Khả năng cung cấp dịch vụ của DSL sẽ được xem xét trong môi trường mạng công sở, mạng riêng, nhà cao tầng. Dưới đây sẽ là trình bày một số dịch vụ cơ bản sử dụng công nghệ xDSL.
1.2.5.1 Các dịch vụ thuê kênh T1/E1
HDSL cho phép các nhà cung cấp dịch vụ giảm chi phí trong việc cung cấp dịch vụ T1/E1 cho khách hàng bằng cách bỏ qua các kỹ thuật đặc biệt, các bộ lặp(repeater), v.v như cách thiết lập truyền thống. Một ví dụ khác là các nhà khai thác điện thoại di động có thể tiết kiệm chi phí khá lớn bằng việc thuê lại cáp đồng (để kết nối thiết bị HDSL) triển khai dịch vụ mà không cần thuê kênh T1/E1 của nhà cung cấp dịch vụ tại địa phương.
Khi triển khai kênh T1/E1 cho khách hàng thì mỗi card đường dây HDSL có 2 đôi cáp, mỗi đôi tải tốc độ 748Kbps cho loại T1 hoặc 1168Kbps cho loại E1. Sau đó 2 đường dây này kết hợp và chuyển đổi sang giao tiếp G.703(E1) hoặc giao tiếp G.704 (T1) để kết nối tới thiết bị khác, như hệ thống kết nối chéo-truy nhập số. Phía đầu cuối khách hàng là thiết bị HDSL đơn, được cấu hình là đơn vị dữ liệu data với cổng giao tiếp V35 hay cổng thường dùng G.703 cho E1 và G.704 DSX-1 cho T1.
1.2.5.2 Các dịch vụ chuyển tiếp khung (Frame Relay)
Frame relay là dịch vụ chuyển mạch gói, cho phép tiết kiệm mạng đường truyền leased line truyền thống. Frame relay tạo thuận lợi cho sự chia sẻ băng thông, cho phép cấp dịch vụ tốc độ cao không cần phải xem xét đến sự xắp xếp mạng đường dây leased line.
Người sử dụng thông thường truy nhập frame relay thông qua một đường chuyên dùng leased line từ vị trí khách hàng tới điểm POP (Point Of Presence) của nhà cung cấp dịch vụ. Chi phí của các đường truy nhập frame relay (thông thường 56/64Kbps hay T1/E1) trong hầu hết các trường hợp phụ thuộc vào khoảng cách. Khoảng cách dài hơn, chi phí cao hơn. Các vùng khác sử dụng frame relay cần phải hợp nhất các loại lưu lượng khác nhau của dịch vụ. Điều này dễ gây ra vấn đề tắc nghẽn cổ chai. Đây chính là nơi cần dùng công nghệ DSL, vì sử dụng công nghệ DSL sẽ khắc phục được các hạn chế này.
1.2.5.3 Dịch vụ mạng riêng ảo VPN (Virtual Private Network ) mở rộng mạng LAN
Mạng riêng ảo VPN là mạng của một tổ chức, viện nghiên cứu, công ty, hay một văn phòng có yêu cầu truyền tải dữ liệu tốc độ cao nhưng ở phân tán trên diện rộng ( ngân hàng chẳng hạn ). Các điểm phân tán này đã lợi dụng mạng Internet để tổ chức thành một mạng và sử dụng cơ sở hạ tầng mạng điện thoại phổ biến là cáp đồng với công nghệ xDSL cho phép các công sở tổ chức truyền tải dữ liệu trên hạ
tầng cáp đồng sẵn có mà không cần phải xây dựng một mạng quản lý dữ liệu mới , giải pháp này tiết kiệm cho chủ đầu tư đến 60% kinh phí đầu tư mạng và thậm chí lại là giải pháp duy nhất đối với các công ty toàn cầu (Hình 1.16) .
Hình 1.16 : VPN cho LAN to LAN
Dùng công nghệ DSL dễ dàng cho việc kết nối LAN to LAN. Chúng ta kết nối thiết bị DSL tới các dây điện thoại ở một building và kết nối một thiết bị DSL khác cho building cần kết nối. Khi đó, thiết bị DSL đã kết nối các LAN của họ một cách đơn giản và nhanh chóng. Lưu lượng giữa các LAN có thể đối xứng hoặc bất đối xứng. SDSL/SHDSL, HDSL/HDSL2 là các công nghệ có thể lựa chọn . Hình 1.17 mô phỏng Tunneling qua Internet.
Hình 1.17 : Tunneling kết nối VPN
Hầu hết các tổ chức lớn, các hãng xuyên quốc gia đều lập mạng riêng ảo của mình trên Internet. Về cơ bản Tunneling là quá trình sử lý đặt các gói tin vào bao bảo mật và truyền đi trên Internet.
1.2.5.4 Giải pháp dùng DSL để cung cấp dịch vụ Nx64
Thông thường các doanh nghiệp đòi hỏi dịch vụ Nx64 Kbps ngay
cả khi có các dịch vụ mới khác. Hình 1-18 trình bày mô hình tham khảo cung cấp dịch vụ Nx64Kbps sử dụng công nghệ DSL.
Ở mô hình này dịch vụ kênh T1 hay E1 chạy trên đường kết nối DSL. DSLAM cung cấp từng kết nối một để đáp ứng giao tiếp các dịch vụ T1/E1 WAN, hay truy nhập tập trung dùng kỹ thuật ghép kênh theo thời gian trước khi chuyển tải tới mạng truy nhập như trình bày. Trong trường hợp này, một chùm kênh, chuyển mạch thoại hay bộ ghép kênh được dùng như một thiết bị biên mạng backbone. Một chuyển mạch khung hay một router có thể được dùng để kết cuối cho dịch vụ.
Hình 1.18 : Mô hình tham khảo cung cấp dịch vụ Nx64Kbps dùng DSL
Trong mô hình tham khảo Hình 1.18, các công nghệ SDSL, HDSL và SHDSL sẽ được sử dụng trong mô hình này.
Qua tìm hiểu các công nghệ truy nhập ở trên chúng ta có thể thấy rằng công nghệ xDSL đã được triển khai rộng rãi trên tòan thế giới để cung cấp dịch vụ băng rộng. Với những cải tiến về công nghệ như ADSL2+, VDSL2 đã cho phép các nhà khai thác cung cấp dịch vụ cho khách hàng có tốc độ đường xuống lên đến 52 Mbps trên đôi dây cáp đồng sẵn có trong khoảng cách tới 3000m. Tuy vậy tốc độ phụ thuộc rất nhiều vào cự ly và chất lượng mạng cáp, đây chính là hạn chế của xDSL.
1.2.5.5 Cung cấp dịch vụ Triple Play là chủ yếu trên mạng băng rộng Mục tiêu hướng đến của đề tài này là nghiên cứu giải pháp tổ chức mạng truy nhập băng rộng toàn phần có đủ khả năng cung cấp dịch vụ Triple Play ( Voice, Data, IPTV ). Đây là dịch vụ chủ yếu trên mạng sẽ đem lại lợi nhuận cho nhà khai thác, là mục tiêu cạnh tranh và hợp tác, là thách thức đối với nhà cung cấp hạ tầng mạng, đòi hỏi mạng lưới phải hoàn hảo để đưa lại chất lượng dịch vụ tốt .
Để cung cấp Triple Play, Mạng tổ chức bằng cáp quang đến nhà thuê bao là tốt nhất, Với xDSL cần tối thiểu là ADSL 2+ có tốc độ lên đến 25Mbps; đạt được điều này độ dài đường dây đồng thường không nên vượt quá 1 km (Có lẽ đây cũng là một trong những lý do cho việc tổ chức mạng truy nhập là phân tán), mô hình biểu diễn trên hình 1.19.
Hình 1.19 : Mô hình cung cấp IPTV vào mạng NGN
IPTV là một từ rút ngắn nhằm để chỉ nhiều dịch vụ như SDTV, HDTV, VoD, BTV, Time Shìted TV và các dịch vụ khác như Game … . So sánh với các dịch vụ truyền thống , dịch vụ IPTV đưa vào những thủ tục , chương trình mà nhiệm vụ của nó cần phải đáp ứng.
Tại mỗi gia đình cần có Setop box cho TV(STB cần được hỗ trợ HDTV, các chuẩn MPEG 4/H264, có khả năng kết nối điện thoại , truy cập Internet), các dịch vụ của IPTV là hết sức phong phú như đã đề cập ở trên, đặc biệt là các dịch vụ có tính tương tác mà các loại hình cung cấp khác không có được.
Việc đảm bảo hỗ trợ QoS:
QoS đối với mạng phải được đặt ra ngay từ đầu, nó mang đậm ý nghĩa làm hài lòng khách hàng. Để cung cấp dịch vụ tốt, tiêu thụ ít băng thông, phải có sự phối hợp tốt giữa nhà cung cấp dịch vụ và nhà cung cấp hạ tầng mạng trong việc nén làm chậm tốc độ tín hiệu MPEG 4 part 10 hoặc H 264 chỉ cần băng rộng đến 2Mbps đã đưa lại chất lượng tốt, nhưng MPEG 2 thì băng phải rộng đến 4Mbps mới chấp nhận được .
Đối với mạng truy nhập, cần phải được hỗ trợ các giao thức cho các thủ tục Unicast, Multicast, Broadcast, lõi mạng truy nhập cần phải được hỗ trợ truyền tải Ethernet (GE, FE); các IP DSLAM phải được hỗ trợ giao thức IGMP version 2 ( Internet Group Management Protocol, Giao thức quản lý nhóm gói tin trên Internet ) …
Việc hỗ trợ Multicast và Controled Multicast là hết sức cần thiết cho toàn mạng, trong đó một vài protocol hỗ trợ Multicast như IGMP, IGMP Snoping/proxy và PIM – SM là không thể thiếu.
Trong hệ thống TV quảng bá truyền thống, khách hàng thường chuyển kênh nhanh do thói quen, hệ thống IPTV phải giảm độ trễ của End-To-End nhanh đến mức có thể, thông qua chỉ số QoE(Quality of Experience). Điều đó tạo cho khách hàng cảm giác như đã từng xem ở TV truyền thống.
Dịch vụ IPTV được cung cấp qua 2 con đường: VOD (Video on demant) và BTV( Broadband TV). Đối với BTV đòi hỏi tính thời gian thực theo 1 hướng duy nhất, nó cần QoS cao hơn, đáp ứng thời gian thực theo yêu cầu và có độ trễ gói nhỏ. Mạng truyền tải chịu trách nhiệm đảm bảo QoS đó.
Cũng như tín hiệu Internet khác, tình trạng mất gói, trễ, trượt, sẽ ảnh hưởng đến QoS, theo đó nhà thuê bao sẽ cảm thấy IPTV kém hơn TV truyền thống. QoS phải đưa ra các chỉ tiêu cụ thể, có kiểm soát và trở thành chỉ tiêu cam kết để đảm bảo chất lượng dịch vụ.
Do số lượng thuê bao ngày càng tăng, số TV trong một gia đình ngày càng tăng, sở thích ngày càng đa dạng làm cho IP Data Flows tăng rất lớn, đặc biệt trong giờ cao điểm, đòi hỏi hệ thống truyền tải NGN phải đáp ứng. Hệ thống quản lý thuê bao Mildleware phải có đủ khả năng quản lý tốt đảm bảo bên trong cho dịch vụ truyền hình một cách hoàn hảo, không giới hạn bất kỳ một hoạt động riêng rẽ nào của hệ thống.
Xét trên khía cạnh công nghệ, xu hướng công nghệ hiện nay là sự hội tụ của nhiều công nghệ để đưa ra những loại hình dịch vụ tổng hợp như Triple Play cho khách hàng, đồng thời có giải pháp thích hợp tận dụng hạ tầng mạng sẵn có để cung cấp dịch vụ tốt nhất có thể. Đây chính là bài toán đã giải được bằng mạng truy nhập dùng xDSL, tuy nhiên trước mắt xDSL có thể đáp ứng nhưng còn về lâu dài thì việc phát triển một mạng truy nhập toàn quang đến tận nhà thuê bao vẫn là giải pháp ước mơ và hoàn hảo nhất hiện nay.
1.3 MẠNG TRUY NHẬP SỬ DỤNG CÁP QUANG
Trong những năm gần đây, các dịch vụ mới như truy nhập Internet tốc độ cao, thương mại điện tử, Video theo yêu cầu, hội nghị truyền hình, truyền hình độ phân giải cao, v.v...đã và đang được phát triển mạnh trên thế giới. Các dịch vụ này đòi hỏi băng thông lớn (HDTV cần băng thông 25 Mbps), công nghệ VDSL có khả năng đáp ứng nhưng ở mức độ hạn chế và băng thông phụ thuộc vào chất lượng và cự ly mạch vòng. Cáp quang, với lợi thế về băng thông rộng đã và đang được triển khai trong mạng truy nhập, là một giải pháp hứa hẹn cho mạng truy nhập trong tương lai. Ngoài ưu thế về tốc độ kết nối (đến vài Gbps) mạng truy nhập quang còn có ưu thế về chất lượng dịch vụ, độ tin cậy, tính linh hoạt, khả năng quản lý và khả năng kết nối truy nhập trên một cự ly dài, có thể lên tới vài chục km, thay vì 300m so với VDSL.
1.3.1 Cấu hình cơ bản của mạng truy nhập quang
Cấu hình mạng cơ bản của mạng truy nhập quang được trình bày ở Hình 1.20 dưới đây, trong đó các phần tử cơ bản gồm có: khối mạng quang (ONU), đầu cuối mạng quang (ONT), đầu cuối đường quang (OLT) và đầu cuối mạng (NT). Cấu hình này hỗ trợ các cấu trúc truy nhập quang sau: FTTH, FTTB/Curb, và FTTCab.
Hình 1.20 : Cấu hình của mạng truy nhập quang
FTTCab-Cáp quang tới tủ đấu dây: Trong cấu trúc này, sợi quang được kéo từ tổng đài tới tủ đấu dây, tại đây tín hiệu quang được chuyển thành tín hiệu điện, truyền qua đôi dây đồng tới thuê bao. Khoảng cách từ tủ đấu dây tới thuê bao thường khoảng 3kft.
FTTC-Cáp quang tới vỉa hè: Với cấu trúc này sợi quang được kéo tới ONU, đặt ở bể cáp bên lề đường hoặc ở hộp phân phối dây trên cột. Truyền dẫn từ ONU tới thuê bao vẫn sử dụng đôi dây cáp đồng. Khoảng cách từ ONU tới thuê bao khoảng 500ft.
FTTB-Cáp quang tới toà nhà: Phân tích kỹ Hình 1.20, dễ dàng thấy rằng FTTB là một biến thể của FTTC. Điểm khác nhau chỉ là đặt ONU trong toà nhà(thường là các chung cư hoặc văn phòng công ty), có nhiều đôi dây đồng để đưa dịch vụ tới các thuê bao. Vì vậy nó thích hợp cho khu vực có mật độ thê bao cao.
FTTH-Cáp quang tới tận nhà: FTTH là phương án giải quyết cuối cùng của mạng truy nhập. Cáp quang được kéo thẳng từ đầu cuối đường quang tới nhà thuê bao, ở giữa không sử dụng cáp đồng cũng như không có thiết bị điện tử có nguồn; là một mạng quang hoàn toàn trong suốt để cung cấp dịch vụ băng rộng cho thuê bao.
1.3.1.1 Cấu hình chuẩn của mạng truy nhập quang
Cấu hình chuẩn này gồm có 4 khối cơ bản: đầu cuối đường quang (OLT), mạng phối dây quang (ODN), khối mạng quang (ONU) và khối chức năng phối hợp (AF).
Điểm chuẩn chủ yếu gồm có: điểm chuẩn phát quang S, điểm chuẩn thu quang R, điểm chuẩn giữa các nút dịch vụ V, điểm chuẩn đầu cuối thuê bao T và điểm chuẩn a ở giữa các ONU và chức năng phối hợp. Giao diện bao gồm giao diện quản lý mạng Q3 và giao diện giữa thuê bao với mạng UNI.
Vì vậy có thể hiểu mạng truy nhập quang là mạng sử dụng chung các giao diện với các mạng khác, nhưng hệ thống truyền dẫn truy nhập cáp quang đảm nhiệm một loạt đường liên kết truy nhập và gồm các OLT, OND, ONU và AF.
Sợi quang sử dụng cho mạng truy nhập quang là sợi đơn mốt tuân theo chuẩn G.652
Đấu nối truyền dẫn giữa OLT và ONU có thể theo phương thức điểm - đa điểm cũng có thể là điểm - điểm. Hình thức ODN cụ thể phải căn cứ vào tình hình thuê bao để quyết định. Về hình thức truyền dẫn, có thể áp dụng ghép kênh theo không gian (SDM), ghép kênh theo bước sóng (WDM) hoặc ghép kênh theo thời gian (TDM), còn phương thức truy nhập nhìn chung dựa trên đa truy nhập phân chia thời gian (TDMA).
1.3.1.2 Các khối chức năng cơ bản
Khối chức năng OLT: Khối đầu cuối đường quang cung cấp giao diện quang phía mạng với ODN, đồng thời cũng cung cấp ít nhất một giao diện phía mạng dịch vụ. OLT có thể chia thành dịch vụ chuyển mạch và dịch vụ không chuyển mạch. OLT cũng quản lý báo hiệu và thông tin giám sát điều khiển đến từ ONU, từ đó cung cấp chức năng bảo dưỡng cho ONU. OLT có thể lắp đặt ở tổng đài nội hạt hoặc một vị trí ở xa.
Khối chức năng ONU: Khối mạng quang đặt ở giữa ODN và thuê bao. Phía
mạng của ONU có giao diện quang, còn phía thuê bao là giao diện điện. Do đó, ONU có chức năng biến đổi quang/điện. Đồng thời có thể thực hiện chức năng xử lý và quản lý bảo dưỡng các loại tín hiệu điện. ONU có thể đặt ở phía khách hàng (FTTH/B) hoặc ngoài trời (FTTC).
Khối chức năng ODN: Khối mạng phân phối quang đặt giữa ONT với OLT. Chức năng của nó là phân phối công suất tín hiệu quang. ODN chủ yếu là linh kiện quang không nguồn và sợi quang tạo thành mạng phân phối quang thụ động. Nếu ODN được thay thế bằng bộ ghép kênh quang thì trở thành mạng phân phối quang hình sao tích cực.
Hình 1.21 : Các khối chức năng cơ bản mạng truy nhập quang
1.3.2 Mạng truy nhập quang thụ động(PON) chuẩn
Mạng quang thụ động (Passive Optical Network) là mạng quang điểm nối đa điểm không sử dụng các phần tử tích cực trên đường truyền tín hiệu từ nguồn tới đích. Chỉ có các phần tử như bộ kết hợp, bộ ghép và bộ chia thụ động được sử dụng trong mạng này. Mạng quang thụ động là một giải pháp hiệu quả để triển khai sợi quang tới nhà thuê bao.
Ưu điểm của việc sử dụng PON cho mạng truy nhập được chỉ ra như sau:
+ PON cho phép khoảng cách truyền dẫn giữa tổng đài (OLT) và nhà khách hàng xa hơn. Trong khi với công nghệ đường dây thuê bao số DSL, khoảng cách cực đại giữa tổng đài và khách hàng chỉ là khoảng 18 kft(xấp xỉ 5,5 km), một mạng