2 Bộ chia Splitter ……… 39

2.8.4.3 Thiết bị đầu cuối mạng ONU/ONT ……… 40

2.8.5 Công nghệ GPON – xu hướng trong tương lai ……… 42

2.9 So sánh giữa Active Ethernet và GPON ……… 44

CHƯƠNG 3 - THIẾT KẾ MẠNG CÁP QUANG FTTx-GPON KHU VỰC TRẠM NGUYỄN BỈNH KHIÊM – VIỄN THÔNG TP.HCM 3.1 Cơ sở lập thiết kế ……… 46

3.1.1 Dự báo nhu cầu ……… 46

3.1.2 Hiện trạng mạng lưới hầm cống ……… 47

3.2 Mục tiêu đầu tư ……… 48

3.3 Nội dung, hình thức đầu tư ……… 48

3.4 Địa điểm xây dựng ……… 48

3.5 Qui mô xây dựng ……… 48

3.6 Các tiêu chuẩn ngành ……… 49

3.7 Các thông số và tiêu chuẩn kỹ thuật ……… 49

3.7.1 Tính năng kỹ thuật của hệ thống GPON ……… 49

3.7.2 Tính năng kỹ thuật của các vật tư mạng quang GPON ……… 52

3.7.2.1 Tập điểm quang ……… 52

3.7.2.2 Tủ cáp quang ……… 55

3

3.7.2.2d Rệp nối quang ……… 60

3.7.2.2e Các vật tư treo cáp khác ……… 61

3.8 Các phương án kỹ thuật công nghệ ……… 61

3.8.1 Phương án kỹ thuật công nghệ ……… 61

3.8.2 Phương án kết nối thiết bị ……… 62

3.8.3 Phương án dự phòng thiết bị ……… 62

3.8.4 Phương án bảo vệ môi trường, an toàn thi công, vận hành ……… 62

3.9 Phương án xây dựng ……… 63

3.9.1 Phương án lắp đặt thiết bị OLT ……… 63

3.9.2 Phương án lắp đặt cáp quang ……… 64

3.9.2.1 Phần cáp chính cấp 1 ……… 65

3.9.2.2 Phần cáp chính cấp 2 ……… 65

3.9.3 Phần cáp phối ……… 69

3.9.3.1 Tủ NBKF01010101 ……… 69

3.9.3.2 Tủ NBKF01010102 ……… 69

3.9.3.3 Tủ NBKF01010103 ……… 69

3.9.3.4 Tủ NBKF01010204 ……… 69

3.9.3.5 Tủ NBKF02020101 ……… 70

3.9.3.6 Tủ NBKF02020102 ……… 70

3.9.3.7 Tủ NBKF02020203 ……… 70

3.9.3.8 Tủ NBKF02030101 ……… 70

3.9.3.9 Tủ NBKF02030202 ……… 70

3.9.3.10 Tủ NBKF02030303 ……… 71

3.9.3.11 Tủ NBKF02030404 ……… 71

CHƯƠNG 4 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận ……… 73

4.2 Kiến nghị ……… 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……… 76

PHỤ LỤC ……… 77

MỞ ĐẦU

VNPT hiện là nhà cung cấp dịch vụ viễn thông hàng đầu với hạ tầng mạng lưới rộng khắp cả nước và cung cấp nhiều loại dịch vụ viễn thông Mạng truy nhập băng rộng hiện tại của VNPT chủ yếu dựa trên hạ tầng mạng truy nhập cáp đồng sử dụng công nghệ xDSL, về cơ bản mới chỉ đáp ứng cho các dịch vụ truy nhập tốc độ dưới 2 Mbit/s Sự phát triển của các khu vực kinh tế như: khu công nghiệp, khu công nghệ cao, khu thương mại, chung cư cao cấp, cùng với sự phát triển ngày càng lớn mạnh của các tổ chức kinh tế như: ngân hàng, kho bạc, công ty, đã tạo ra nhu cầu rất lớn trong việc sử dụng các dịch vụ tiện ích tích hợp thoại, hình ảnh và dữ liệu Bên cạnh

đó, các dịch vụ ứng dụng trên Internet ngày càng phong phú và phát triển với tốc độ nhanh chóng như các dịch vụ mua bán trực tuyến, ngân hàng, các dịch vụ đào tạo từ

xa, game trực tuyến, Đặc biệt nhu cầu về các loại dịch vụ gia tăng tích hợp thoại, hình ảnh và dữ liệu đang ngày càng tăng Sự phát triển của các loại hình dịch vụ mới, đòi hỏi hạ tầng mạng truy nhập phải đáp ứng các yêu cầu về băng thông rộng, tốc độ truy nhập cao Công nghệ truy nhập cáp đồng điển hình như xDSL đã được triển khai rộng rãi, tuy nhiên những hạn chế về cự ly và tốc độ đã không đáp ứng được yêu cầu dịch

vụ Vì vậy nghiên cứu triển khai các giải pháp truy nhập quang là vấn đề cấp thiết hiện nay nhằm xây dựng hạ tầng mạng truy nhập đáp ứng cung cấp các dịch vụ băng rộng chất lượng cao Qua đó cũng đặt ra những vấn đề cần giải quyết cấp bách đối với mạng truy nhập của VNPT Do vậy, nghiên cứu triển khai giải pháp truy nhập mới nhằm chiếm lĩnh thị trường dịch vụ mới là rất cần thiết đối với VNPT

Công nghệ truy nhập quang thụ động GPON đã được ITU chuẩn hóa, hiện nay

là một trong những công nghệ được ưu tiên lựa chọn cho triển khai mạng truy nhập tại nhiều nước trên thế giới GPON là công nghệ hướng tới cung cấp dịch vụ mạng đầy

đủ, tích hợp thoại, hình ảnh và số liệu với băng thông lớn tốc độ cao Do vậy GPON sẽ

là công nghệ truy nhập lựa chọn triển khai hiện tại và tương lai

GPON chính là giải pháp phù hợp nhất đối với hạ tầng mạng hiện tại của VNPT

và ngày 23/7/2008, VNPT đã có quyết định số 2039/QĐ-VT v/v “Triển khai mạng truy nhập quang thụ động (GPON)” Từ những lý do trên, em quyết định chọn đề tài

để thực hiện Luận văn là “Ứng dụng công nghệ GPON, thiết kế mạng cáp quang

FTTx-GPON khu vực trạm Nguyễn Bỉnh Khiêm – Viễn Thông TP.HCM” Luận

văn thực hiện gồm 04 chương:

Chương 1 : Tổng quan về mạng quang thụ động (PON)

Chương 2 : Tổng quan về mạng FTTx

Chương 3 : Thiết kế mạng cáp quang FTTx-GPON khu vực trạm Nguyễn Bỉnh

Kiêm – Viễn thông TP.HCM Chương 4 : kết luận và kiến nghị

sử dụng đã tăng lên 35% so với trước khi nâng cấp Lưu lượng thoại cũng tăng lên, nhưng với tốc độ thấp hơn nhiều, khoảng 8% mỗi năm Theo hầu hết các báo cáo phân tích, lưu lượng của dữ liệu hiện nay đã vượt trội hơn rất nhiều so với lưu lượng thoại Càng ngày sẽ càng có nhiều dịch vụ và các ứng dụng mới được triển khai khi băng thông dành cho người sử dụng tăng lên Đứng trước tình hình đó, một số công nghệ mới đã được đưa ra nhằm đáp ứng những đòi hỏi về băng tần

Hiện tại, các nhà cung cấp dịch vụ đã triển khai cung cấp dịch vụ Internet bằng công nghệ đường dây thuê bao số DSL DSL sử dụng đôi dây giống như dây điện thoại, và yêu cầu phải có một modem DSL đặt tại thuê bao và DSLAM đặt tại tổng đài Tốc độ dữ liệu của DSL nằm trong khoảng từ 128 Kb/s đến 1,5 Mb/s Mặc dù tốc

độ của nó đã tăng đáng kể so với modem tương tự, nhưng khó có thể được coi là băng rộng do không cung cấp được các dịch vụ video, thoại, dữ liệu cho các thuê bao ở xa Khoảng cách từ tổng đài đến theo bao chỉ trong phạm vi 5,5 km Ta có thể tăng khoảng cách này bằng giải pháp triển khai thêm nhiều DSLAM đến gần thuê bao, nhưng đây là một giải pháp không hiệu quả do chi phí quá cao

Một giải pháp khác được đưa ra là sử dụng cáp modem Các công ty cáp TV cung cấp các dịch vụ Internet bằng cách triển khai các dịch vụ tích hợp dữ liệu trên mạng cáp đồng trục, mà ban đầu được thiết kế để truyền dẫn tín hiệu video tương tự Ví dụ, mạng HFC sẽ có sợi quang nối từ các đầu dẫn hay các hub đến các nút quang, và từ các nút quang sẽ phân chia đến các thuê bao thông qua cáp đồng trục, bộ lặp và các bộ ghép/tách Tuy nhiên, mô hình kiến trúc này có nhược điểm là thông lượng hiệu dụng của các nút quang không quá 36 Mb/s, vì vậy tốc độ thường rất thấp vào những giờ cao điểm

Như vậy, chúng ta thấy rằng cả công nghệ DSL và cáp modem đều không đáp ứng được những yêu cầu về băng thông cho mạng truy nhập Hầu hết các nhà công nghệ mạng hiện nay đều đang tiến tới một công nghệ mới, tập trung chủ yếu vào truyền tải

dữ liệu, đặc biệt là dữ liệu IP Trong bối cảnh đó, công nghệ PON sẽ là một giải pháp tối ưu cho mạng truy nhập băng rộng Người ta trông đợi mạng PON sẽ giải quyết được các vấn đề tắc nghẽn băng thông của mạng truy nhập trong kiến trúc mạng viễn thông, giữa một bên là các nhà cung cấp dịch vụ CO, các điểm kết cuối, các điểm truy nhập và một bên là các công ty được cung cấp dịch vụ, hay một khu vực tập trung các thuê bao

Mạng quang thụ động có thể định nghĩa một cách ngắn gọn như sau: “Mạng quang thụ động (PON) là một mạng quang không có các phần tử điện hay các thiết bị quang điện tử”

Như vậy với khái niệm này, mạng PON sẽ không chứa bất kỳ một phần tử tích cực nào mà cần phải có sự chuyển đổi điện - quang Thay vào đó, PON sẽ chỉ bao gồm: sợi quang, các bộ chia, bộ kết hợp, bộ ghép định hướng, thấu kính, bộ lọc, Điều này giúp cho PON có một số ưu điểm như: không cần nguồn điện cung cấp nên không bị ảnh hưởng bởi lỗi nguồn, có độ tin cậy cao và không cần phải bảo dưỡng do tín hiệu không bị suy hao nhiều như đối với các phần tử tích cực

Mạng PON ngoài việc giải quyết các vấn đề về băng thông, nó còn có ưu điểm là chi phí lắp đặt thấp do nó tận dụng được những sợi quang trong mạng đã có từ trước PON cũng dễ dàng và thuận tiện trong việc ghép thêm các ONU theo yêu cầu của các dịch vụ, trong khi đó việc thiết lập thêm các nút trong mạng tích cực khá phức tạp do việc cấp nguồn tại mỗi nút mạng, và trong mỗi nút mạng đều cần có các bộ phát lại PON có thể hoạt động với chế độ không đối xứng Chẳng hạn, một mạng PON có thể truyền dẫn theo luồng OC-12 (622 Mbits/s) ở đường xuống và truy nhập theo luồng OC-3 (155 Mbits/s) ở đường lên Một mạng không đối xứng như vậy sẽ giúp cho chi phí của các ONU giảm đi rất nhiều, do chỉ phải sử dụng các bộ thu phát giá thành thấp hơn…

PON còn có khả năng chống lỗi cao (cao hơn SONET/SDH) Do các nút của mạng PON nằm ở bên ngoài mạng, nên tổn hao năng lượng trên các nút này không gây ảnh hưởng gì đến các nút khác Khả năng một nút mất năng lượng mà không làm ngắt mạng là rất quan trọng đối với mạng truy nhập, do các nhà cung cấp không thể đảm bảo được năng lượng dự phòng cho tất cả các đầu cuối ở xa

Với những lý do như trên, công nghệ PON có thể được coi là một giải pháp hàng đầu cho mạng truy nhập PON cũng cho phép tương thích với các giao diện SONET/SDH và có thể được sử dụng như một vòng thu quang thay thế cho các tuyến truyền dẫn ngắn trong mạng đô thị hay mạch vòng SONET/SDH đường trục

1.2 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 thụ động, các đầu nối và các mối hàn quang Các phần tử tích cực như OLT và các ONU đều nằm ở đầu cuối của PON Tín hiệu trong PON có thể được phân ra và truyền đi

theo nhiều sợi quang hoặc được kết hợp lại và truyền trên một sợi quang thông qua bộ ghép quang, phụ thuộc vào tín hiệu đó là đi theo hướng lên hay hướng xuống của PON PON thường được triển khai trên sợi quang đơn mode, với cấu hình cây là phổ biến PON cũng có thể được triển khai theo cấu hình vòng ring cho các khu thương mại hoặc theo cấu hình bus khi triển khai trong các khu trường sở, Mô hình mạng quang thụ động với các phần tử của nó được biểu diễn như trong Hình 1.1: Mô hình mạng quang thụ động

Hình 1.1 Mô hình mạng quang thụ động

Về mặt logic, PON được sử dụng như mạng truy nhập kết nối điểm - đa điểm, với một 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 như trong Hình 1.2 : 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 khai theo bất cứ cấu hình nào trong các cấu hình trên Ngoài ra, PON còn có thể thu gọn lại thành các vòng ring kép, hay hình cây, hay một nhánh của cây Tất cả các tuyến truyền dẫn trong PON đều được thực hiện giữa OLT và ONU OLT nằm ở CO

và kết nối mạng truy nhập quang với mạng đô thị (MAN) hay mạng diện rộng

(WAN), được biết đến như là những mạng đường trục ONU nằm tại vị trí đầu cuối người sử dụng(FTTH hay FTTB hoặc FTTC)

(b) được sử dụng phổ biến nhất Đây là những cấu hình rất mềm dẻo, phù hợp

với nhu cầu phát triển của thuê bao, cũng như những đòi hỏi ngày càng tăng về băng thông

1.3 Các hệ thống PON đang được triển khai :

1.3.1 APON/BPON

Từ năm 1995, 7 nhà khai thác mạng hàng đầu thế giới đã lập nên nhóm FSAN (Full Service Access Network) với mục tiêu là thống nhất các tiêu chí cho mạng truy nhập băng rộng Hiện nay các thành viễn của FSAN đã tăng lên đến trên 40 trong đó

có nhiều hãng sản xuất và cung cấp thiết bị viễn thông lớn trên thế giới

Các thành viên của FSAN đã phát triển một tiêu chí cho mạng truy nhập PON sử dụng công nghệ ATM và giao thức lớp 2 của nó Hệ thống này được gọi là APON (viết tắt của ATM PON) Cái tên APON sau đó được thay thế bằng BPON với ý diễn đạt PON băng rộng Hệ thống BPON có khả năng cung cấp nhiều dịch vụ băng rộng như Ethernet, Video, đường riêng ảo (VPL), kênh thuê riêng, v.v Năm 1997 nhóm FSAN đưa các đề xuât chỉ tiêu BPON lên ITU-T để thông qua chính thức Từ đó, các tiêu chuẩn ITU G.983.X cho mạng BPON lần lượt được thông qua

Hệ thống BPON hỗ trợ tốc độ không đối xứng 155 Mbps hướng lên và 622 Mbps hướng xuống hoặc tốc độ đối xứng 622 Mbps Các hệ thống BPON đã được sử dụng nhiều ở nhiều nơi, tập trung ở Bắc Mỹ, Nhật Bản và một phần Châu Âu

1.3.2 GPON

Do đặc tính câu trúc của BPON khó có thể nâng câp lên tốc độ cao hơn 622 Mbps

và mạng PON trên cở sở nền ATM không tối ưu đối với lưu lượng IP, nhóm FSAN phát triển một hệ thống mạng PON mới từ năm 2001 với tốc độ 1Gbps hỗ trợ cả lưu lượng ATM và IP Dựa trên các khuyến nghị của FSAN, từ năm 2003-2004, ITU-T đã chuẩn hóa một loạt các tiêu chuẩn cho mạng PON Gigabit (GPON) bao gồm G.984.1,G.984.2 và G.984.3

Chuẩn GPON hiện nay được định nghĩa dựa trên các giao thức cơ bản của chuẩn SONET/SDH ITU Các giao thức của nó khá đơn giản và đòi hỏi rât ít thủ tục Chính

vì thế mà hiệu suât băng thông của GPON đạt tới hơn 90%

Các ưu điểm của GPON : Cung câp dịch vụ bộ ba: hỗ trợ các dịch vụ âm thanh,

dữ liệu và video truyền theo định dạng gốc của nó Rất nhiều các dịch vụ Ethernet như

QoS, VLAN, IGMP (Internet Group Management Protocol) và RSTP (Rapid

SpanningTree Protocol)cũng được hỗ trợ Hiệu suất và tốc độ đường truyền cao nhất :

GPON hỗ trợ tốc độ bít cao nhất từ trước tới nay với tốc độ hướng xuống/ hướng lên tương ứng 2,488/1,244 Gbit/s GPON cung câp độ rộng băng lớn chưa từng có từ trước tới nay và là công nghệ tối ưu cho các ứng dụng của FTTH và FTTB

Hiện nay cũng như trong tương lai GPON là công nghệ phù hợp cho việc truyền thông Ethernet/IP với việc hỗ trợ truyền tiếng nói và video qua PON bằng việc sử dụng giao thức SONET/SDH

1.3.3 EPON

Năm 2001, IEEE thành lập một nhóm nghiên cứu Ethernet in the First Mile (EFM) với mục tiêu mở rộng công nghệ Ethernet hiện tại sang mạng truy nhập vùng, hướng tới các mạng các mạng đến nhà thuê bao hoặc các doanh nghiệp với yêu cầu vẫn giữ các tính chất của Ethernet truyền thống Ethernet PON được bắt đầu nghiên cứu trong thời gian gian này

Ethernet PON (EPON) là mạng trên cở sở PON mang lưu lượng dữ liệu gói trong các khung Ethernet được chuẩn hóa theo IEEE 802.3 Sử dụng mã đường truyền 8b/10B và hoạt động với tốc độ 1Gbps

1.3.5 Nhận xét :

Vào giữa những năm 90 của thế kỷ này, công nghệ APON (ATM - PON) đã được

áp dụng để truyền tải dữ liệu và tiếng nói Chậm hơn một chút là BPON, nó sử dụng cấu trúc chuyển đổi ATM ở các đường biên mạng Tuy nhiên hiện nay mạng APON/BPON không được quan tâm phát triển do chỉ hỗ trợ dịch vụ ATM và tốc độ truy nhập thấp hơn nhiều so với các công nghệ hiện hữu khác như GPON hay EPON Các nghiên cứu hiện nay đang tập trung vào GPON và EPON/GEPON vì đây là các công nghệ mới hứa hẹn sẽ được triển khai rộng rãi trong mạng truy nhập băng rộng do các đặc điểm vượt trội của chúng so với các công nghệ khác

Trong khi GEPON chỉ cung cấp tốc độ truyền là 1,25 Gbit/s thì GPON lại cho phép đạt tới tốc độ 2.448 Gbit/s Và thậm chí, khi càng ngày các nhà cung cấp dịch vụ càng cố tiết kiệm chi phí bằng việc tận dụng tối đa băng thông thì có vẻ như GEPON đang dần trở thành một sự lựa chọn không được đánh giá cao Với hiệu suất từ 50% - 70%, băng thông của GEPON bị giới hạn trong khoảng 600Mbps đến 900Mbps, trong khi đó GPON với việc tận dụng băng thông tối đa nó có thể cho phép các nhà cung cấp dịch vụ phân phối với băng thông lên đến 2300 Mbps

Trong một nghiên cứu điển hình, hệ thống mạng GPON của Flexlight có thể đạt tới hiệu suất mạng 93%, điều đó có nghĩa là chỉ có 7% độ rộng băng tần được sử dụng cho việc quy định các thủ tục của giao thức truyền thông Hiệu suất lớn, độ rộng băng tần lớn, GPON hứa hẹn mang lại nhiều lợi nhuận cho các nhà cung cấp dịch vụ Trong khi đó APON, BPON, hay EPON lại tốn khá nhiều băng thông cho việc quy định các thủ tục truyền thông Chính vì thế mà hiệu suất băng thông giảm đi đáng kể Cụ thể là APON và BPON còn 70% và EPON còn 50%

Đã được chuẩn hoá theo ITU - T G.984, GPON cho phép cung cấp đường truyền với các định dạng gốc như IP và TDM, đây thực sự là một giải pháp công nghệ PON đạt hiệu quả kinh tế có thể sử dụng cho cả các dịch vụ gia đình cũng như là cho các doanh nghiệp Với những đặc tính hỗ trợ cao nhất và độ rộng băng tiêu dùng được nâng từ 10 MHz lên 100 MHz cho truyền dữ liệu Internet, đáp ứng được các yêu cầu

cho nhiều dòng IPTV (Internet Protocol Television),và có thể hỗ trợ truyền thông cả SDTV (Standard Definition Television)và HDTV (High Definition TeleVision),

GPON đã thực sự được đánh giá là kinh tế hơn EPON

Mặt khác trong khi tiêu chuẩn IEEE 803.2ah chỉ hỗ trợ 2 lớp ODN : lớp A và lớp

B thì ITU-GT.984.2 GPON GPM hỗ trợ cả lớp C, lớp cấp cao hơn Lớp C cho phép mạng PON mở rộng cự ly tới 20 Km, cung cấp cho số lượng lớn người dùng cuối, đạt tới 64 thậm chí 128 ONU/ONT

Bên cạnh đó trong khi EPON chỉ hỗ trợ duy nhât một tốc độ truyền dẫn đối xứng 1,25/1,25 Gbps ITU- T G.984.2 GPON GPM linh hoạt và biến đổi được hơn nhiều hơn, cho phép các tốc độ hướng xuống 1,25 và 2,5 Gbps, hướng lên cho phép 155 Mbps, 622 Mbps hay 1,25 và 2,5 Gbps Cả hai công nghệ đều nhắm tới thị trường truy

nhập, bao gồm các ứng dụng Fiber-To-The- Home và Fiber-To-The Building/Curb với đặc trưng là tốc độ truy nhập không đối xứng giữa hướng lên và hướng xuống Thậm chí với sự phát triển của các ứng dụng dữ liệu thì cũng không có nhu cầu đến 1,25 Gbps trong hướng lên Trong khi GPON cho phép các nhà cung cấp dịch vụ để thiết lập những tốc độ kết nối theo nhu cầu thực tế, EPON không thực hiện được điều này Mặc dù đây không là một vấn đề lớn về chi phí đối với kết nối tốc độ cao, tuy nhiên

để hỗ trợ 1.25 Gbps hướng lên, đòi hỏi phải cung cấp laser DFP ở đầu cuối và điôt thác quang APD đắt tại trung tâm mạng quang CO

Từ những so sánh trên có thể thấy rằng GPON thích hợp hơn so với EPON trong việc lắp đặt các hệ thống mạng để cung cấp các khả năng dự phòng cần thiết hỗ trợ cho O&M, khả năng tương thích cũng như là bảo mật Đây là những điều kiện cần thiết để điều hành một mạng kích cỡ lớn

1.3.6 Kết luận :

PON là mạng truy nhập có nhiều ưu điểm để triển khai các dịch vụ băng rộng (thoại, dữ liệu, video) giữa các khối kết cuối đường dây ở xa (ONUs) và kết cuối mạng (OLT) Không như mạng quang tích cực AON, chẳng hạn như mạng SONET/SDH, cần các bộ chuyển đổi quang điện tại mỗi nút, mạng quang thụ động PON sử dụng các

bộ ghép và chia quang thụ động để phân bổ lưu lượng quang Một mạng PON có thể tập trung lưu lượng từ 64 ONU đến một OLT được đặt tổng đài nội hạt (CO) theo kiến trúc hình cây, bus, hoặc vòng ring chống lỗi

Giống như mạng SONET/SDH, PON là công nghệ truyền tải của lớp một Từ trước đến nay, hầu hết các vòng ring quang trọng mạng viễn thông đều sử dụng các thiết bị truyền dẫn SONET/SDH Các vòng ring này đều sử dụng các bộ phát lại tại mỗi nút, với khoảng cách giữa các nút đã được tối ưu hoá cho mạng đường trục hay mạng đô thị, tuy nhiên, đây không phải là sự lựa chọn tốt nhất cho mạng truy nhập nội hạt Mạng PON ngoài việc giải quyết các vấn đề về băng thông, nó còn có ưu điểm là chi phí lắp đặt thấp do nó tận dụng được những sợi quang trong mạng đã có từ trước PON cũng dễ dàng và thuận tiện trong việc ghép thêm các ONU theo yêu cầu của các dịch vụ, trong khi đó việc thiết lập thêm các nút trong mạng tích cực khá phức tạp do việc cấp nguồn tại mỗi nút mạng, và trong mỗi nút mạng đều cần có các bộ phát lại

Không giống như trong mạng tích cực SONET/SDH, PON có thể hoạt động với chế độ không đối xứng Chẳng hạn, một mạng PON có thể truyền dẫn theo luồng OC-12 (622 Mbits/s) ở đường xuống và truy nhập theo luồng OC-3 (155 Mbits/s) ở đường lên Một mạng không đối xứng như vậy sẽ giúp cho chi phí của các ONU giảm

đi rất nhiều, do chỉ phải sử dụng các bộ thu phát giá thành thấp hơn Còn đối với mạng SONET/SDH là đối xứng, do đó trong vòng ring OC-12, tất cả các card nối với các ADM đều phải có giao diện OC-12

Ngoài ra, ở một góc độ nào đó PON còn có khả năng chống lỗi cao hơn SONET/SDH Do các nút của mạng PON nằm ở bên ngoài mạng, nên tổn hao năng lượng trên các nút này không gây ảnh hưởng gì đến các nút khác Điều này là không thể đối với mạng SONET/SDH, do quá trình phát lại ở mỗi nút mạng Khả năng một nút mất năng lượng mà không làm ngắt mạng là rất quan trọng đối với mạng truy nhập, do các nhà cung câp không thể đảm bảo được năng lượng dự phòng cho tất cả các đầu cuối ở xa

Với những lý do như trên, công nghệ PON được coi là một giải pháp đầy hứa hẹn

để giải quyết vân đề tắc nghẽn băng thông trong mạng truy nhập, cho phép triển khai các dịch vụ băng rộng và có tính tương tác Trong thời gian ngắn trước mắt, ứng dụng của công nghệ PON có thể là nhà cung cấp cho các công ty điện thoại, mạng cáp TV,

và cho các nhà cung cấp dịch vụ mạng vô tuyến Với việc đưa ra một giải pháp với giá thành hạ, băng tần cao, có khả năng chống lỗi, công nghệ PON sẽ là giải pháp tốt nhất cho mạng thế hệ sau, cũng như cho mạng truy nhập băng rộng

Ngành công nghiệp viễn thông đã phân biệt một vài mô hình riêng biệt, rõ ràng Trong đó được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay là:

 Fiber To The Home (FTTH): sợi quang được dẫn tới ranh giới không

gian sống, như một hộp cáp quang được đặt trên tường bên ngoài của một ngôi nhà

* Bao gồm các dạng dịch vụ như sau:

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

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

- Dịch vụ điện thoại truyền thống và ISDN: mạng truy nhập phải hỗ trợ một cách linh hoạt để cung cấp các dịch vụ điện thoại băng hẹp

Hình 2.1 Cấu trúc mạng truy nhập FTTH

 Fiber To The Building (FTTB): sợi quang được dẫn tới chân của một

tòa nhà cao tầng, từ đó thông qua phương tiện chuyển đổi (quang-điện) đấu nối tới từng người sử dụng riêng biệt

* Bao gồm các dạng dịch vụ như sau:

- Dịch vụ băng rộng đối xứng (broadcast nội dung, phần mềm nhóm, email , trao đổi file )

- Dịch vụ điện thoại truyền thống và ISDN: mạng truy nhập phải hỗ trợ một cách linh hoạt để cung cấp các dịch vụ điện thoại băng hẹp

- Đường thuê kênh riêng: mạng truy nhập phải hỗ trợ một cách linh hoạt để cung cấp dịch vụ thuê kênh riêng với các mức tốc độ khác nhau

Hình 2.2 Cấu trúc mạng truy nhập FTTB

 Fiber To The Curb (FTTC) : sợi quang được dẫn tới tủ cáp đặt trên

lề đường cách khu vực khách hàng gần hơn 300m,từ đó sử dụng cáp đồng đấu nối tới người dùng

* Bao gồm các dạng dịch vụ như sau:

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

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

- Dịch vụ điện thoại truyền thống và ISDN: mạng truy nhập phải hỗ trợ một cách linh hoạt để cung cấp các dịch vụ điện thoại băng hẹp

- Các dịch vụ mạng trục xDSL

Hình 2.3 Cấu trúc mạng truy nhập FTTC

 Fiber To The Node (FTTN): sợi quang được dẫn tới node, nó cũng

tương tự như FTTC, nhưng khoảng cách từ node tới khu vực khách hàng thì xa hơn, có thể tới vài kilomet

Hình 2.4 các mô hình FTTx

Nhu cầu sử dụng hạ tầng cáp quang tới hộ gia đình FTTH (Fiber to the Home) đã xuất hiện từ những năm 1980 khi mà các công ty điện thoại thấy lợi ích mang lại trong việc cung cấp các dịch vụ băng rộng tới các thuê bao Những tiến bộ nhanh chóng trong lĩnh vực thu phát và cáp sợi quang đã mở ra một tiềm năng lớn trong việc phát triển hạ tầng FTTH FTTH được xem như một giải pháp hoàn hảo trong việc thay thế mạng cáp đồng hiện tại nhằm cung cấp các dịch vụ “triple play” (bao gồm thoại, hình ảnh, truy cập dữ liệu tốc độ cao) và các ứng dụng đòi hỏi nhiều băng thông

Hiện nay, ở Việt Nam có một số nhà cung cấp dịch vụ FTTH sau :

 Tháng 8/2006 FPT Telecom chính thức trở thành đơn vị đầu tiên cung cấp loại hình dịch vụ tiên tiến này

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

 Ngày 15/05/2009, Viettel chính thức triển khai cung cấp dịch vụ truy nhập Internet FTTH (Fiber To The Home) – Cáp quang siêu tốc độ nhằm phục

vụ khách hàng doanh nghiệp mà dịch vụ truy cập Internet hiện tại (ADSL

và Leased Line) chưa đáp ứng được về tốc độ và chi phí sử dụng

Hình 2.5 Mạng FTTx khi triển khai

2.2 So sánh mạng ADSL và FTTx

2.2.1 Cáp quang và cáp đồng

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 để truyền tín hiệu đi Chính vì sự khác biệt đó mà cáp quang ít bị nhiễu, tốc độ cao và có khả năng truyền xa hơn Tuy vậy phải đến giai đoạn hiện nay thì cáp quang mới được phát 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 dần mạng cáp đồng ADSL phục vụ trực tiếp đến người sử dụng

Cáp quang dài, mỏng với thành phần của thủy tinh trong suốt bằng đường kính của 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 trung tâm

là sợi thủy tinh hoặc plastic đã được tinh chế nhằm cho phép truyền đi tối đa các tín hiệu ánh sáng Sợi quang được tráng một lớp lót nhằm phản chiếu tốt các tín hiệu Cáp quang gồm các phần sau:

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

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

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

 Jacket: Hàng chục hay hàng trăm 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

Khi phát tín hiệu thì một điốt phát sáng (LED) hoặc laser sẽ truyền dữ liệu xung ánh sáng vào cáp quang Còn khi nhận thì sẽ sử dụng cảm ứng quang chuyển xung ánh sáng ngược thành dữ liệu So với cáp đồng, cáp quang chỉ truyền sóng ánh sáng (không truyền tín hiệu điện) nên nhanh, không bị nhiễu và bị nghe trộm (tín hiệu ánh sáng từ sợi quang không bị nhiễu với những sợi khác trong cùng cáp, điều này làm cho chất lượng tín hiệu tốt hơn) Độ suy dần thấp hơn các loại cáp đồng (tín hiệu bị mất

trong cáp quang ít hơn trong cáp đồng) nên có thể tải các tín hiệu đi xa hàng ngàn km Dung lượng tải của cáp quang cao hơn, vì sợi quang mỏng hơn cáp đồng, nhiều sợi quang có thể được bó vào với đường kính đã cho hơn cáp đồng Điều này cho phép nhiều kênh đi qua một sợi 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 được dùng trong cáp đồng

Còn tín hiệu số thì cáp quang rất lý tưởng thích hợp để tải thông tin dạng số mà đặc biệt hữu dụng trong mạng máy tính Cáp quang cũng không cháy, vì không có điện xuyên qua cáp quang, do đó không có nguy cơ hỏa hạn xảy ra Tuy vậy, cáp quang và các thiết bị đi kèm lại rất đắt tiền so với các loại cáp đồng

2.2.2 Một số tiêu chí về chất lượng dịch vụ giữa ADSL và FTTx

Hiện nay, công nghệ FTTH (Fiber-To-The-Home là mạng viễn thông băng thông rộng bằng cáp quang được nối đến tận nhà để cung cấp các dịch vụ tốc độ cao như điện thoại, Internet tốc độ cao và TV) đang được triển khai khá mạnh mẽ trên thế giới Khi dùng công nghệ FTTH, đường truyền dẫn hoàn toàn bằng cáp quang tới tận phòng máy của người sử dụng Chất lượng truyền dẫn tín hiệu bền bỉ ổn định không bị suy hao tín hiệu bởi nhiễu điện từ, thời tiết hay chiều dài cáp như đối với ADSL Độ bảo mật rất cao Với ADSL, khả năng bảo mật thấp hơn vì có thể bị đánh cắp tín hiệu trên đường dây, còn với FTTH thì hầu như không thể bị đánh cắp tín hiệu trên đường dây Với công nghệ FTTH, nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp tốc độ download lên đến

10 Gigabit/giây, nhanh gấp 200 lần so với ADSL 2+ (hiện chỉ có thể đáp ứng 20 Megabit/giây) Tốc độ truyền dẫn với ADSL là không cân bằng, có tốc độ tải lên luôn nhỏ hơn tốc độ tải xuống (Bất đối xứng, Download > Upload) và tối đa 20 Mbps Còn FTTH cho phép cân bằng, tốc độ tải lên và tải xuống như nhau (Đối xứng, Download

= Upload) và cho phép tối đa là 10 Gbps, có thể phục vụ cùng một lúc cho hàng trăm máy tính FTTH đặc biệt hiệu quả với các dịch vụ: Hosting Server riêng, VPN (mạng riêng ảo), Truyền dữ liệu, Game Online, IPTV (truyền hình tương tác), VoD (xem phim theo yêu cầu), Video Conferrence (hội nghị truyền hình), IP Camera…với ưu thế

băng thông truyền tải dữ liệu cao, có thể nâng cấp lên băng thông lên tới 1Gbps, An toàn dữ liệu, Độ ổn định cao, không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện, từ trường

Bảng : So sánh ADSL và FTTx dựa trên một số tiêu chí

Độ bảo mật cao, không thể đánh cắp tín hiệu trên đường truyền Tốc độ truyền dẫn (Upload và

download )

Bất đối xứng : Download > Upload Tốc độ tối đa là 20 Mbps

Cho phép cân bằng : Upload = download Tốc độ cho phép là 10Gbps

2.3 Phân loại mạng FTTx :

2.3.1 Phân loại theo chiều dài cáp quang

Một cách tổng quan ta có thể nhìn thấy rõ sự phân loại hệ thống mạng FTTx

thông qua Hình 1.2 Như trong định nghĩa ta có các loại FTTH, FTTB, FTTU,

FTTE… Điểm khác nhau của các loại hình này là do chiều dài cáp quang từ thiết bị đầu cuối của ISP (OLT) đến các user Nếu từ OLT đến ONU (thiết bị đầu cuối phía user) hoàn toàn là cáp quang thì người ta gọi là FTTH/FTTB

 FTTH (Fiber To The Home): cáp quang chạy đến tận nhà thuê bao

 FTTB (Fiber To The Building): giống như FTTH nhưng ở đây là kéo đến các tòa nhà cao tầng

 FTTC (Fiber To The Curb): cáp quang đến một khu vực dân cư Lúc đó

từ ONU đến thuê bao có thể sử dụng cáp đồng Trong mô hình này, thiết bị đầu cuối phía người sử dụng được bố trí trong các cabin trên đường phố, dây nối tới các thuê bao vẫn là cáp đồng FTTC cho phép san xẻ giá thành của một ONU cho một số thuê bao do đó nó có thể hạ thấp được giá thành lắp đặt ban đầu

Ngoài ra còn có một số loại hình khác như là FTTE (Fiber To The Exchange), FTTN (Fiber To The Node)…

Hình 2.6 Phân loại mạng FTTx theo chiều dài cáp quang

2.3.2 Phân loại theo cấu hình

Cấu hình Point to Point: là kết nối điểm – điểm, có một kết nối thẳng từ nhà cung cấp dịch vụ đến khách hàng Trong hệ thống đường quang trực tiếp mỗi sợi quang sẽ kết nối tới chỉ một khách hàng Vì sợi quang là sử dụng riêng rẽ, nên cấu hình mạng tương đối đơn giản đồng thời do băng thông không bị chia sẻ, tốc độ đường truyền có thể lên rất cao Quá trình truyền dẫn trên cấu trúc P2P cũng rất an toàn do toàn bộ quá trình được thực hiện chỉ trên một đường truyền vật lý, chỉ có các đầu cuối là phát và thu dữ liệu, không bị lẫn với các khách hàng khác Tuy nhiên cấu trúc này có một nhược điểm cơ bản mà khó có thể phát triển cho quy mô

rộng đó là giá thành đầu tư cho một khách hàng rất cao, hệ thống sẽ trở lên rất cồng kềnh, khó khăn trong vận hành và bảo dưỡng khi số lượng khách hàng tăng lên

Cầu hình Point to Multipoints: kết nối điểm – đa điểm, một kết nối từ nhà cung cấp dịch vụ đến nhiều khách hàng thông qua bộ chia splitter Trong hệ thống này mỗi đường quang đi từ nhà cung cấp dịch vụ được chia sẻ sử dụng chung cho một số khách hàng Sẽ có một đường quang đi đến một nhóm khách hàng ở gần nhau về mặt địa lý, tại đây đường quang dùng chung này sẽ được chia tách thành các đường quang riêng biệt đi đến từng khách hàng Điều này làm giảm chi phí lắp đặt đường cáp quang và tránh cho hệ thống khi phát triển khỏi cồng kềnh

2.4 Ưu nhược điểm của mạng FTTx

2.4.1 Ưu điểm

Công nghệ FTTx sử dụng cáp quang nên nó có rất nhiều ưu điểm của hệ thống quang nói chung

Dung lượng lớn: Các sợi quang có khả năng truyền những lượng lớn thông

tin Với công nghệ hiện nay trên hai sợi quang có thể truyền được đồng thời 60.000 cuộc đàm thoại Một cáp sợi quang (có đường kính > 2 cm) có thể chứa được khoảng 200 sợi quang, sẽ tăng được dung lượng đường truyền lên 6.000.000 cuộc đàm thoại So với các phương tiện truyền dẫn bằng dây thông thường, một cáp lớn gồm nhiều đôi dây có thể truyền được 500 cuộc đàm thoại Cáp đồng trục có khả năng với 10.000 cuộc đàm thoại và một tuyến viba hay vệ tinh có thể mang được

2000 cuộc gọi đồng thời

Tính cách điện: Cáp sợi quang làm bằng chất điện môi thích hợp không chứa

vật dẫn điện và có thể cho phép cách điện hoàn toàn cho nhiều ứng dụng Nó có thể loại bỏ được nhiễu gây bởi các dòng điện chạy vòng dưới đất hay những trường hợp nguy hiểm gây bởi sự phóng điện trên các đường dây thông tin như sét hay những trục trặc về điện

Tính bảo mật: Sợi quang cung cấp độ bảo mật thông tin cao Một sợi quang

không thể bị trích để lấy trộm thông tin bằng các phương tiện điện thông thường như sự dẫn điện trên bề mặt hay cảm ứng điện từ, và rất khó trích để lấy thông tin ở dạng tín hiệu quang

Độ tin cậy cao và dễ bảo dưỡng: Do không chịu ảnh hưởng của hiện tượng

fading và do có tuổi thọ cao nên yêu cầu về bảo dưỡng đối với hệ thống quang là ít hơn so với các hệ thống khác

Tính linh hoạt: Các hệ thống thông tin quang đều khả dụng cho hầu hết các

dạng thông tin số liệu, thoại và video Các hệ thống này đều có thể tương thích với các chuẩn RS.232, RS422, V.35, Ethernet, E1/T1, E2/T2, E3/T3, SONET/SDH, thoại 2/4 dây

Tính mở rộng: Các hệ thống sợi quang được thiết kế thích hợp có thể dễ

dàng được mở rộng khi cần thiết Một hệ thống dùng cho tốc độ số liệu thấp, ví dụ E1/T1 (2,048 Mbps/1,544 Mbps) có thể được nâng cấp trở thành một hệ thống tốc

độ số liệu cao hơn bằng cách thay đổi các thiết bị điện tử Hệ thống cáp sợi quang

có thế vẫn được giữ nguyên như cũ

Sự tái tạo tín hiệu: Công nghệ ngày nay cho phép thực hiện những đường

truyền thông bằng cáp quang dài trên 70 km trước khi cần tái tạo tín hiệu, khoảng cách này còn có thể tăng lên tới 150 km nhờ sử dụng các bộ khuếch đại laser

Ngoài những ưu điểm trên của sợi quang nói chung, công nghệ FTTx còn có một số ưu điểm khác Với công nghệ FTTH, nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp tốc

độ download lên đến 10 Gbps, nhanh gấp 200 lần so với ADSL 2+ Tốc độ truyền dẫn với ADSL là không cân bằng, có tốc độ tải lên luôn nhỏ hơn tốc độ tải xuống Còn FTTH cho phép cân bằng, tốc độ tải lên và tải xuống như nhau và cho phép tối đa là 10 Gbps, có thể phục vụ cùng một lúc cho hàng trăm máy tính Tốc độ đi Internet cam kết tối thiểu của FTTx ≥ 256 Kbps

2.4.2 Nhược điểm

Mạng quang nói chung và công nghệ FTTx nói riêng có rất nhiều ưu điểm nhưng không tránh khỏi những nhược điểm Mặc dù sợi quang rất rẻ nhưng chi phí cho lắp đặt, bảo dưỡng, thiết bị đầu cuối lại rất lớn Hơn thế nữa, do thiết bị đầu cuối còn khá đắt cho nên không phải lúc nào hệ thống mạng FTTx cũng phù hợp Đối với những ứng dụng thông thường, không đòi hỏi băng thông lớn như lướt Web, check mail… thì cáp đồng vẫn được tin dùng Do đó càng ngày người ta càng cần phải đầu tư nghiên cứu để giảm các chi phí đó Ngoài ra, mặc dù băng thông

của cáp quang là rất lớn nhưng băng thông dành cho các dịch vụ về game còn hạn chế

2.5 Ứng dụng của FTTx

Thông thường, chúng sử dụng các dịch vụ viễn thông như là thoại, truyền hình, internet một cách riêng biệt Tức là chúng ta có thể sử dụng dịch vụ thoại của nhà cung cấp A, truyền hình cáp của nhà cung cấp B, internet của một nhà cung cấp

C Thậm chí với mỗi nhà cung cấp hay với mỗi một loại hình dịch vụ lại cần tới một đường dây thuê bao riêng Điều đó gây những khó khăn nhất định trong việc thu cước, thiết bị, chất lượng dịch vụ… Trong khi đó, những tính năng vượt trội của FTTx cho phép sử dụng các dịch vụ này từ một nhà cung cấp duy nhất với một đường dây thuê bao duy nhất Điều đó tạo nên sự thuận tiện không chỉ trong việc nhỏ gọn về thiết bị, đường dây, chi phí mà điều quan trọng là nó mang lại chất lượng đường truyền tốt nhất Công nghệ đáp ứng điều đó được triển khai trên nền mạng FTTx chính là IPTV

IPTV (Internet Protocol TV) là dịch vụ truyền hình qua kết nối băng rộng dựa trên giao thức Internet Đây là một trong các dịch vụ Triple - play mà các nhà khai thác dịch vụ viễn thông đang giới thiệu trên phạm vi toàn thế giới Hiểu một cách đơn giản, Triple - play là một loại hình dịch vụ tích hợp 3 trong 1: dịch vụ thoại, dữ liệu và video được tích hợp trên nền IP (tiền thân là từ hạ tầng truyền hình cáp) Hãng viễn thông Orange Telecom (France) khá thành công với gói dịch vụ Orange TV tại Pháp, Hàn Quốc mở rộng IPTV ra cả nước, PCCW thành công với dịch vụ IPTV tại Hồng Kông, Nokia Siemens Networks triển khai IPTV tại Ba Lan (4/2007)… IPTV đã và đang phát triển với tốc độ rất nhanh Theo Telecom Asia, số thuê bao IPTV ở riêng khu vực châu Á - Thái Bình Dương sẽ gia tăng 75% mỗi năm, đạt 34,9 triệu thuê bao và doanh thu 7 tỷ USD vào năm 2011 Tại Việt Nam, IPTV đã trở nên khá gần gũi đối với người sử dụng Internet tại Việt Nam Các nhà cung cấp như VNPT, FPT, SPT, VTC đã đưa IPTV, VoD ra thị trường nhưng ở phạm vi và quy mô nhỏ

Để sử dụng dịch vụ IPTV, các user có thể thông qua máy vi tính PC hoặc máy thu hình phổ thông cộng với hộp phối ghép set topbox IPTV có 2 đặc điểm cơ

bản là: dựa trên nền công nghệ IP và phục vụ theo nhu cầu Tính tương tác là ưu điểm của IPTV so với hệ thống truyền hình cáp CATV hiện nay vì truyền hình CATV tương tự cũng như CATV số đều theo phương thức phân chia tần số, định trước thời gian và quảng bá đơn hướng (truyền từ một trung tâm đến các máy tivi thuê bao) Mạng CATV hiện nay chủ yếu dùng cáp đồng trục hoặc lai ghép cáp đồng trục với cáp quang (HFC) đều phải chiếm dụng tài nguyên băng tần rất rộng Hơn nữa kỹ thuật ghép nối modem cáp hiện nay đều sản sinh ra tạp âm So với mạng truyền hình số DTV thì IPTV có nhiều đổi mới về dạng tín hiệu cũng như phương thức truyền bá nội dung Trong khi truyền hình số thông qua các menu đã định trước (thậm chí đã định trước hàng tuần, hoặc hàng tháng) để các user lựa chọn, thì IPTV có thể đề cao chất lượng phục vụ có tính tương tác và tính tức thời Người sử dụng (user hoặc viewer) có thể tự do lựa chọn chương trình TV của mạng

IP băng rộng Với ý nghĩa đúng của phương tiện truyền thông giữa server và user Ngoài ra còn rất nhiều dịch vụ khác như check mail, lướt Web, chat, game online, xem phim, nghe nhạc trực tuyến, học trực tuyến…

2.6 Tình hình triển khai FTTx của các nhà khai thác trên thế giới:

2.6.1 Thị trường FTTx trên thế giới:

Thị trường truy cập FTTx toàn cầu tiếp tục phát triển trong năm 2013

Tổng số thu bao FTTx vào cuối năm 2013 là hơn 230,6 triệu, với tốc độ duy trì tăng trưởng FTTx khoảng 25% trong nửa cuối năm 2013

2.6.2 Tình hình các thị trường chính của FTTx:

Nhật Bản vẫn là nước đứng đầu thế giới về thuê bao FTTH/B, bám sát theo đó

là Trung Quốc Tuy nhiên, xét về sự tăng trưởng, hai nước này đang trải qua những tình hình khác biệt rõ rệt Trung Quốc ngày càng xuất hiện nhiều hơn những hoạt động, với mức tăng trưởng 44% so với 6% đối với Nhật Bản từ tháng Sáu năm 2013

và tháng 12 năm 2013 Và xu hướng này sẽ chỉ nhận được mạnh mẽ hơn bởi vì, trong nửa trước, tốc độ tăng trưởng tương ứng là 14% và 5% Xu hướng này có thể sớm dẫn đến Trung Quốc và Nhật Bản đảo ngược vị trí trong bảng xếp hạng của các quốc gia trên tồn thế giới với các thuê bao FTTH/B

2.6.3 Xếp hạng các nhà khai thác FTTx trên toàn thế giới

Châu Á / Thái Bình Dương thống trị phần lớn thị trường FTTH / B, với hơn 75% tổng số thuê bao, các nhà khai thác cũng chiếm ưu thế Trên thực tế, có 7 nhà khai thác châu Á nằm trong số 10 nhà khai thác về số lượng thuê bao FTTH / B trên toàn thế giới

Dẫn đầu tiếp tục vẫn là nhà điều hành đương nhiệm Nhật Bản, NTT, với hơn 16 triệu thu bao FTTH / B vào cuối năm 2013 Theo sau là hai nhà khai thác chính của Trung Quốc, China Telecom và China Unicom, cũng tham gia vào việc triển khai kiến trúc FTTx + LAN Thị trường Trung Quốc dường như cung cấp sự tăng trưởng rất mạnh mẽ trong việc triển khai cáp quang Ví dụ, giữa tháng sáu và tháng mười hai năm 2013, China Unicom tăng 177% số lượng các ngôi nhà thông qua mạng FTTH / B

và đối thủ cạnh tranh của nó nhìn thấy một tốc độ tăng trưởng 80% trong các hộ gia đình thông qua FTTH / B

Tuy nhiên, vai trò lãnh đạo ở châu Á / Thái Bình Dương là tương đối Tăng trưởng mạnh mẽ ở Trung Quốc đòi hỏi phải có thị trường ổn định

Các nhà điều hành hàng đầu của Mỹ, Verizon, có hơn 60% thuê bao FTTH / B tại Hoa Kỳ Tốc độ tăng trưởng tương đối ổn định trong suốt quý II năm 2013 với sự gia tăng của số thu bao FTTH của nó là 8% nhưng nó vẫn thu hút được một vị trí vị trí thứ 5 trong top 10 nhà khác thác hàng đầu trên tồn thế giới về FTTH / B Ngồi ra, Verizon tập trung nhiều hơn vào việc mua lại các thuê bao mới thay vì mở rộng mạng sợi quang

Đối với châu Âu, chỉ có một nước nằm trong danh sách bảng xếp hạng, Nga với

ER Telecom và các nhà khai thác Beeline Chiến lược sợi của họ dựa trên tăng tốc bảo hiểm cũng như sự gia tăng số thu bao FTTH / B

Qua những số liệu phân tích ở trên, chúng ta có thể thấy rằng thị trường FTTx nói chung và FTTH nói riêng là đầy tiềm năng Không chỉ ở những nước phát triển như Nhật Bản, mà cả những nước đang phát triển khác nhu cầu đường truyền tốc độ cao như FTTH cũng là rất lớn Tại Việt Nam, thị trường FTTx cũng vô cùng sôi động

2.7 Tình hình FTTx tại Việt Nam

Hiện nay, ở Việt Nam có một số nhà cung cấp dịch vụ FTTH sau :

 Tháng 8/2006 FPT Telecom chính thức trở thành đơn vị đầu tiên cung cấp loại hình dịch vụ tiên tiến này

 Ngày 1/5/2009, VNPT cung cấp dịch vụ Internet FTTH trên cáp quang với tốc độ cao đến 20Mbps/20Mbps Các chi nhánh của VNPT tại các tỉnh thành cũng phát triển một cách rầm rộ

 Ngày 15/05/2009, Viettel chính thức triển khai cung cấp dịch vụ truy nhập Internet FTTH (Fiber To The Home) – Cáp quang siêu tốc độ nhằm phục

vụ khách hàng doanh nghiệp mà dịch vụ truy cập Internet hiện tại (ADSL và Leased Line) chưa đáp ứng được về tốc độ và chi phí sử dụng

 Ngày 10/4/2010, CMCTI chính thức khai trương dịch vụ FTTH Đây là công ty đầu tiên tại Việt Nam triển khai loại hình FTTH dựa trên chuẩn GPON

là chuẩn tiên tiến nhất hiện nay

 Theo Báo cáo tổng kết của Bộ Thông tin và Truyền thông, năm 2013, tổng số thuê bao Internet băng rộng (xDSL & FTTx) đạt hơn 5,17 triệu thuê bao;

Những thống kê trên cho thấy các nhà cung cấp dịch vụ Internet hàng đầu Việt Nam đã và đang ra sức xây dựng và triển khai hệ thống mạng cho công nghệ FTTx Mặc dù chi phí lắp đặt ban đầu còn cao nhưng dịch vụ FTTH sẽ dần phổ biến hơn mà trước hết là hướng đến một số đối tượng khách hàng như các doanh nghiệp, công ty, các quán game…

2.8 Công nghệ quang thụ động GPON và xu hướng trong tương lai

2.8.1 Giới thiệu chung :

GPON (Gigabit Passive Optical Network) định nghĩa theo chuẩn ITU-T G.984 GPON được mở rộng từ chuẩn BPON G.983 bằng cách tăng băng thông, nâng hiệu suất băng thông nhờ sử dụng gói lớn, có độ dài thay đổi và tiêu chuẩn hóa quản lý Thêm nữa, chuẩn cho phép vài sự lựa chọn của tốc độ bit, nhưng kỹ nghệ hội tụ trên 2,488 Mbit/s của băng thông luồng xuống và 1,244 Mbit/s của băng thông luồng lên Phương thức đóng gói GPON - GEM (GPON Encapsulation Method) cho phép đóng gói lưu lượng người dùng rất hiệu quả, với sự phân đoạn

khung cho phép chất lượng dịch vụ QoS (Quality of Service) cao hơn phục vụ lưu lượng nhạy cảm như truyền thoại vàvideo GPON hỗ trợ tốc độ cao hơn, tăng cường bảo mật và chọn lớp 2 giao thức (ATM, GEM, Ethernet tuy nhiên trên thực

tế ATM chưa từng được sử dụng) Điều đó cho phép GPON phân phối thêm các dịch vụ tới nhiều thuê bao hơn với chi phí thấp hơn cũng như cho phép khả năng tương thích lớn hơn giữa các nhà cung cấp thiết bị

2.8.2 Tình hình chuẩn hóa GPON

Tiếp tục trên khả năng của kiến trúc sợi quang tới hộ gia đình FTTH (fiber to the home) đã được thực hiện trong những năm 1990 bởi nhóm công tác mạng truy nhập dịch vụ đầy đủ FSAN (Full Service Access Network), được hình thành bởi các nhà cung cấp dịch vụ và hệ thống lớn Hiệp hội viễn thông quốc tế ITU (International Telecommunications Union) làm các công việc tiếp theo tính từ lúc chuẩn hóa trên hai thế hệ của tiêu chuẩn mạng quang thụ động APON/BPON và GPON Chuẩn cũ hơn ITU-T G.983 trên nền chế độ truyền tải không đồng bộ ATM (Asynchronous transfer mode) và vì vậy được xem như APON (ATM PON)

Sự phát triển cao hơn của chuẩn APON gốc cũng như với sự dần mất ưa chuộng của ATM như một giao thức chung dẫn đến phiên bản đầy đủ, cuối cùng của ITU-

T G.983 được xem như chuẩn PON băng rộng hay BPON (Broadband PON) Một mạng APON/BPON điển hình cung cấp tốc độ 622 Mbit/s luồng xuống và 155 Mbit/s luồng lên, mặc dù chuẩn cho phép tốc độ cao hơn

GPON được ITU-T chuẩn hóa theo chuẩn G.984 bắt đầu từ năm 2003, mở rộng từ chuẩn BPON G.983

ITU-T G.984.1 ( 03/2003) “G-PON: General characteristics”: cung cấp các giao diện mạng người dùng (UNI), giao diện nút dịch vụ (SNI) và một số dịch vụ Chuẩn này kế thừa hệ thống G.982 (APON) và G.983.x (BPON) bằng việc xem xét lại dịch

vụ hỗ trợ, chính sách bảo mật, tốc độ bit danh định

ITU-T G.984.2 (03/2003) “G-PON: PMD layer specification”: chỉ ra các yêu cầu cho lớp vật lý và các chi tiết kỹ thuật cho lớp PMD Nó bao gồm các hệ thống có tốc

độ hướng xuống 1244.160 Mbit/s, 2488.320 Mbit/s và hướng lên 155.520 Mbit/s,

622.080 Mbit/s, 1244.160 Mbit/s, 2488.320 Mbit/s Mô tả cả hệ thống GPON đối xứng và bất đối xứng

ITU-T G.984.2 Adm 1 (02/2006): thêm phụ lục cho ITU-T G.984.2, các xác minh về khả năng chấp nhận giá thành sản xuất công nghiệp đối với hệ thống G-PON 2.488/1.244 Gbit/s

ITU-T G.984.3 (02/2004) “G-PON: TC layer specification”: mô tả lớp hội tụ truyền dẫn (Transmission convergence - TC) cho các mạng G-PON bao gồm định dạng khung, phương thức điều khiển truy nhập môi trường, phương thức ranging, chức năng OAM và bảo mật

ITU-T G.984.3 Adm1 (07/2005): cải tiến chỉ tiêu kỹ thuật lớp TC, sửa đổi hiệu chỉnh về từ ngữ G.984.3

ITU-T G.984.3 Adm2 (03/2006): thêm thông tin phần phụ lục ITU-T

G.984.3 cho phần kỹ thuật và định dạng tín hiệu hướng xuống

ITU-T G.984.3 Adm3 (12/2006): sáng tỏ và cô đọng nội dung ITU-T

G.984.3

ITU-T G.984.4 (06/2004) “G-PON: ONT management and control

interface specification”: cung cấp chỉ tiêu kỹ thuật giao diện điều khiển

(OMCI) và quản lý ONT các hệ thống GPON

ITU-T G.984.4 Adm1 (06/2005): sửa đổi bổ sung ITU-T G.984.4

ITU-T G.984.4 Adm2 (03/2006) : sửa đổi bổ sung ITU-T G.984.4 ITU-T

G.984.4 Adm3 (03/2006): làm rõ nghĩa cho phần G-OMCI, mô tả các mức cảnh

báo, giới hạn tốc độ các cổng Ethernet, OMCI cho OMCI, vận chuyển lưu lượng

pseudowire

2.8.3 Kiến trúc mạng GPON

Hình 2-1 mô tả cấu hình hệ thống G-PON bao gồm OLT, các ONU, một bộ

chia quang và các sợi quang Sợi quang được kết nối tới các nhánh OLT tại bộ

chia quang ra 64 sợi khác và các sợi phân nhánh được kết nối tới ONU

Hình 2.7 Kiến trúc mạng GPON

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

2.8.4.1 Thiết bị OLT (Optical Line Termination )

Thiết bị đầu cuối đường dây OLT (optical line terminal) được kết nối tới mạng chuyển mạch qua các giao diện chuẩn Về phía mạng phân phối, OLT bao gồm các giao diện truy nhập quang theo tiêu chuẩn GPON về tốc độ bit, quỹ đường truyền, jitter, OLT gồm ba phần chính sau đây:

- Chức năng giao diện cổng dịch vụ (service port Interface Function);

- Chức năng đấu nối chéo (cross-connect function);

- Giao diện mạng phân phối quang (ODN interface) ;

Các khối chức năng chính của OLT được mô tả trong hình dưới đây

Hình 2.8 Sơ đồ khối chức năng OLT

- Khối lõi PON (PON core shell)

Khối này gồm hai phần, chức năng giao diện ODN được mô tả trong mục sau và chức năng nội tụ truyền dẫn (PON TC - Transmission Convergence) bao gồm khung tín hiệu, điều khiển truy nhập phương tiện, OAM, DBA và quản lý ONU Chức năng PON TC bao gồm khung tín hiệu, điều khiển truy nhập phương tiện, OAM, DBA và quản lý ONU Mỗi PON TC lựa chọn một phương thức truyền dẫn như ATM, GEM hoặc cả hai

- Khối đấu nối chéo (cross-connect shell)

Khối đấu nối chéo cung cấp đường truyền giữa khối PON và khối dịch vụ Công nghệ

để kết nối phụ thuộc vào các dịch vụ, kiến trúc bên trong OLT và các yếu tố khác OLT cung cấp chức năng đấu nối chéo tùy thuộc vào phương thức truyền dẫn đã lựa chọn (GEM, ATM hay cả hai)

- Khối dịch vụ (service shell)

Khối thành thực hiện chuyển đổi giữa các giao diện dịch vụ và giao diện khung TC của phần mạng PON

Chức năng chính OLT:

-Thiết bị kết nối đầu cuối quang OLT (Optical Line Terminal)

-OLT là thiết bị kết cuối quang tích cực đặt tại nhà trạm (CO)

-OLT là thiết bị thuộc lớp access của mạng MANE Giao diện đa dịch vụ kết nối với mạng lõi Tập trung lưu lượng

-OLT cung cấp kết nối quang P2P và P2MP

-OLT giao tiếp với các ONT, MxU, mini DSLAM của mạng PON

-OLT thực hiện truyền thông tin đi và đến nhiều người sử dụng qua một tuyến sợi quang

-OLT có thể thực hiện chức năng chuyển mạch để tạo các cổng dịch vụ cho đường lên hoặc đường xuống

Hình 2.9 Một số loại OLT Control board: SCUL SCUB

Service board: GPBC OPFA

Ethernet service subtending board: ETHA

Uplink interface board: GICF/G GICD/E X1CA X2CA TOPA

Power interface board: PRTG

Universal interface board: CITA

2.8.4.2 Bộ chia Splitter

-Dùng để chia tín hiệu quang từ một sợi để truyền đi trên nhiều sợi và ngược lại -Thực hiện chia công suất quang tại sợi quang đầu vào đầu vào tới N sợi quang đầu ra -Tỷ lệ chia có nhiều cấp khác nhau: 1/8;1/16;1/32; 1/64;1/128 tùy thuộc ứng dụng sử dụng

-Hệ số chia công suất quang phụ thuộc vào cấp độ chia

-Suy hao tín hiệu quang từ đầu vào tới đầu ra tỷ lệ với hệ số chia

Phân bố bộ chia phổ biến trên mạng theo tỷ lệ chia 1: 2 tại tủ quang phối cấp 1 và tỷ lệ chia 1: 32 tại tủ quang phối cấp 2

Tại những điểm có nhiều thuê bao dự báo có nhu cầu băng thông lớn như khu vực nhiều ngân hàng có thể đặt bộ chia 1:32 để sau này nâng cấp băng thông dễ dàng

Hình 2.10 Mô hình chia và bộ chia thực tế Ngoài ra còn có một số loại :

Hình 2.11 Hộp phối quang

Hình 2.12 Măng xông cáp

2.8.4.3 Thiết bị đầu cuối mạng ONU/ONT

Hầu hết các khối chức năng của ONU tương tự như các khối chức năng của OLT Do ONU hoạt động với một giao diện PON (hoặc tối đa 2 giao diện khi hoạt động ở chế

độ bảo vệ), chức năng đấu nối chéo (cross-connect function) có thể được bỏ qua Tuy nhiên, thay cho chức năng này thì có thêm chức năng ghép và tách kênh dịch vụ

(MUX và DMUX) để xử lý lưu lượng Cấu hình tiêu biểu của ONU được thể hiện trong Hình 6 Sơ đồ các khối chức năng ONU Mỗi PON TC sẽ lựa chọn một chế độ truyền dẫn ATM, GEM hoặc cả hai

Hình 2.13 Sơ đồ khối chức năng ONU

- Là thiết bị đầu cuối đặt phía người sử dụng

- Cung cấp các luồng dữ liệu với tốc độ từ 64 Kb/s đến 1 Gb/s

- Giao diện đường lên có tốc độ và giao thức hoạt động tương thích với cổng xuống của OLT

-ONU có dung lượng vừa và nhỏ và có cung cấp đa dịch vụ như POST, ADSL, VDSL, LAN…