Hiện nay, công nghệ FTTH được ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực công nghệ thông tin và truyền tải dữ liệu tốc độ lớn như: VPN (Virtural Private Network – Mạng riêng ảo), Truyền dữ liệu, IPTV/Triple play (Truyền hình tương tác), Video conference (Hội nghị truyền hình), Truyền hình độ nét cao (HDTV, SDTV), Game online, VoD (Video on Demand – xem phim theo yêu cầu)…
a) Mạng riêng ảo – VPN:
Mạng riêng ảo là một mạng dành riêng để kết nối các máy tính của các công ty, tập đoàn hay các tổ chức với nhau thông qua mạng Internet công cộng.
Hình 2.21. Dịch vụ mạng riêng ảo b) Truyền hình tương tác:
Truyền hình tương tác là truyền hình sử dụng giao thức IP (IPTV) – một hệ thống ở đó các dịch vụ truyền hình số cung cấp tới người tiêu dùng đăng ký thuê bao sử dụng giao thức IP trên kết nối băng rộng. IPTV được cung cấp trên Internet nên đôi khi dịch vụ này còn được gọi là Internet TV hay web TV.
Hình 2.22. Dịch vụ truyền hình tương tác IPTV c) Hội nghị truyền hình:
Hội nghị truyền hình là một bước phát triển đột phá của công nghệ thông tin cho phép những người tham dự tại nhiều địa điểm từ những quốc gia khác nhau có
thể nhìn thấy và trao đổi trực tuyến với nhau qua màn hình tivi như đang cùng họp trong một căn phòng. Công nghệ này đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đặc biệt trong hội họp và hội thảo. Bên cạnh đó hội nghị truyền hình còn được ứng dụng phổ biến trong giáo dục đào tạo, an ninh quốc phòng, y tế, chăm sóc sức khỏe…
Hình 2.23. Dịch vụ hội nghị truyền hình.
Chương 3
Trong hai chương đầu, chúng ta đã có được cái nhìn tổng quan về công nghệ FTTH như: FTTH là gì? Những ưu – nhược điểm của FTTH so với ADSL, cũng như cơ chế hoạt động của mạng FTTH hiện nay… Ở chương này, chúng ta sẽ tiếp tục tìm hiểu, làm quen với một số thiết bị phổ biến được sử dụng trong mạng FTTH để có cái nhìn tổng quát nhất về công nghệ FTTH này.
Trong kiến trúc mạng FTTH các thiết bị sử dụng được chia ra làm 2 loại là: các thành phần thiết bị tích cực và các thành phần thiết bị thụ động.
Dưới đây là sơ đồ đấu nối các thiết bị trong mạng FTTH:
OLT : Thiết bị kết cuối đường quang. ONT : Thiết bị kết cuối mạng quang.
Hình 3.2. Sơ đồ đấu nối chi tiết công nghệ FTTH 3.1. CÁC THÀNH PHẦN THIẾT BỊ TÍCH CỰC Internet Switch layer 2 Converter quang Cáp chuẩn RJ45 Dây nhảy quang ODF ODF Cáp quang Converte r quang Cáp chuẩn RJ45 Router Switch Dây nhảy quang Nhà cung cấp dịch vụ Khách hàng
Các thiết bị tích cực là các thiết bị có sử dụng nguồn điện để duy trì các hoạt động của thiết bị như: khuếch đại, phân tích, xử lý tín hiệu… Các thiết bị này gồm có: OLT (thiết bị kết cuối đường quang), ONT (thiết bị kết cuối mạng quang), ONU (đơn vị kết cuối mạng quang), Switch, Converter quang, Router.
3.1.1. Thiết bị kết cuối đường quang – OLT:
Thiết bị kết cuối đường quang OLT (Optical Line Terminal): là thiết bị thường được đặt ở tổng đài và điều khiển luồng thông tin 2 hướng qua mạng phân phối quang.
Đối với luồng thông tin hướng xuống (hướng từ OLT đến phía thuê bao), các OLT có chức năng nhận tín hiệu thoại, dữ liệu, video… từ bên ngoài và truyền quảng bá (broadcast) vào tất cả các module ONT trên mạng phân phối quang.
Đối với luồng thông tin hướng lên (hướng từ thuê bao về OLT), OLT sẽ nhận rất nhiều loại dữ liệu từ phía các thuê bao gửi tới và truyền ra mạng tương ứng.
Một OLT có thể hỗ trợ khoảng cách truyền dẫn xa đến 20km
Hình 3.3. Thiết bị kết cuối đường quang OLT thực tế 3.1.2. Thiết bị kết cuối mạng quang ONT:
Thiết bị kết cuối mạng quang ONT (Optical Network Terminal): là thiết bị được đặt trực tiếp ở đầu khách hàng. Nhiệm vụ của ONT là để giao tiếp với mạng ở hướng lên và giao tiếp điện với thiết bị của khách hàng ở hướng xuống. Tùy thuộc
vào nhu cầu sử dụng của thuê bao, ONT có thể hỗ trợ rất nhiều dịch vụ viễn thông gồm: Ethernet, E1, T1,…
Hình 3.4. Thiết bị kết cuối mạng quang ONT thực tế
Trên thị trường có rất nhiều loại ONT để đáp ứng các nhu cầu sử dụng khác nhau của khách hàng. Kích cỡ của ONT có thể là cái hộp nhỏ đơn giản đến những thiết bị to, phức tạp phải bắt vào tủ Rack. Các thiết bị ONT phức tạp còn có thể tập trung và vận chuyển rất nhiều loại thông tin khác nhau từ phía khách hàng và gửi nó vào một sợi quang hướng lên mạng.
3.1.3. Đơn vị kết cuối mạng quang ONU:
Đơn vị kết cuối mạng quang ONU (Optical Network Unit): có chức năng giống như ONT nhưng ONT được đặt hẳn trong nhà của khách hàng còn ONU được đặt ở ngoài nhà khách hàng hay tại 1 điểm trung tâm để cung cấp dịch vụ cho các khách hàng khác nhau. Đầu vào của ONU là quang còn đầu ra để nối với khách hàng thường có giao diện khác là cáp xoắn hoặc cáp đồng trục.
Một ONU kết nối đến OLT thông qua lớp MAC và lớp tương thích vật lý. Lớp tương thích dịch vụ trong ONU sẽ biên dịch tín hiệu trong mạng của khách hàng thành tín hiệu điện và ngược lại, giao tiếp từ ONU đến mạng khách hàng là giao tiếp mạng người dùng – UNI. Phần ghép kênh, giải ghép kênh cung cấp chức năng ghép kênh cho những người dùng khác nhau. Bình thường có rất nhiều giao diện mạng, người dùng chọn một ONU cho các kiểu dịch vụ khác nhau. Mỗi UNI có thể hỗ trợ các dạng tín hiệu khác nhau và yêu cầu các dịch vụ tương thích khác nhau.
3.1.4. Bộ chuyển mạch quang – Switch L2:
Switch L2 là 1 thiết bị chuyển mạch đặt ở lớp 2 trong mô hình OSI. Đây là thiết bị quan trọng nhất trong việc truyền tải dữ liệu tới địa chỉ cần gửi trong mô hình mạng quang chủ động AON. Switch có thể được mô tả như là 1 Bridge có nhiều cổng. Trong khi 1 Bridge chỉ có 2 cổng để liên kết 2 segment mạng với nhau thì Switch lại có khả năng kết nối được nhiều segment lại với nhau tùy thuộc vào số cổng trên Switch. Giống như Bridge, Switch cũng học thông tin của mạng thông qua các gói tin (packet) mà nó nhận được từ các máy trong mạng. Switch sử dụng các thông tin này để xây dựng nên bảng địa chỉ MAC trong Switch, bảng này cung cấp thông tin giúp các gói tin đến đúng địa chỉ.
Trong các giao tiếp dữ liệu, Switch thường có 2 chức năng chính là chuyển các khung dữ liệu từ nguồn đến đích và xây dựng các bảng địa chỉ MAC. Switch hoạt động ở tốc độ cao hơn nhiều so với Repeater và có thể cung cấp nhiều chức năng hơn như khả năng tạo mạng LAN ảo (VLAN).
Hình 3.6. Bộ chuyển mạch quang thực tế
* Cơ chế hoạt động và chuyển tiếp gói tin của Switch:
Switch hoạt động dựa vào việc lấy thông tin có trong các gói tin được chuyển đến Switch rồi mới thực hiện việc chuyển tiếp gói tin đến đích của gói tin cần chuyển tới. Thông tin trong gói tin mà Switch quan tâm đến đó là thông tin ở trường địa chỉ đích (Destination Address) và địa chỉ nguồn (Source Address) nằm trong gói tin Ethernet.
Trường hợp Switch đã có sẵn bảng địa chỉ MAC (là bảng để Switch dựa vào đó sẽ quyết định chuyển gói tin đi ra cổng tương ứng nào của Switch): nếu 1 gói tin đến 1 cổng vào của Switch, Switch sẽ kiểm tra địa chỉ MAC đích trong gói tin và so sánh với địa chỉ đích MAC trong bảng địa chỉ để tìm được cổng ra tương ứng của gói tin nằm cùng hàng và trên cột Destination Port trong bảng địa chỉ. Sau đó, Switch thực hiện chuyển tiếp gói tin lên cổng ra tương ứng vừa tìm được.
Trường hợp Switch chưa có sẵn bảng địa chỉ MAC thì Switch sẽ thực hiện cơ chế chuyển tiếp gói tin như sau:
Hình 3.8. Quy trình chuyển tiếp gói tin của Switch.
+) Learning – Gán địa chỉ:
. Đây là quá trình gán địa chỉ MAC của Switch. Khi Switch mới được
bật lên, nó không có thông tin gì trong bảng địa chỉ MAC. Khi có gói tin Ethernet truyền qua Switch, Switch sẽ kiểm tra địa chỉ MAC nguồn (Source Address) của gói tin và xác nhận cổng tương ứng gói tin được đưa đến (thông tin này sẽ cho Switch biết được phải chuyển gói tin đi đâu khi có 1 gói tin có địa chỉ MAC đích (Destination Address) tương ứng đến 1 cổng nào đó của Switch). Switch sẽ lưu các thông tin này thành 1 hàng trong bảng địa chỉ MAC của nó.
Learning – Gán địa chỉ
Flooding – Trút đổ
Filtering – Lọc chặn
Hình 3.9. Qúa trình gán địa chỉ của Switch.
. Ở ví dụ trên, máy tính 1 muốn gửi dữ liệu tới máy tính 3 thông qua Switch. Khi có gói tin Ethernet tới Switch thì Switch sẽ đọc các thông tin có liên quan đến địa chỉ MAC đích và nguồn của gói tin. Sau đó, Switch lưu địa chỉ MAC này vào bảng địa chỉ của mình và gán địa chỉ này vào cổng tương ứng của Switch. Như trên hình vẽ thì cổng E0 có địa chỉ là 000.8c01.1111 và cổng E2 có địa chỉ là 0000.8c01.2222.
+) Flooding – trút đổ:
. Khi 1 gói tin Ethernet đến cổng của Switch, Switch sẽ kiểm tra địa
chỉ MAC đích của gói tin. Nếu địa chỉ MAC đích của gói tin không có trong bảng địa chỉ MAC của Switch, Switch sẽ thực hiện truyền quảng bá gói tin đến tất cả các cổng của Switch trừ cổng mà trước đó gói tin được gửi đến. Việc trút đổ này giúp Switch học địa chỉ MAC và giữ trong suốt đối với các thiết bị mạng khác bởi vì không có lưu lượng nào bị mất trong quá trình gán của Switch.
. Như ở ví dụ trên, khi máy tính 1 gửi gói tin tới máy tính 3 thông qua
Switch thì lúc đầu bảng địa chỉ MAC của Switch vẫn chưa có 1 địa chỉ của cổng nào nên Switch sẽ thực hiện việc truyền quảng bá gói tin đến tất cả các cổng và sẽ lưu lại địa chỉ MAC của các cổng này trong bảng địa chỉ MAC của Switch. Từ hình vẽ ta thấy trong bảng địa chỉ của Switch sau khi trút đổ là:
. Cổng 1 (E0) có địa chỉ là 000.8c01.1111 . Cổng 2 (E1) có địa chỉ là 000.8c01.2222 . Cổng 3 (E2) có địa chỉ là 000.8c01.3333 . Cổng 4 (E3) có địa chỉ là 000.8c01.4444
+) Filtering – lọc chặn:
. Sau khi Switch đã học được địa chỉ MAC và đưa vào bảng địa chỉ
MAC của nó. Switch biết rõ gói tin có địa chỉ MAC đích nào sẽ được chuyển qua cổng nào. Khi có 1 gói tin gửi đến 1 cổng của Switch. Nếu địa chỉ MAC đích của gói tin không thuộc vào cổng của gói tin đi tới. Gói tin sẽ bị hủy bỏ.
. Ở ví dụ trên, máy tính 1 muốn gửi gói tin tới máy tính 3. Lúc này
Switch sẽ đọc địa chỉ MAC đích trong gói tin sau đó so sánh với địa chỉ của các cổng ra còn lại. Cổng nào có địa chỉ MAC trùng với địa chỉ MAC đích này thì sẽ được truyền qua cổng đó còn các cổng khác sẽ không có gói tin nào truyền qua. Ví dụ trên cổng E1 và cổng E3 sẽ bị Switch lọc chặn không cho dữ liệu truyền qua đó.
+) Forwarding – chuyển tiếp:
Khi có gói tin Ethernet đến cổng của Switch, Switch sẽ kiểm tra địa chỉ MAC đích của gói tin và tra địa chỉ MAC đích đó trong bảng địa chỉ MAC xem nó tương ứng với cổng nào. Switch sẽ thực hiện chuyển tiếp gói tin đến các cổng tương ứng đó.
3.1.5. Bộ chuyển đổi quang điện – Converter quang điện:
Bộ chuyển đổi quang điện là thiết bị dùng để chuyển đổi tín hiệu điện được đưa tới từ Switch, Hub, Router, máy tính… thành tín hiệu quang để truyền lên đường cáp quang ra mạng Internet và ngược lại biến đổi tín hiệu quang trên đường truyền quang thành tín hiệu điện để đưa tới Switch, Hub, Router, máy tính…
Hình 3.10. Bộ chuyển đổi quang điện thực tế
Converter quang điện Model 1100M: là bộ chuyển đổi quang sang Fast Ethernet (10/100M). Khoảng cách truyền tín hiệu bằng cáp quang lên tới 120 Km với cáp Single mode. MODEL1100 có kích thước nhỏ gọn dễ sử dụng, 1 cổng kết
nối điện RJ45 sử dụng cáp mạng UTP và 1 cổng kết nối quang đầu kết nối SC hoặc FC hoặc ST sử dụng cáp Multi – mode hoặc Single – mode. MODEL1100 tự động nhận tín hiệu cáp thẳng hoặc cáp chéo, hỗ trợ 2 chế độ Full – duplex/Half – duplex. MODEL1100 không cần cấu hình chỉ cần cắm là chạy. Ứng dụng lớn trong FTTH.
* Đặc điểm:
+) Tương thích chuẩn IEEE802.3 10Base-T, 100Base-T, 100Base-F. +) Hỗ trợ tự động kết nối MDI/MDI-X, tự động tương thích 10M/100M. +) Hỗ trợ truyền dẫn không đồng bộ Full/Half duplex.
+) Sử dụng nguồn AC hoặc DC. +) Plug and play, dễ dàng lắp đặt.
+) Có thể lắp trong khung giá tập trung cao 2U, rộng 19 inch (RACK200). +) Chuẩn: IEEE802.3 10Base-T, 100Base-T, 100Base-F.
+) Tín hiệu điện: T+, T-, R+, R-, GND. +) Tín hiệu quang: TX, RX.
+) Chế độ làm việc: Truyền dẫn tín hiệu không đồng bộ, điểm tới điểm, Full/Half duplex.
+) Tốc độ cổng điện: Thích ứng 10/100Mbps. +) Tốc độ cổng quang: 100Mbps/155Mbps.
3.1.6. Bộ dẫn đường – Router:
Bộ dẫn đường (Router) là thiết bị mạng ở lớp 3 của mô hình OSI. Router kết nối 2 hay nhiều mạng IP với nhau. Các máy tính trên mạng phải “nhận thức” được sự tham gia của một Router nhưng đối với các mạng IP là mọi máy tính kết nối mạng đều có thể giao tiếp được với Router.
Hình 3.11. Bộ dẫn đường Router thực tế
* Ưu điểm và nhược điểm của Router:
+) Ưu điểm: về mặt vật lý, Router có thể kết nối với các loại mạng khác lại với nhau, từ những Ethernet cục bộ tốc độ cao cho đến những đường dây điện thoại đường dài có tốc độ chậm.
+) Nhược điểm: Router chậm hơn Bridge vì chúng đòi hỏi nhiều tính toán hơn để tìm ra cách dẫn đường cho các gói tin, đặc biệt khi các mạng kết nối với nhau không cùng tốc độ. Một mạng hoạt động nhanh có thể phát các gói tin nhanh hơn nhiều so với một mạng chậm và có thể gây ra sự nghẽn mạng. Do đó, Router có thể yêu cầu máy tính gửi các gói tin đến chậm hơn. Mặt khác, Router có đặc điểm chuyên biệt theo giao thức tức là cách một máy tính kết nối mạng giao tiếp với một router IP thì sẽ khác biệt với cách nó giao tiếp với một Router Novell hay DECnet. Hiện nay vấn đề này được giải quyết bởi một mạng biết đường dẫn của mọi loại mạng được biết đến. Tất cả các Router thương mại đều có thể xử lý nhiều loại giao thức.