Mục lục 1 DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line AGC Auto gain Control AON Active Optical Network APC Auto Power Control APD Avalanche Photodiode ATC Automatic Threshold Contr[.]
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line AGC Auto-gain Control AON Active Optical Network APC Auto Power Control APD Avalanche Photodiode ATC Automatic Threshold Control ATM Automated Teller Machine AWG Array Waveguide Grating BLD Bottom Level Detector BM-CDR Burst-mode Clock Data Recovery BM-LDD Burst-mode Laser Diode Driver BOSA Bidirectional Optical Sub-Assembly BPON Broadband Passive Optical Network CATV Cable Television CDMA Code Division Multiple Access CDMA-PON Code Division Multiple Access Passive Optical Network CDR Clock Data Recovery CO Central Office CRC Cyclic Redundancy Check DBA Dynamic Bandwidth Allocation DFB Distributed Feedback Bragg EFM Ethernet in First Mile EPON Ethernet Passive Optical Network FDMA Frequency Division Multiple Access F-P Fabry Perot FSAN Full Service Access Network FTTC Fiber-to-the-Curb FTTH Fiber-to-the-Home GEM GPON Encapsulation Method GPON Gigabit Passive Optical Network GTC GPON Tranmission Conversion HDTV High-definition Television HFC Hybrid Fiber Coaxial IPTV Internet Protocol Television LDS Laser Driver Stage LED Light Emitting Diode LLID Link Logic ID LVCMOS Low-Voltage CMOS MAC Medium Access Control MPCPDU Muli-Point Control Protocol Data Unit MTBF Mean Time Between Failure NE Network Element NPA Network Power Assembly NTT Nippon Telegraph and Telephone OAM Operations Administration and Maintenance ODN Optical Distribution Network OLT Optical Line Terminal ONT Optical Network Terminal ONU Optical Network Unit OSA Optical Sub-Assembly PD Photodiode PECL Positive Emitter-Coupler Logic PLM Power Leveling Mechanism PLOAM Physical Layer Operation Administration and Maintenance PLP Packet Layer Preample PMD Physical Media Dependant PON Passive Optical Network POTS Plain Old Telephone Service PtPE Point to Point Emulation QAM Quadrature Amplititude Modulation ROSA Receive Optical Sub-Assembly RTT Round Trip Time SDH Synchronous Digital Hierarchy SDV Switched Digital Video SerDes Serializer/Deserializer SFF Small Form Factor SLA Service Level Agreement SME Share Medium Emulation SNR Signal-to-Noise Ratio SRD Step Recovery-Time Diode TDMA Time Division Multiple Access TDMA-PON Time Division Multiple Access Passive Optical Network TDP Transmit and Dispersion Penalty TIA Transimpedance Amplifier TOSA Transmit Optical Sub-Assembly UWB Ultra-WideBand VCI Virtual Circuit Identifier VCSEL Vertical Cavity Surface Emitting Laser VOD Voice on Demand VoIP Voice over Internet Protocol VPI Virtual Path Identifier VPN Virtual Private Network WDM-PON Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network MỞ ĐẦU Trong xu hội nhập tồn cầu, mạng Internet cơng cụ hỗ trợ thiếu người hầu hết lĩnh vực đời sống Cùng với phát triển công nghệ nano, công nghệ bán dẫn công nghệ quang-điện t , mạng FTTH triển khai thời gian mà dẫn đầu nước c công nghiệp điện t phát triển Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc,… Mạng FTTH kiến trúc mạng s dụng sợi quang làm môi trường truyền dẫn nên mạng cung cấp cho người s dụng băng thông rộng, tốc độ truyền liệu cao với chất lượng dịch vụ tốt Dựa công nghệ mạng quang thụ động với kiến trúc transceiver mới, mạng FTTH c khả cung cấp cho số lượng thuê bao lớn nhiều so với mạng Internet thông thường, dễ dàng mở rộng mạng cho phép người s dụng dùng đồng thời nhiều dịch vụ truyền thông tốc độ cao 1.1.Giới thiệu chung Ngày nay, phát triển bùng nổ mạng Internet toàn cầu gây ảnh hưởng lớn tới nhà cung cấp mạng toàn cầu vài chục năm gần Sự phổ biến mạng Internet với yêu cầu ngày tăng lên lĩnh vực multimedia, truyền hình trực tuyến, … qua mạng Internet yêu cầu mạng phải phân phối băng thông rộng cho nhiều người s dụng với độ tin cậy cao Với số lượng người dùng ngày lớn nhiều yêu cầu dịch vụ chất lượng cao, tượng thiếu băng thông tương lai gần cho tất nhà cung cấp mạng Internet nhà cung cấp s dụng thiết bị mạng hình thức tổ chức mạng theo kiểu truyền thống s dụng cáp điện thông thường Công nghệ cáp quang trở thành giải pháp tránh khỏi cho vấn đề nan giải Cáp quang môi trường truyền dẫn cung cấp băng thông rộng, khả chống nhiễu điện từ cao chịu ảnh hưởng môi trường cho phép truyền dẫn liệu với suy hao thấp Bởi đặc tính quan trọng mà tất mạng xương sống Internet xây dựng cáp quang Tuy nhiên, việc kết nối trực tiếp từ người dùng tới mạng Internet cáp quang bắt đầu thực năm gần Lý giải thích cho vấn đề hệ thống dịch vụ multimedia chưa phát triển đồng thời yêu cầu dịch vụ băng rộng chưa trở nên phổ biến Một lý khác việc lắp đặt cáp quang c chi phí cao chưa thỏa mãn yêu cầu cần thiết Do đ , mạng cáp quang tới tận thuê bao FTTH (Fiber-tothe-Home) bước tiến vượt bậc công nghiệp multimedia nhờ khả cung cấp dịch vụ multimedia chất lượng cao truyền hình chất lượng cao HDTV(High-definition Television), download nhạc video iều gây nên tác động lớn lĩnh vực kinh tế FTTH mạng đem tới nhiều lợi nhuận khả cung cấp tốc độ truyền liệu cao giá thành lắp đặt mạng 1.1.1.M ng FTTC v HFC Vào năm 1970, cơng ty điện thoại truyền hình cáp nhận thấy tiềm phát triển sợi quang thay hệ thống cáp lúc đ Do phát triển công nghệ sợi quang thời điểm đ nên giá thành xây dựng hệ thống mạng quang cao Bởi vậy, giải pháp tạm thời để chuyển giao sang mạng cáp quang xây dựng mạng c giá thành thấp FTTC, HFC mà mạng s dụng cáp quang làm đường truyền tải s dụng phương thức kết nối mạng truyền thống dùng cáp kim loại để kết nối từ nhà cung cấp tới người s dụng.Bằng phương pháp này, nhà cung cấp chia giá thành xây dựng mạng s dụng sợi quang cho nhiều người s dụng Tại thời điểm này, giải pháp chuyển sang mạng FTTH ( mạng toàn s dụng sợi quang cung cấp cho người dùng ) giải pháp không khả thi Trong kiến trúc mạng FTTC, đường cáp quang kéo dài từ nhà cung cấp tới node gần khu vực người s dụng iều mang tới nhiều thuận lợi : (i) n khai thác băng thông rộng sợi quang cách chia sẻ đường truyền cho nhiều người s dụng mạng; (ii) cách s dụng nhiều sợi quang, kiến trúc cho phép hạ giá thành đầu tư cho dịch vụ băng rộng cần thiết cho tương lai Tại chặng người s dụng node, FTTC s dụng cáp xoắn đồng cáp đồng trục Mặc dù FTTC thiết kế để cung cấp dịch vụ video, việc s dụng song song loại cáp cáp xoắn cho dịch vụ truyền thoại cáp đồng trục cho dịch vụ video hạ giá thành lắp đặt so với việc s dụng ghép tách kênh dùng cho cáp xoắn đồng truyền dịch vụ Trong mạng FTTC , thiết bị đầu cuối truyền tốc độ cao từ nhà cung cấp tách kênh sợi quang phân phối cho đường cáp quang c tốc độ thấp tới người s dụng Các thiết bị đầu cuối s dụng khối nguồn NPA (Network Power Assembly) host để cấp nguồn cho thiết bị kết cuối quang ONU (Optical Network Unit) phía người s dụng Khi nguồn cấp cho NPA, đường cáp quang phân phối bao gồm đường cáp đồng cấp nguồn ường cáp quang mang nhiệm vụ cung cấp chức truyền, nhận, ghép kênh cho liên kết quang tới khối ONU ONU phân chia thành kênh truyền tới thiết bị giao tiếp mạng dùng cáp đồng người s dụng FTTC bao gồm nhiều cáp quang với dung lượng khác chia quang, connector cung cấp băng thông cần thiết cho người s dụng Thông thường, sợi quang mạng FTTC dùng cho 10- 100 người s dụng kết nối đầu cuối tới người dùng s dụng cáp đồng c chiều dài khoảng 30m Hình 1.1-Mô h nh m ng FTTC điển h nh ồng thời cơng ty truyền hình cáp s dụng cáp quang để phân phối cho người tiêu dùng s dụng kiến trúc mạng lai cáp điện cáp quang HFC(Hybrid Fiber Coaxial) HFC kiến trúc mạng kết hợp cáp quang cáp đồng trục dùng cho mạng băng rộng Hình 1.2 thể kiến trúc mạng HFC Hình 1.2-M ng HFC Kiến trúc mạng HFC c thành phần mạng xương sống dùng cáp quang nhà cung cấp s dụng để cung cấp dịch vụ thoại video cho người s dụng Mạng HFC c thể cung cấp 500 kênh truyền dẫn khác truyền dẫn đồng thời dịch vụ VOD thoại Với truyền hình quảng bá, mạng HFC c thể cung cấp số kênh video tương tự cho người s dụng Nhờ đ , HFC mạng dùng cho nh m lớn người s dụng (từ 500 – 2000 thuê bao) Các trạm phát mạng HFC nhận tín hiệu từ trung tâm truyền quảng bá vào không gian qua hệ thống viba vệ tinh kết hợp phát lại vào đường cáp quang mạng Sau đ , tín hiệu chia cho đường fi-đơ tới người s dụng Bởi tín hiệu bị suy hao lớn cáp đồng trục nên phía người dùng cần c khuếch đại tín hiệu mini-bridger line extender cho chiều lên xuống Kiến trúc mạng HFC s dụng chung môi trường truyền tải, tín hiệu từ nhiều người s dụng tới node xác định mạng iều đ dẫn đến việc phải dùng thêm mã bảo mật để bảo đảm tính an tồn mạng Tại tuyến lên từ người dùng tới trạm phát, HFC s dụng kỹ thuật đa truy nhập thông dụng TDMA, FDMA CDMA cho phép nhiều người s dụng đưa yêu cầu tới mạng Việc s dụng hệ thống cáp quang từ trạm phát tới node giảm kích thước node giảm suy hao đường truyền Bởi vậy, HFC c thể cung cấp dịch vụ băng hẹp với tốc độ cao nhiều dịch vụ video tương tác khác Sau kiến trúc mạng FTTC HFC kết hợp kiến trúc mạng hình thành mạng chuyển mạch video số SDV (Switched Digital Video) Do mạng FTTC mạng truyền dẫn tín hiệu quang nên n khơng thể truyền tín hiệu điện phải cấp nguồn mạng khác Bằng cách s dụng mạng HFC với cáp đồng trục chạy dọc theo mạng FTTC vấn đề cấp nguồn cho mạng FTTC giải Do đ , mạng cáp đồng trục c thể phân phối tín hiệu video chiều đồng thời cấp nguồn cho mạng FTTC iều đ lý để nhà sản xuất s dụng mạng FTTC kiến trúc mạng SDV để phân phối dịch vụ thoại chiều video số Kiến trúc mạng SDV s dụng để cung cấp truyền hình số cách hiệu với băng thơng rộng cho người s dụng Hình 1.3 kiến trúc điển hình mạng SDV dùng cho hệ thống truyền hình cáp s dụng phương pháp điều chế QAM hệ thống truyền hình trực tuyến IPTV ( Internet Protocol Television) Trong hệ thống SDV, người dùng c khả tương tác chiều với hub để đưa yêu cầu Hình 1.3–M ng SDV 1.1.2.Giới thiệu mạ ng FTTH Một nhà cung cấp lớn dịch vụ mạng Nhật Bản công ty NTT triển khai bước công nghệ FTTH Dưới phát triển NTT, công ty viễn thông khác AT&T, Hitachi, Fujitsu, … tham gia vào trình phát triển mạng FTTH FTTH công nghệ kết nối viễn thông s dụng cáp quang từ nhà cung cấp dịch vụ tới địa điểm khách hàng (văn phịng, nhà…) Cơng nghệ đường truyền thiết lập sở liệu truyền qua tín hiệu quang (ánh sáng) sợi cáp quang đến thiết bị đầu cuối khách hàng, tín hiệu biến đổi thành tín hiệu điện, qua cáp mạng vào broadband-router Nhờ đ , khách hàng truy cập internet thiết bị qua c dây khơng dây Tín hiệu quang ghép kênh đưa tới chia dùng cho khu vực nh m người tiêu dùng Trong mạng FTTH, c nhiều tỷ lệ chia dùng cho chia thông thường s dụng chia tỷ số 1: 16 cho người dùng hay n i cách khác, tín hiệu quang ghép kênh để đưa tới cho nh m 16 người s dụng khác Khi tín hiệu quang phải chuyển đổi thành tín hiệu điện tới người s dụng, ONU cần đặt kết cuối mạng Do giá thành lắp đặt ONU cao nên nhà phân phối thường s dụng ONU cho nhiều người s dụng để giảm chi phí lắp đặt mạng Hình 1.4 thể cấu trúc mạng FTTH đ ONU tương đương với giao tiếp mạng thông tin quang người s dụng Hình 1.4–M ng FTTH Việc cung cấp nguồn cho mạng FTTH vấn đề cần giải N đ ng vai trò quan trọng mạng FTTH hầu hết quốc gia yêu cầu cấp nguồn liên tục cho tất dịch vụ viễn thông mạng FTTH khơng thể truyền dẫn tín hiệu điện Với trường hợp mạng FTTC dùng cáp đồng trục, mạng FTTC cung cấp nguồn thông qua mạng cáp đồng trục chạy song song với mạng Với mạng FTTH, khả tiêu thụ với cơng suất thấp đặc điểm cạnh tranh lớn n với kiến trúc mạng khác Vấn đề giải phát triển nguồn pin nay; nhờ đ , thiết bị thông tin quang đầu cuối người s dụng c thể cấp nguồn sạc điện Các nguồn cấp điện dùng pin mặt trời giải pháp khả thi cho thiết bị khu vực xa với tiêu thụ công suất thấp Khả cung cấp nguồn mạng FTTH đẩy chi phi lắp đặt toàn mạng xuống từ đến lần so với mạng khác Hiện nay, phát triển vượt bậc công nghệ sợi quang đẩy giá thành lắp đặt mạng FTTH hạ xuống nhanh ch ng mà phát triển bắt nguồn từ tiến mạnh mẽ công nghệ laser, giải pháp việc phân phối tín hiệu video kiến trúc mạng thụ động Bên cạnh tiến công nghệ , cần phải kể đến sức phát triển mạnh mẽ mạng 10