Xây dựng mô hình tính toán thiết kế mạng quang FTTH

Xây dựng mô hình tính toán thiết kế mạng quang FTTH

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, các kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận văn

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG FTTH 4

1.1 Giới thiệu chương 4

1.2 Nhu cầu phát triển mạng thông tin quang 4

1.3 Công nghệ băng rộng FTTH và xu hướng phát triển 4

1.4 Kiến trúc mạng quang FTTH 8

1.4.1 Sơ đồ tổng quát mạng quang FTTH 8

1.4.2 Các cấu hình cho kiến trúc quang FTTH 10

1.4.2.1 Cấu hình điểm-điểm (P2P) 10

1.4.2.2 Cấu hình điểm-đa điểm (P2MP) 10

1.4.3 Bước sóng sử dụng trong mạng FTTH 11

1.5.Mạng quang tích cực AON và mạng quang thụ động PON 13

1.5.1 AON 13

1.5.2 Mạng PON 15

1.6.Xu hướng triển khai mạng quang đến tận nhà FTTH ở Việt Nam 16

1.7 Kết luận chương 17

CHƯƠNG 2 : MẠNG TRUY CẬP QUANG THỤ ĐỘNG – PON 20

2.1 Giới thiệu chương 20

2.2 Tổng quan mạng quang thụ động PON 21

2.3 Thành phần cơ bản của mạng quang thụ động PON 22

2.3.1 Bộ chia 22

2.3.2 Thiết bị kết cuối đường truyền quang OLT 23

2.3.3 Thiết bị kết cuối mạng quang ONU 24

2.5 Các chuẩn trong công nghệ PON 28

2.5.1 APON/BPON 29

2.5.1.1 Mô tả hệ thống APON/BPON 29

2.5.1.2 Bước sóng trong APON/BPON 31

2.5.2.GPON 32

2.5.3 E-PON 36

2.5.4 WDM-PON 38

2.5.5.CDMA-PON 40

CHƯƠNG 3 : XÂY DỰNG CẤU HÌNH MẠNG FTTH 43

3.1.Đặt vấn đề 43

3.2 Các mô hình PON 43

3.2.1.Topo hình cây 43

3.2.2.Topo dạng bus 45

3.2.3.Topo dạng vòng 46

3.2.4.Topo hình cây kết hợp topo dạng vòng hoặc đường tải phụ 47

3.3.Mô hình thiết kế tuyến FTTH 48

3.4.Xác định tỉ số tín hiệu trên nhiễu của máy thu trong hệ thống IM-DD phân phối tín hiệu với các EDFA mắc chuỗi 51

3.5 Giới thiệu cấu hình mạng 57

3.6 Kết luận chương 59

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MỘT SỐ TUYẾN QUANG FTTH TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG 60

4.1 Giới thiệu chương 60

4.2 Đặt vấn đề 60

4.3 Tính toán thiết kế một số tuyến quang FTTH khoảng 80.000 thuê bao tại thành phố Đà Nẵng 60

4.3.1.Quỹ công suất 61

4.3.2 Kiểm tra kết quả thiết kế theo quỹ thời gian lên 65

4.4.Triển khai thực tế 66

4.5.1.Giới thiệu tổng quan về phần mềm mô phỏng Optiwave 69

4.5.2 Xây dựng cấu hình mạng FTTH trên phần mềm Optiwave 69

4.5.2.1 Phần phát 70

4.5.2.2 Phần mạng phân phối 70

4.5.2.3 Phần thu 71

4.5.3.Các kết quả thu được sau khi mô phỏng 72

4.5.3.1.Một số hình ảnh mô phỏng 76

4.5.3.2.Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa các đại lượng 80

4.5.3.3.Kết luận 82

4.6 Kết luận chương 83

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI PHỤ LỤC

AON Access Optical Network

IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers

PLOAMu Physical Layer Operations, Administration

And Management upstream

bảng Tên bảng Trang

4.1 Bảng thông số khi thay đổi công suất phát PT với tốc độ

Số hiệu

3.1 Topo hình cây 45

Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa công suất phát và hệ số

phẩm chất Q với công suất phát từ -4 đến 6 dBm, tốc độ

bit 155 Mbps; bước sóng 1550 nm

80

bước sóng 1550 nm

4.23

Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa công suất thu và tỉ lệ lỗi bit

với công suất phát từ -4-6 dBm, tốc độ bit 155 Mbps ;

bước sóng 1550 nm

81

4.24

Sự thay đổi của Q theo công suất phát và các biểu đồ mắt

tại máy thu tương ứng với 3 tốc độ bit khác nhau và các

công suất phát khác nhau

81

4.25

Quan hệ giữa BER và công suất tại máy thu ứng với 3 tốc

độ bit khác nhau và các biểu đồ mắt tại máy thu trong 3

trường hợp tại các độ nhạy máy thu khác nhau

82

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Hiện nay, sự phát triển của công nghệ thông tin và truyền thông đã mang lạinhiều tiện ích cho người sử dụng, hệ thống thông tin liên lạc có mặt ở khắp mọi nơitrên toàn thế giới Lượng thông tin trao đổi trong các hệ thống thông tin ngày naytăng lên rất nhanh Bên cạnh gia tăng về số lượng, dạng lưu lượng truyền thông trênmạng cũng thay đổi Dạng dữ liệu chủ yếu là lưu lượng Internet

Phần lớn những nhu cầu hiện nay là truyền dữ liệu hơn là tiếng nói Số lượngngười sử dụng Internet ngày càng lớn và thời gian mỗi lần truy cập thường kéo dàihơn nhiều lần hơn một cuộc gọi điện thoại Và nhu cầu cần sử dụng băng thông lớn,đường truyền tốc độ cao và chi phí thấp Mạng thông tin quang ra đời đáp ứngnhững nhu cầu trên Thông tin quang cung cấp một băng thông lớn, tỉ lệ lỗi rất thấp.Bên cạnh dung lượng cao, môi trường quang còn cung cấp khả năng trong suốt.Tính trong suốt cho phép các dạng dữ liệu khác nhau chia sẻ cùng một môi trườngtruyền và điều này phù hợp cho việc mang các tín hiệu có đặc điểm khác nhau Vìvậy truyền thông quang được xem như là một kỹ thuật cho hệ thống thông tin băngrộng trong tương lai

Ngoài ra, trong những năm gần đây, mạng đường trục đã có một sự phát triểnvượt bậc nhưng mạng truy cập ít có sự thay đổi Sự bùng nổ của lưu lượng Internetcàng làm trầm trọng thêm sự khả năng đáp ứng chưa đạt yêu cầu của mạng truy cập

Đó chính là vấn đề “nút cổ chai” giữa mạng truy nhập và mạng đường trục Giảipháp băng rộng được triển khai phổ biến hiện nay là DSL và mạng cáp Modem.Mặc dù nó đã có sự cải thiện đáng kể so với đường dây dial-up 56 Kbps, tuy nhiên

nó không thể cung cấp đủ băng thông cho các dịch vụ như video, trò chơi tương táchay hội nghị truyền hình Có nhiều công nghệ cạnh tranh nhau có thể cung cấp băngthông cần thiết để phân phát các dịch vụ băng rộng, nhưng mỗi công nghệ đều có

Hiện nay, công nghệ FTTH là mạng viễn thông băng thông rộng bằng cápquang được nối đến tận nhà để cung cấp các dịch vụ tốc độ cao như điện thoại,Internet tốc độ cao và IPTV… đang được triển khai khá mạnh mẽ trên thế giới Thiết kế mạng truy cập là một vấn đề phức tạp, nhất là khi mạng truy cập ngàycàng phát triển rộng lớn, dịch vụ gia tăng nhanh, các dịch vụ mới ngày càng nhiều,

số người sử dụng tăng đột biến, kèm theo các vấn đề lưu lượng tăng vọt và biến đổiđộng Hiện nay việc thi công lắp đặt dựa vào kinh nghiệm, các giá trị của cácthiết bị EDFA, công suất phát Laser chỉ dựa vào kinh nghiệm hoặc khuyến nghịcủa nhà sản xuất chứ chưa dựa vào các biểu thức tính toán cụ thể Chính vì lẽ trên,việc xây dựng mô hình tính toán thiết kế mạng quang FTTH trở thành một trongnhững chủ đề cần nghiên cứu

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

 Nghiên cứu mạng truy cập quang thụ động PON

 Nghiên cứu phương pháp thiết kế mạng quang

 Đề xuất mô hình tính toán thiết kế mạng FTTH và áp dụng mô hình thiết kế vào một số tuyến quang tại thành phố Đà Nẵng từ đó đối chiếu giữa kết quả tính toán và mô phỏng qua phần mềm Optiwave

4 Phương pháp nghiên cứu

 Phương pháp nghiên cứu xuyên suốt là nghiên cứu lý thuyết kết hợpvới mô phỏng bằng phần mềm chuyên dụng để kiểm chứng lý thuyếttính toán

 Thu thập, phân tích các tài liệu và thông tin liên quan đến đề tài

 Xây dựng mô hình tính toán, thiết kế tiến hành mô phỏng và kiểm trakết quả bằng phần mềm Optiwave

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Mạng truy cập quang FTTH đã và đang được triển khai trong mạng truy cậpcủa các công ty viễn thông do những tính năng ưu việt của nó Trong điều kiện bùng

nổ lưu lượng như hiện nay để thiết kế được hệ thống nhằm thỏa mãn nhu cầu truyềndẫn thông tin khoảng cách lớn, tốc độ bit cao cho các thuê bao đồng thời đảm bảođược tính kinh kế của hệ thống có một ý nghĩa quan trọng trong tình hình hiện nay.Các kết quả của luận văn này chính là một đề án chi tiết sát với thực tế có tính thựctiễn cao, góp phần hoàn thiện việc xây dựng và vận hành hệ thống mạng viễn thôngnói chung và thành phố Đà Nẵng nói riêng

6 Cấu trúc luận văn

Luận văn dự kiến gồm 4 chương:

 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG FTTH

 CHƯƠNG 2 : MẠNG TRUY CẬP QUANG THỤ ĐỘNG - PON

 CHƯƠNG 3 : XÂY DỰNG CẤU HÌNH MẠNG FTTH

 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MỘT SỐ TUYẾN QUANG FTTH TẠI

THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG FTTH

1.1 Giới thiệu chương

Trong chương này sẽ trình bày:

 Xu hướng phát triển của mạng ngoại vi và xu hướng cung cấp các dịch vụviễn thông trên nền mạng truy cập

 Công nghệ băng rộng FTTH và xu hướng phát triển của dịch vụ

 Xu hướng triển khai mạng quang đến tận nhà FTTH ở Việt Nam

1.2 Nhu cầu phát triển mạng thông tin quang

Lượng thông tin trao đổi trong các hệ thống thông tin ngày nay tăng lên rấtnhanh Bên cạnh gia tăng về số lượng, dạng lưu lượng truyền thông trên mạng viễnthông cũng thay đổi Dạng dữ liệu chủ yếu là lưu lượng Internet, phần lớn nhữngnhu cầu hiện nay là truyền dữ liệu hơn là tiếng nói

Và nhu cầu cần sử dụng băng thông lớn, đường truyền tốc độ cao và chi phí thấp.Mạng thông tin quang ra đời đáp ứng những nhu cầu được những nhu cầu ngàycàng cao của khách hàng Kỹ thuật truyền dẫn quang dựa trên nhưng ưu điểm cápsợi quang đã cung cấp băng thông lớn, tỉ lệ lỗi rất thấp Bên cạnh dung lượng cao,môi trường quang còn cung cấp khả năng trong suốt, tính trong suốt cho phép cácdạng dữ liệu khác nhau của người dùng chia sẻ cùng một môi trường truyền Vì vậytruyền thông quang được xem như là một kĩ thuật cho hệ thống thông tin băng rộngtrong tương lai

1.3 Công nghệ băng rộng FTTH và xu hướng phát triển

Trong những năm gần đây, mạng đường trục đã có một sự phát triển vượtbậc, tuy nhiên mạng truy cập ít có sự thay đổi Sự phát triển kinh khủng của lưu

cập Đó chính là vấn đề “nút cổ chai” giữa mạng truy nhập và mạng đường trục.Giải pháp băng rộng được triển khai phổ biến hiện nay là DSL và mạng cápModem Mặc dầu nó đã có sự cải thiện đáng kể so với đường dây dialup 56Kbps,tuy nhiên nó không thể cung cấp đủ băng thông cho các dịch vụ như video, trò chơitương tác hay hội nghị truyền hình.

Mặt khác, cuộc cạnh tranh gia tăng chưa từng có trong các thị trường dịch vụbăng rộng đã buộc các nhà cung cấp dịch vụ băng rộng lập ra các chiến lược đểphân phát các dịch vụ “tay ba” với thoại, dữ liệu và video được cung cấp chỉ bởimột kết nối duy nhất Những năm vừa qua, khi Internet đã phát triển mạnh thì cácyêu cầu đối với các ứng dụng tập trung vào băng rộng

Có nhiều công nghệ cạnh tranh nhau có thể cung cấp băng thông cần thiết đểphân phát các dịch vụ băng rộng, nhưng mỗi công nghệ đều có các hạn chế riêng vềmặt độ rộng băng, độ tin cậy, giá cả và vùng bao phủ

Vì các lý do đó, các nhà cung cấp dịch vụ đã sử dụng mạng FTTx như mộttrong những công cụ hữu hiệu của chiến lược cạnh trạnh để cung cấp bộ 3 dịch vụ -Triple Play, bao gồm: thoại, dữ liệu và video trên nền IP Các công nghệ thườngđược sử dụng để tạo dựng các mạng FTTx, bao gồm cả các mạng quang thụ động,các đường dây thuê bao số DSL, và các công nghệ nén video đều tiếp cận đến mứcgiá cả cạnh tranh

FTTx là 1 thuật ngữ nói chung chỉ một kiến trúc mạng sử dụng cáp quang đểkết nối viễn thông FTTx bao gồm các loại sau: FTTB,FTTC, FTTN và FTTH.Mạng FTTx hiện đang được xem là sẽ đóng một vai trò quan trọng trong 2-3 nămtới do tiềm năng cung cấp băng thông cho khách hàng lớn hơn so với cáp đồng, đápứng nhu cầu truyền thoại, dữ liệu và video trên nền IP

Hiện nay, công nghệ FTTH là mạng viễn thông băng thông rộng bằng cápquang được nối đến tận nhà để cung cấp các dịch vụ tốc độ cao như điện thoại,Internet tốc độ cao và IPTV đang được triển khai khá mạnh mẽ trên thế giới Tạinước ta, FTTH cũng đã được FPT Telecom triển khai tại một số thành phố lớn Khi

máy của người sử dụng Chất lượng truyền dẫn tín hiệu ổn định không bị suy haotín hiệu bởi nhiễu điện từ, thời tiết hay chiều dài cáp như đối với ADSL Mặc khácFTTH có độ bảo mật rất cao Với ADSL, khả năng bảo mật thấp hơn vì có thể bịđánh cắp tín hiệu trên đường dây, còn với FTTH thì hầu như không thể bị đánh cắptín hiệu trên đường dây.

Với công nghệ FTTH, nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp tốc độ downloadlên đến 10 Gigabit/giây, nhanh gấp 500 lần so với ADSL 2+ (hiện chỉ có thể đápứng 20 Megabit/giây) Tốc độ truyền dẫn với ADSL là không cân bằng, có độ tốc

độ tải lên luôn nhỏ hơn tốc tải xuống (bất đối xứng) và tốc độ tối đa 20 Mbps CònFTTH cho phép cân bằng, tốc độ tải lên và tải xuống như nhau (đối xứng) và chophép tốc đa 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 FiberXXX >= 256 Kbps, lớn hơn tốc độ điInternet của tất cả các gói ADSL Với ADSL, chiều dài cáp tối đa cần 2,5 Km đểđạt sự ổn định cần thiết, còn với FTTH thì còn số này lền tới 10 km FTTH đặc biệthiệu quả với các dịch vụ: Hosting Server riêng, mạng riêng ảo VPN, truyền dữ liệu,game online, truyền hình tương tác IPTV, video theo yêu cầu VOD, hội nghị truyềnhình, IP Camera hay cho các điểm truy cập Internet công cộng… Dự kiến FTTH sẽdần thay thế ADSL trong tương lai gần một khi băng thông ADSL không đủ sứccung cấp đồng thời các dịch vụ trực tuyến trong cùng một thời điểm FTTH cungcấp 1 IP tĩnh thích hợp với các doanh nghiệp, tổ chức triển khai dễ dàng các dịch vụtrực tuyến như IP Camera, lưu trữ mail, truyền dữ liệu tốc độ cao…

Theo một báo cáo mới được công bố trong năm 2008, số hộ gia đình sử dụngkết nối băng rộng FTTH trên toàn thế giới sẽ tăng trưởng hàng năm trên 30% chođến năm 2012 và đạt 89 triệu hộ khi đó Hiện Nhật Bản và Hàn Quốc là hai quốcgia đi đầu trong lĩnh vực băng thông rộng sử dụng công nghệ cáp quang này Côngnghệ FTTH đã có khoảng 20 triệu kết nối toàn cầu, trong đó châu Á được đánh giá

là thị trường có tiềm năng phát triển lớn Theo dự đoán, vào cuối năm 2012, riêngchâu Á sẽ có 54 triệu kết nối FTTH, tiếp theo là châu Âu/ khu vực Trung Đông,châu Phi với 16 triệu, rồi đến Bắc Mỹ và Nam Mỹ với 15 triệu Hiện nay, quá trình

chuyển đổi sang FTTH đang được thực hiện ở nhiều nước, gồm Đan Mạch, Pháp,Hồng Kông, Nhật Bản, Hàn Quốc, Thụy Điển, Đài Loan và Mỹ Bảng dưới đâyđưa ra sự so sánh băng thông cung cấp bởi các công nghệ truyền dẫn băng rộng hiệnnay:

Bảng 1.1 Băng thông cung cấp của các kỹ thuật băng rộng

Công nghệ truyền

dẫn

Downstreamthông dụng

Upstreamthông dụng

Downstreamcực đại

Upstreamcực đại

Công nghệ truyền dẫn quang hiện vẫn là công nghệ được đánh giá cao và triểnkhai rộng rãi bởi băng thông cực lớn mà các kỹ thuật được sử dụng hiện nay vẫn

xa, bảo mật tốt… Hiện nay, trên 60% lưu lượng thông tin truyền đi trên toàn thếgiới được truyền trên mạng quang Công nghệ này đã chứng tỏ được khả năng cungcấp các ứng dụng trong tương lai với tốc độ cao và chất lượng đảm bảo, giải quyếtđược tình trạng tắc nghẽn mạng và thắt cổ chai ở cáp đồng cũng như các công nghệtruyền dẫn khác Và đặc biệt là đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng của kháchhàng viễn thông với mong muốn tích hợp càng nhiều dịch vụ tới tận nhà hoặc nơilàm việc của mình bằng phương tiện đơn giản nhất và giá thành chấp nhận được

1.4 Kiến trúc mạng quang FTTH

1.4.1 Sơ đồ tổng quát mạng quang FTTH

Sơ đồ tổng quát mạng quang FTTH được mô tả trong Hình 1.1

Trong hệ thống FTTH, thiết bị kết cuối đường truyền quang là OLT đặt tạitổng đài trung tâm CO được thiết kế để giao tiếp với các nhà cung cấp dịch vụ,chẳng hạn giao tiếp với mạng chuyển mạch điện thoại công cộng, với chuyển mạchATM, router IP, giao tiếp với mạng lõi video qua thiết bị đầu cuối cáp TV hoặc từmột vệ tinh chảo,… Về mặt truyền dẫn, OLT cho phép hỗ trợ các loại giao diệnkhác nhau của lớp liên kết dữ liệu như: SONET, ATM, Gigabit Ethernet…

Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát mạng quang FTTH

Tất cả các tín hiệu sau đó được chuyển thành tín hiệu quang và được ghép vàosợi quang bằng các kỹ thuật ghép kênh như ghép kênh theo không gian SDM, ghépkênh theo thời gian TDM, hoặc ghép kênh theo bước sóng WDM để truyền dẫn trênmạng phân bố quang ODN Mạng truy nhập quang OAN bao gồm các phần: khốikết cuối đường truyền quang OLT, mạng phân bố quang ODN, khối kết cuối mạngquang ONT

Có nhiều sự lựa chọn được đưa ra cho mạng truy nhập quang OAN, đó là:

• Cấu hình điểm nối điểm P2P

• Cấu hình điểm nối đa điểm - P2MP có bộ chia trên đường truyền để phânchia công suất tín hiệu và đưa tới các thuê bao riêng rẽ, gồm mạng quang tích cực -AON và mạng quang thụ động - PON

Khối kết cuối mạng quang ONT hoặc đơn vị mạng quang ONU (trong mạngFTTH thì ONU cũng chính là ONT) sẽ giao tiếp với các thiết bị đầu cuối tại nhà

Bộ chia

khách hàng Tín hiệu quang được chuyển đổi thành tín hiệu điện bởi bộ chuyển đổiquang điện OEC và được tách ra các dịch vụ theo yêu cầu của thuê bao

1.4.2 Các cấu hình cho kiến trúc quang FTTH

Tuỳ thuộc cấu hình được lựa chọn cho mạng truy nhập quang OAN mà ta cócác kiểu truyền dẫn quang tới nhà thuê bao khác nhau và tài nguyên mạng đượcchia sẻ giữa các thuê bao cũng khác nhau

1.4.2.1 Cấu hình điểm-điểm - P2P

Hình 1.2 Cấu hình mạng điểm nối điểm - P2P

Trong giải pháp này, mỗi gia đình được kết nối thẳng tới tổng đài nội hạt bằngcáp sợi quang Nó cung cấp một đường dây kết nối dùng riêng từ nhà khai thác chomỗi thuê bao và đó là ưu điểm chính của các mạng P2P so với các mạng P2MP Cácđường dây kết nối dùng riêng của một mạng P2P tạo điều kiện thuận tiện cho việccung ứng dịch vụ đặc trưng cho thuê bao Băng thông thuê bao rộng hơn với độ antoàn lưu lượng được tăng cường và cung cấp các dịch vụ đối xứng một cách đơngiản Nó có ưu điểm là có thể sử dụng các cấu kiện và thiết bị đang có sẵn, việc nàygiúp làm giảm chi phí của hệ thống Tuy nhiên, các mạng P2P đòi hỏi các hoạt độngngoài hiện trường và điều này có thể làm tăng các chi phí lắp đặt, vận hành và bảodưỡng

1.4.2.2 Cấu hình điểm-đa điểm -P2MP

Trong kiến trúc này, một node làm chức năng chuyển mạch, ghép kênh, chiatách tín hiệu được lắp đặt giữa tổng đài CO và nhà thuê bao Chỉ cần một cổng OLT

và một sợi quang kết nối giữa CO với node là có thể cung cấp dịch vụ đồng thời cho

từ 4 - 1000 thuê bao thông qua các tuyến quang dẫn từ node tới mỗi thuê bao Cấu

hình này cho phép tiết kiệm một lượng lớn sợi quang và cổng tại OLT, do đó giáthành hệ thống sẽ thấp hơn cấu hình điểm-điểm Cấu hình mạng này là tích cực haythụ động tuỳ thuộc vào các thiết bị của node đó có được cấp nguồn hay không.

Hình 1.3 Cấu hình mạng điểm nối điểm (P2P)

1.4.3 Bước sóng sử dụng trong mạng FTTH

Tổn hao truyền sóng trên sợi quang gây ảnh hưởng lớn tới dự trữ côngsuất, khoảng cách vật lý, tỉ số chia trong mạng Trong sợi quang, tồn tại rất nhiềunguyên nhân gây ra suy hao tín hiệu nhưng chủ yếu bởi 4 nguyên nhân chính : suyhao do hấp thụ vật liệu, suy hao do tán xạ, suy hao do uốn cong và suy hao do ghép

và chia sợi quang

Tổng hợp các loại suy hao trong sợi và biểu diễn một tương quan theobước sóng người ta nhận được phổ suy hao của sợi quang Mỗi loại sợi có đặc tínhsuy hao riêng Một đặc tuyến điển hình của loại sợi đơn mode như hình 1.3

Nhìn vào hình 1.4 ta thấy có ba vùng bước sóng suy hao thấp nhất, còn gọi

là ba cửa sổ thông tin

* Cửa sổ thứ nhất: Ở bước sóng 850nm Trong vùng bước sóng từ 0.8μm tớim tới1μm tớim, suy hao chủ yếu do tán xạ trong đó có một phần ảnh hưởng của suy hao hấpthụ Suy hao trung bình trong cửa sổ này ở mức từ (2-3)dB/Km

* Cửa sổ thứ hai : Ở bước sóng 1300nm Ở bước sóng này độ tán sắc rất thấp,suy hao chính do tiêu hao tán xạ Rayleigh Suy hao tương đối thấp khoảng từ(0,40,5) dB/Km và tán sắc nên được dùng rộng rãi hiện nay

Bộ chia

* Cửa sổ thứ ba : Ở bước sóng 1550nm Suy hao thấp nhất cho đến naykhoảng 0,3 dB/Km, với sợi quang bình thường độ tán sắc ở bước sóng 1550nm lớn

so với bước sóng 1300nm Tuy nhiên với một số loại sợi quang có dạng phân bốchiết suất đặc biệt có thể giảm độ tán sắc ở bước sóng 1550nm như các sợi quang

DC, MC và sợi quang bù tán sắc Lúc đó việc sử dụng cửa sổ thứ ba sẽ có nhiềuthuận lợi : suy hao thấp và tán sắc nhỏ

Hình 1.4 Đặc tuyến suy hao trong sợi quang ([4, trang 26]

Hình 1.4 ở trên chỉ ra phổ suy hao trong sợi quang silicat Thông thường, tổnhao lớn nhất trên sợi quang ở bước sóng 1,38 µm gây ra bởi hấp thụ của tạp chấttrong ion OH- do quá trình sản xuất cáp quang Thông qua các tính chất suy hao củasợi quang, mạng FTTH được triển khai dựa trên 3 vùng bước sóng chính là1310nm, 1490nm và 1550nm Vùng bước sóng 1310nm để truyền dữ liệu tuyến lên,vùng bước sóng 1490nm được dùng cho tuyến truyền dẫn quang tuyến xuống cònvùng bước sóng 1550nm được sử dụng cho việc truyền tín hiệu tương tự trên cáptruyền hình CATV

Bước sóng

Su

y hao

( d B/k

m)

Suy hao sợi

1.5.Mạng quang tích cực AON và mạng quang thụ động PON

Như đã nói ở phần trên, FTTH được xem như là một giải pháp hoàn hảo thaythế mạng cáp đồng hiện tại nhằm cung cấp các dịch vụ “triple play” bao gồm thoại,hình ảnh, truy nhập dữ liệu tốc độ cao và các các ứng dụng đòi hỏi nhiều băngthông như là truy cập Internet băng rộng, chơi game trực tuyến và phân tán cácđoạn video Tuy nhiên nhược điểm chính của FTTH đó là chi phí cho các linh kiện

và cáp quang tương đối cao dẫn tới giá thành lắp đặt những đường quang như vậy

là rất lớn Có nhiều giải pháp để khắc phục nhược điểm này và một trong số

đó là triển khai FTTH trên nền mạng quang thụ động PON Hầu hết trong cácmạng quang hiện nay, mỗi đường cáp quang từ nhà cung cấp sẽ được chia sẻ chomột số người sử dụng Khi các đường cáp quang này được kéo tới phía người sửdụng, cần có một bộ chia quang để tách tín hiệu tới các sợi quang riêng biệt tới từngngười sử dụng khác nhau Bởi vậy, đã xuất hiện hai kiến trúc điển hình trong việcchia đường cáp quang là mạng quang tích cực AON và mạng quang thụ động PON

Để có cái nhìn rõ rệt hơn về FTTH, ta sẽ tìm hiểu sơ lược 2 kiến trúc này

1.5.1 Mạng AON

Mạng quang tích cực sử dụng một số thiết bị quang tích cực để phân chia tínhiệu là các bộ chuyển mạch, các bộ định tuyến và các bộ ghép Mỗi tín hiệu đi ra từphía nhà cung cấp dịch vụ chỉ được đưa trực tiếp tới khách hàng yêu cầu Do đó, đểtránh xung đột tín hiệu ở đoạn phân chia từ nhà cung cấp tới người dùng thì người

ta cần phải sử dụng một thiết bị điện có tính chất “đệm” cho quá trình này Từ năm

2007, một loại mạng quang đã ra đời đó là mạng quang Ethernet tích cực - ActiveEthernet Đó chính là bước đi đầu tiên cho sự phát triển của chuẩn 802.3ah nằmtrong hệ thống chuẩn 802.3 được gọi là Ethernet in First Mile -EFM Mạng Ethernettích cực này sử dụng chuyển mạch Ethernet quang để phân phối tín hiệu cho người

sử dụng Do đó, cả phía nhà cung cấp và khách hàng đã tham gia vào một kiến trúcmạng chuyển mạch Ethernet tương tự như mạng máy tính Ethernet sử dụng trongcác trường học Tuy nhiên, hai mạng này cũng có sự khác biệt đó là Ethernet trong

trường học mục đích chủ yếu là liên kết giữa máy tính và máy in còn mạng chuyểnmạch Ethernet tích cực này để dùng cho kết nối từ phía nhà cung cấp tới kháchhàng Mỗi một khối chuyển mạch trong mạng Ethernet tích cực có thể điều khiểnlên tới 1000 khách hàng nhưng thông thường trong thực tế một chuyển mạch chỉ sửdụng cho từ 400 đến 500 khách hàng Các thiết bị chuyển mạch này thực hiệnchuyển mạch và định tuyến dựa vào lớp 2 và lớp 3 Chuẩn 802.3ah cũng cho phépnhà cung cấp dịch vụ cung cấp đường truyền 100Mbps song công tới khách hàng vàtiến tới cung cấp đường truyền 1Gbps song công Hình 1.5 dưới đây là kiến trúcđơn giản của mạng AON và Active Ethernet.

Hình 1.5.Mạng Active Ethernet và mạng AON

Một nhược điểm rất lớn của mạng quang tích cực chính là ở thiết bị chuyểnmạch Với công nghệ hiện tại, thiết bị chuyển mạch bắt buộc phải chuyển tín hiệuquang thành tín hiệu điện để phân tích thông tin, rồi tiếp tục chuyển ngược lại đểtruyền đi điều này sẽ làm giảm tốc độ truyền dẫn tối đa có thể trong hệ thống FTTH.Ngoài ra do những chuyển mạch này thường có tốc độ cao nên các thiết bị này rấtđắt, không phù hợp với việc triển khai rộng rãi cho mạng truy cập

Bộ chia

1.5.2 Mạng PON

PON là kiểu mạng điểm đa điểm mỗi khách hàng được kết nối tới mạng quangthông qua một bộ chia quang thụ động, vì vậy không có các thiết bị điện chủ độngtrong mạng phân phối và băng thông được chia sẻ từ nhánh đến người dùng Tínhiệu đường xuống được quảng bá tới các hộ gia đình, tín hiệu này được mã hóa đểtránh việc xem trộm Tín hiệu đường lên dụng giao thức đa truy nhập phân chia theothời gian – TDMA OLT sẽ điều khiển các ONU sử dụng các khe thời gian cho việctruyền dữ liệu đường lên

Ưu điểm của PON là việc sử dụng các thiết bị bộ chia không cần cấp nguồn, có giáthành rẻ và có thể đặt ở bất kì đâu, không phụ thuộc và các điều kiện môi trường,không cần phải cung cấp năng lượng cho các thiết bị giữa trung tâm và phía ngườidùng Ngoài ra, ưu điểm này còn giúp các nhà khai thác giảm được chi phí bảo dưỡng,vận hành Kiến trúc PON cho phép giảm chi phí cáp sợi quang và giảm chi phí chothiết bị tại CO do nó cho phép nhiều người dùng chia sẻ chung một sợi quang

Hình 1.6.Cấu hình mạng PON

*Đánh giá và lựa chọn

Hình 1.7 đồ thị đánh giá chi phí của cấu hình mạng P2P và P2MP theo khoảngcách lắp đặt và số lượng thuê bao

Hình 1.7 Đồ thị chi phí lắp đặt mạng P2P và P2MP theo khoảng cách lắp đặt

và số lượng thuê bao N(N2>N1)([10, trang 20]

CP2P, N2: chi phí cho thiết bị đầu cuối đường truyền trong mạng P2P với lượngthuê bao là N2

Trong các cấu hình được đưa ra, tuy có ưu điểm khi mỗi thuê bao dùng riêngmột sợi quang nhưng cấu hình P2P có giá thành cao nhất bởi tăng số lượng sợiquang cũng như việc bảo trì cho các thiết bị tích cực trong mạng phân phối quangODN, do đó việc triển khai cho mạng quang FTTH theo cấu hình này bị hạn chế Chi phí cao cho việc lắp đặt và bảo trì mạng truy nhập quang một phần là do sự

có mặt của các thiết bị tích cực Như vậy, việc sử dụng mạng PON với các thiết bịthụ động trong mạng phân phối quang ODN được đánh giá là sự lựa chọn tốt nhấtcho kiến trúc mạng quang FTTH

1.6.Xu hướng triển khai mạng quang đến tận nhà FTTH ở Việt Nam

Một điều dễ dàng nhận thấy là mặc dù có nhiều ưu điểm rất mạnh về mặt kỹthuật nhưng việc thay thế mạng hiện tại bằng một mạng quang băng rộng sẽ rất khó

có thể thực hiện ngay do phải có một khoảng vốn đầu tư rất lớn Hơn nữa nếu thayđổi mạng cáp đồng bằng cáp quang thì sẽ tạo một gánh nặng cho việc thu hồi vốncủa mạng Nghĩa là khi khấu hao cáp đồng chưa hết chúng ta đã thay thế hoàn toànbằng cáp quang, do cáp đồng không còn được khai thác nên không sinh ra lợinhuận, doanh thu đổ dồn vào mạng cáp quang vô hình làm việc khấu hao cho toànmạng tăng lên Như vậy, việc tận dụng cáp đồng vẫn là giải pháp kinh tế cho mạng

lưới hiện nay Để có thể cáp quang hoá hiệu quả kinh tế chúng ta cáp quang hoátừng bước được phân loại theo mạng truy nhập FTTx

Trong các bước chuyển đổi dần sang mạng truy nhập quang, cấu trúc FTTB,FTTC, FTTC sẽ phải sử dụng một phần là cáp đồng để chuyển tải thông tin đến tậnthuê bao và giảm chi phí cho mạng xDSL vừa có thể cung cấp dịch vụ tốc độ caođộc lập, vừa có thể ghép với mạng cáp quang để truyền thông tin tới khách hàng Tại Việt Nam, vào tháng 8/2006 FPT Telecom chính thức trở thành đơn vị đầutiên cung cấp loại hình dịch vụ tiên tiến này

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

15/5/2009, Viettel cũng đã chính thức triển khai cung cấp dịch vụ truy nhậpInternet FTTH - Cáp quang siêu tốc độ nhằm phục vụ khách hàng doanh nghiệp màdịch vụ đườnh truyền truy cập Internet hiện tại chưa đáp ứng được về tốc độ vàbăng thông

1.7 Kết luận chương

Chương này đã trình bày nhu cầu phát triển mạng viễn thông băng rộng hiệnnay và sự cần thiết trong việc áp dụng mạng quang đến tận hộ gia đình FTTH đểđáp ứng nhu cầu này Công nghệ truyền dẫn quang với những ưu điểm nổi trội nhưdung lượng cực lớn, tổn hao rất thấp, kích thước nhỏ và gọn nhẹ, tính kháng nhiễucao, bảo mật tín hiệu và giá thành sợi quang thấp, khả năng cung cấp các ứng dụngtrong tương lai với tốc độ cao và chất lượng đảm bảo, giải quyết được tình trạng tắcnghẽn mạng và thắt cổ chai ở cáp đồng cũng như các công nghệ truyền dẫn khácnên đã được ứng dụng và triển khai rộng rãi trong thực tế như mạng quang đến tận

hộ gia đình FTTH là một ứng dụng điển hình Mạng quang FTTH với khả năngtruyền tải đa dịch vụ thông qua một sợi quang (đơn mode hoặc đa mode) được đưađến tận người sử dụng Với mạng quang này, người tiêu dùng có thể được thoả mãnnhững nhu cầu về truyền tải các loại dịch vụ viễn thông với chất lượng và độ tin cậyđảm bảo

Ngoài ra, chúng ta cũng đã có cái nhìn tổng quan về kiến trúc mạng FTHH và các

ưu nhược điểm của từng cấu hình kiến trúc mạng Cấu hình điểm-điểm P2P cungcấp một đường dây kết nối dùng riêng tới nhà khai thác cho mỗi thuê bao và đó là

ưu điểm chính của các mạng P2P so với các mạng PON Các đường dây kết nốidùng riêng của một mạng P2P tạo điều kiện thuận tiện cho việc cung ứng dịch vụđặc trưng thuê bao Băng thông dành cho thuê bao lớn với độ an toàn lưu lượngđược tăng cường, cung cấp các dịch vụ đối xứng một cách đơn giản đáp ứng chonhiều yêu cầu khác nhau của thuê bao Tuy nhiên, trong cấu hình này mỗi thuê baođược cấp riêng một đường truyền quang tới tổng đài CO, do đó đòi hỏi phải có một

số lượng sợi quang và số lượng cổng OLT rất lớn khi nhu cầu cung cấp dịch vụ tớithuê bao tăng mạnh vì mỗi cổng của OLT được dùng cho mỗi thuê bao Số lượngcổng tại CO tăng sẽ dẫn đến những vấn đề khó khăn về không gian và cấp nguồn,giá thành lắp đặt hệ thống cũng sẽ cao hơn Việc nâng cấp dịch vụ phải thực hiệnmột cách riêng đối với từng thuê bao, điều này có thể làm tăng các chi phí lắp đặt,vận hành Do đó, việc triển khai cho mạng quang FTTH theo cấu hình này bị hạnchế

Cấu hình điểm - đa điểm P2MP cho phép tiết kiệm một lượng lớn sợi quang

và cổng tại OLT, vì vậy giá thành hệ thống sẽ thấp hơn cấu hình điểm - điểm Tuynhiên băng thông cung cấp bởi tổng đài CO được chia sẻ cho nhiều thuê bao nênbăng thông cực đại có thể cung cấp cho mỗi thuê bao thông qua cấu hình điểm - đađiểm sẽ ít hơn so với cấu hình điểm - điểm Cấu hình mạng này là chủ động hay thụđộng tuỳ thuộc vào các thiết bị của node đó có được cấp nguồn hay không

Công nghệ mạng chủ động AON có những hạn chế về thiết bị chuyển mạchdẫn đến hạn chế về tốc độ toàn mạng Hiện tại những chuyển mạch quang tốc độcao có giá thành rất đắt chỉ phù hợp cho thiết kế mạng lõi Sự có mặt của các thiết

bị tích cực cũng làm cho chi phí lắp đặt và bảo trì mạng tăng cao Trong khi đó,công nghệ mạng quang thụ động PON sử dụng các thiết bị không cần cấp nguồn, cógiá thành rẻ và có thể đặt ở bất kì đâu, không phụ thuộc và các điều kiện môi trường

và không cần phải cung cấp năng lượng cho các thiết bị CO và phía người dùng

Ngoài ra, ưu điểm này còn giúp các nhà khai thác giảm được chi phí bảo dưỡng,vận hành Kiến trúc PON cho phép giảm chi phí cáp sợi quang và giảm chi phí chothiết bị tại CO do nó cho phép nhiều người dùng chia sẻ chung một sợi quang Vớinhững ưu điểm vượt trội đó nên việc sử dụng mạng được đánh giá là sự lựa chọn tốtnhất cho kiến trúc mạng quang FTTH

CHƯƠNG 2 MẠNG TRUY CẬP QUANG THỤ ĐỘNG – PON

2.1 Giới thiệu chương

Nhu cầu sử dụng hạ tầng cáp quang đến hộ gia đình FTTH đã xuất hiện từnhững năm 1977 khi mà các công ty điện thoại nhận thấy lợi ích mang lại trong việccung cấp các dịch vụ băng rộng ISDN tới các thuê bao Những tiến bộ nhanh chóngtrong kỹ thuật thu, phát và cáp sợi quang đã mở ra một một tiềm năng lớn trong việcphát triển hạ tầng FTTH

FTTH được xem như là một giải pháp hoàn hảo thay thế mạng cáp đồng hiệntại nhằm cung cấp các dịch vụ “triple play” bao gồm thoại, hình ảnh, truy nhập dữliệu tốc độ cao và các các ứng dụng đòi hỏi nhiều băng thông như là truy cậpInternet băng rộng, chơi game trực tuyến và phân tán các đoạn video

Tuy nhiên nhược điểm chính của FTTH đó là chi phí cho các linh kiện vàcáp quang tương đối cao dẫn tới giá thành lắp đặt những đường quang như vậy là rấtlớn Có nhiều giải pháp để khắc phục nhược điểm này và một trong số đó là triểnkhai FTTH trên nền mạng quang thụ động PON

Trong chương này chúng ta sẽ nghiên cứu về mạng truy cập quang thụ động

- PON:

 Các thành phần cơ bản của mạng quang thụ động PON

CDMA-PON

 Phương thức truyền dẫn tín hiệu trong các chuẩn mạng PON

2.2 Tổng quan mạng quang thụ động PON

Hình 2.1 Cấu trúc mạng quang thụ động PON

PON là một mạng điểm - đa điểm, một kiến trúc PON bao gồm một thiết bịđầu cuối kênh quang được đặt tại trung tâm của nhà khai thác dịch vụ và các bộ kếtcuối mạng cáp quang ONU đặt gần hoặc tại nhà thuê bao Giữa chúng là hệ thốngphân phối mạng quang ODN bao gồm cáp quang, các thiết bị tách ghép thụ động.Mạng quang thụ động PON như trên hình 2.1 sử dụng phần tử chia quang thụ độngtrong phần mạng phân bố nằm giữa thiết bị đường truyền quang OLT và thiết bị kếtcuối mạng quang ONU

Các phần tử thụ động của PON đều nằm trong mạng phân bố quang hay còngọi là mạng quang truy cập bao gồm các phần tử như sợi quang, các bộ tách/ghépquang thụ động, các đầu nối và các mối hàn quang Các phần tử tích cực như OLT

và các ONU đều nằm ở đầu cuối của mạng PON Tín hiệu trong PON có thể đượcphân chia và truyền đi theo nhiều sợi quang hoặc được kết hợp lại và truyền đi trênmột sợi quang thông qua bộ ghép quang, phụ thuộc tín hiệu đó đi theo hướng lênhay xuống

Đặc điểm chính của hệ thống PON:

 Đặc trưng của hệ thống PON là thiết bị thụ động phân phối sợi quangđến từng nhà thuê bao sử dụng bộ chia bộ chia có thể lên tới 1:128

 PON hỗ trợ giao thức ATM, Ethernet

 PON hỗ trợ các dịch vụ thoại, dữ liệu và video tốc độ cao

 Khả năng cung cấp băng thông cao

 Trong hệ thống PON băng thông được chia sẻ cho nhiều khách hàng điềunày sẽ làm giảm chi phí cho khách hàng sử dụng

 Khả năng tận dụng công nghệ WDM, ghép kênh phân chia theo dải tần vàcung cấp băng thông động để giảm thiểu số lượng cáp quang cần thiết để kết nốigiữa OLT và bộ chia

 PON thực hiện truyền dẫn 2 chiều trên 2 sợi quang hay 2 chiều trên cùng

1 sợi quang

 PON có thể hỗ trợ topo hình cây, sao, bus và ring

2.3 Thành phần cơ bản của mạng quang thụ động PON

2.3.1 Bộ chia

Thành phần chủ yếu trong mạng PON là bộ chia Bộ chia là thiết bị thụ động,công dụng của nó là để chia công suất quang từ một sợi ra nhiều sợi khác nhau TừOLT đến ONU có thể sử dụng nhiều dạng bộ chia có tỉ bộ chia là 1:2; 1:4; 1:8; 1:16;1:32; 1:64; 1:128 Hình 2.2 sử dụng một bộ chia có tỉ lệ chia lớn như 1:32 hay 1:64hay có thể sử dụng bộ chia nhiều lớp với lớp thứ nhất sử dụng bộ chia 1:2 và lớp thứ

2 sử dụng 2 bộ chia 1:4 Hầu hết hệ thống PON có bộ chia bộ chia là 1:16 và 1:32

Tỉ lệ chia trực tiếp ảnh hưởng quỹ suy hao của hệ thống và suy hao truyền dẫn Tỉ lệcủa bộ chia càng cao cũng có nghĩa là công suất truyền đến mỗi ONU sẽ giảmxuống do suy hao của bộ chia bộ chia 1:N tính theo công thức 10×logN (dB) nênnếu tỉ lệ bộ chia mà tăng lên gấp đôi thì suy hao sẽ tăng lên 3 dB

Hình 2.2 Các loại bộ chia

(a) Sử dụng bộ chia có tỉ lệ bộ chia 1:32 hay 1:64(b) Sử dụng bộ chia có tỉ lệ bộ chia 1:2 và hai bộ chia có tỉ lệ bộ chia 1:4

2.3.2 Thiết bị kết cuối đường truyền quang OLT

Sơ đồ khối chức năng của OLT được mô tả ở hình 2.3

Hình 2.3 Các khối chức năng OLT

Một OLT có thể được chia làm 3 phần: phần lõi, phần dịch vụ và phầnchung

Bộ chia

Bộ chia

Bộ chia

Bộ chia

Bộ phận trung tâm có các chức năng:

- Chức năng ghép kênh thuê bao và dịch vụ: ghép/tách các thông tin đến cácthuê bao khác nhau

- Chức năng ghép kênh truyền dẫn cung cấp việc truyền và ghép các kênhtrên mạng phối quang ODN

- Chức năng giao diện ODN cung cấp môi trường truyền dẫn quang kết nốiOLT với một hoặc nhiều ONU bằng việc sử dụng thiết bị thụ động Nó điều khiểnquá trình chuyển đổi quang/điện và điện/quang

Bộ phận port dịch vụ:

- Chức năng này đóng vai trò giao tiếp với node dịch vụ cho một hoặc mộtnhóm khách hàng và chuyển đổi báo hiệu theo giao diện vật lý

Chức năng bộ phận chung:

- Chuyển đổi nguồn ngoài thành nguồn mong muốn, cung cấp các phương

tiện để điều khiển hoạt động, quản lí và bảo dưỡng cho tất cả khối OLT

2.3.3 Thiết bị kết cuối mạng quang ONU

Là khối mạng quang ONU ở phía khách hàng, giữa ODN với thuê bao Phíamạng ODN có giao diện quang, phía thuê bao là giao diện điện, do đó cần có chứcnăng biến đổi quang/điện, thực hiện chức năng xử lý và quản lý bảo dưỡng các loạitín hiệu điện ONU có thể đặt ở phía khách hàng hoặc ngoài trời Một ONU có thểkết hợp với một đầu cuối mạng NT tạo thành đầu cuối mạng quang ONT Hình 2.4trình bày cấu trúc cơ bản của ONU, gồm các bộ phận trung tâm, bộ phận port dịch

vụ và bộ phận chung

Hình 2.4 Các khối chức năng ONU Phần lõi ONU :

Chức năng ghép khách hàng và dịch vụ có nhiệm vụ nếu ở về phía kháchhàng thì dữ liệu sẽ được ghép trước khi truyền đến ODN còn nếu về phía ODN thìcác dịch vụ sẽ tách ra phù hợp cho từng thuê bao đã yêu cầu dịch vụ

Chức năng ghép kênh truyền dẫn cung cấp các chức năng phân phối tín hiệugiữa ODN và khách hàng

Chức năng giao diện ODN cung cấp các chức năng chuyển đổi quang/điệnhay điện/quang

Phần port dịch vụ ONU:

Cung cấp cho các giao diện dịch vụ cho khách hàng và bộ thích nghi 64 kbpshay n×64 kbps Chức năng này có thể được cấp bởi một khách hàng hay một nhómkhách hàng Nó cũng cung cấp các chức năng chuyển đổi tín hiệu tùy thuộc giaodiện vật lí

2.3.4 Khối mạng phân phối quang ODN

Khối mạng phân phối quang, đặt giữa ONU với OLT để phân phối công suấttín hiệu quang ODN bao gồm chủ yếu là linh kiện quang thụ động và sợi quang tạothành mạng phân phối quang thụ động Các linh kiện quang thụ động: các kết nối,các bộ tách/ghép quang, bộ AWG…

Mạng phối quang ODN cung cấp môi trường truyền dẫn quang cho các kếtnối vật lí từ ONU đến OLT

o Sợi quang và cáp quang

o Các connector

o Các thiết bị thụ động như bộ chia

o Mối nối

Sợi quang và cáp quang

Sợi quang là một thành phần quan trọng trong mạng nó tạo sự kết nối giữacác thiết bị Hai thông số cơ bản của sợi quang là suy hao và tán sắc tuy nhiên sợiquang ứng dụng trong mạng PON thì chỉ cần quan tâm đến suy hao không quan tâmđến tán sắc bởi khoảng cách truyền tối đa chỉ là 20 km và tán sắc thì ảnh hưởngkhông đáng kể Do đó người ta sử dụng sợi quang ở đây là sợi quang có suy hao nhỏchủ yếu là sử dụng sợi quang theo chuẩn G.652

Các loại cáp quang sử dụng trong mạng PON:

 Cáp gốc: cáp phân bổ từ OLT đến bộ chia thường là loose-tube –loại cáp này thì được khuyến nghị ứng dụng ở hầu hết mạng PON

 Cáp phối (cáp phân bổ từ bộ chia đến dây drop): có thể sử dụng cáploose-tube hoặc ribbon

 Dây drop cáp kéo đến nhà thuê bao

2.3.5 Hệ thống quản lý EMS

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

2.4 Ưu điểm của PON

Trong FTTH nếu dựa vào mạng quang chủ động thì sợi quang sẽ được kéo từtrạm trung tâm đến nhà thuê bao Đây là kiểu kiến trúc đơn giản sử dụng kĩ thuậtP2P nhưng chi phí để kéo một sợi quang từ trạm trung tâm đến nhà khách hàng là vôcùng đắc đỏ Ta giả sử có N thuê bao với khoảng cách truyền L tính từ trạm trungtâm CO thì ta cần có 2N bộ thu phát và N×L chiều dài sợi quang (ở đây giả sử rằngsợi quang truyền 2 hướng) (Hình 2.5a) Để giảm việc triển khai sợi quang, ta có thể

sử dụng trạm chuyển mạch từ xa; điều này làm giảm việc sử dụng chiều dài sợiquang nhưng lại tăng số bộ thu phát lên thành 2N+2 bởi có thêm một liên kết thêmvào mạng (Hình 2.5b) Thêm vào đó, trạm chuyển mạch từ xa này thì cần nguồnđiện để hoạt động Một trong những chi phí cao nhất của mạng là cung cấp và duytrì nguồn điện hoạt động trong mạng Do đó, việc thay thế trạm chuyển mạch từ xanày thành bộ chia thì sẽ tiết kiệm rất nhiều chi phí bởi bộ chia hoạt động mà khôngcần cấp nguồn Mạng PON tối ưu bộ thu phát quang, trạm trung tâm và quá trìnhtriển khai sợi quang Bộ thu phát trong mạng PON chỉ còn N+1và sợi quang triểnkhai có độ dài L (Hình 2.5c) Bởi những lợi ích của nó vừa tiết kiệm chi phí vừa dễtriển khai nên mạng PON phát triển rất nhanh chóng trong mạng truy nhập

Hình 2.5 Việc triển khai sợi quang trong mạng truy cập 2.5 Các chuẩn trong công nghệ PON

Các chuẩn mạng PON có thể chia thành 2 nhóm:

- Nhóm 1 bao gồm các chuẩn theo phương thức truy nhập TDMA PON như APON/BPON, E-PON, G-PON đặc tính các của chuẩn TDMA PON được so sánh trong Bảng 2.1

- Nhóm 2 bao gồm chuẩn theo các phương thức truy nhập khác như PON và CDMA-PON