Đồ án tốt nghiệp nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx

Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục LỜI NÓI ĐẦU Xã hội ngày càng phát triển thì những nhu cầu cuộc sống của con người ngày càng cao hơn. Những nhu cầu đó có thể là tìm kiếm, trao đổi thông tin, vui chơi, giải trí… Để đáp ứng những nhu cầu trao đổi thông tin đó, các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông không ngừng đổi mới công nghệ cũng như dịch vụ. Điều quan trọng là làm thế nào để có thể truyền tải dữ liệu một cách nhanh chóng, chính xác, an toàn và kinh tế. Có nhiều giải pháp được đưa ra, trong đó việc khai thác nguồn tài nguyên băng thông luôn được đặt lên hàng đầu. Băng thông là có hạn mà nhu cầu của con người lại gần như vô hạn. Chúng ta có thể hình dung một cách đơn giản, một con đường tại Việt Nam rộng khoảng 5m nhưng rất nhiều loại phương tiện chạy trên đó, từ xe ô tô cho đến xe máy, người đi bộ… Các loại dữ liệu cũng như phương tiện giao thông di chuyển trên môi trường truyền dẫn. Nhưng làm thế nào để truyền tải được nhiều loại dữ liệu như thế trong khi băng thông là có hạn. Sử dụng cáp quang là một giải pháp hữu hiệu. Hiện nay, ở nước ta đã có một số nhà cung cấp dịch vụ như FPT, VNPT, Viettel, CMC TI… đã và đang triển khai hệ thống mạng truy nhập quang (FTTx - Fiber To The X).. Do đó em chọn đề tài tốt nghiệp là “Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx”” để tìm hiểu về mô hình này. Trong quá trình tìm hiểu, em được sự giúp đỡ nhiệt tình từ PGS.TS Phạm Minh Hà. Vì thời gian nghiên cứu và trình độ có hạn nên hiểu biết của em về vấn đề này còn thiếu sót. Em rất mong sự quan tâm, chú ý của thầy cô và các bạn để đồ án tốt nghiệp của em hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cám ơn! Sinh viên thực hiện 3 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU..............................................................................................................3 MỤC LỤC....................................................................................................................4 TÓM TẮT ĐỒ ÁN.......................................................................................................7 ABSTRACT.................................................................................................................8 DANH SÁCH HÌNH VẼ.............................................................................................9 DANH SÁCH BẢNG BIỂU......................................................................................11 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT..........................................................................12 TỔNG QUAN VỀ MẠNG FTTx..............................................................................14 CÁC GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI MẠNG FTTx.......................................................33 ................................................................................................................................47 TRIỂN KHAI MẠNG FTTX THEO CHUẨN GPON..............................................47 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG MẠNG FTTx...............................................................................................59 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI...................................................84 TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................85 4 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án gồm 4 chương, nội dung cụ thể của các chương như sau: Chương 1: Tổng quan về mạng FTTx Chương này cho ta cái nhìn khái quát về nguồn sự ra đời, tình hình phát triển của mạng FTTx trên thế giới và tại Việt Nam cũng như những ứng dụng thực tiễn của mạng FTTx. Chương 2: Các giải pháp triển khai mạng FTTx Về mặt kỹ thuật, FTTx có thể sử dụng mạng quang chủ động Active Optical Network (AON) hoặc mạng quang bị động Passive Optical Network (PON). Hai mạng này được phân biệt với nhau bởi kiến trúc có hay không có sự tham gia của các thành phần tích cực trong tuyến truyền từ tổng đài nhà cung cấp tới người sử dụng. Trong chương này, chúng ta sẽ xem xét qua về kiến trúc mạng chủ động AON và nghiên cứu chủ yếu mạng quang thụ động PON với chuẩn GPON. Chương 3 : Triển khai mạng FTTx theo chuẩn GPON Trong chương này chúng ta sẽ xem xét quy trình triển khai mạng tại công ty CMCTI. Chương 4 : Phân tích và đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạng GPON Nội dung chương 4 là mô phỏng hệ thống mạng FTTx theo chuẩn GPON đã được nói ở chương 2. Đây là chuẩn hiện đại nhất được triển khai tại Việt Nam. Toàn bộ hệ thống được mô phỏng ở lớp vật lý. Một số kịch bản sẽ được đưa ra để đánh giá sự phụ thuộc của hệ thống mạng quang vào các yếu tố như khoảng cách truyền, tốc độ bit, hệ số chia của splitter (chính số user), công suất phát, suy hao, phương thức mã hóa… Ngoài ra, các thông số đầu ra để đánh giá hệ thống dựa trên tỉ lệ lỗi bit BER, đồ thị mắt, chỉ số Q … Để hoàn thành đồ án này em đã nhận được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của cô PGS.TS Phạm Minh Hà, em xin chân thành cảm ơn cô. Đồng thời, em cũng rất cảm ơn các Thầy Cô thuộc khoa Điện Tử Viễn Thông, Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã nhiệt tình dạy dỗ em trong suốt 5 năm học tập tại trường. 7 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục ABSTRACT Fiber To The X is the delivery of a communications signal over optical fiber from the operator’s switching equipment all the way to a home or business, thereby replacing existing copper infrastructure such as telephone wires and coaxial cable. Fiber To The X is a relatively new and fast growing method of providing vastly higher bandwidth to consumers and businesses, and thereby enabling more robust video, internet and voice services. Connecting homes directly to fiber optic cable enables enormous improvements in the bandwidth that can be provided to consumers. Current fiber optic technology can provide two-way transmission speeds of up to 100 megabits per second. Further, as cable modem and DSL providers are struggling to squeeze increments of higher bandwidth out of their technologies, ongoing improvements in fiber optic equipment are constantly increasing available bandwidth without having to change the fiber. That’s why fiber networks are said to be “future proof.” A quiet revolution in broadband is underway. Across North America, a rapidly growing number of households are connecting directly into fiber optic networks, and thereby tapping into a new generation of high-bandwidth applications and services. FTTx networks now pass more than 16 percent of the homes on the continent, with more than five million households now receiving Internet, telephone and/or cable television services on direct fiber connections. So, my thesis have been named “Researching and Simulating FTTx network”. After finishing this thesis, not only do I understand the structure of telecom system, but also the parameter of FTTx. Since then, I can answer why we need FTTx. The thesis is devided into 4 chapters which are: Chapter 1: Overview of FTTx Chapter 2: Solutions for FTTx deployment Chapter 3: To deploy FTTx with GPON standard Chapter 4: Analysis and evaluation of factors affecting the quality of GPON network 8 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1 Dự báo tăng trưởng Internet tại Việt Nam (nguồn CMC Telecom)...........15 Hình 1.2 Phân loại mạng FTTx theo chiều dài cáp quang........................................20 Hình 1.3 Ví dụ về dịch vụ IPTV................................................................................25 Hình 1.4 Thị phần thuê bao băng rộng tại Trung Quốc.............................................26 Hình 1.5 Dự báo nhu cầu băng thông rộng ở Trung Quốc........................................27 Hình 1.6 Tốc độ tăng trưởng CAGR tại Hàn Quốc...................................................28 Hình 1.7 Định hướng phát triển FTTH tại Hàn Quốc...............................................28 Hình 1.8 Phát triển thuê bao băng rộng ở Nhật Bản..................................................29 Hình 1.9 Phát triển thuê bao FTTH tại Nhật Bản.....................................................30 Hình 2.10 Kiến trúc mạng quang chủ động...............................................................34 Hình 2.11 Kiến trúc mạng quang thụ động................................................................35 Hình 2.12 Bộ chia công suất quang...........................................................................36 Hình 3.13 Mô hình lai ghép giữa cáp quang và cáp đồng.........................................48 Hình 3.14 So sánh tổng chi phí thiết bị mạng giữa EPON và GPON.......................49 Hình 3.15 So sánh chi phí tính trên một thuê bao EPON và GPON........................50 Hình 3.16 So sánh chi phí trên một thuê bao tỷ lệ chia EPON = GPON 1:32........50 Hình 3.17 Cấu trúc mạng truy nhập băng rộng FTTx...............................................51 Hình 3.18 Sơ đồ kết nối đến các Router....................................................................52 Hình 3.19 Cấu hình mạng VoIP.................................................................................54 Hình 3.20 Sơ đồ tổ chức đấu nối mạng FTTx..........................................................57 Hình 3.21 Minh họa kết nối FTTB và FTTH.............................................................57 Hình 4.22 (a) Tín hiệu nhận được ở bộ thu. (b) Hàm phân bố xác suất bit “1” và bit “0”...............................................................................................................................60 Hình 4.23 Mối quan hệ giữa hệ số phẩm chất Q và tỉ lệ lỗi bit BER.......................63 Hình 4.24 Hệ số Q tính theo biên độ..........................................................................63 Hình 4.25 Sự hình thành đồ thị mắt..........................................................................65 Hình 4.26 Đồ thị mắt..................................................................................................65 Hình 4.27 Biểu diễn phổ tín hiệu tập trung ở bước sóng 1490 nm...........................66 Hình 4.28 Biểu diễn phổ tín hiệu tập trung ở bước sóng 1310nm)...........................67 Hình 4.29 Minh họa phương pháp ghép kênh TDM trong GPON............................68 Hình 4.30 Phân loại mã đường dây............................................................................69 Hình 4.31 Sử dụng điều chế NRZ..............................................................................70 Hình 4.32 Sử dụng điều chế RZ.................................................................................71 Hình 4.33 Sơ đồ mạng GPON....................................................................................77 9 Hình 4.34 Cấu trúc ONU............................................................................................77 Hình 4.35 Đồ thị mắt, BER, Q ở khoảng cách 20km................................................78 Hình 4.36 Đồ thị BER min ở khoảng cách 20 km ....................................................79 Hình 4.37 Đồ thị mức ngưỡng ở khoảng cách 20 km................................................79 Hình 4.38 Đồ thị mắt, BER, Q factor ở khoảng cách 10 km.....................................80 Hình 4.39 Đồ thị mắt ở khoảng cách 20 km, hệ số chia của splitter là 1:4...............81 Hình 4.40 Đồ thị mắt với hệ số chia là 1:64 ............................................................82 Hình 4.41 Đồ thị mắt ở tốc độ 622.08 Mbps (down link).........................................83 Hình 4.42 Đồ thị mắt ở tốc độ 1224.16 Mbps (down link).......................................83 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Yêu cầu băng thông đối với một số loại hình dịch vụ...............................14 Bảng 1.2 So sánh tính năng của các kỹ thuật xDSL.................................................17 Bảng 1.3 So sánh giữa FTTx và ADSL....................................................................23 Bảng 2.4 So sánh AON và PON về băng thông.......................................................42 Bảng 2.5 So sánh AON và PON về việc điều khiển lưu lượng................................43 Bảng 2.6 So sánh AON và PON về chỉ số CAPEX..................................................44 Bảng 2.7 So sánh AON và PON về chỉ số OPEX....................................................45 Bảng 3.8 Băng thông khả dụng.................................................................................49 Bảng 3.9 Số lượng OLT tại khu vực Hà nội và Hồ Chí Minh.................................53 Bảng 4.10 Các thông số cơ bản mạng GPON............................................................59 Bảng 4.11 Các tốc độ download và upload có thể trong mạng GPON.....................82 11 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT TỪ VIẾT TẮT TIẾNG ANH ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line ATM Asynchronous Tranfer Mode AWG Arrayed Waveguide Grating BPON Broadband Passive Optical Network CATV CDMA DBA Cable Television Code Division Multiple Access Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect Dynamic Bandwidth Alocation EPON Ethernet PON FSAN FTTB FTTC FTTH FTTN FTTO FTTU FTTX FTTZ GEM GPON Full Service Access Network Fiber To The Building Fiber To The Curb Fiber To The Home Fiber To The Node Fiber To The Office Fiber To The User Fiber To The X Fiber To The Zone GPON Encapsulation Method Gigabit Passive Optical Network High Bit Rate Digital Subscriber Line CSMA/CD HDSL HDTV High Definition Television HFC Hybrid Fiber Coaxial HSPA High Speed Packet Access IDSL Integrated Data Services Limited IPTV Internet Protocol Television TIẾNG VIỆT Đường dây thuê bao bất đối xứng Chế độ truyền tải không đồng bộ Lọc mảng quang ống dẫn sóng Mạng quang thụ động băng rộng Truyền hình cáp Đa truy cập phân chia theo mã Đa truy cập nhận biết sóng mang/ phát hiện xung đột Cấp phát băng thông động Mang quang thụ động chuẩn Ethernet Mạng truy cập dịch vụ đầy đủ Cáp quang đến tòa nhà Cáp quang đến cụm dân cư Cáp quang đến tận nhà Cáp quang đến các node Cáp quang đến văn phòng Cáp quang đến tận người dùng Cáp quang đến khu vực X Cáp quang đến một vùng Phương thức đóng gói GPON Mang quang thụ động Gigabit Đường dây thuê bao số tốc độ cao Định dạng kỹ thuật phát truyền hình kỹ thuật số độ phân giải cao Mạng lai giữa cáp đồng và cáp quang Một nhóm gồm 2 giao thức băng thông di động Là công nghệ lai giữa ISDN và DSL Truyền hình Internet 12 Chương 1 ISDN ISP Tổng quan về mạng FTTx Integrated Services DigitaNetwork Internet Service Provider Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx Mạng dịch vụ số tích hợp Nhà cung cấp dịch vụ Internet 10 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục TỪ VIẾT TẮT TIẾNG ANH MAC International Telecommunication Union Media Access Control MPEG Moving Picture Experts Group ITU ODF ODN Operations Administration and Maintenance Optical Distribution Frame Optical Distribution Network OLT Optical Line Terminal OMCI ONT Management Control Interface ONT ONU PDU Optical Network Terminal Optical Network Unit Protocol Data Unit PLC Power Line Communications OAM PON Physical Layer Operations and Maintenance Passive Optical Network SDSL Symmetric Digital Subscriber Line TDMA Time Division Multiplex Access UNI User Network Interface VDSL Very high bit-rate DSL VDSL VOD VPN Very High Bit Rate Digital Subscriber Line Video On Demand Virtual Private Network WDM Wave Division Multiplexing WiFi Wireless Fidelity WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access PLOAM TIẾNG VIỆT Liên minh viễn thông quốc tế Điều khiển truy nhập Chuẩn nén dữ liệu âm thanh, hình ảnh Khai thác quản lí và bảo dưỡng Hộp phân phối quang Mạng phân phối mạng quang Thiết bị đầu cuối đường dây quang Giao diện điều khiển quản lý thiết bị đầu cuối mạng Thiết bị đầu cuối mạng Đơn vị đầu cuối mạng Đơn vị dữ liệu giao thức Truyền thông qua đường dây điện Quản lý vận hành bảo dưỡng lớp vật lý Mạng quang thụ động Một nhánh của DSL, chỉ hỗ trợ truyền dữ liệu trên một đường dây, không hỗ trợ thoại Đa truy cập phân chia theo thời gian Giao diện người sử dụng mạng Đường dây thuê bao bất đối xứng tốc độ rất cao Đường dây thuê bao số tốc độ rất cao Video theo yêu cầu Mạng riêng ảo Ghép kênh phân chia theo bước sóng Mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến Tiêu chuẩn cho việc kết nối băng thông rộng không dây ở khoảng cách lớn 13 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx TỔNG QUAN VỀ MẠNG FTTx 1.1 Giới thiệu chương Chương này cho ta cái nhìn khái quát về nguồn sự ra đời, tình hình phát triển của mạng FTTx trên thế giới và tại Việt Nam cũng như những ứng dụng thực tiễn của mạng FTTx. 1.2 Nguồn gốc sự ra đời của mạng FTTx 1.2.1 Nhu cầu thuê bao băng rộng Ngày càng nhiều dịch vụ truy cập băng rộng ra đời mà băng thông của các loại hình dịch vụ đó là rất lớn. Bảng 1.1 cho ta thấy nhu cầu về băng thông cho một số loại hình dịch vụ như vậy. Bảng 1.1 Yêu cầu băng thông đối với một số loại hình dịch vụ Service Bandwidth (downstream) Broadcast TV (MPEG 2) 2 - 6 Mbps HDTV (MPEG 4) 6 - 12 Mbps High speed internet 3 - 10 Mbps Video Conferencing 300 - 570 Kbps Voice/Video Telephony 64 - 570 Kbps VoD 2 - 6 Mbps Tính đến thời điểm tháng 9/2008 số thuê bao băng rộng ở nước ta vượt 1,8 triệu thuê bao. So với năm 2007 số lượng thuê bao tăng thêm khoảng 50%. Tốc độ tăng chậm một phần do ảnh hưởng của suy thoái kinh tế. Dự đoán trong các năm tới tốc độ tăng trưởng sẽ tương đương và thậm chí là nhanh hơn khi nền kinh tế ổn định và phát triển. Mặc dù vậy, theo xu hướng chung của thế giới, tốc độ tăng trưởng thuê bao sẽ giảm dần và đạt khoảng 15% mỗi năm tính từ 2016, tương đương với tỷ lệ thuê bao trên dân số khoảng 20 – 25%. Biểu đồ Hình 1.1 dưới đây cho biết dự báo về tốc độ tăng trưởng thuê bao Internet tại Việt Nam tính từ năm 2008 đến năm 2012. Qua biểu đồ này, ta có thể thấy thị phần của thị trường Internet băng thông Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx rộng sẽ tăng dần so với thị phần Internet chung và sẽ đạt mức tối đa 20% thị phần vào năm 2012. Hình 1.1 Dự báo tăng trưởng Internet tại Việt Nam (nguồn CMC Telecom) Tốc độ tăng số lượng người dùng Internet, cũng như số lượng thuê bao quy đổi tại Việt Nam đang dần đi vào ổn định ở mức 20 – 30%. Số lượng người gia tăng do tác động của hội nhập, phát triển và một phần do tác động của công nghệ với mục tiêu ngày càng tạo điều kiện thuận lợi hơn cho người sử dụng với tốc độ ngày một cao. Trong sự phát triển đó thì một phần là sự chuyển đổi của người sử dụng Internet từ công nghệ cũ (dial up) sang các công nghệ mới (đặc biệt là ADSL). Minh chứng là tốc độ tăng thuê bao quy đổi khá ổn định khoảng 30%/năm nhưng tốc độ tăng thuê bao băng rộng trong suốt mấy năm qua luôn ở mức trên 200% năm. Để ngày càng phát triển, đuổi kịp các nước phát triển khác, Việt Nam vẫn phát triển mạnh, nhanh của thuê bao Internet để có thể phổ cập Internet rộng khắp trên đất nước hơn 80 triệu dân này. Năng lực mạng quốc gia: Dung lượng kết nối quốc tế liên tục tăng, đặc biệt năm 2008 dung lượng tăng gần gấp đôi năm 2007. Trong thời gian tới khi FPT Telecom triển khai xong đường cáp quang biển dung lượng sẽ tăng lên đến 40 GB, VNPT cũng có kết nối vào hệ thống này. Nhận định: Năng lực kết nối của các ISP ra quốc tế có tốc độ tăng nhanh qua các năm, ở mức trên 90% năm, điều đó chứng tỏ nhu cầu gia tăng cả về chất lượng Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx cũng như số lượng người sử dụng Internet. Mạng Internet đường trục của Việt Nam thường được thiết kế với 3 cổng Internet đặt tại 3 miền, có hệ thống cáp biển và hệ thống cáp ngầm, chạy ring nhằm backup lẫn nhau khi có sự cố và chủ yếu vẫn kết nối với 3 điểm chính là Nhật Bản, Hồng Kông và Singapore thông qua chủ yếu hệ thống cáp quang biển. Đã có kết nối trung chuyển qua VNNIC và peering với nhau giữa các ISP nhằm tận dụng đường truyền và lưu lượng trong nước. VNPT vẫn là đơn vị dẫn đầu về năng lực mạng lưới, tiếp theo đó là FPT và Viettel. Mạng Internet phủ đi các tỉnh thì phần lớn vẫn phát triển tập trung bởi VNPT, Viettel và một phần là FPT, SPT và EVN. Rõ ràng, với yêu cầu bức thiết của thị trường viễn thông Việt Nam, các ISP đang ra sức tăng cường hạ tầng viễn thông mạng của mình để đáp ứng nhu cầu đó. Trên nền hạ tầng mạng như vậy có rất nhiều công nghệ truy nhập, chúng ta sẽ xem xét một số công nghệ mạng truy nhập dưới đây. 1.2.2 Các công nghệ truy nhập Các dịch vụ viễn thông ngày nay đã có những thay đổi về căn bản so với trước. Lưu lượng thông tin trên mạng là sự hòa trộn giữa lưu lượng thoại và các dịch vụ phi thoại trong đó lưu lượng dịch vụ phi thoại liên tục gia tăng và biến động rất nhiều. Đây là những nguyên nhân chính tạo ra sự đòi hỏi đối với mạng viễn thông hiện thời phải đảm bảo truyền tải thông tin dung lượng lớn tốc độ cao với giá thành hạ. Mạng viễn thông thường được cấu thành bởi ba mạng chính: mạng lõi, mạng phía khách hàng và mạng truy nhập. Mạng truy nhập đảm nhiệm việc kết nối giữa tổng đài truy nhập dịch vụ và thiết bị khách hàng, là một phần rất quan trọng. Các công nghệ trong mạng truy nhập có thể được chia thành hai nhóm chính là: Các công nghệ hữu tuyến: • xDSL (Digital Subscriber Line): ADSL, HDSL, VDSL.. qua đường cáp đồng • FTTx: (FTTH, FTTB, FTTC, FTTN..) truy nhập băng rộng qua đường cáp quang • Truy nhập băng rộng qua đường điện (Broadband over Power Line – BPL hay Power Line Communications – PLC) Các công nghệ truy nhập vô tuyến: • Truy nhập qua vệ tinh • Hệ thống truy nhập đa điểm nội hạt (LMDS – Local Multipoint Distribution Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx System) • WiFi, WiMAX • 3G, HSPA 1.2.2.1 Công nghệ xDSL Công nghệ xDSL tận dụng hệ thống hạ tầng cáp điện thoại bằng đồng có sẵn để truyền tải dữ liệu ở tốc độ cao, xDSL tách băng thông trên đường điện thoại thành hai: một phần nhỏ dành cho truyền âm thoại, phần lớn dành cho truyền tải dữ liệu ở tốc độ cao. xDSL có nhiều biến thể như ADSL (Asymetric DSL), ADSL2, ADSL2+, VDSL (Very high bit-rate DSL), HDSL.. Bảng 1.2 dưới đây tóm tắt một số đặc tính các kỹ thuật xDSL. Bảng 1.2 So sánh tính năng của các kỹ thuật xDSL xDSL Downstream Upstream Độ dài truyền dẫn ADSL 1,5-8Mbps 32-640 kbps 2,5 km – 5,5km ADSL 2+ 24Mbps 2Mbps 1,5 km HDSL 1,544 - 2,048 Mbps 1,544 - 2,048 Mbps 3,5 km (1 - 3 cặp dây) SDSL 144 kbps - 2Mbps 144 kbps - 2Mbps 3,5 km đến 6,5 km IDSL 144 kbps 144 kbps 5,5 km VDSL 2,3 Mbps - 52Mbps 1,6 - 26 Mbps 300m - 1,5km 1.2.2.2 Cáp truyền hình Truy nhập Internet tốc độ cao qua đường truyền hình cáp là mô hình lai ghép HFC (Hybrid Fiber Coaxial) tận dụng cơ sơ hạ tầng cáp quang và cáp đồng trục của mạng truyền hình cáp. Công nghệ theo tiêu chuẩn DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) cho phép khách hàng có thể kết nối Internet với tốc độ tải dữ liệu (download) tối đa lên tới 10Mbps và tốc độ gửi dữ liệu (upload) lên tới 2Mbps cao hơn nhiều so với tốc độ đường ADSL (8 Mbps download, 600 Kbps upload). Mạng cáp CATV truyền thống chỉ truyền tải thông tin 1 chiều từ nhà cung cấp nội dung chương trình (các kênh TV) tới các thuê bao nhưng để sử dụng được Internet là hình thông tin hai chiều thì các nhà cung cấp truyền hình cáp cần phải đầu tư nâng cấp thiết bị để có khả năng truyền tải thông tin theo chiều ngược Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx lại từ phía đầu cuối khách hàng, đồng thời cần có các kết nối ra Internet qua các nhà cung cấp dịch vụ thứ ba. Điều này là một nhược điểm của phương án này vì cần chi phí triển khai, duy tu và bảo dưỡng cao. 1.2.2.3 Wifi và Wimax WiFi là công nghệ mạng nội bộ không dây (WLAN) dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.11. WiFi đã và đang được sử dụng rất rộng rãi ở các nơi công cộng: nhà ga, sân bay, khách sạn, quán cafe do giá thành thiết bị truy nhập AP (Access Point) rẻ, thiết bị đầu cuối có sẵn trong tất cả các máy tính xách tay, điện thoại di động… Tuy nhiên Wifi không thích hợp là công nghệ truy nhập của nhà cung cấp dịch vụ vì khoảng cách bao phủ quá ngắn (dưới 100m). Với công nghệ Wi-Fi, các trạm đầu cuối truy nhập theo điểm truy cập (Access point) trên cơ sở ngẫu nhiên. Vì thế, trạm xa điểm truy cập dễ bị đứt kết nối hơn so với trạm ở gần. Điều này hạn chế việc triển khai những dịch vụ chất lượng cao như IPTV, VoIP... WiMAX là một công nghệ truy cập không dây băng rộng do diễn đàn WiMAX (WiMAX Forum) xây dựng và hướng đến cung cấp các dịch vụ từ cố định đến di động, nó cho phép truy cập băng rộng vô tuyến đến đầu cuối (last mile) như một phương thức thay thế cho cáp và DSL, đặc biệt hữu ích đối với các vùng không triển khai được công nghệ DSL. WiMAX có thể cung cấp tốc độ hàng chục Mbps tới người sử dụng và trong khoảng cách hàng chục km theo chuẩn IEEE 802.16, tầm hoạt động có thể lên tới 50 km đối với các trạm cố định, và 5 - 15km cho di động. Hiện IEEE đã thông qua 2 chuẩn trên bộ tiêu chuẩn IEEE 802.16 • Chuẩn 802.16-2004 cho mạng cố định được thông qua vào đầu tháng 7/2004. Phổ tần số thấp hơn 11GHz, không đòi hỏi tầm nhìn thẳng, kỹ thuật điều chế OFDM, tốc độ truyền cực đại dưới 75 Mbps với độ rộng băng tần 20 MHz và 4 - 18 Mbps với độ rộng băng tần 5 MHz, bán kính vùng phủ sóng của 1 cell là 2-10 km tuỳ thuộc vào tần số và mật độ người dùng. • Chuẩn 802.16e cho mạng di động được thông qua vào ngày 7/12/2005. Phổ tần số thấp hơn 6 GHz, không đòi hỏi tầm nhìn thẳng, sử dụng kỹ thuật OFDMA tốc độ truyền cực đại dưới 75 Mbps với băng tần là 20 MHz, bán kính vùng phủ sóng của 1 cell là 1 - 3 km Indoor và 2-5 km Outdoor, tốc độ di chuyển của người dùng: dưới 100 km/h vẫn đảm bảo liên lạc tốt. Tuy WiMAX có nhiều điểm ưu việt như vậy và có thể cạnh tranh với các xDSL cũng chưa đủ đáp ứng nhu cầu băng thông cỡ Gigabit tới người dùng. Việc triển khai công nghệ này cũng có những khó khăn nhất định. Hiện WiMAX là công Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx nghệ đang trong quá trình được xây dựng và hoàn thiện. Mặt khác giá cả thiết bị đầu cuối hiện còn đắt, số lượng các nhà sản xuất các thiết bị đầu cuối hạn chế, việc chuẩn hoá thiết bị khó đồng nhất do thiếu khả năng mềm dẻo, linh hoạt của WiMAX. Bên cạnh đó, do WiMAX dựa trên nền IP nên việc kết nối, đánh số, chất lượng dịch vụ, bảo mật và an toàn mạng cần nghiên cứu cụ thể. Dải tần mà WiMAX sử dụng không tương thích tại mọi quốc gia điều này sẽ hạn chế khả năng phổ biến của WiMAX tại những quốc gia này, mặt khác còn một hạn chế khác là quỹ băng tấn có hạn chỉ có thể cấp cho một số nhà khai thác. Ngoài ra WiMAX sử dụng sóng vô tuyến nên chịu ảnh hưởng nhiều bởi các yếu tố môi trường. Ở phần trên chúng ta đã xem xét một số công nghệ truy nhập mạng. Những công nghệ truy nhập đó có những ưu điểm và nhược điểm như đã phân tích. Tuy nhiên các công nghệ này vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu cấp thiết cho thị trường viễn thông về cả mặt tốc độ, loại hình dịch vụ… Đó là một trong những lí do mà người ta nghĩ đến một công nghệ truy nhập mới FTTx. 1.3 Định nghĩa FTTx (Fiber To The x) là một kiến trúc mạng trong đó sợi quang được kéo từ các thiết bị chuyển mạch của nhà cung cấp dịch vụ đến các thuê bao. Trong đó, sợi quang có hoặc không được sử dụng trong tất cả các kết nối từ nhà cung cấp đến khách hàng. Ở đây, “x” được hiểu là một ký hiệu đại diện cho các loại hình mạng khác nhau như FTTH, FTTC, FTTB, FTTN... Do đó nó có thể thay thế cơ sở hạ tầng cáp đồng hiện tại như dây điện thoại, cáp đồng trục. Đây là một kiến trúc mạng tương đối mới và đang phát triển nhanh chóng bằng cách cung cấp băng thông lớn hơn cho người dùng. Hiện nay, công nghệ cáp quang có thể cung cấp đường truyền cân bằng lên tới tốc độ 100 Mbps. 1.4 Phân loại 1.4.1 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. Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 • Tổng quan về mạng FTTx 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 1.2 Phân loại mạng FTTx theo chiều dài cáp quang 1.4.2 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 Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx 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. 1.5 Ưu nhược điểm mạng FTTx 1.5.1 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 Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx 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. Ngoài ra, chúng ta có thể thấy rõ hơn những ưu điểm mới và vượt trội của công nghệ FTTx so với các công nghệ mạng ADSL hiện tại qua Bảng 1.3 dưới đây: Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx Bảng 1.3 So sánh giữa FTTx và ADSL Yếu tố so sánh ADSL Môi trường truyền tín Cáp đồng hiệu FTTx Cáp quang Độ ổn định Dễ bị suy hao do tín hiệu Không bị ảnh hưởng điện từ, thời tiết, chiều dài cáp… Bảo mật Độ bảo mật thấp, dễ bị Độ bảo mật cao, không thể đánh cắp tín hiệu đường đánh cắp tín hiệu trên dây đường truyền Tốc độ truyền dẫn Bất đối xứng : Cho phép cân bằng : (Upload và download ) Download > Upload Upload = download Tốc độ tối đa là 20 Mbps Tốc độ tối đa là 10 Gbps Yếu tố so sánh ADSL FTTx Khả năng đáp ứng các Không phù hợp vì tốc độ Rất phù hợp vì tốc độ rất dịch vụ băng rộng : thấp cao và có thể tùy biến tốc Hosting server riêng, độ. VPN, hội nghị truyền hình 1.5.2 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. 1.6 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 Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx 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. Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx 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… 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… Dưới đây là một vài hình ảnh về dịch vụ VOD. Hình 1.3 dưới đây mô tả một trong những ứng dụng được triển khai trên nền mạng FTTx. Dịch vụ này cũng đã được FPT thử nghiệm thành công. Hình 1.3 Ví dụ về dịch vụ IPTV 1.7 Tình hình phát triển FTTx trên thế giới và tại Việt Nam 1.7.1 Tình hình FTTx trên thế giới 1.7.1.1 Thị trường Trung Quốc Trung Quốc là thị trường băng rộng lớn nhất Châu Á, hiện có khoảng 69,1 triệu thuê bao băng rộng tính đến tháng 9/2008, trong đó có 6 triệu thuê bao FTTB/H (trong đó FTTB là chính). Công nghệ truy cập DSL vẫn thống lĩnh 90,9% thị trường (China Telecom chiếm 40 triệu thuê bao, China Netcom chiếm 25 triệu thuê bao), công nghệ cáp chiếm 0,4%, FTTH/B chiếm đến 8,7%. Xu hướng triển khai: Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx Các nhà khai thác FTTH/B chính bao gồm: • China Telecom (CTC) và China Netcom (CNC) đã triển khai FTTH/B • Great Wall Broadband triển khai FTTH • FTTH + LAN được triển khai trong các tòa nhà mới, và ADSL 2 triển khai đến các khách hàng khác. Xu hướng công nghệ: • Công nghệ PON trên nền FTTB • Nhà khai thác CTC đã chuẩn hóa EPON của riêng họ để có thể kết nối • CTC đang triển khai CTC EPON • CTC và CNC đều đang thử nghiệm công nghệ GPON. Hình 1.4 Thị phần thuê bao băng rộng tại Trung Quốc Thị phần công nghệ truy nhập Internet Các nhân tố thúc đẩy của thị trường truy cập băng rộng ở Trung Quốc: Động lực về nhu cầu: • Các dịch vụ ngày càng đòi hỏi băng thông và chất lượng cao hơn • Các dịch vụ Video (IPTV, hội thảo truyền hình) • Truy cập tốc độ cao/Cam kết chất lượng • Chia sẻ ngang hàng • Dịch vụ VoIP, VPN Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx Động lực công nghệ: • ADSL→ ADSL2+ →ADSL2 • A/BPON → EPON/GPON Động lực ngành • Thị trường cạnh tranh • Nỗ lực của các bên tham gia cuộc chơi Trong các động lực nêu trên IPTV là yếu tố tác động quan trọng nhất để phát triển FTTx tại Trung Quốc. Trung Quốc có xu hướng truy cập mạng tốc độ cao với chất lượng ổn định và truyền dẫn đối xứng. Dự báo của China Telecom về nhu cầu băng thông và số thuê bao. Hình 1.5 Dự báo nhu cầu băng thông rộng ở Trung Quốc Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx 1.7.1.2 Thông tin thị trường Hàn quốc Hình 1.6 Tốc độ tăng trưởng CAGR tại Hàn Quốc Tốc độ phát triển (CARG) giảm nhanh sau 3 năm triển khai. Cần thiết các mô hình doanh nghiệp mới kiểu IPTV. Hạ tầng FTTH hỗ trợ các dịch vụ cao cấp. Hình 1.7 Định hướng phát triển FTTH tại Hàn Quốc Mục tiêu truy cập băng rộng của Hàn Quốc: cung cấp truy cập tổng thể băng rộng, các dịch vụ đa phương tiện mọi nơi, mọi lúc. Dự báo có 10 triệu thuê bao tốc độ 50 – 100 Mbps, và 10 triệu thuê bao không dây tốc độ thấp hơn 1Mbps vào năm Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx 2010 tại Hàn Quốc. 1.7.1.3 Thông tin thị trường Nhật Bản Có 28,29 triệu thuê bao băng rộng (tính đến tháng 12/2007), trong đó bao gồm 11,329 triệu là thuê bao FTTH. Hình 1.8 Phát triển thuê bao băng rộng ở Nhật Bản Dự án e-Japan bắt đầu từ năm 2004 với các mục tiêu sau: • Nhật sẽ là quốc gia CNTT tiên tiến nhất trong 5 năm • Có 30 triệu thuê bao băng rộng ( tốc độ 10Mbps), và 10 triệu thuê bao siêu băng rộng (tốc độ 100Mbps – công nghệ FTTH). e-Japan tập trung vào các dịch vụ nội dung và khai thác các dịch vụ mới. Mục tiêu 5 năm của dự án e-Japan • 38 triệu thuê bao aDSL • 18 triệu thuê bao FTTH • Giá băng rộng giảm trên 60% • 97% cơ quan chính phủ làm việc qua Internet • Kết nối băng rộng đến được nông thôn và người già (trên 65 tuổi) Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx Hình 1.9 Phát triển thuê bao FTTH tại Nhật Bản Tầm nhìn 2010 của Nhật: Ubiquitous-Japan (u-Japan) (mọi nơi, phổ biến, hướng người dùng và duy nhất). Mục tiêu của e-Japan là mang truyền hình, điều trị bệnh từ xa và đường truyền đến mọi nhà. Người già và vùng nông thôn sẽ truy cập được Internet băng rộng. Ngoài ra còn phải kể đến công ty NTT. Đây là công ty dẫn đầu về FTTH ở Nhật. NTT đầu tư 5 ngàn tỷ Yên (47 tỷ USD) đến năm 2010 để nâng cấp FTTH cho các đường dẫn cũ của 30 triệu thuê bao. NTT và Tepco đưa gói dịch vụ lên đến 1Gbps cho phép xem TV trên FTTH. Trên đây là những thông tin cơ bản về thị trường FTTH tại một số nước trên thế giới, mà ở đây chủ yếu đề cập đến thị trường châu Á. Chúng ta xem xét thêm số liệu tại khu vực châu Âu, châu Mỹ. Tại khu vực châu Âu, mạng FTTx cũng chứng tỏ tiềm năng phát triển qua những con số đáng chú ý. Cuối năm 2007, công ty Deutsche Telekom của Đức chiếm tới 8 triệu thuê bao trong nước so với con số 2,9 triệu vào giữa năm 2006. Toàn cảnh sự phát triển hệ thống FTTx tại khu vực châu Âu tính đến cuối năm 2007 đã chỉ ra rằng thị trường FTTH còn tiếp tục phát triển mạnh tại khu vực này. Đặc biệt, trong nhóm các dịch vụ gia đình thì con số tăng trưởng khoảng 79%. Với hơn một triệu thuê bao FTTH/B vào cuối năm 2007, châu Âu là thị trường đứng thứ 3 sau Mỹ (2 triệu thuê bao FTTH) và Nhật Bản (11 triệu thuê bao FTTH/B). Tại Mỹ, FTTH là giải pháp duy nhất đối với các công ty cung cấp dịch vụ Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx nội hạt tại Mỹ. Tính đến cuối quý 2 năm 2008, công ty Verzon đã có tới 2 triệu thuê bao FTTH. Cuối quý 3 năm 2007, công ty Verizon đã vượt qua con số 8,5 triệu thuê bao FTTH. Dự kiến đến năm 2010, công ty này sẽ đạt được số lượng là 18 triệu thuê bao FTTH. Như vậy, không kể đến những dự án thử nghiệm ban đầu, hệ thống cáp quang đã cung cấp các dịch vụ viễn thông cho các hộ gia đình trong hơn 10 năm qua. Nhưng cho đến nay số thuê bao sử dụng dịch vụ FTTH mới chỉ đạt 12 triệu và 62 triệu thuê bao khác sử dụng các dịch vụ FTTB, FTTC hoặc FTTN. Số lượng thuê bao của dịch vụ FTTH trên phạm vi toàn thế giới mới đạt 0.07 tỉ thuê bao. Số lượng người sử dụng dịch vụ viễn thông để truy cập vào mạng chỉ mới ở mức khởi điểm và con số các thiết bị cho hệ thống này cũng khá khiêm tốn. Tuy nhiên với đứng trên quan điểm của các nhà sản xuất, một xu hướng mới đã được đưa ra làm thay đổi thị trường cáp quang viễn thông thế giới trong lĩnh vực này. Đó là tính đến năm 2006, doanh thu từ lĩnh vực này tại Nhật Bản đã lên tới 1 tỉ USD so với con số 0.5 tỉ USD năm 2003 thì quả là một con số đáng lưu tâm. Trong vòng 3 năm tới, nhu cầu sử dụng những ứng dụng của hệ thống FTTX sẽ tăng lên đáng kể nhưng tốc độ tăng trưởng hàng năm (CAGR) chỉ khoảng 25% nhưng tốc độ tăng trưởng hang năm đối với cáp quang chỉ đạt dưới 10%. Tuy nhiên cùng với thời gian, thị trường cho hệ thống mạng FTTx đã có những thay đổi. Năm 2005, số thuê bao trên thế giới đạt 11 tỉ trong đó Mỹ có 1,3 triệu thuê bao và dự tính có khoảng trên 10 triệu thuê bao vào năm 2010. Khu vực châu Âu dự tính sẽ đạt được 25 triệu thiết bị đầu cuối vào năm 2010, với tốc độ tăng trưởng hàng năm đạt 49%. Những dự bào của các chuyên gia đối với thị trường mạng FTTx là khá khả quan. 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. 1.7.2 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 Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx 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. 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… 1.8 Kết luận chương Những phân tích trong Chương 1 đưa ra cái nhìn tổng quan về mạng FTTx. Đó là một trong những thị trường vô cùng tiềm năng. Nó đem đến chất lượng tốt hơn đối với không chỉ loại hình dịch vụ truyền thông như thoại, data mà còn cả những dịch vụ mới như Triple-play. Để tìm hiểu sâu hơn về kiến trúc mạng này chúng ta sẽ nghiên cứu tiếp Chương 2. Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 CÁC GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI MẠNG FTTx 1.8 Giới thiệu chương Về mặt kỹ thuật, FTTx có thể sử dụng mạng quang chủ động Active Optical Network (AON) hoặc mạng quang bị động Passive Optical Network (PON). Hai mạng này được phân biệt với nhau bởi kiến trúc có hay không có sự tham gia của các thành phần tích cực trong tuyến truyền từ tổng đài nhà cung cấp (CO) tới người sử dụng. Trong chương này, chúng ta sẽ xem xét qua về kiến trúc mạng chủ động AON và nghiên cứu chủ yếu mạng quang thụ động PON với chuẩn GPON. 1.9 Mạng quang chủ động AON Để phân phối tín hiệu, mạng quang chủ động sử dụng các thiết bị cần nguồn điện nuôi để phân tích dữ liệu như một chuyển mạch, router hoặc multiplexer. Dữ liệu từ phía nhà cung cấp của khách hàng nào sẽ chỉ được chuyển đến khách hàng đó và dữ liệu từ phía khách hàng sẽ tránh được xung đột khi truyền trên đường vật lý chung bằng việc sử dụng bộ đệm của các thiết bị chủ động. Từ năm 2007, hầu hết các các hệ thống mạng quang chủ động được gọi là Ethernet chủ động. Ethernet chủ động sử dụng các chuyển mạch Ethernet quang để phân phối tín hiệu, do đó sẽ kết nối các căn hộ khách hàng với nhà cung cấp thành một hệ thống mạng Ethernet khổng lồ giống như một mạng máy tính thông thường ngoại trừ mục đích của chúng là kết nối các căn hộ và các tòa nhà với nhà cung cấp dịch vụ. Mỗi tủ chuyển mạch có thể quản lý tới 1.000 khách hàng, thông thường là 400-500 khách hàng. Các thiết bị chuyển mạch này thực hiện chuyển mạch và định tuyến dựa vào lớp 2 và lớp 3. Một nhược điểm rất lớn của mạng quang chủ động chính là ở thiết bị chuyển mạch. Với công nghệ hiện tại, thiết bị chuyển mạch bắt buộc phải chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu điện để phân tích thông tin rồi tiếp tục chuyển ngược lại để truyền đi, điều này sẽ làm giảm tốc độ truyền dẫn tối đa có thể trong hệ thống FTTX. Ngoài ra do đây là những chuyển mạch có tốc độ cao nên các thiết bị này có chi phí đầu tư lớn, không phù hợp với việc triển khai đại trà cho mạng truy cập. Hình 2.1 dưới đây mô tả kiến trúc mạng quang chủ động AON. Với mô hình cáp quang chạy đến từng hộ gia đình, một thuê bao của mạng quang chủ động hình cây cách trung tâm điều khiển từ xa tới 20 km sẽ được cấp một đường dây quang riêng đủ để đáp ứng cho băng thông 2 chiều. Cấu trúc mạng này tương tự như cấu trúc của mạng cáp đồng hiện nay và dễ dàng cho các nhà cung cấp dịch vụ đã có sẵn cơ sở hạ tầng. Mạng quang chủ động được hỗ trợ các chuẩn Ethernet quang và cấu trúc mạng đơn giản và quan trọng nhất nó rất linh hoạt cho sự tăng trưởng của hệ thống viễn thông trong tương lai. Bởi vì đặc điểm quan trọng của các hệ thống viễn thông là các thiết bị đầu cuối thay đổi rất nhanh chóng nhưng những cơ sở hạ tầng mạng thì phải tồng tại từ 15 đến 20 năm. Do đó lựa chọn giải pháp nào là điều rất quan trọng đối với các nhà cung cấp dịch vụ cũng như những kỹ sư thiết kế hệ thống mạng. Hình 2.10 Kiến trúc mạng quang chủ động 1.10 Mạng quang thụ động PON 1.10.1 Kiến trúc mạng quang thụ động Cấu trúc mạng PON cơ bản gồm các thành phần là OLT, splitter quang, ONU/ONT. OLT chính là thiết bị đầu cuối phía nhà sản xuất, có nhiệm vụ kết nối tất cả các loại dịch vụ lại và truyền tín hiệu thông qua sợi cáp quang. Tín hiệu từ OLT sẽ đến các splitter quang. Splitter quang được sử dụng để phân chia băng thông từ một sợi duy nhất đến 64 người sử dụng (có thể là 32 hoặc 128, điều đó phụ thuộc vào hệ số chia của splitter) trên một khoảng cách tối đa là 20 km. Để thu được tín hiệu từ OLT, tại phía người sử dụng cần có các ONU/ONT. Các thiết bị này có nhiệm vụ là biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang. Sự khác biệt rõ nhất giữa ONU và ONT là ONU không cần cấp nguồn còn ONT cần phải cấp nguồn và chỉ có ONU mới có khả năng hỗ trợ dịch vụ IPTV. Hình 2.11 Kiến trúc mạng quang thụ động Trong sơ đồ trên, các thành phần chính của một mạng PON là:  OLT (Optical Line Terminal): Đây là thiết bị kết cuối kênh quang đặt tại Center Office. Nó là thành phần quan trọng nhất trong hệ thống FTTH, cung cấp các giao diện truy nhập PON cho thiết bị ONU phía người sử dụng và các giao diện khác cho tín hiệu phía uplink.  ONU (Optical Network Unit): ONU là thiết bị lắp đặt tại phía khách hàng. Nó là điểm cuối của mạng quang FTTH. ONU có nhiệm vụ chuyển tín hiệu quang từ giao diện PON thành các chuẩn tín hiệu cho các thiết bị mạng, tín hiệu truyền hình, tín hiệu thoại được sử dụng tại thuê bao.  ONT (Optical Network Terminal): Đây là thiết bị đầu cuối phía người sử dụng, là điểm cuối cùng của ODN.  OND (Optical Network Distribution): Hệ thống phân phối cáp quang tính từ sau OLT đến ONU/ONT. Cụ thể, hệ thống phân phối quang OND lại bao gồm các thành phần sau đây: • Măng xông quang • Dây nhảy quang • Hộp phối quang ODF • Splitter (bộ chia/ghép quang) Ở đây bộ chia/ghép quang chính là bộ chia công suất quang (Optical Power Splitter): dùng để chia một tín hiệu quang ở đầu vào thành nhiều tín hiệu ở đầu ra. Các hệ số chia thông thường là 1:4, 1:8… Đây là bộ chia thụ động tức là không phải cấp nguồn. Suy hao trong bộ chia phụ thuộc vào hệ số chia. Hệ số chia càng lớn thì suy hao càng lớn. Với hệ số chia là 1:2 thì suy hao khoảng 3 dB, với hệ số chia là 1:32 thì suy hao tối thiểu là 15dB. Suy hao này chính là suy hao xen tạo ra bởi sự chưa hoàn hảo trong quá trình xử lý. Hình 2.3 cho biết nguyên lý chung của bộ chia công suất quang. Giả sử tại đầu vào có 3 bước sóng λ 1 ở hướng lên, λ2, λ3 ở hướng xuống, với bộ chia công suất có hệ số chia là 1:2 thì đầu ra có 2 cửa ra, một cửa có bước sóng vào là λ2và bước sóng ra là λ1, một cửa khác lại có bước sóng vào là λ 3và bước sóng ra là λ1. Hình 2.12 Bộ chia công suất quang 1.10.2 Các chuẩn mạng PON Các chuẩn mạng PON có thể chia thành 2 nhóm: nhóm 1 bao gồm các chuẩn theo phương thức ghép kênh TDM PON như là APON, BPON (Broadband PON), EPON (Ethernet PON), GPON (Gigabit PON); nhóm 2 bao gồm chuẩn theo các phương thức truy nhập khác như WDM-PON (Wavelength Division Multiplexing PON) và CDMA-PON (Code Division Multiple Access PON). 1.10.2.1APON Đây là mạng PON truyền theo kiểu không đồng bộ. APON do chuẩn G.983 của ITU-T quy định. Đây cũng là chuẩn mạng PON đầu tiên trên thế giới. 1.10.2.2BPON Mạng quang thụ động băng rộng BPON được chuẩn hóa trong chuỗi các khuyến nghị G.938 của ITU-T). Các khuyến nghị này đưa ra các tiêu chuẩn về các khối chức năng ONT và OLT, khuôn dạng và tốc độ khung của luồng dữ liệu hướng lên và hướng xuống, giao thức truy nhập hướng lên TDMA, các giao tiếp vật lý, các giao tiếp quản lý và điều khiển ONT và DBA. Trong mạng BPON, dữ liệu được đóng khung theo cấu trúc của các tế bào ATM. Một khung hướng xuống có tốc độ 155Mbit/s hoặc 622 Mbit/s và một tế bào quản lý vận hành bảo dưỡng lớp vật lý OAM (PLOAM – Physical layer Operation Administration and Maintenance) được chèn vào cứ mỗi 28 tế bào trong kênh. PLOAM có một bít để nhận dạng các tế bào PLOAM. Ngoài ra các tế bào PLOAM có khả năng lập trình được và chứa thông tin như là băng thông hướng lên và các bản tin OAM. Căn cứ vào các thông tin về mã số nhận dạng kênh ảo và nhận dạng đường ảo (VPI/VCI) trong cấu trúc ATM, các ONT nhận biết và tách dữ liệu đường xuống của mình. Mỗi một kênh (time slot) gồm có một tế bào ATM/PLOAM và 24 bit từ mào đầu. Từ mào đầu mang thông tin về thời gian bảo vệ (guard time), mào đầu cho phép đồng bộ và khôi phục tín hiệu tại OLT, và thông tin nhận dạng điểm kết thúc của từ mào đầu. Chiều dài của từ mào đầu và các thông tin chứa trong đó được lập trình bởi OLT. Các ONT thực hiện gửi các tế bào PLOAM khi chúng nhận được yêu cầu từ OLT. BPON sử dụng giao thức DBA để cho phép OLT nhận biết lượng băng thông cần thiết cấp cho các ONT. OLT có thể giảm hoặc tăng băng thông cho các ONT dựa vào gửi các tế báo ATM rỗi hoặc làm đầy tất cả hướng lên bởi dữ liệu của ONT. OLT dừng định kỳ việc truyền hướng lên do vậy nó có khả năng mời bất kỳ ONT mới nào tham gia vào hoạt động hệ thống. Các ONT mới phát một bản tin phúc hồi trong cửa sổ này với thời gian trễ ngẫu nhiên để tránh xung đột khi mà có nhiều ONT mới muốn tham gia. OLT xác định khoảng cách tới mỗi ONT mới bằng việc gửi tới ONT một bản tin đo cự ly và xác định thời gian bao lâu để thu được bản tin phúc đáp. Sau đó OLT gửi tới ONT một giá trị trễ, giá trị này được sử dụng để xác định thời gian bảo vệ ứng với các ONT. 1.10.2.3EPON EPON được chuẩn hóa bởi IEEE 802.3. Trong EPON dữ liệu hướng xuống được đóng khung theo khuôn dạng Ethernet. Các khung EPON có cấu trúc tương tự như các liên kết Gigabit Ethernet điểm tới điểm ngoại trừ từ mào đầu và thông tin xác định điểm bắt đầu của khung được thay đổi để mang trường nhận dạng kênh logic (LLID – Link logic ID) nhằm xác định duy nhất một ONU MAC. Trong hướng lên, các ONU phát các khung Ethernet trong các khe thời gian đã được phân bổ. ONU sử dụng giao thức điều khiển đa điểm PDU (MPCPDU – Multi Point Control Protocol Data Unit) để gửi các bản tin “Report” yêu cầu băng thông, trong khi đó OLT gửi bản tin “Gate” cấp phát băng thông cho các ONU. Các bản tin “Gate” bao gồm thông tin về thời gian bắt đầu và khoảng thời gian cho phép truyền dữ liệu đối với ONU. OLT cũng định kỳ gửi các bản tin “Gate” tới các ONU hỏi xem chúng có yêu cầu băng thông hay không. Các ONU cũng có thể gửi “Report” cùng với dữ liệu được phát trong hướng lên. Ngoài ra, giao thức DBA cũng có thể được sử dụng trong EPON để thực hiện cơ chế điều khiển phân bổ băng thông. Do không có cấu trúc khung thống nhất đối với hướng xuống và hướng lên, do vậy trong cấu trúc của EPON, các khe thời gian và giao thức xác định cự ly là khác so với BPON và GPON. OLT và các ONU duy trì các bộ đếm cục bộ riêng và tăng thêm 1 sau mỗi 16ns. Mỗi một MPCPDU mang theo một thời gian mẫu, mẫu này là giá trị của bộ đệm cục bộ của ONU tương ứng. Tốc độ truyền dữ liệu EPON có thể đạt tới 1Gbit/s. 1.10.2.4GPON GPON được xây dựng dựa trên BPON và EPON. Mặc dù GPON hỗ trợ truyền tải tin ATM, nhưng nó cũng đưa vào một cơ chế thích nghi tải tin mới mà được tối ưu hóa cho truyền tải các khung Ethernet được gọi là phương thức đóng gói GPON (G-PON Encapsulation Method - GEM). GEM là phương thức dựa trên thủ tục đóng khung chung trong khuyến nghị G.701 ngoại trừ việc GEM tối ưu hóa từ mào đầu để phục vụ cho ứng dụng của PON, cho phép sắp xếp các dữ liệu Ethernet vào tải tin GEM và hỗ trợ sắp xếp TDM. GPON sử dụng cấu trúc khung GTC (GPON Transmission Conversion) cho cả hai hướng xuống và hướng lên. Khung hướng xuống bắt đầu với một từ mào đầu PLOAM, tiếp sau đó là vùng tải tin GEM và/hoặc các tế bào ATM. PLOAM gồm có thông tin cấu trúc khung và sắp đặt băng thông cho ONT gửi dữ liệu trong khung hướng lên tiếp theo. Khung hướng lên bao gồm các nhóm khung gửi từ các ONT. Mỗi một nhóm được bắt đầu với từ mào đầu lớp vật lý mà có chức năng tương tự trong BPON, nhưng cũng bao hàm tổng hợp các yêu cầu băng thông của các ONT. Ngoài ra, các trước PLOAM và các yêu cầu băng thông chi tiết hơn được gửi đi kèm với các nhóm hướng lên khi có yêu cầu từ OLT. OLT gán các thời gian cho việc gửi dữ liệu hướng lên từ cho mỗi ONT. 1.10.2.5GEPON Trong tháng 6 năm 2004, công nghệ Ethernet được khuyến nghị dùng cho mạng truy cập và có tên là IEEE 802.3ah. Nó được coi là một hệ thống mạng truy nhập quang tốc độ cao. Do đây là hệ thống mạng PON được tối ưu cho công nghệ Ethernet nên có tên thường gọi là EPON. Ngoài ra nó còn có thêm tiền tố G là viết tắt của “gigabit” nên còn gọi là GEPON. Một hệ thống GEPON với tỷ lệ chia là 32 có thể cung cấp một băng thông đối xứng là trên 30 Mbps cho mỗi khách hàng. Băng thông này là đủ để cung cấp các dịch vụ yêu cầu băng thông lớn như các ứng dụng video cũng như các ứng dụng thoại và data. Thậm chí với đồng thời 3 luồng video nộ nét cao với dung lượng mỗi luồng là 6-7 Mbps (tổng cộng là 18 -21Mbps) thì vẫn còn đủ dung lượng cho VoIP và truy cập Internet. Dung lượng dành riêng cho VoIP thông thường chỉ khoảng 64k trên một kênh thoại trong khi truy nhập Internet tốc độ cao thường giới hạn ở các mức 512kbps, 1Mbps, 2Mbps, 4Mbps. Băng thông tổng cộng cho cả 3 dịch vụ chỉ khoảng 25Mbps, do đó GEPON là một công nghệ mạng truy cập lý tưởng cho việc hỗ trợ đa dịch vụ hiện có cũng như các dịch vụ của tương lai. Hiện tại, chuẩn GEPON cũng đang được phát triển để có thể hỗ trợ băng thông tối đa lên tới 10GB và tỉ lệ chia sẻ trên một sợi quang là 1:64. GEPON có các đặc điểm chính sau đây: • PON topology • Tốc độ truyền tối đa 1,25Gbps trên một đường quang và tốc độ tới từng user có thể thay đổi tùy theo tỷ lệ chia (trên 30Mbps/1 user khi có tỷ lệ chia là 1:32) • Tín hiệu được gửi và nhận bằng các khung Ethernet Trong hệ thống PON, mục đích của việc chia sẻ đường quang cũng như thiết bị tại phòng máy trung tâm là vì lý do kinh tế. Thêm vào đó, việc gửi và nhận các tín hiệu bằng khung Ethernet, làm cho hệ thống mạng trở lên đơn giản và giá thành thấp. Công suất và dạng sóng của tín hiệu quang được điều chế ở lớp vật lý. Có 2 chuẩn cơ bản là 1000 BASE-PX10 dùng để truyền với khoảng cách tối đa 10km và 1000 BASE-PX20 dùng để truyền với khoảng cách tối đa 20km. Bước sóng truyền trên sợi quang được quy định dựa trên khuyến nghị ITU-T G.983.3 là 1490nm và 1310nm, và ta có thể cung cấp thêm dịch vụ truyền hình quảng bá trên bước sóng 1550nm. Số lượng đầu chia tối đa không được quy định trong IEEE 802.3ah vì nó phụ thuộc vào suy hao của tín hiệu quang trên thực tế, và thông thường số lượng đầu chia là 32. GEPON cung cấp 2 octet (16 bit) cho thành phần định danh liên kết logic (LLID) và 15 bit dành cho mỗi một địa chỉ MAC. Vì vậy có thể có hơn 30.000 bộ ONU được sử dụng trong một mạng PON. Đặc điểm chính của GEPON đó là dữ liệu được truyền nhận bằng các khung Ethernet có kích thước thay đổi tới 1518 octets. Với dữ liệu downstream, OLT sẽ broadcast khung Ethernet đến tất cả các ONU trong một mạng PON. Tuy nhiên phần LLID bao gồm thông tin địa chỉ nhờ đó chỉ có ONU được đánh địa chỉ mới tiếp nhận khung dữ liệu có địa chỉ MAC của nó, các ONU sẽ loại bỏ những khung mà không đánh địa chỉ tương ứng với chúng. Ngoài ra việc truyền dữ liệu upstream dựa trên công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) để tránh xung đột dữ liệu giữa các ONU. OLT phân phối một cửa sổ truyền dẫn được gọi là cổng ứng với một ONU. Khi một ONU nhận được một khung cổng, nó sẽ truyền các khung dữ liệu với tốc độ 1 Gbit/s trong suốt khe thời gian được đăng ký bởi cổng. Giao thức điều khiển đa điểm (MPCP) quản lý các cổng được cấp cho mỗi ONU, cổng được yêu cầu từ ONU và được dùng để phát hiện và đăng ký các ONU với mạng PON. Thêm vào đó, do mỗi ONU chỉ có thể nhận tín hiệu có địa chỉ ứng với địa chỉ duy nhất của nó nên một thành phần định danh sẽ được gửi kèm ở đầu khung Ethernet. 1.10.2.6WDM-PON WDM-PON là mạng quang thụ động sử dụng phương thức đa ghép kênh phân chia theo bước sóng thay vì theo thời gian như trong phương thức TDM. OLT sử dụng một bước sóng riêng rẽ để thông tin với mỗi ONT theo dạng P2P. Mỗi một ONU có một bộ lọc quang để lựa chọn bước sóng tương thích với nó, OLT cũng có một bộ lọc cho mỗi ONU. . Ưu điểm chính của WDM-PON là nó khả năng cung cấp các dịch vụ dữ liệu theo các cấu trúc khác nhau (DS1/E1/DS3, 10/100/1000Base Ethernet…) tùy theo yêu cầu về băng thông của khách hàng. Tuy nhiên, nhược điểm chính của WDMPON là chi phí khá lớn cho các linh kiện quang để sản xuất bộ lọc ở những bước sóng khác nhau. 1.10.2.7CDMA-PON Công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã CDMA cũng có thể triển khai trong các ứng dụng PON. Cũng giống như WDM-PON, CMDA-PON cho phép mỗi ONU sử dụng khuôn dạng và tốc độ dữ liệu khác nhau tương ứng với các nhu cầu của khách hàng. CDMA PON cũng có thể kết hợp với WDM để tăng dung lượng băng thông. CDMA PON truyền tải các tín hiệu khách hàng với nhiều phổ tần truyền dẫn trải trên cùng một kênh thông tin. Các ký hiệu từ các tín hiệu khác nhau được mã hóa và nhận dạng thông qua bộ giải mã. Phần lớn công nghệ ứng dụng trong giải mã. Phần lớn công nghệ ứng dụng trong CDMA PON tuân theo phương thức trải phổ chuỗi trực tiếp. Trong phương thức này mỗi ký hiệu 0, 1 (tương ứng với mỗi tín hiệu) được mã hóa thành chuỗi ký tự dài hơn và có tốc độ cao hơn. Mỗi ONU sử dụng trị số chuỗi khác nhau cho kí tự của nó. Để khôi phục lại dữ liệu, OLT chia nhỏ tín hiệu quang thu được sau đó gửi tới các bộ lọc nhiễu xạ để tách lấy tín hiệu của mỗi ONU. Ưu điểm chính của CDMA PON là cho phép truyền tải lưu lượng cao và có tính năng bảo mật nổi trội so các chuẩn PON khác. Tuy nhiên, một trở ngại lớn trong CDMA-PON là các bộ khuếch đại quang đòi hỏi phải được thiết kế sao cho đảm bảo tương ứng với tỷ số tín hiệu/tạp âm (S/N). Với hệ thống CDMA-PON không có bộ khuếch đại quang thì tùy thuộc vào tổn hao bổ sung trong các bộ chia, bộ xoay vòng, các bộ lọc mà hệ số tỷ chia ONU/OLT chỉ là 1:2 hoặc 1:8. Trong khi đó với bộ khuyếch đại quang hệ số này có thể đạt 1:32 hoặc cao hơn. Bên cạnh đó các bộ thu tín hiệu trong CDMA-PON là khá phức tạp và giá thành tương đối cao. Chính vì những nhược điểm này nên hiện tại CDMA-PON chưa được phát triển rộng rãi. 1.10.3 Ưu nhược điểm mạng PON 1.10.3.1Ưu điểm • Sử dụng các thiết bị thụ động nên không cần cấp nguồn, giá thành rẻ • Giảm chi phí bảo dưỡng và vận hành • Tốc độ down load và up load cao • Giảm chi phí sợi quang và giảm chi phí các thiết bị cho phép nhiều người dùng chia sẻ chung một sợi 1.10.3.2Nhược điểm • Giới hạn băng thông cho các thuê bao vì splitter chia đều băng thông • Giới hạn vùng phủ sóng: tối đa là 20 km, phụ thuộc vào số lượng splitter (càng nhiều splitter thì khoảng cách truyền càng giảm) • Khó dự đoán giá thành khi có thuê bao phát sinh • Khi có OLT mới cần lắp đặt thì giá thành đối với mỗi thuê bao có kết nối đến OLT đó sẽ tăng lên cho đến khi các port của OLT lấp đầy 1.11 So sánh mạng PON và AON Có rất nhiều yếu tố để so sánh ưu điểm và nhược điểm của hai kỹ thuật PON và AON. Tuy nhiên, ở đây chúng ta sẽ xem xét một số thông số quan trọng như băng thông, khả năng điều khiển luồng, khoảng cách… Đó là những thông số về kỹ thuật. Ngoài ra chúng ta còn đánh giá PON và AON dựa trên những chỉ tiêu về kinh tế trong đó 2 tham số đó là: chỉ số CAPEX và chỉ số OPEX. Đây là 2 chỉ tiêu rất quan trọng khi người ta đánh giá mức độ khả thi của một dự án nào đó. 1.11.1 Về băng thông Ngày càng có nhiều dịch vụ viễn thông yêu cầu tốc độ cao như IPTV, VOD, Conference meeting… Do đó băng thông là một vấn đề vô cùng quan trọng. Bàng so sánh dưới đây sẽ cho ta cái nhìn khái quát hơn về băng thông đáp ứng được giữa 2 công nghệ này. Bảng 2.4 So sánh AON và PON về băng thông AON PON Đánh giá Băng thông tối đa cho một thuê bao Rộng Hợp lý AON ưu thế hơn Với mỗi một thuê bao sử dụng riêng một đường cáp quang thì băng thông có thể nằm trong khoảng từ 100Mbps đến 1Gbps (đối với hộ gia đình hoặc một công ty) Các chuẩn của mạng PON được nghiên cứu rộng rãi cho phép băng thông cấp phát đến các port tại OLT là giống nhau. Công nghệ AON tốt hơn, băng thông tối đa của mỗi thuê bao là lớn hơn. Bởi vì đối với các doanh nghiệp thì băng thông thường lớn hơn các thuê bao của hộ gia đình, nếu sử dụng PON thì không thể điều khiển sự khác nhau này. Điều chỉnh băng thông Đơn giản Khi một node truy cập được cấu tạo từ các module thì người ta có thể nâng cấp được băng thông cho một thuê bao nào đó bằng cách can thiệp vào phần cứng Khó khăn AON tốt hơn Để điều chỉnh băng thông Công nghệ mạng AON của một thuê bao thì rất tốt hơn bởi vì nó dễ dàng khó vì nó phụ thuộc vào nâng cấp hơn cấu trúc của mạng PON. Điều này có thể được cải tiến trong tương lai nếu cấu trúc mạng PON có cấu hình dự phòng n +1 1.11.2 Về điều khiển lưu lượng Bảng 2.5 So sánh AON và PON về việc điều khiển lưu lượng AON PON Đánh giá Đơn giản Khó khăn AON chiếm ưu thế Có thể điều tiết lưu lượng tại các node truy cập thông qua các switch dưới sự quản lý của hệ thống điều khiển mạng Vì mạng PON tại phía nhà cung cấp dịch vụ sử dụng công nghệ ghép kênh theo bước sóng và trong quá trình truyền nhận lại sử dụng các splitter cho nên việc điều khiển băng thống là khó khăn Sự phát triển băng thông hiện thời Các hiện tượng trễ, jitter và các nhiễu khác trong quá trình truyền Thấp Thấp Như nhau Thấp Cao AON ít xung đột hơn Dù n thuê bao tại một node truy cập sử dụng n giao diện quang và mật độ thuê bao tại các card giao diện tương đối thấp so với OLT sử dụng mạng PON nhưng khi có sự cố xảy ra thì ít thuê bao sẽ bị ảnh hưởng hơn Tại OLT, một splitter quang chia giao diện người dùng ra làm 32 hay 64 tín hiệu. Một subrack thường cung cấp vài giao diện thuê bao. So sánh với node truy cập của mạng AON, khi xảy ra sự cố thì thường có nhiều thuê bao chịu ảnh hưởng Số lượng thuê bao sử dụng mạng AON chịu ảnh hưởng của sự cố đường truyền ít hơn so với mang PON Đều sử dụng sợi quang nên những hiện tượng này là không đáng kể Sự xung đột tại các node truy cập 1.11.3 Về tính kinh tế 1.11.3.1Về chỉ số CAPEX Định nghĩa : Là vốn đầu tư cho tư liệu sản xuất của các hãng, chính phủ, các cơ quan chính phủ hay hộ gia đình, nhằm mục đích thay thế vốn đã khấu hao hay tạo vốn mới. Bảng 2.6 So sánh AON và PON về chỉ số CAPEX AON PON Giá thành Thấp Cao AON ưu thế hơn Bởi vì các chuẩn Ethernet đã được sử dụng nên thiết bị đầu cuối tại phía người sử dụng tương đối rẻ. Cấu trúc mạng không giống những mạng truyền thống nên phải xây dựng các chuẩn mới nên thiết bị đầu cuối cũng khó khăn hơn trong việc nghiên cứu và chế tạo. Giá thành thiết bị đầu cuối Giá thành các thành phần cấu thành nên mạng(các thiết bị chủ động) Cao Thấp Môt thuê bao cần có một cổng laser tại node truy cập nên một đường quang được chia ra làm nhiều kết nối thì công suất của các thiết bị cũng phải tăng lên. Bởi vì một port trên OLT có thể cung cấp cho nhiều thuê bao nên khi số lượng thuê bao tăng lên người ta có thể sử dụng các splitter PON chiếm ưu thế Giá thành các thành phần mạng (các thiết bị thụ động và cấu trúc hạ tầng) Cao Thấp PON ưu thế hơn Bởi vì số lượng các giao Vì mỗi một nguồn laser diện quang trên các node trên OLT sẽ chia sẻ cho truy cập là khá lớn. nhiều thuê bao. 1.11.3.2Về chỉ số OPEX Định nghĩa : Là toàn bộ vốn đầu tư cho việc vận hành khai thác, bảo trì, bảo dưỡng. Bảng 2.7 So sánh AON và PON về chỉ số OPEX AON PON Đánh giá Nhỏ PON tốt hơn Nguồn điện tiêu thụ Lớn Chi phí bảo dưỡng Mỗi một node truy cập yêu cầu một nguồn điện riêng. Do đó khó bảo dưỡng và chi phí bảo dưỡng cao. Trong một cabinet đặt ở PON tốt hơn vì có ít thiết ngoài trời, splitter gần như bị thụ động hơn trong cấu không cần bảo dưỡng và hình mạng. cũng không cần nguồn ngoài để cung cấp cho thiết bị này. Giá thành thiết bị đầu cuối Thấp Cao Bởi vì các chuẩn Ethernet đã được sử dụng nên thiết bị đầu cuối tại phía người sử dụng tương đối rẻ. Cấu trúc mạng không giống những mạng truyền thống nên phải xây dựng các chuẩn mới nên thiết bị đầu cuối cũng khó khăn hơn trong việc nghiên cứu và chế tạo. AON ưu thế hơn Giá thành các thành phần mạng (các thiết bị thụ động và cấu trúc hạ tầng) Cao Thấp PON ưu thế hơn Bởi vì số lượng các giao Vì mỗi một nguồn laser diện quang trên các node trên OLT sẽ chia sẻ cho truy cập là khá lớn. nhiều thuê bao. Tóm lại, mỗi cấu hình mạng đều có những ưu điểm riêng của nó. Tùy vào khả năng tài chính của từng nhà cung cấp dịch vụ cũng như các điều kiện khác mà lựa chọn mạng PON hay là AON. Tuy nhiên với những ưu điểm đặc biệt, mạng PON đang dần chiếm lĩnh thị trường băng rộng. 1.12 Kết luận chương 2 Trong chương 2 chúng ta đã nghiên cứu về kiến trúc mạng PON, ưu nhược điểm và các chuẩn của mạng PON. So với mạng AON, mạng PON có rất nhiều ưu điểm mà ưu điểm lớn nhất có thể thấy đó là các thiết bị dùng trong mạng PON là các thiết bị thụ động nên không cần cấp nguồn. Do đó, các chi phí về việc cấp nguồn, bảo dưỡng và bảo trì là thấp hơn rất nhiều so với mạng AON. TRIỂN KHAI MẠNG FTTX THEO CHUẨN GPON 1.13 Giới thiệu chương Trong chương này chúng ta sẽ xem xét quy trình triển khai mạng tại công ty CMCTI. Quy trình bắt đầu từ việc lựa chọn công nghệ (APON, BPON, GPON hay EPON…) đến quá trình triển khai mạng core, mạng truy nhập. Chúng ta nhấn mạnh phần mạng truy nhập bởi mô hình mô phỏng ở Chương 4 sẽ đề cập đến phần mạng này là chủ yếu. 1.14 Lựa chọn công nghệ Theo phân tích xu hướng phát triển ở trên, PON là công nghệ truy nhập tiên tiến có thể hỗ trợ tốc độ rất cao, đáp ứng các yêu cầu dịch vụ triple-play cho người dùng mà lại tiết kiệm chi phí do việc dùng chung OLT và đường cáp quang phân phối tới các bộ tách/ghép spliter, các thuê bao chỉ cần chạy dây riêng tới các bộ Spliter ở các đầu phố. Ngoài ra do thiết bị là thụ động không yêu cầu điện nên chi phí lắp đặt bảo trì thấp. Điểm yếu công nghệ về chi phí đầu tư ban đầu cao có thể giảm bớt bằng cách lai ghép giữa mạng cáp quang FTTx và cáp đồng VDSL2 như hình sau: Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 47 Hình 3.13 Mô hình lai ghép giữa cáp quang và cáp đồng 3.2.1 So sánh EPON và GPON về chi phí Khó có thể so sánh để có được kết luận chính xác là EPON và GPON công nghệ nào ưu việt hơn, tuy nhiên có thể so sánh EPON và GPON theo một số yếu tố như là tốc độ truy nhập, hiệu suất băng thông, cấu trúc khung, khả năng chia tách, cự ly phục vụ, các yếu tố về giá thành. Các bảng dưới đây so sánh về các đặc điểm công nghệ giữa EPON và GPON; theo đó hiệu suất sử dụng băng thông đường xuống của GPON khoảng 92%, cao hơn so với EPON ở mức khoảng 72%. Về công nghệ giữa EPON và GPON có sự khác biệt tổ chức khung ở lớp 2, trong khi EPON chỉ sử dụng khung Ethernet thì với GPON sử dụng ba loại đó là ATM, Ethernet và GEM (GPON Encapsulation Mode). Thông lượng (throughput) là yếu tố đặc biệt quan trọng cho viêc hỗ trợ các dịch vụ triple-play. Băng thông có thể sử dụng được của GPON cho luồng xuống là 1.25Gbps hoặc 2.5Gbps và cho luồng lên từ khoảng 155Mbps đên 2.5 Gbps. Trong khi EPON cho phép truyền tải đối xứng luồng lên và xuống ở tốc độ 1.25Gbps. Trong các công nghệ PON (bao gồm GPON, EPON, BPON) thì GPON là công nghệ được thương mại hóa nhanh nhất, kể từ khi được chuẩn hóa bởi ITU năm 2005, tới tháng sáu năm 2006 đã được triển khai ở Bắc Mỹ, GPON hỗ trợ đa dịch vụ góp phần cải thiện ARPU doanh thu trung bình trên mỗi thuê bao. Khác với đường cáp đồng, GPON không bị suy giảm chất lượng tín hiệu theo khoảng cách, có thê lên tới 20km. GPON hỗ trợ cả IPTV và RF video trong khi EPON chỉ hỗ trợ IPTV. Phần lớn chi phí xây dựng hệ thống FTTH liên quan đến kế hoạch hệ thống mạng cáp OSP (Outside Plan), điều này phụ thuộc vào mật độ phân bố thuê bao. Theo tài liệu phân tích của hãng Broadlight, để đơn giản trong việc so sánh và dễ hình dung mức chi phí cho EPON và GPON, có các giả định sau: • Chỉ xét tổng chi phí cho thiết bị (total equipment cost) cho 10,000 thuê bao, với tỷ lệ lấp đầy là 100% • Chi phí cho Outside Plant là giống nhau mặc dù tỷ lệ các bộ Splitter giữa hai công nghệ là khác nhau • Đơn giá thiết bị OLT cho EPON và GPON là giống nhau và bằng $1,800 một cổng • Đơn giá thiết bị đầu cuối ONT cho EPON và GPON là giống nhau và bằng $100 cho một ONT Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 48 • Băng thông khả dụng của EPON và GPON theo bảng dưới Bảng 3.8 Băng thông khả dụng EPON Tốc độ hướng xuống Tốc độ Hiệu suất hướng lên đường truyền Tốc độ thực Tỉ lệ chia Khoảng cách tối đa 1,25 Gbps 1,25 Gbps 72% 900 Mbps 1:32 10 km 1,25 Gbps 92% 2300 Mbps 1:64 10 km GPON 2,5 Gbps Với các giả định trên thì tổng giá thành thiết bị mạng cho EPON và GPON cho 10,000 thuê bao như sau: Hình 3.14 So sánh tổng chi phí thiết bị mạng giữa EPON và GPON Và chi phí cho mỗi một thuê bao được thể hiện theo biểu đồ Hình 3.3. Giá thành phương án GPON thấp hơn là do giảm được số lượng OLT cần thiết và do tỷ lệ tách /ghép cao hơn, băng thông và hiệu suât băng thông lớn hơn so với phương án EPON; nếu GPON dùng tỷ lệ chia 1:32 giống EPON thì có kết quả Hình 3.4. Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 49 Hình 3.15 So sánh chi phí tính trên một thuê bao EPON và GPON Hình 3.16 So sánh chi phí trên một thuê bao tỷ lệ chia EPON = GPON 1:32 1.14.1 Nguyên tắc triển khai mạng của CMCTI 1.14.1.1Phần mạng Core Tổng quan: Mạng truy nhập FTTX bao gồm các thiết bị kết cuối quang ở nhà thuê bao ONT/ONU (Optical Network Termination / Optical Network Unit) cung cấp các kết nối tới thiết bị đầu cuối của khách hàng như các cổng Fast Ethernet cho các đường data và video, các cổng giao tiếp điện thoại POTS. Các bộ ONT này kết nối lên tới các thiết bị OLT (Optical Line Termination) ở phòng máy trung tâm thông qua các đường cáp quang và các hệ thống phân phối cáp thụ động như Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 50 các bộ tách ghép (Splitter /Coupler); các ODC (Optical Distribution Cabinet). Các thiết bị OLT được kết nối tới các Router để đi lên tuyến trên tới các nhà cung cấp dịch vụ (Internet, Video, Voice). Mạng core có nhiệm vụ truyền tải lưu lượng của khách hàng từ mạng truy nhập và kết nối đến nhà cung cấp dịch vụ. Thiết bị mạng core phải có dung lượng đủ lớn để truyền tại các dịch vụ băng rộng, cũng như hỗ trợ nhiều dịch vụ như VoIP, Internet, VPN. Việc xây dựng mạng core IP dựa trên dự báo nhu cầu phát triển thuê bao giai đoạn 2009 – 2018 đáp ứng khả năng cung cấp các dịch vụ mới đa dạng và nhanh chóng và được thiết kế dựa trên các cơ sở sau: • Tổ chức kết nối mạng truy nhập theo cấu trúc hình cây, các OLT kết nối có dự phòng tới các Routers, các Routers này kết nối sang nhà cung cấp dịch vụ khác như Internet, IPTV, VOIP theo sơ đồ Hình 3.5 • Hệ thống cho phép tạo các kênh VPN cho khách hàng kết nối các điểm trong hệ thống hoặc ra ngoài thông qua mạng Internet. • Sử dụng IP/MPLS kết nối giữa các router và tới các nhà cung cấp dịch vụ (ví dụ như CMCTelecom, VDC...) qua các đường tốc độ cao, giai đoạn đầu là 1Gbps và sẽ nâng cấp lên 2Gbps hoặc 10Gbps khi có nhiều thuê bao. • Sử dụng các kết nối quang Gigabit Ethernet lên tới tốc độ 10Gbps tới các OLT, cự ly trong bán kính 10Km t ừ Router tới OLT. Hình 3.17 Cấu trúc mạng truy nhập băng rộng FTTx Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 51 Hình 3.18 Sơ đồ kết nối đến các Router Để đảm bảo các yêu cầu trên, mạng core cần được xây dựng bằng các router có năng lực xử lý cao, có khả năng dự phòng nóng cho các khối xử lý chung, nguồn, cũng như các module/cổng kết nối tới các thiết bị OLT; hỗ trợ các kết nối với các giao diện Gigabit Ethernet (1Gbps, 10Gbps). Với đặc điểm vùng địa lý của các thành phố khác nhau, đề xuất cấu hình mạng core tại Hà Nội gồm 2 node và TP Hồ Chí Minh có 03 node có năng lực chuyển mạch ít nhất là 720Gbps, tốc độ chuyển tiếp các gói (forwarding packet) lên tới 400Mbps; các thiết bị Router này có kiến trúc modular với nhiều lựa chọn khác nhau cho phép dễ dàng nâng cấp và mở rộng sau này; các router này kết nối với nhau và sẽ có ít nhất hai đường kết nối lên tuyến trên vừa là phân tải vừa làm dự phòng cho nhau. Thiết bị Router hỗ trợ các ứng dụng dịch vụ như các kết nối VPN, kết nối tới các thiết bị khách hàng có tốc độ cao, các đường Internet, thuê kênh riêng hay các thiết bị truy nhập mạng Metro Ethernet, lớp biên của mạng IP/MPLS (IP/MPLS provider edge); IP VPN lớp 2 (L2 VPN), VPN lớp 3 (L3 VPN) và nhiều dịch vụ giá trị gia tăng khác VoIP, Video (IPTV/ VoD). Các router cần hỗ trợ các cổng kết nối quang tốc độ cao tới 10GE tới các OLT, mỗi OLT kết nối một cổng trên Router, như vậy mỗi router cần hỗ trợ ít nhất 10 cổng tốc độ 10GE. Các thiết bị này đều dùng các bộ nguồn cung cấp với cấu hình 1+1 chạy ở chế độ dự phòng có phân tải tự động. Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 52 Cấu trúc mạng core IP cho dự án tại Hà nội và Hồ Chí Minh dựa trên kế hoạch dự báo phát triển thuê bao trong giai đoạn 2009 – 2015; đồng thời căn cứ vào mục tiêu bao phủ các quận nội thành, khoảng cách từ các trạm OLT tới thiết bị router trên mạng trong phạm vi 10Km, số lượng các thiết bị OLT cần kết nối; cụ thể như sau: Bảng 3.9 Số lượng OLT tại khu vực Hà nội và Hồ Chí Minh Số OLT Giai đoạn 1 Giai đoạn 2 Tổng số Hà Nội 5 10 15 Hồ Chí Minh 6 13 19 Tổng số 11 23 34 Với cấu hình đề xuất hệ thống đã sẵn sàng kết nối truyền tải cho các dịch vụ triple play trong tương lai, với các cấu hình router đủ mạnh đảm nhận việc phân tích xử lý các gói tín hiệu, thực hiện các mức chất lượng dịch vụ (QoS) cho các dịch vụ khác nhau, các gói tín hiệu thời gian thực như tiếng nói và hình ảnh sẽ được ưu tiên ở mức cao nhất về băng thông cũng như thứ tự truyền đi tại các thiết bị core. Thiết bị đầu cuối ONT/ONU có các cổng giao tiếp hỗ trợ các dịch vụ triple-play. Việc xử lý mức độ ưu tiên lưu lượng các dịch vụ này do hệ thống OLT/ONT đảm nhận và truyền tải lên các router. Các router thực hiện chuyển mạch forwarding các gói IP từ các OLT gửi tới. Mô tả tổ chức VOIP: Với giả định CMC TI được cấp phép làm dịch vụ VOIP với đầu số đăng ký riêng, giống như các nhà cung cấp VOIP khác như VTI 171; SPT 177, EVN 176, Viettel 178… Tổ chức mạng cung cấp VOIP như sau Cấu hình hệ thống cần thiết: • Các Media Gateway (ví dụ như Cisco AS5350, AS5400) kết nối với mạng điện thoại công cộng PSTN hay các mạng di động qua các luồng cơ sở E1 (cũng có thể dùng các IP-IP gateway trong trường hợp kết nối với các đối tác khác qua luồng IP) • Thiết bị điều khiển cuộc gọi: Gatekeeper (H.323) hoặc Softswitch như là SIP • Thiết bị kết nối báo hiệu số 7 với mạng điện thoại quốc gia • Thiết bị Router kết nối internet (qua mạng public hoặc private) để trao đối lưu Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 53 lượng IP với các đối tác cung cấp dịch vụ VOIP • Hệ thống tính cước, các máy chủ lưu trữ dữ liệu và chương trình tính cước, đối soát thanh toán với đối tác và khách hàng • Hệ thống quản lý khai thác mạng, bao gồm máy chủ với các chương trình giám sát tình hình trang thiết bị, các tham số hệ thống như tải CPU, tải trên luồng trung kế Hình 3.19 Cấu hình mạng VoIP Phần thiết bị hệ thống mạng core có khả năng kết nối IP tốc độ cao đi Internet có thể truyền tải các gói VOIP vì mức băng thông dùng cho VOIP khá nhỏ so với lưu lượng Internet data, video. Tuy nhiên để lên cấu hình danh mục thiết bị chi tiết BOM cần khảo sát dự báo lưu lượng và số lượng các POP, luồng kết nối tới các nhà cung cấp dịch vụ. Lưu đồ cuộc gọi (Call Flow): cuộc gọi với hệ thống điện thoại thông thường: Thuê bao chủ gọi → Mạng PSTN → Media Gateway → Mạng IP → Call Control (Gatekeeper /Softswitch) → Mạng IP → Mạng đối tác kết nối → Mạng điện thoại đích →Thuê bao bị gọi. Trường hợp với cuộc gọi IP thì thuê bao trực tiếp kết nối với softswitch qua mạng IP mà có thể không qua media gateway (chỉ qua nếu là IP-IP gateway). Khi thiết lập hoặc kết thúc cuộc gọi, các bản tin báo hiệu cuộc gọi được trao đổi và xử Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 54 lý bởi thiết bị điều khiển cuộc gọi (Call Controller, Gatekeeper, SIP server hoặc Softswitch). Khách hàng chủ gọi nhắc máy quay số cần gọi, các thiết bị biến đổi tín hiệu sang dạng IP và qua mạng truyền dẫn IP tới mạng kết cuổi của nhà cung cấp dịch vụ khác; các thông tin về cuộc gọi như thời gian bắt đầu, thời gian kết thúc, số chủ gọi, số bị gọi, cổng trung kế vào/ra, độ dài cuộc gọi… được hệ thống ghi lại trong các bản ghi CDR (Call Detail Record) cho từng cuộc gọi để làm cơ sở dữ liệu cho các chương t ình tính cư ớc (Billing) và đối soát dữ liệu (Settlement & Mediation) cho đối tác và khách hàng. Trường hợp cung cấp IP Centrex cho doanh nghiệp thì cần trang bị: • Tổng đài IP softswitch • Dải số đã đăng ký để cung cấp cho khách hàng (doanh nghiệp hoặc cá nhân) • Điện thoại IP hoặc softphone cung cấp cho khách hàng đầu cuối Mỗi khách hàng khi đăng k ý sử dụng dịch vụ thoại IP của CMC TI sẽ được cấp 1 số hoặc dải số thực, các máy đầu cuối có thể là điện thoại IP hoặc Softphone tại khách hàng. Khách hàng có thể thiết lập mạng điện thoại riêng giữa các văn phòng chi nhánh của mình mà không cần phải đầu tư tổng đài nội bộ (PBX hoặc IP PBX). Khi cần liên lạc với các thuê bao trong cùng mạng công ty mình thì chỉ việc gọi trực tiếp số máy đã được cấp giống như giữa các máy lẻ trong một mạng PBX nội bộ, trường hợp muốn gọi ra ngoài tới các thuê bao IP Centrex khác thì sẽ quay mã số truy nhập ra (ví dụ 9) trước các số mà IP Centrex cần gọi. Trường hợp khách hàng có sẵn tổng đài nội bộ PBX TDM thì cần trang bị thêm một thiết bị Gateway hoặc IAD (Integrated Access Device) để biến đổi cuộc gọi thông thường sang dạng IP. 1.14.1.2Phần mạng truy cập Phân mạng truy nhập bao gồm thiết bị mạng quang OLT đặt tại tổng đài trung tâm (CO) và mạng ngoại vi bao gồm hệ thống phân phối cáp đến thiết bị chia quang thụ động (Splitter) đấu nối qua cáp thuê bao (cáp quang hoặc cáp đồng) đến nhà thuê bao. Tại nhà khách hàng trang bị thiết bị ONT (đối với dịch vụ FTTH) hoặc ONU và modem ADSL2+, VDSL để kết nối với mạng khách hàng. Để tiết kiệm chi phí kéo cáp quang, hệ thống phân phối cáp truy nhập được chia thành 03 đoạn: • Đoạn Feeder từ OLT đến măng xông hoặc tủ phân phối, sử dụng cáp nhiều lõi (96 core). • Từ Măng xông/tủ phân phối sẽ được rẽ nhánh đến các splitter sử dụng cáp ít Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 55 lõi hơn (48 core và 4 core) • Từ splitter đến nhà khách hàng là cáp thuê bao (đoạn last mile) sử dụng cáp 4 lõi. Các OLT sẽ được lắp đặt tại các vị trí trung tâm có mật độ phân bổ thuê bao cao, đấu nối Uplink với mạng Core gần nhất sử dụng kết nối 2x10G quang. Lắp đặt tối đa 2 cấp Splitter tại các vị trí phù hợp để kết nối tới các thuê bao, đảm bảo tối ưu hoá việc sử dụng sợi quang. Các thiết bị đầu cuối quang ONU/ONT được lắp đặt tại các toà nhà, các căn hộ để cung cấp các giao diện VDSL2, FE/GE điện cho khách hàng. Đối với các toà nhà sẽ dùng chung ONU và từ ONU đến vị trí đặt modem VDSL/ADSL2+ sử dụng cáp đồng. Mô hình tổ chức đấu nối mạng truy nhập được minh hoạ như Hình 3.8. Để đơn giản tính toán, phần mạng ngoại vi được chia thành các ô nhỏ có kích thước 500x500m (cự ly trung bình giữa các tuyến phố), tương ứng mỗi 500m sẽ lắp đặt 01 măng xông để rẽ nhánh tuyến cáp đến các đường phố, ngõ khác nhau. • Bán kính tối đa phục vụ của một tổng đài trung tâm là 10km cáp. • Splitter cấp 1 đặt tại tổng đài trung tâm, splitter cấp 2 đặt tại vị trí gần thubao nhất sao cho cự ly trung bình của cáp thuê bao (last mile) 700m. Hình 3.9 minh hoạ đấu nối và tổ chức cho mỗi ô. Mạng FTTx-GPON được triển khai tại các khu vực sau: • Các toà nhà cao tầng văn phòng. • Các trung tâm, khu văn phòng, thương mại • Các chung cư cao cấp. • Các toà nhà cao tầng kết hợp căn hộ cao cấp. • Các khu biệt thự cao cấp. • Các chung cư cao tầng, nhà chia lô, biệt thự tại các khu đô thị mới.. Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 56 Hình 3.20 Sơ đồ tổ chức đấu nối mạng FTTx Hình 3.21 Minh họa kết nối FTTB và FTTH Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 57 1.14.2 Phương án triển khai và vận hành mô hình mạng 1.14.2.1Phương án triển khai Đối với mạng ngoại vi : • Các tuyến cáp Distribution và cáp Feeder được triển khai trên các tuyến cáp treo ổn định. Trong một số trường hợp, một số khu vực, việc triển khai cáp treo không được phép, CMC TI cùng với các đơn vị thi công chủ động đàm phán để thuê cống bể ngầm của các nhà khai thác khác. Đối với các tuyến cáp treo, việc có được thỏa thuận với Điện lực, chiếu sáng hoặc các nhà khai thác viễn thông khác là hết sức cần thiết. Các địa điểm đặt thiết bị : Các địa điểm này sẽ được lựa chọn vào các địa điểm có lợi thế của CMC hoặc ký hợp đồng thuê dài hạn. • Cáp treo đi đến địa điểm thuê bao đi theo các tuyến cáp mà các nhà khai thác khác đã triển khai. Đối với các khu vực như tòa nhà, trung tâm thương mại, khu công nghệ cao, các nhóm phụ trách dự án sẽ tiến hành ký thỏa thuận trước khi triển khai. Đối với mạng lõi: Các thiết bị Router được đặt ở các địa điểm mà đã đặt thiết bị ngoại vi. Việc lựa chọn địa điểm và thiết kế đảm bảo các chỉ tiêu yêu cầu của thiết bị. 1.14.2.2Mô hình vận hành mạng Đối với các thiết bị của hệ thống : • Hệ thống NOC sẽ thực hiện giám sát trung các thành phần mạng sau : Router, OLT, ONT. • Bất cứ các sự kiện lỗi đều được xử lý bởi đội ngũ kỹ thuật của CMC Telecom tại NOC hoặc tại các địa điểm đặt thiết bị. • Ngoài ra, căn cứ vào các hợp đồng bảo trì sau thời gian bảo hành, các nhà cung cấp thiết bị có trách nhiệm cung cấp các dịch vụ về thiết bị dự phòng, hỗ trợ kỹ thuật cấp cao. Bảo dưỡng và xử lý sự cố : • Mạng truy nhập sẽ được ký hợp đồng bảo trì ngay sau khi nghiệm thu. • Mạng quang tới nhà khách hàng được giao khoán bảo trì sau khi phát triển thuê bao. Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 58 1.15 Kết luận chương Trong chương này chúng ta đã nghiên cứu mô hình triển khai mạng GPON tại công ty CMC TI. Đây là một mô hình triển khai chuẩn, điển hình và đã được thử nghiệm và đưa vào sử dụng với hơn 100 thuê bao. Những kết quả ban đầu cho thấy mô hình này hoàn toàn phù hợp với nhu cầu thực tiễn. Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 59 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG MẠNG FTTx 1.16 Giới thiệu chương Chương 4 mô phỏng hệ thống mạng FTTx theo chuẩn GPON ở lớp vật lý. Một số kịch bản sẽ được đưa ra để đánh giá sự phụ thuộc của hệ thống mạng quang vào các yếu tố như khoảng cách truyền, tốc độ bit, công suất phát, suy hao, phương thức mã hóa… Ngoài ra, các thông số đầu ra để đánh giá hệ thống dựa trên tỉ lệ lỗi bit BER, đồ thị mắt, chỉ số Q … Cụ thể, trong phần mô phỏng này gồm 2 phần: • Phần 1: Mô phỏng các tham số cơ bản của mạng GPON Bảng 4.10 Các thông số cơ bản mạng GPON Đặc tính Thông số Tốc độ bit tối đa 2,488 Gbit/s đối với cả 2 hướng lên và xuống Tỉ lệ chia (OUN/ONT) 1:64 Mã đường dây NRZ Bước sóng 1310nm cả 2 hướng hoặc 1490 nm xuống & 1310nm lên • Cự ly tối đa giữa ONT và OLT 20 km Phương thức ghép kênh TDM (hướng xuống) Phần 2: Mô phỏng các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạng GPON - Khoảng cách - Hệ số chia của Splitter - Tốc độ bit Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 59 1.17 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng quang 1.17.1 Tỉ lệ lỗi bit BER Định nghĩa: Là tỉ lệ bit bị lỗi trên tổng số bit truyền đi. Trong đó, xác suất lỗi bit là một trong những cách hiệu quả để đánh giá tín hiệu một cách định lượng. Khi máy thu nhận được tín hiệu quang, nó sẽ chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu điện thông qua một photodiode. Sau đó, tín hiệu điện lại được khuếch đại tín hiệu nhờ một bộ khuếch đại. Tín hiệu này sau đó được lấy mẫu để tương ứng với mỗi bit, ta có một mức điện thế xác định. Với một ngưỡng cho trước, mức tín hiệu nào lớn hơn ngưỡng thì là bit “1”, ngược lại là bit “0”. Nếu nhiễu quá lớn, các mức điện thế có thể vượt qua ngưỡng để được đọc thành bit “1” và ngược lại tạo ra lỗi.. Nhờ kĩ thuật mã hóa sửa sai FEC, người ta có thể hạ thấp tỉ lệ lỗi bit từ 10 -4 xuống còn 10-12. Tuy nhiên, thông thường tỉ lệ lỗi bit trong tín hiệu quang thường là 10 -9. Cách tính BER với nhiễu biên độ tuân theo hàm phân bố Gaussian. (a) (b) Hình 4.22 (a) Tín hiệu nhận được ở bộ thu. (b) Hàm phân bố xác suất bit “1” và bit “0” Hình a chỉ ra dạng tín hiệu nhận được. Giá trị dòng điện I dao động từ I 0 tới I1 và ID là dòng ngưỡng. Nếu I > I D thì đó là bit “1” còn ngược lại đó là bit “0”. BER có thể được tính theo xác xuất lỗi bit: BER = P(1)P(0/1) + P(0)P(1/0) Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx (4.1) 60 Trong đó: • P(1) và P(0) là xác suất nhận được bit 1 và 0. • P(0/1) là xác suẩt lựa chọn bit 0 khi bit 1 được nhận • P(1/0) là xác suất lựa chọn bit 1 khi bit 0 được nhận • Do có thể xảy ra trường hợp: P(1) = P(0) = 1/2. Khi đó: BER = [P(0/1) + P(1/0)] (4. 2) Hình b chỉ ra xác suất P(0/1) và P(1/0) phụ thuộc vào hàm mật độ xác xuất P(I). Dạng hàm P(I) phụ thuộc vào thống kê nguồn nhiễu. Với nhiễu biên độ tuân theo hàm phân bố Gaussian, ta có: (4.3) (4.4) ( Mỗi một hàm Gaussian có một giá trị σ khác nhau.) Trong đó erfc là hàm bù lỗi được định nghĩa như sau: (4.5) Thay vào công thức trên ta có: (4.6) Phương trình này chỉ ra rằng BER phụ thuộc vào dòng ngưỡng I D. Trên thực tế ID được đánh giá dựa trên giá trị BER nhỏ nhất. Trường hợp nhỏ nhất khi I D được chọn theo công thức: Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 61 (4.7) Tính xấp xỉ ta có : (4.8) Suy ra: (4.9) Ta có: σ0 = σ1, (4.10) Khi đó, BER min. Khi đó P(1/0) = P(0/1). Điều này có thể nhìn thấy rõ trong hình (b). Thay các giá trị tìm được vào công thức tính BER ta có: (4.11) Với: (4.12) Phương trình trên chỉ ra mối quan hệ giữa BER và hệ số Q: Q giảm thì BER tăng và ngược lại. Ta có thể thấy rõ điều đó thông qua đồ thị dưới đây: Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 62 Hình 4.23 Mối quan hệ giữa hệ số phẩm chất Q và tỉ lệ lỗi bit BER 1.17.2 Hệ số phẩm chất Q Định nghĩa: Hệ số chất lượng tín hiệu là tỉ số tương đương với tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR) của tín hiệu điện ở bộ thu sau khi được khuếch đại. Hệ số này được tính dựa theo công thức (4.12). Hình 4.24 Hệ số Q tính theo biên độ Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 63 1.17.3 Đồ thị mắt Định nghĩa: Biểu đồ mắt hay mẫu mắt là một hình ảnh cho thấy rất rõ mức độ méo của tín hiệu số. Ở đầu ra phần băng gốc của hệ thống (sau khi lọc băng gốc, trước khi lấy mẫu quyết định bit truyền là 1 hay 0), các hệ thống luôn có một điểm đo, từ đó dẫn tín hiệu vào một oscilloscope. Nếu tần số quét của oscilloscope bằng với tốc độ bit của tín hiệu thì trên màn hình hiển thị của oscilloscope, các tín hiệu sẽ dừng lại trùng lên nhau. Nếu xem mức tín hiệu dương là mí mắt bên trên, tín hiệu âm là mí mắt bên dưới, ta sẽ có một hình ảnh như một mắt người mở. Đó chính là mẫu mắt. Mẫu mắt với vô số tín hiệu đi vào oscillocscope thì chồng lên nhau. Những hình ảnh đó cho thấy mức độ méo của tín hiệu và độ dự trữ tạp âm. Gọi giá trị đỉnh dương của tín hiệu không méo lý tưởng là 1 còn giá trị đỉnh âm của tín hiệu không méo lý tưởng là -1 thì độ mở của mẫu mắt lý tưởng sẽ là (2/2)x100% = 100%, trong thực tế thì độ mở mẫu mắt sẽ là khoảng trắng lớn nhất giữa các đường cong tín hiệu âm và dương, chia 2 và tín theo phần trăm. Mẫu mắt cảng mở (số % càng lớn ) thì chất lượng tín hiệu càng tốt. Ngược lại với độ mở mẫu mắt là độ đóng mẫu mắt Mẫu mắt được gọi là mở nếu độ mở mẫu mắt lớn hơn 0. Mẫu mắt được gọi là đóng nếu độ mở bằng 0. Mẫu mắt thường là từ 20% – 30%, tùy theo hệ thống có mã chống nhiễu hay không. Mẫu mắt được xem là bình thường nếu ở khoảng lớn hơn 50 %. Thực tế thì yêu cầu lớn hơn, khoảng 75%. Hình 4.4 mô tả chi tiết cách thức dựng lên đồ thị mắt. Giả sử ta có 8 chuỗi bit lần lượt là “000”, “100”, “010”, “110”, “111”, “001”, “101”, “011”, “111”. Ứng với các chuỗi bit đó ta có các dạng tín hiệu tương ứng. Ví dụ như với chuỗi bi “000”, ta sẽ có giá trị đỉnh âm của mẫu mắt (trong hình dưới lấy là đỉnh dương), với chuỗi bit “111”, ta sẽ có giá trị đỉnh dương của mẫu mắt (trong hình dưới lấy là đỉnh âm). Ngoài ra còn có một số chuỗi bit khác. Tổng hợp các chuỗi bit đó ta được đồ thị mắt tương ứng như hình vẽ. Nếu số chuỗi bit càng lớn thì hình dạng của biểu đồ mắt sẽ gồm rất nhiều đường chồng chập lên nhau. Ta có thể thấy rất rõ điều này trong biểu đồ mắt ở Hình 4.5. Ở đây, đồ thị mắt được lấy trong một chu kì bit, độ mở mắt là khoảng 50%, một con số có thể chấp nhận được trong thực tế. Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 64 Hình 4.25 Sự hình thành đồ thị mắt Hình 4.5 cho ta thấy một kết quả thực tế của đồ thị mắt. Có rất nhiều chuỗi bit được tổng hợp lại ở phía thu tạo nên đồ thị mắt có hình dạng khá phức tạp. Hình 4.26 Đồ thị mắt Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 65 1.17.4 Mối quan hệ giữa đồ thị mắt và tỉ lệ lỗi bit BER Đồ thị mắt thể hiện một cách trực quan các chuỗi bit “0” và “1” nhưng bỏ qua một số thông số khác. Thông thường, đồ thị mắt là sự kết hợp của các mẫu điện áp hoặc thời gian của các tín hiệu gốc. Một oscilloscope, có thể có tốc độ lấy mẫu là 10 Gbps. Điều đó có nghĩa là phần lớn các mẫu mắt được tạo ra từ một số ít các mẫu tín hiệu. Nhưng một vấn đề dễ gặp phải đó là khi số mẫu ít khi xuất hiện. Những kết quả này có thể có liên quan đến nhau, nhiễu liên quan đến hoặc xuất phát từ các hiệu ứng khác như hiệu ứng crosstalk và các hiệu ứng giao thoa. Nó có thể không xuất hiện trong đồ thị mắt nhưng nó lại ngăn cản việc liên kết các mức tín hiệu (có thể hiểu ở đây là các mức điện áp đặc trưng cho các bit “0” và “1”). Ví dụ để liên kết được các mức tín hiệu thì tỉ lẹ lỗi bit là cỡ 10 -12, trong khi đó thì đồ thị mắt thì chỉ hiện được tín hiệu ở mức 10 -5. Sự mất mát những bit đó gây ra sự thiếu hụt về thông tin. Có thể khắc phục vấn đề đó bằng nhiều cách. Đầu tiên là xây dựng đồ thị mắt bằng cách đo các thông số về điện áp/thời gian với một mô hình có hiệu suất lấy mẫu lớn hơn. Giải pháp thứ 2 đó là sử dụng những mẫu bit trực tiếp từ đường truyền, điều đó sẽ tránh được điều kiện là sự giới hạn làm việc của thiết bị. 1.18 Các tham số đặc trưng cho mạng GPON 1.18.1 Bước sóng hướng xuống 1490 nm, hướng lên 1310 nm Hình 4.27 Biểu diễn phổ tín hiệu tập trung ở bước sóng 1490 nm Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 66 Hình 4.28 Biểu diễn phổ tín hiệu tập trung ở bước sóng 1310nm) Từ 2 hình vẽ trên ta thấy, mật độ phổ tập trung ở 2 tần số ứng với 2 bước sóng tương ứng là 1490 nm (hướng xuống) và 1310 nm (ứng với hướng lên) 1.18.2 Phương thức ghép kênh TDM Mạng GPON sử dụng phương pháp ghép kênh là TDM. Các tín hiệu khác nhau có tần số khác nhau nên để truyền đi trong sợi quang ở bước sóng 1550nm thì các kênh phải được phân chia trong những khoảng thời gian khác nhau. Một khung được phân chia ra làm 8 khe thời gian từ 0 đến 7. Mạng phân biệt giữa các ONU khác nhau đang truy nhập mạng để yêu cầu dịch vụ thông qua các khe thời gian được ấn định tạm thời cho các ONU. Ở đây, ta dùng 8 ONU để mô phỏng và lấy 3 mẫu để so sánh. Từ Hình 4.8 dưới đây ta có thể thấy rằng, mỗi ONU được cấp phát một khe thời gian.ONU thứ 1 được cấp phát ở khe 0, ONU thứ 2 được cấp phát ở khe thứ 1, ONU thứ 3 cấp phát ở khe thứ 2. Độ rộng mỗi khe thời gian là 50 ns. Còn phương pháp truy cập ở đây là phương pháp đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA). Sự khác biệt rõ nhất giữa TDM và TDMA đó là TDM hoạt động ở lớp 1 còn TDMA hoạt động ở lớp 2 trong mô hình OSI. Ngoài ra, với TDM thì mỗi ONU chỉ được cấp phát riêng một khe thời gian ấn định, và khi truyền nó sẽ truyền trong khe thời gian đó, dù trong khe thời gian dành cho nó là rảnh thì cũng không có ONU nào được chiếm khe đó, còn với TDMA hiểu đơn giản là mỗi các Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 67 khe thời gian được cấp phát động, cứ có khe nào rỗi thì ONU đó được phép chiếm khe thời gian đó để truyền dữ liệu. Hình 4.29 Minh họa phương pháp ghép kênh TDM trong GPON 1.18.3 Phương thức điều chế NRZ 1.18.3.1Chức năng cơ bản của mã đường dây: Các tín hiệu lối ra của mạch xử lý tín hiệu băng gốc thường là các tín hiệu mà giá trị của tín hiệu không thay đổi trong suốt thời gian tồn tại của tín hiệu. Tức là trong suốt thời gian của bit “1” thì giá trị logic của tín hiệu là 1 và trong suốt thời gian của bit “0” thì giá trị logic của tín hiệu là bit 0 (người ta gọi là tín hiệu NRZ). Nhưng khi truyền tín hiệu trên một khoảng cách lớn sẽ gây méo và suy hao lớn tức là chất lượng tín hiệu thu hay tỉ lệ lỗi bit sẽ cao. Ngoài ra, khi xử lý tín hiệu, nhằm phối hợp mạch điện, tạo ra phân cách lý tưởng về điện và giảm xuyên nhiễu người ta thường dùng các loại biến áp (cách ly). Các biến áp cho thành phần một chiều đi qua và loại bỏ thành phần xoay chiều. Các tín hiệu nhị phân đơn cực (chỉ có hai mức điện áp là 0 và 1) lại chứa trong phổ của nó thành phần một chiều và các thành phần tần số thấp có năng lượng rất cao, do đó khi truyền qua biến áp sẽ gây méo lớn. Mặt khác, một vấn đề quan trọng trong xử lý tín hiệu băng gốc đó là tách tín hiệu định thời từ tín hiệu được chuyển tới. Tín hiệu định thời thường được tách từ các chuyển đổi cực tính xung thành phần. Trong trường hợp sử dụng các tín hiệu NRZ thì việc tách các tín hiệu định thời là rất khó khăn vì giả sử tín hiệu định thời Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 68 là bit “1” và bit tín hiệu dữ liệu cũng liên tiếp sau đó là “1” rõ ràng rất khó để xác định. Để khắc phục điều này, người ta mã hóa tín hiệu nhị phân đơn cực trước khi truyền trực tiếp trên đường dây. Cách thức mã hóa như vậy gọi là mã hóa đường dây. Các chức năng chủ yếu của mã hóa đường dây là: • • • Chuyển phổ tín hiệu băng gốc (tập trung chủ yếu tại miền tần thấp và chứa thành phần một chiều rất lớn) lên miền tần số cao hơn để lọt vào băng thông đường dây để truyền không điều chế tín hiệu băng gốc đi được xa hơn. Tăng mật độ chuyển đổi cực tính của tín hiệu nhằm hỗ trợ cho quá trình đồng bộ đồng hồ ở phía thu. Có khả năng kiểm soát lỗi (thường chỉ có khả năng phát hiện lỗi chứ không có khả năng sửa). 1.18.3.2Các loại mã đường dây sử dụng trong hệ thống thông tin quang Có nhiều cách phân loại mã đường dây, tuy nhiên chúng ta có thể phân loại ra thành các loại như Hình 4.9. Các loại mã đường dây chủ yếu gồm 2 loại là mã nhị phân (mã lưỡng cực) và mã tam phân (mã ba mức). Mã nhị phân chủ yếu là các loại mã WAL1 (còn được gọi là mã Manchester), WAL2 hay là các loại mã nBmB (biến tổ hợp n bit của chuỗi tín hiệu cần mã hóa thành m bit mã đường dây). Hình 4.30 Phân loại mã đường dây 1.18.3.3Tại sao lại dùng điều chế NRZ ? Mã truyền dẫn của tín hiệu điện thường là mã nhị phân, có 3 mức: +V, 0, Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 69 -V, không phù hợp với đường truyền dẫn quang, là loại chỉ truyền 2 trạng thái sáng và tối. Do đó cần phải dùng mã chỉ có 2 mức. Trong thông tin quang, người ta thường sử dụng loại mã nBmB. Đó cũng là một loại mã nhị phân. Người ta coi một chu kì bit đầu vào là n bit và chu kì bit đầu ra là m bit. Tín hiệu nhị phân thích hợp với việc truyền trên sợi quang học với bit “1” được quy định là xung có ánh sáng còn bit “0” là xung không có ánh sáng. Để không khó khăn trong việc khôi phục định thời do không có chuyển đổi cực tính xung kéo dài khi có chuỗi bit (hiểu là một chuỗi chu kì bit) liên tiếp là “0” hoặc “1”, người ta sử dụng mã nBmB. Giả sử ở đây người ta sử dụng mã 5B6B. Trong đó 5 bit ở lối vào sau mã hóa sẽ có 6 bit ở lối ra. 5 bit đó sẽ tạo thành một nhóm. Khi mã hóa thì một nhóm bit đó sẽ tương ứng với một mức điện áp của tín hiệu NRZ. Số tổ hợp từ mã của nhóm 5 bit là 32, của nhóm 6 bit là 64. Tức là còn thừa 32 bit nên người ta dùng để phát hiện lỗi. Ngoài ra, khi dùng mã 5B6B thì tốc độ bit tăng lên 6/5 =1,2 lần. Điều này không ảnh hưởng đáng kể đối với hệ thống quang (vốn được xem là băng tần vô hạn). Với hệ thống truyền dẫn hạn chế, nói chung hệ thống này không đảm bảo được hiệu quả sử dụng kênh. Dưới đây chúng ta sẽ xem xét việc sử dụng các loại điều chế hóa kênh sẽ ảnh hưởng như thế nào đến tỉ lệ lỗi bit. a. Sử dụng điều chế NRZ Hình 4.31 Sử dụng điều chế NRZ Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 70 b. Sử dụng NZ Hình 4.32 Sử dụng điều chế RZ Qua đồ thị Hình 4.10 ta thấy độ rộng của đồ thị mắt là khá lớn. Cụ thể ở đây, ta có thể thấy Min BER = 1.752e-13. Ngoài ra, đồ thị này còn mang hình dáng đặc trưng của phương thức điều chế NRZ. Cực tính của tín hiệu được giữ nguyên trong một chu kì bit. Tiếp theo chúng ta sẽ xem xét đồ thị mắt khi sử dụng phương pháp điều chế RZ. Theo đồ thị Hình 4.11 ta nhìn thấy rõ được độ rộng đồ thị mắt là quá nhỏ, chưa đạt tới 20%. Tỉ lệ lỗi bit là lớn (= 1.552e-5) tức là cỡ 10 -5. Đây là tỉ lệ lỗi bit quá lớn và không chấp nhận được trong hệ thống thông tin quang, khi yêu cầu BER chỉ cỡ 10-9. Vậy tại sao lại như vậy? Rõ ràng là trong một chu kì bit, với tín hiệu RZ, cực tính của tín hiệu đã bị thay đổi một lần, điều này gây khó khăn cho phía thu xác định được cực tính nhất là với tốc độ mã hóa càng cao. Trong khi đó, với mã hóa RZ, cực tính của tín hiệu giữ nguyên trong một chu kì bit. Do đó việc xác định cực tính dể hơn. Điều đó giải thích tại sao trong hệ thống mạng GPON người ta lại sử dụng NRZ chứ không phải RZ. 1.19 Mô phỏng các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạng GPON 4.3.1 Sơ đồ kết nối Mô hình kết nối mạng được mô tả ở Hình 4.12. Trong sơ đồ trên ta thấy hệ thống mạng FTTx theo chuẩn GPON có các thành phần chính là: Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 71 Thiết bị đầu cuối phía nhà sản xuất OLT. Đó chính là bộ ghép kênh phân chia theo bước sóng. Ở đây các dữ liệu đã được điều chế lên các bước sóng thuộc cửa sổ quang 1550 nm. Sau khi điều chế các tín hiệu sẽ được đưa vào bộ ghép kênh theo bước sóng WDM. Circulator dùng để tách một bước sóng ra để phân tích tín hiệu trên đường truyền. Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 72 Sợi quang đơn mode có chiều dài là 20 km tính từ phía nhà sản xuất đến người sử dụng. Các thông số của sợi quang: Splitter quang: Về bản chất, splitter quang là một bộ chia công suất. Có nhiều loại splitter quang, có loại thì công suất ở các ngõ đầu ra bằng nhau nhưng cũng có loại thì công suất đầu ra theo các tỉ lệ 1:2, 1:3… Hơn thế nữa, nó cũng là bộ chia băng thông. Giả sử, tốc độ hướng xuống là 1,244 Gbps, hệ số chia của splitter là 1:4 thì băng thông tối đa dành cho các user hướng xuống sẽ là 1,244 : 4 = 0.311 Gbps hay là 311 Mbps. Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 73 ONU là thiết bị đầu cuối phía người sử dụng. Nó có chức năng là biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện. Số lượng ONU là 8. Cấu trúc bên trong của ONU được cụ thể như Hình 4.13. Ta có thể thấy trong sơ đồ, ONU sẽ gồm 2 phần thu và phát. Phần thu gồm có một Photodetecor, một bộ lọc Bessel. Tín hiệu khi đến đầu vào của ONU nó sẽ được Photodetector thu, qua bộ lọc Besel nó sẽ lọc lấy những tín hiệu có tần số thấp rồi qua bộ khôi phục tín hiệu và cuối cùng đưa vào bộ phân tích tỉ lệ lỗi bit BER. Phần phát gồm một bộ ghép kênh quang WDM gồm các tham số đã được thiết lập như hình vẽ. Qua các bộ dynamic Select (về bản chất nó có chức năng như là một switch), tín hiệu sẽ được truyền đi theo hướng lên Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 74 Ngoài ra còn có một số thiết bị khác để phân tích tín hiệu như máy phân tích phổ (Optical Spectrum Analyser), bộ tái tạo tín hiệu (3R Generation), bộ hiển thị thời gian (Optical Time Domain Visualizer). Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 75 Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 76 Hình 4.33 Sơ đồ mạng GPON Hình 4.34 Cấu trúc ONU 1.19.1 Kịch bản 1.19.1.1Các thông số thiết lập chung: Phía phát: • • • • • Phương thức mã hóa: NRZ Công suất phát: - 3 dBm Tốc độ bit: 622 Mbps Bước sóng hướng xuống: 1490 nm Độ rộng mỗi kênh: 10 MHz Kênh truyền: • • Sợi đơn mode Suy hao: 0,2 dB/km Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 77 • Độ tán sắc: 16,75 ps/nm/km Phía thu: • Phương thức mã hóa: NRZ • Tốc độ bit: 622 Mbps • Bước sóng hướng lên: 1310 nm • Độ rộng mỗi kênh: 10 MHz • Công suất phát: - 3 dBm 1.19.1.2 Kịch bản 1: Khoảng cách Khi khoảng cách càng lớn thì tỉ lệ lỗi bit càng lớn. Theo tiêu chuẩn của ITU – T 984, khoảng cách truyền tối đa trong mạng GPON là 20km. Ở đây, chúng ta sẽ thử nghiệm với 2 khoảng cách: 20 km và 10 km để thấy sự khác biệt. Trên thực tế thì CMCTI sử dụng khoảng cách truyền là 10 km. Với khoảng cách là 20km, thì đồ thị mắt, BER và Q như sau: Hình 4.35 Đồ thị mắt, BER, Q ở khoảng cách 20km Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 78 Hình 4.36 Đồ thị BER min ở khoảng cách 20 km Hình 4.37 Đồ thị mức ngưỡng ở khoảng cách 20 km Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 79 Như Hình 4.16 trên, ta có thể thấy ở khoảng cách 20km ta có các thông số cơ bản như : • • • • Max Q factor: 7.2741 Min BER: 1.652e-013 Eye height: 5.02415e-006 Threshold:4.47148e-006 Từ hình vẽ 4.10, 4.11, 4.12, ta thấy rằng trong một chu kì bit, tại sườn của tín hiệu I biến thiên nhanh nhất, nên khó phân biệt là mức trên hay mức dưới . Do đó tỉ lệ lỗi bit ở khu vực này là cao. Phần còn lại tỉ lệ lỗi bit là khó xảy ra. Như ta thấy trên hình 4.10, BER min= 1.7652e-013 nằm ở khu vực đỉnh tín hiệu. So sánh 2 hình 4.9 và 4.10 ta thấy rõ rằng khi BER min tăng, thì Q giảm và ngược lại. Ứng với BER min= 1.7652e-013 thì Q max=7.27241. Điều này hoàn toàn đúng với công thức (4.10). Từ công thức (4.10) ta cũng có được kết quả = 4.47148e-006 Hình 4.38 Đồ thị mắt, BER, Q factor ở khoảng cách 10 km Tương tự như trên, ở khoảng cách 10 km ta có các thông số như sau: Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 80 • • • • Max Q factor: 11.57 Min BER: 1.92488e-031 Eye height: 1.00471e-005 Threshold: 7.10169e-006 Đánh giá: Qua các kết quả mô phỏng ở trên ta thấy rằng, ở khoảng cách càng ngắn thì tỉ lệ lỗi bit càng giảm. Ở khoảng cách là 10 km, BER là 1.92488e-031 còn ở khoảng cách 20 km thì BER là 1.652e-013. Rõ ràng sự chênh lệch là khá lớn. Ngoài ra, dựa vào 2 đồ thị trên ta còn có thể thấy được các thông số như Q factor 1.19.1.3Kịch bản 2: Hệ số chia của Splitter Theo tiêu chuẩn của ITU-T G984.4, hệ số chia của splitter có thể là 1:4, 1:8, 1:16, 1:32, 1:64. Trong mô hình mô phỏng ở đây, chúng ta sẽ thử nghiệm với 2 hệ số chia đó là 1:4 (Hình 4.14) và hệ số chia 1:8 (Hình 4.18) và 1:64 (Hình 4.19) dưới đây: Hình 4.39 Đồ thị mắt ở khoảng cách 20 km, hệ số chia của splitter là 1:4 Như vậy, khi hệ số chia càng nhỏ thì độ mở của đồ thị mắt càng lớn, hệ số Q max càng lớn. Với cùng một công suất phát ở máy phát và cùng một ngưỡng thu ở máy thu, khi suy hao đường truyền càng nhỏ thì công suất thu càng lớn. Công suất thu càng lớn hơn ngưỡng thu bao nhiêu thì càng tốt `bấy nhiêu. Khi đó thì tỉ lệ lỗi bit càng giảm. Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 81 Hình 4.40 Đồ thị mắt với hệ số chia là 1:64 Trên lý thuyết thì hệ số chia tối đa trong mạng GPON đạt ở mức là 1 :164. Tuy nhiên trong phần mềm mô phỏng ta chỉ có thể thấy chất lượng mạng đạt ở mức 1 :64 với tốc độ là 622.08 Mbps. 1.19.1.4Kịch bản 3: Tốc độ bit Khi tốc độ bit càng cao, thì công suất phát cũng phải cao hơn và bộ thu cũng phải có bộ nhạy thu cao hơn. Ở đây, ta tăng công suất phát lên 3dBm (vẫn nằm trong giới hạn khuyến nghị của ITU). Dưới đây chúng ta sẽ xem xét các tốc độ có thể thực hiện được với chuẩn GPON. Bảng 4.11 Các tốc độ download và upload có thể trong mạng GPON Tốc độ down link(Mbps) Tốc độ up link (Mbps) 1244.16 155.52 1244.16 622.08 1244.16 1244.16 2448.32 155.52 2448.32 2448.32 2448.32 622.08 1244.16 2448.32 Với các giả định: tốc độ download lần lượt sẽ là 622.08 Mbps và 1244.16 Mbps. Ta có các kết quả như Hình 4.20 và Hình 4.21. Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 82 Hình 4.41 Đồ thị mắt ở tốc độ 622.08 Mbps (down link) Hình 4.42 Đồ thị mắt ở tốc độ 1224.16 Mbps (down link) 1.20 Kết luận chương Từ những kết quả trên ta thấy rằng, có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 83 lượng mạng GPON. Đó có thể là khoảng cách truyền dẫn, hệ số chia splitter (đây là đặc điểm đặc trưng của FTTx). Ngoài ra còn có một số yếu tố ảnh hưởng khác như tốc độ bit… Tuy nhiên, trong chương trình mô phỏng chúng ta chỉ xét đến 2 yếu tố trên. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Qua những kết quả trên đây, chúng ta có thể đưa ra kết luận, FTTx có rất Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 84 nhiều ưu điểm. Một trong những ưu điểm nổi bật nhất của FTTx là tốc độ cao, ngoài ra khả năng tích hợp nhiều dịch vụ trên một đường dây cũng là ưu điểm lớn để FTTx dần thay thế ADSL trong những năm tới. Có 2 giải pháp cho công nghệ này mà hiện tại PON đang được triển khai rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới. Tại Việt Nam, những nhà cung cấp dịch vụ như Viettel, FPT, SPT, CMC TI cũng đang đẩy mạnh phát triển PON dựa trên nhiều chuẩn khác nhau. Trong báo cáo thực tập tốt nghiêp, em đã mô phỏng hệ thống mạng FTTx theo chuẩn GPON với những chỉ tiêu kĩ thuật như trong sơ đồ. Thông thường trong hệ thống thực tế, người ta ít quan tâm đến các chỉ tiêu về tỉ lệ lỗi bit BER hay là đồ thị mắt… mà chủ yếu là quan tâm đến chất lượng hệ thống dựa trên Budget của đường truyền. Tuy nhiên những kết quả mô phỏng phần nào đã phản ánh được chất lượng của mạng FTTx. Hướng phát triển tiếp theo của em là nghiên cứu để mô phỏng mạng FTTx theo chuẩn mới hơn là GPON. Đó cũng là chuẩn hiện đại nhất đang được triển khai tại Việt Nam. Với đồ án này, em đã đạt được những kết quả là mô phỏng được những tham số cơ bản đánh giá chất lượng mạng GPON. Có rất nhiều vấn đề có thể phát triển từ đề tài này như là: - Cải thiện chất lượng mạng quang nói chung và mạng GPON nói riêng bằng cách sử dụng mã Turbo code. Trong quá trình truyền tín hiệu quang, ở tốc độ khoảng vài Gbps thì hiện tượng tán sắc gây ra ảnh hưởng rất lớn đến tỉ lệ lỗi bit. Người ta có thể cải thiện BER bằng cách sử dụng mã hóa kênh như mã Turbo code. - Mô phỏng hệ thống mạng GPON với hệ số chia lớn hơn, nhiều mức hơn để có thể đánh giá sự sai lệch so với thực tế. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Gerd Keiser, PhotonicsComm Solutions, Inc, FTTX Concepts and Applications, Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 85 Wiley Series in Telecommunications and Signal Processing Publication Date: January 2006 Wiley-IEEE Press [2] Paul E. Green Jr., Fiber to the Home: The New Empowerment» John Wiley & Sons [3] Cedric F. Lam (Editor), Passive Optical Networks: Principles and Practice (Hardcover) [4] Glen Kramer, University of California, Davis Biswanath Mukherjee, University of California, Davis Ariel Maislos, Passave Networks, Israel, Ethernet Passive Optical Network (EPON) [5] The FTTH Prism, Vol.5 No.2, February 2008, OFC/NFOEC 2008 Issue [6] Lucent Technologies, Bell Lab Innovations, FTTx in Europe: Technology Options and Economics [7] Jeroen Wellen, Lucent Technologies, Outlook: Next Generation FTTX Access Networks [8] http://en.wikipedia.org/wiki/Passive_optical_network Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 86 [...]... độ đi Internet cam kết tối thiểu của FTTx ≥ 256 Kbps Ngoài ra, chúng ta có thể thấy rõ hơn những ưu điểm mới và vượt trội của công nghệ FTTx so với các công nghệ mạng ADSL hiện tại qua Bảng 1.3 dưới đây: Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx Bảng 1.3 So sánh giữa FTTx và ADSL Yếu tố so sánh ADSL Môi trường truyền tín Cáp đồng hiệu FTTx Cáp quang Độ ổn định Dễ bị suy hao... chất lượng tốt hơn đối với không chỉ loại hình dịch vụ truyền thông như thoại, data mà còn cả những dịch vụ mới như Triple-play Để tìm hiểu sâu hơn về kiến trúc mạng này chúng ta sẽ nghiên cứu tiếp Chương 2 Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 CÁC GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI MẠNG FTTx 1.8 Giới thiệu chương Về mặt kỹ thuật, FTTx có thể sử dụng mạng quang chủ động Active Optical Network (AON) hoặc mạng quang... dân số khoảng 20 – 25% Biểu đồ Hình 1.1 dưới đây cho biết dự báo về tốc độ tăng trưởng thuê bao Internet tại Việt Nam tính từ năm 2008 đến năm 2012 Qua biểu đồ này, ta có thể thấy thị phần của thị trường Internet băng thông Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx rộng sẽ tăng dần so với thị phần Internet chung và sẽ đạt mức tối đa 20% thị phần vào năm 2012 Hình 1.1 Dự báo... thuê bao tốc độ 50 – 100 Mbps, và 10 triệu thuê bao không dây tốc độ thấp hơn 1Mbps vào năm Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx 2010 tại Hàn Quốc 1.7.1.3 Thông tin thị trường Nhật Bản Có 28,29 triệu thuê bao băng rộng (tính đến tháng 12/2007), trong đó bao gồm 11,329 triệu là thuê bao FTTH Hình 1.8 Phát triển thuê bao băng rộng ở Nhật Bản Dự án e-Japan bắt đầu từ năm 2004... gia tăng cả về chất lượng Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx cũng như số lượng người sử dụng Internet Mạng Internet đường trục của Việt Nam thường được thiết kế với 3 cổng Internet đặt tại 3 miền, có hệ thống cáp biển và hệ thống cáp ngầm, chạy ring nhằm backup lẫn nhau khi có sự cố và chủ yếu vẫn kết nối với 3 điểm chính là Nhật Bản, Hồng Kông và Singapore thông qua chủ... VoIP, VPN Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx Động lực công nghệ: • ADSL→ ADSL2+ →ADSL2 • A/BPON → EPON/GPON Động lực ngành • Thị trường cạnh tranh • Nỗ lực của các bên tham gia cuộc chơi Trong các động lực nêu trên IPTV là yếu tố tác động quan trọng nhất để phát triển FTTx tại Trung Quốc Trung Quốc có xu hướng truy cập mạng tốc độ cao với chất lượng ổn định và truyền... xứng Dự báo của China Telecom về nhu cầu băng thông và số thuê bao Hình 1.5 Dự báo nhu cầu băng thông rộng ở Trung Quốc Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx 1.7.1.2 Thông tin thị trường Hàn quốc Hình 1.6 Tốc độ tăng trưởng CAGR tại Hàn Quốc Tốc độ phát triển (CARG) giảm nhanh sau 3 năm triển khai Cần thiết các mô hình doanh nghiệp mới kiểu IPTV Hạ tầng FTTH hỗ trợ các dịch... nhưng ở đây là kéo đến các tòa nhà cao tầng Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 • Tổng quan về mạng FTTx 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... 10Mbps), và 10 triệu thuê bao siêu băng rộng (tốc độ 100Mbps – công nghệ FTTH) e-Japan tập trung vào các dịch vụ nội dung và khai thác các dịch vụ mới Mục tiêu 5 năm của dự án e-Japan • 38 triệu thuê bao aDSL • 18 triệu thuê bao FTTH • Giá băng rộng giảm trên 60% • 97% cơ quan chính phủ làm việc qua Internet • Kết nối băng rộng đến được nông thôn và người già (trên 65 tuổi) Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx. .. Nam, thị trường FTTx cũng vô cùng sôi động 1.7.2 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 Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10 Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx độ cao đến 20Mbps/20Mbps ... thiểu FTTx ≥ 256 Kbps Ngoài ra, thấy rõ ưu điểm vượt trội công nghệ FTTx so với công nghệ mạng ADSL qua Bảng 1.3 đây: Nghiên cứu mô mạng FTTx 10 Chương Tổng quan mạng FTTx Bảng 1.3 So sánh FTTx. .. bớt cách lai ghép mạng cáp quang FTTx cáp đồng VDSL2 hình sau: Nghiên cứu mô mạng FTTx 47 Hình 3.13 Mô hình lai ghép cáp quang cáp đồng 3.2.1 So sánh EPON GPON chi phí Khó so sánh để có kết luận... OLT, cự ly bán kính 10Km t Router tới OLT Hình 3.17 Cấu trúc mạng truy nhập băng rộng FTTx Nghiên cứu mô mạng FTTx 51 Hình 3.18 Sơ đồ kết nối đến Router Để đảm bảo yêu cầu trên, mạng core cần