Ở đây, suy hao tổng cộng của mô ̣tsplitter đƣợc tính theo cơng thức: 10log(N), mă ̣t khác cịn có các loại suy hao khác nhƣ suy hao xen , suy hao vƣợt mức, suy hao do phản hồi, suy hao do phân cƣ̣c (PDL)…. Trong đó, hai loại suy hao ảnh hƣởng đáng kể nhất của splitter là suy hao xen và suy hao phân cực .
Tuy nhiên, để phù hợp với thực tế ở đây ta sẽ c họn thiết kế trên Splitter loại PLC của hãng LinkStar. Loại này thƣờng đƣợc ứng dụng trong FTT H nói chung và PON nói riêng.
Bảng 3.4: Thơng sớ splitter PLC
Amlà suy hao dự phịng cho hệ thống (Margin) gồm có Margin cho sợi quang và
Margin cho thiết bi ̣. Ở đây ta chọn giá trị Am= 4dB dƣ̣a vào ITU-T G.709 (qui đi ̣nh các thông số cho ma ̣ng truyền tải quang).
Nếu công suất nhận đƣơ ̣c ở ONT hay OLT nhỏ hơn đô ̣ nha ̣y của thiết bi ̣ thì chúng ta không thể triển khai đƣơ ̣c , phải cần có bộ khuếch đại đặt sau hƣớng phát nhằm bù lại công suất bị thiếu. Ở đây có một vấn đề phát sinh là sẽ dùng bộ khuếch đại loại nào . Có hai loa ̣i bô ̣ khuếch đa ̣i đƣợc dùng nhiều nhất hiê ̣n nay là khuếch đa ̣i quang sợi (OFA- Optical Fiber Amplifier) và khuếch đại quang bán dẫn (SOA-Optical Semiconductor Amplifier).
Tuy nhiên, loại khuếch đại quang sợi có nhiều loại (tùy theo loại đất hiếm đƣợc pha bên trong vùng khuếch đa ̣i ) nhƣng mỗi loa ̣i la ̣i có vùng bƣớ c sóng khuếch đa ̣i qui đi ̣nh.
CHƢƠNG III: BÀI TOÁN THIẾT KẾ FTTH DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ GPON
Loại OFA Vùng bƣớc sóng khuếch đại
EDFA
(Erbium-Doped Fiber Amplifier)
1530nm – 1565nm
PDFA
(Praseodymium-Doped FiberAmplifie)
1280nm – 1340nm
TDFA
(Thulium-Doped Fiber Amplifier)
1440nm -1520nm
NDFA
(Neodymium-Doped Fiber Amplifier)
900nm, 1065nm hoặc 1400nm
Bảng 3.5: Vùng bƣớc sóng khuếch đại của OFA
Nhƣ vâ ̣y, nếu dùng OFA để khuếch đa ̣i thì phải dùng loa ̣i TDFA cho hƣớng xuống (bƣớ c sóng 1490nm) và loại PDFA cho hƣớng lên (1310nm). Tuy nhiên, 2 loại này hầu nhƣ chƣa đƣơ ̣c dùng trong các hệ thống mạng truyền dẫn quang , chỉ có loại EDFA đƣợc chuẩn hóa và dùng rô ̣ng rãi ,nhƣng loa ̣i này không đáp ƣ́ng đƣợc cho bài toán thiết kế này.
Bài toán sẽ dùng loại SOA để khuếch đại cho cả 2 hƣớng lên hoă ̣c hƣớng xu ống hoă ̣c cho cả 2 hƣớng, tùy theo trƣờng hợp . Vì SOA có vùng bƣớc sóng khuếch đại rất rô ̣ng. Cụ thể ở đây sẽ dùng b ộ khuếch đại SOA loại SAO 11p của hãng Alphion để thiết kế với vùng bƣớc sóng đƣợc khuế ch đa ̣i tƣ̀ 1000nm đến 1600nm, với đô ̣ lợi nằm trong khoảng từ 5-30dB và công suất ngõ ra bão hòa Psat = 12dBm.
CHƢƠNG IV: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ BÀI TỐN THIẾT KẾ
Trong Chƣơng 3 đã phân tích cơ sở lý thuyết cũng nhƣ các thông số tham chiếu để thiết kế 2 bài toán thực tế . Trong chƣơng này , sẽ phân tích các kết quả cũng nhƣ nêu điểm ha ̣n chế mà chƣơng trình thiết kế chƣa triển khai đƣợc để làm tiền đề cho hƣớng nghiên cƣ́u mở rô ̣ng.
4.1. Phân tích bài toán “Tính khả năng phục vụ của OLT”
Để mơ phỏng cho bài toán thƣ́ nhất , bài báo cáo sẽ dùng chƣơng trình Matlab làm chƣơng trình hỗ trợ giao diện và tính tốn.
Bài báo cáo sẽ dũng loại OLT của hãng Alcatel có số hiệu P -OLT 7432 để làm cơ sở mô phỏng với các thông số nhƣ sau:
Số card hƣớng xuống max: 14 card Số port trên 1 card: 4 port
Có 3 loại tỉ lệ chia sẽ đƣợc chọn dùng ở đây : 1:32; 1:64 và 1:128 cho mô phỏng tƣơng ƣ́ng với 3 mƣ́c tốc đô ̣ mà nhà cung cấp di ̣ch vu ̣ có thể đƣa ra.
Với 3 tỉ lệ chia ấy , ứng với mỗi tỉ lệ chia sẽ dùng 4 card để cung cấp , nhƣ vâ ̣y sẽ có 4 x 3 = 12 card dùng cung cấp di ̣ch vu ̣ và còn la ̣i 2 card cho vấn đề dƣ̣ phòng nhƣ đã nói ở Chƣơng 3.
CHƢƠNG IV: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ BÀI TOÁN THIẾT KẾ Hình 4.1: P-OLT 7432 Alarm Control Unit Card 2 Card kết nối mạng lõi P-OLT 7432 Card hƣớng xuống
Card hƣớng xuống P-OLT 7432
Với tỉ lê ̣ splitter 1:32
Thông số đầu vào:
Số card: C = 4
Số port trên 1 card: P = 4
Tỉ lệ chia: N = 32
Tốc độ hướng xuống: V = 2,5 Gb/s
Thông số đầu ra:
::: Số thuê bao tối đa = C x P x N = 4 x 4 x 32 = 512 thuê bao ::: Tốc độ tối đa cho mỗi thuê bao là: (vx1000)/N = 78,125 Mb/s ::: Số splitter 1:32 cần thiết = C x P = 16 splitter
Dƣ̣a theo phân tích ở chƣơng 3, nhà cung cấp dịch vụ nếu dùng số card nhƣ trên và tỉ lệ chia là 1:32 thì hồn tồn có thể cung cấp dịch vụ Triple-play cho 512 thuê bao.
CHƢƠNG IV: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ BÀI TOÁN THIẾT KẾ
Với tỉ lê ̣ splitter1 :64
Tƣơng tƣ̣ nhƣ trên, đối với tỉ lê ̣ 1:64 ta có:
Thông số đầu vào:
Số card : C = 4
Số port trên 1 card : P = 4
Tỉ lệ chia : N = 64
Tốc độ hướng xuống : V = 2,5 Gb/s
Thông số đầu ra:
::: Số thuê bao tối đa = C x P x N = 4 x 4 x 64 = 1024 thuê bao. ::: Tốc độ tối đa cho mỗi thuê bao là : (vx1000)/N = 39,0625 Mb/s. ::: Số splitter 1:64 cần thiết = C x P = 16 splitter.
Với kết quả nhƣ trên , nhà cung cấp dịch vụ có thế dùng 16 splitter với tỉ lê ̣ chia 1:64 cung cấp cho 1024 thuê bao vớ i tốc đô ̣ tối đa cho mỗi thuê bao là 39 Mb/s.
Với tỉ lê ̣ splitter 1:128
Với tỉ lê ̣ chia 1:128, đây là tỉ lê ̣ chia lớn nhất đƣợc khuyến cáo bởi ITU -T cho GPON, cũng đồng nghĩa rằng đây là mức tốc độ thấp nhất m à GPON có thể cung cấp cho một thuê bao.
Thông số đầu vào:
Số card : C = 4
Số port trên 1 card : P = 4
Tỉ lệ chia : N = 128
Tốc độ hướng xuống : V = 2,5 Gb/s
Thông số đầu ra:
::: Số thuê bao tối đa = C x P x N = 4 x 4 x 128 = 2048 thuê bao ::: Tốc độ tối đa cho mỗi thuê bao là : (vx1000)/N = 19,5313 Mb/s ::: Số splitter 1:128cần thiết = C x P = 16 splitter
Dƣ̣a trên kết quả mô phỏng , với tỉ lê ̣ chia lớn nhất là 1:128, GPON có thể cung cấp tốc đô ̣ nhỏ nhất cho mỗi thuê bao là 19,5 Mb/s.
Tóm lại, tùy theo tỉ lệ chia của Splitter mà nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp các gói tốc độ khác nhau . Ở đây, bài báo cáo dùng tốc độ 2,5Gb/s cho cả hƣớng xuống và hƣớng lên nên khi nói đến tốc độ của mỗi thu ê bao là nói đến t ốc độ của 2 hƣớng
CHƢƠNG IV: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ BÀI TOÁN THIẾT KẾ
nay cho thấy rằng : nhà cung cấp dịch vụ đƣa ra các gói tốc đô ̣ và khách hàng cho ̣n lƣ̣a gói tốc độ phù hợp chứ không có hƣớng ngƣợc lại là khách hàng yêu cầu gói tốc độ và nhà cung cấp dịch vụ thiết kế để cung cấp.
Tuy nhiên , mang tầm vĩ mô thì bài toán thiết kế còn phải quan tâm đến vấn đề cung cấp băng thông cho thuê bao mô ̣t cách linh hoa ̣t , có nhƣ vậy thì mới có thể biến FTTH nói chung và GPON nói riêng làm công nghê ̣ truyền dẫn chính trong tƣơng lai đƣơ ̣c.
4.2. Phân tích bài toán “Tính khả thi và mơ hình khún nghi ̣”
Nhƣ đã phân tích ở Chƣơng 3, ở đây bài báo cáo sẽ tha y đổi 3 thông số chính của mô ̣t kết nối tƣ̀ OLT đến ONT: công suất phát, khoảng cách và tỉ lệ chia của splitter . Các thông số khác nhƣ loa ̣i connector , loại splitter khơng phân tích ở đây vì các loại này có thể thay đổi dễ dàng . Về số tầng splitter , vẫn giƣ̃ nguyên là 2 tầng cho thiết kế , vì thực tế các nhà cung cấp di ̣ch vu ̣ thƣờng không dùng lớn hơn con số này.
Thông số của các thiết bi ̣ splitter , connector, suy hao của sợi quang đƣợc nói rõ ở Chƣơng 3. (Hình 3.3)
Tƣ̀ thơng sớ trên của splitter , bài báo cáo xây dựng bảng suy với 2 tầng splitter nhƣ sau:
Tổng tỉ lê ̣ chia Suy hao (dB)
128 24,7 96 23.6 72 22.7 64 21 48 20,5 32 17,5 24 16,8 16 14,6 12 13,8 8 11,2 4 7.9
Về đô ̣ nha ̣y của ONT và OLT bài báo cáo tham khảo bảng IV .1/G.984.2 ITU- T.Theo bảng này thì OLT và ONT có độ nhạy -34 dBm vớ i đô ̣ chính xác là ± 3dB. Nhƣng trên thƣ̣c tế , các nhà cung cấp dịch vụ thƣờng sử dụng thiết b ị OLT và ONT có đô ̣ nha ̣y -29dBm. Và công suất phát nhƣ đã nói ở mục 2.3 của Chƣơng 2, phụ thuộc vào suy hao cùa ODN.
Bảng 4.2: Thông số khuyến nghi ̣ của ONT và OLT 4.2.1 Phân tích 1: Ảnh hưởng của tỉ lê ̣ chia 4.2.1 Phân tích 1: Ảnh hưởng của tỉ lê ̣ chia
Trong trƣờng hợp này , bài toán sẽ thử thay đổi tỉ lệ chia trong khi giữ nguyên công suất phát và khoảng cách nhằm đánh giá sƣ̣ ảnh hƣởng của thông s ố nà y lên hê ̣ thống nhƣ thế nào với các thông số nhâ ̣p vào nhƣ sau:
::: Các thông số đầu vào:
Công suất phát ta ̣i OLT: 9 dBm Công suất phát ta ̣i ONT: 8 dBm Khoảng cách từ OLT đến ONT: 20 Km Dô ̣ nhạy bộ thu OLT và ONT : -29 dBm
Loại connector : ST
Loại splitter : PLC
CHƢƠNG IV: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ BÀI TOÁN THIẾT KẾ
Suy hao của sợi quang: - Hƣớ ng xuống: Ao1 = 20 x α1=0,35 x 20=7 dB - Hƣớ ng lên: Ao2 = 20 x α2 = 0,5 = 10 dB Tổng suy hao của ODN:
Hƣớng xuống: AODNdown = As+Ao1+Ac+Am= 24,7+7+1,5+3 = 36,2 dB Hƣớng lên: AODNup = As+Ao2+Ac+Am= 24,7+7+1,5+3 = 39,2 dB Dƣ̣a vào công thƣ́c 3.1 và 3.2, ta có:
Công suất thu đƣơ ̣c ở ONT: Pont = Pd – AODNdown = 9 – 36,2 = -27,2 dBm Công suất thu đƣơ ̣c ở OLT: Polt = Pu– AODNup = 8 – 39,2 = -31,2 dBm
Nhƣ vâ ̣y, ở đây bài tốn dùng cơng suất phát lớn nhất cho hƣớng xuống và hƣớng lên, khoảng cách lớn nhất và tỉ lệ chia lớn nhất . Kết quả cho thấy, công suất phát hƣớng lên dù lớn nhất vẫn bị thiếu 2,2dBm và đƣợc khuyến nghi ̣ dùng Mơ hình 2 (dùng bộ khuếch đa ̣i sau sau đầu phát ONT).
Để xét tính ảnh hƣởng của tỉ lê ̣ chia lên tính khả thi (không dùng bô ̣ khuếch đa ̣i cho hê ̣ thống ) bài thiết kế giảm tỉ lê ̣ chia xuống với cá c tỉ lê ̣ nhỏ hơn nhƣ 1:96; 1:72; 1:64
Và với tỉ lệ chia 1:64 thì cơng suất thu cho cả 2 hƣớng đề thỏa mãn lớn hơn đô ̣ nhạy, nghĩa là không cần dùng bộ khuếch đại.
Hình 4.3: Mơ hình khả thi
CHƢƠNG IV: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ BÀI TOÁN THIẾT KẾ
4.2.2 Phân tích 2: Ảnh hưởng của khoảng cách từ OLT đến ONT
Bài báo cáo lấy trƣờng hợ p của phân tích 1 nhƣ trên , trƣờng hợp tỉ lê ̣ chia là 1:128, công suất phát hƣớng lên d ù lớn nhất vẫn bị thiếu 2,2dBm và đƣơ ̣c khuyến nghi ̣ dùng Mơ hình 2 (dùng bộ khuếch đại sau sau đầu phát ONT ). Nhƣ vâ ̣y, muốn dùng tỉ lê ̣ chia này mà không cần dùng bô ̣ khuếch đa ̣i thì phải giảm khoảng cách tƣ̀ OLT và ONT vì cơng suất phát cho cả 2 hƣớng là lớn nhất và không thể tăng lên thêm . Ở đây, với khoảng cách là 15 Km thì công suất nhâ ̣n đƣợc ở bô ̣ thu OLT và ONT đề lớn hơn độ nhạy nhƣ hình minh họa mơ tả.
Nhƣ vâ ̣y với khoảng cách này, nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp
4 x 4 x 128 = 2048 thuê bao vớ i tốc đô ̣ 2 hƣớng là 19,5 Mb/s (nhƣ đã phân tích ở mục 4.1).
4.2.3 Phân tích 3: Sự ảnh hưởng của công suất phát lên mô hình triển khai
Trong Phân tích 1, bài báo cáo đã cho thấy rằng , vớ i tỉ lê ̣ chia splitter 1:64 và khoảng cách 20Km thì thiết kế khả thi mà không cần dùng bô ̣ khuếch đa ̣i . Tuy nhiên, đó là với công suất phát hai đầu là cƣ̣c đa ̣i . Bây giờ nếu trong trƣờng hợp khả thi của phân tích 1 với khoảng cách OLT đến ONT là 20Km và tỉ lê ̣ chia là 1:64 nhƣng giảm cơng śt phát x́ng 1 mƣ́c nào đó thì bộ thu ở OLT và ONT đều khơng thu đƣợc mƣ́c tín hiệu nhỏ hơn độ nhạy nhƣ trong hình bên dƣới minh họa.
Tƣ̀ kết quả này có thể thấy rằng vớ i mô ̣t tỉ lê ̣ chia nhất đi ̣nh, mô ̣t khoảng cách nhất đi ̣nh thì mô hình khả thi (không cần dùng bô ̣ khu ếch đại ) với mô ̣t ngƣỡng công suất phát. Nhƣ trong trƣờng hợp này , công suất phát ta ̣i O LT không thể bé hơn 3,5 dBm và công suất phát ta ̣i ONT không thể bé hơn 6,5 dBm.
CHƢƠNG IV: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ BÀI TOÁN THIẾT KẾ
4.2.4 Phân tích 4: Trường hợp cần chú ý khi thiết kế
Có một trƣờng hợp sau đây rất cần chú ý trong khi thiết kế hê ̣ thống . Với giả sƣ̉ nhƣ sau: nhà cung cấp dịch vụ cần tỉ lệ chia 1:128, khoảng cách tối đa là 20Km và phát công suất tối đa , sẵn sàng dùng bô ̣ khuếch đa ̣i cho cả 2 hƣớng nếu mƣ́c công suất thu không đủ để phủ rô ̣ng vùng cung cấp di ̣ch vu ̣ . Kết quả đƣợc thể hiê ̣n trong hình bên dƣới.
Nhƣ vâ ̣y, công suất hƣớng xuống cần bù thêm ở hƣớng xuống là 0,2 dBm và công suất cần bù cho hƣớng lên là 4,2 dBm, đồng nghĩa với viê ̣c công suất phát hƣớng xuống tối thiểu là 9,2 dBm và công suất phá t hƣớng lên tối thiểu là 12,2 dBm. Với bô ̣ khuếch đa ̣i loa ̣i SAO 11p đƣợc cho ̣n dùng trong thiết kế với mƣ́c công suất ng õ ra bão hòa là 12dBm thì rõ ràng rằng không thể nào đáp ƣ́ng đƣơ ̣c công suất phát cho hƣớng lên .
Trong trƣờng hợp này nhà cung cấp di ̣ch vu ̣ có thể thay đổi loa ̣i connector với suy hao nhỏ hơn để thiết kế vẫn có thể đáp ƣ́ng đƣ ợc nhƣ hình dƣới minh ho ̣a. Tuy nhiên, nếu xét về lâu dài , công suất phát đã lên tối đa , bô ̣ khuếch đa ̣i cho công suất ngõ ra bão hịa nhƣ vậy nhƣng vẫn khơng cho cơng suất thu lớn hơn độ nhạy nhiều thì nếu hệ thống gia tăng sƣ̣ lão hóa, gia tăng số mối hàn thì kiến trúc này hoàn toàn không thể khả thi.
Tóm lại,nhƣ các trƣờng hợp đã phân tích nhƣ trên , viê ̣c tính toán công suất phát, tỉ lê ̣ chia hay khoảng cách , loại connector đƣợc dùng , loại splitter hay sợi quang cho hê ̣ thống đều phải hết sƣ́c cẩn tro ̣ng , tránh trƣờng hợp mơ hình thiết kế đƣa ra có công suất thu ta ̣i bô ̣ thu của OLT và ONT quá bé.
KẾT LUẬN
Thông qua nội dung bốn chƣơng c ủa bài báo cáo, công nghệ mạng quang truy nhập FTTH và bài toán thiết kế mạng FTTH dƣ̣a trên công nghê ̣ GPON đã đƣợc giới thiệu một cách rõ ràng nhất trong khả năng của ngƣời viết.
Công nghệ FTTH dựa trên công nghê ̣ GPON nhƣ đã đƣợc trình bày ở trên, với mạng phân phối quang thụ động,chiếm ƣu thế trong việc triển khai mạnh các dịch vụ băng rộng với tốc độ có thể lên đến 2,5 Gbps cho cả hai hƣớng. Tuy nhiên, hiện tại các dịch vụ nhƣ VoIP và truyền hình cáp hầu nhƣ chƣa đƣợc triển khai trên cơng nghệ này tại Việt Nam.
Nhìn nhận khách quan từ lợi ích mà mạng truy nhập FTTH dựa trên công nghệ GPON có thể mang lại. Có thể khẳng định rằng: công nghệ này sẽ giải quyết vấn đề “khát” băng thông trong tƣơng lai và giải quyết các yêu cầu của các doanh nghiệp lớn hiện nay. Nếu triển khai cho đa số ngƣời dùng thì các nhà cung cấp dịch vụ nói chung phải giải quyết đồng bộ nhiều vấn đề để giá cả dịch vụ “gần gũi” hơn với túi tiền của ngƣời dân.