Xem mẫu
- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
-------------------------------------------------- ---------------------------------
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: ...........................................Số hiệu sinh viên:.............................
Khoá:........................... Khoa: Điện tử - Viễn thông Ngành:
.....................................
1. Đầu đề đồ án:
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
5. Họ tên giảng viên hướng dẫn:.....................................................................................
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:..........................................................................................
7. Ngày hoàn thành đồ án:...............................................................................................
Ngày tháng năm
Chủ nhiệm Bộ môn Giảng viên hướng dẫn
Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp: ngày tháng năm
Cán bộ phản biện
1
- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------
BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: ......................................................Số hiệu sinh viên:
.......................................................................................
Ngành: ................................................................................................Khoá:...............
Giảng viên hướng dẫn: ................................................................................................
Cán bộ phản biện: .......................................................................................................
1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp:
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
2. Nhận xét của cán bộ phản biện:
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
Ngày tháng năm
Cán bộ phản biện
( Ký, ghi rõ họ và tên )
2
- 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
Hoàng Thị Thanh Việt
3
- MỤC LỤC
BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP................................................................2
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
1.1 Giới thiệu chương..............................................................................................14
1.2 Nguồn gốc sự ra đời của mạng FTTx................................................................14
1.2.1 Nhu cầu thuê bao băng rộng...........................................................................14
1.2.2 Các công nghệ truy nhập................................................................................16
1.2.2.1 Công nghệ xDSL...............................................................................17
1.2.2.2 Cáp truyền hình.................................................................................17
1.2.2.3 Wifi và Wimax..................................................................................18
1.3 Định nghĩa.........................................................................................................19
1.4 Phân loại............................................................................................................19
1.4.1 Phân loại theo chiều dài cáp quang.................................................................19
1.4.2 Phân loại theo cấu hình...................................................................................20
1.5 Ưu nhược điểm mạng FTTx..............................................................................21
1.5.1 Ưu điểm..........................................................................................................21
1.5.2 Nhược điểm ...................................................................................................23
1.6 Ứng dụng của FTTx..........................................................................................23
1.7 Tình hình phát triển FTTx trên thế giới và tại Việt Nam...................................25
1.7.1 Tình hình FTTx trên thế giới..........................................................................25
1.7.1.1 Thị trường Trung Quốc......................................................................25
1.7.1.2 Thông tin thị trường Hàn quốc..........................................................28
1.7.1.3 Thông tin thị trường Nhật Bản...........................................................29
1.7.2 Tình hình FTTx tại Việt Nam........................................................................31
1.8 Kết luận chương...............................................................................................32
CÁC GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI MẠNG FTTx......................................................33
1.8 Giới thiệu chương..............................................................................................33
1.9 Mạng quang chủ động AON..............................................................................33
1.10 Mạng quang thụ động PON............................................................................34
1.10.1 Kiến trúc mạng quang thụ động....................................................................34
4
- Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
1.10.2 Các chuẩn mạng PON...................................................................................36
1.10.2.1 APON..............................................................................................36
1.10.2.2 BPON..............................................................................................37
1.10.2.3 EPON..............................................................................................37
1.10.2.4 GPON..............................................................................................38
1.10.2.5 GEPON............................................................................................38
1.10.2.6 WDM-PON.....................................................................................40
1.10.2.7 CDMA-PON....................................................................................40
1.10.3 Ưu nhược điểm mạng PON..........................................................................41
1.10.3.1 Ưu điểm...........................................................................................41
1.10.3.2 Nhược điểm.....................................................................................41
1.11 So sánh mạng PON và AON............................................................................41
1.11.1 Về băng thông..............................................................................................42
1.11.2 Về điều khiển lưu lượng...............................................................................43
1.11.3 Về tính kinh tế..............................................................................................44
1.11.3.1 Về chỉ số CAPEX............................................................................44
1.11.3.2 Về chỉ số OPEX...............................................................................44
1.12 Kết luận chương 2...........................................................................................46
............................................................................................................................47
TRIỂN KHAI MẠNG FTTX THEO CHUẨN GPON............................................47
1.13 Giới thiệu chương............................................................................................47
1.14 Lựa chọn công nghệ.........................................................................................47
3.2.1 So sánh EPON và GPON về chi phí...............................................................48
1.14.1 Nguyên tắc triển khai mạng của CMCTI......................................................50
1.14.1.1 Phần mạng Core..............................................................................50
1.14.1.2 Phần mạng truy cập.........................................................................55
1.14.2 Phương án triển khai và vận hành mô hình mạng.........................................58
1.14.2.1 Phương án triển khai........................................................................58
1.14.2.2 Mô hình vận hành mạng..................................................................58
1.15 Kết luận chương..............................................................................................59
PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT
LƯỢNG MẠNG FTTx............................................................................................59
1.16 Giới thiệu chương............................................................................................59
1.17 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng quang................................................60
1.17.1 Tỉ lệ lỗi bit BER ..........................................................................................60
1.17.2 Hệ số phẩm chất Q......................................................................................63
1.17.3 Đồ thị mắt.....................................................................................................64
1.17.4 Mối quan hệ giữa đồ thị mắt và tỉ lệ lỗi bit BER.........................................66
1.18 Các tham số đặc trưng cho mạng GPON.........................................................66
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 5
- Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
1.18.1 Bước sóng hướng xuống 1490 nm, hướng lên 1310 nm...............................66
1.18.2 Phương thức ghép kênh TDM......................................................................67
1.18.3 Phương thức điều chế NRZ..........................................................................68
1.18.3.1 Chức năng cơ bản của mã đường dây:.............................................68
1.18.3.2 Các loại mã đường dây sử dụng trong hệ thống thông tin quang.....69
1.18.3.3 Tại sao lại dùng điều chế NRZ ?......................................................70
a. Sử dụng điều chế NRZ ..............................................................................71
b. Sử dụng NZ ..............................................................................................71
1.19 Mô phỏng các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạng GPON.......................72
4.3.1 Sơ đồ kết nối.................................................................................................72
1.19.1 Kịch bản.......................................................................................................75
1.19.1.1 Các thông số thiết lập chung:...........................................................75
1.19.1.2 Kịch bản 1: Khoảng cách ...............................................................76
1.19.1.3 Kịch bản 2: Hệ số chia của Splitter..................................................80
1.19.1.4 Kịch bản 3: Tốc độ bit.....................................................................81
1.20 Kết luận chương..............................................................................................83
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI.................................................84
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................85
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 5
- Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 5
- 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
- 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
- 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............................................................................71
Hình 4.32 Sử dụng điều chế RZ..............................................................................71
Hình 4.33 Sơ đồ mạng GPON.................................................................................74
Hình 4.34 Cấu trúc ONU.........................................................................................75
9
- Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
Hình 4.35 Đồ thị mắt, BER, Q ở khoảng cách 20km...............................................77
Hình 4.36 Đồ thị BER min ở khoảng cách 20 km ..................................................78
Hình 4.37 Đồ thị mức ngưỡng ở khoảng cách 20 km..............................................78
Hình 4.38 Đồ thị mắt, BER, Q factor ở khoảng cách 10 km....................................79
Hình 4.39 Đồ thị mắt ở khoảng cách 20 km, hệ số chia của splitter là 1:4..............80
Hình 4.40 Đồ thị mắt với hệ số chia là 1:64 ..........................................................81
Hình 4.41 Đồ thị mắt ở tốc độ 622.08 Mbps (down link)........................................82
Hình 4.42 Đồ thị mắt ở tốc độ 1224.16 Mbps (down link)......................................82
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 5
- 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....................81
11
- DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
TỪ VIẾT
TIẾNG ANH TIẾNG VIỆT
TẮT
Asymmetric Digital Đường dây thuê bao bất
ADSL
Subscriber Line đối xứng
Chế độ truyền tải không
ATM Asynchronous Tranfer Mode
đồng bộ
Lọc mảng quang ống
AWG Arrayed Waveguide Grating
dẫn sóng
Broadband Passive Optical Mạng quang thụ động
BPON
Network băng rộng
CATV Cable Television Truyền hình cáp
Đa truy cập phân chia
CDMA Code Division Multiple Access
theo mã
Đa truy cập nhận biết
Carrier Sense Multiple Access
CSMA/CD sóng mang/ phát hiện
with Collision Detect
xung đột
Cấp phát băng thông
DBA Dynamic Bandwidth Alocation
động
Mang quang thụ động
EPON Ethernet PON
chuẩn Ethernet
Mạng truy cập dịch vụ
FSAN Full Service Access Network
đầy đủ
FTTB Fiber To The Building Cáp quang đến tòa nhà
Cáp quang đến cụm dân
FTTC Fiber To The Curb
cư
FTTH Fiber To The Home Cáp quang đến tận nhà
Cáp quang đến các
FTTN Fiber To The Node
node
Cáp quang đến văn
FTTO Fiber To The Office
phòng
Cáp quang đến tận
FTTU Fiber To The User
người dùng
Cáp quang đến khu vực
FTTX Fiber To The X
X
Cáp quang đến một
FTTZ Fiber To The Zone
vùng
Phương thức đóng gói
GEM GPON Encapsulation Method
GPON
Gigabit Passive Optical Mang quang thụ động
GPON
Network Gigabit
HDSL High Bit Rate Digital Subscriber Đường dây thuê bao số
12
- Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
Line tốc độ cao
Định dạng kỹ thuật phát
HDTV High Definition Television truyền hình kỹ thuật số
độ phân giải cao
Mạng lai giữa cáp đồng
HFC Hybrid Fiber Coaxial
và cáp quang
Một nhóm gồm 2 giao
HSPA High Speed Packet Access
thức băng thông di động
IDSL Là công nghệ lai giữa ISDN
Integrated Data Services Limited
và DSL
IPTV Internet Protocol Television Truyền hình Internet
Integrated Services Mạng dịch vụ số tích
ISDN
DigitaNetwork hợp
Nhà cung cấp dịch vụ
ISP Internet Service Provider
Internet
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10
- TỪ VIẾT
TIẾNG ANH TIẾNG VIỆT
TẮT
International Liên minh viễn thông
ITU
Telecommunication Union quốc tế
MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập
Chuẩn nén dữ liệu âm
MPEG Moving Picture Experts Group
thanh, hình ảnh
Operations Administration Khai thác quản lí và bảo
OAM
and Maintenance dưỡng
ODF Optical Distribution Frame Hộp phân phối quang
Mạng phân phối mạng
ODN Optical Distribution Network
quang
Thiết bị đầu cuối đường
OLT Optical Line Terminal
dây quang
Giao diện điều khiển
ONT Management Control
OMCI quản lý thiết bị đầu cuối
Interface
mạng
ONT Optical Network Terminal Thiết bị đầu cuối mạng
ONU Optical Network Unit Đơn vị đầu cuối mạng
PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức
Truyền thông qua
PLC Power Line Communications
đường dây điện
Physical Layer Operations Quản lý vận hành bảo dưỡng
PLOAM
and Maintenance lớp vật lý
PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động
Một nhánh của DSL, chỉ
hỗ trợ truyền dữ liệu
SDSL Symmetric Digital Subscriber Line
trên một đường dây,
không hỗ trợ thoại
Time Division Multiplex Đa truy cập phân chia
TDMA
Access theo thời gian
Giao diện người sử dụng
UNI User Network Interface
- mạng
Đường dây thuê bao bất
VDSL Very high bit-rate DSL
đối xứng tốc độ rất cao
VDSL Very High Bit Rate Digital Đường dây thuê bao số
Subscriber Line tốc độ rất cao
VOD Video On Demand Video theo yêu cầu
VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo
Ghép kênh phân chia
WDM Wave Division Multiplexing
theo bước sóng
Mạng không dây sử
WiFi Wireless Fidelity
dụng sóng vô tuyến
13
- Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
Tiêu chuẩn cho việc kết
Worldwide Interoperability for nối băng thông rộng
WiMAX
Microwave Access không dây ở khoảng
cách lớn
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 - 6 Mbps
2)
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
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10
- Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
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
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
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10
- Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
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
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)
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10
- Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
Các công nghệ truy nhập vô tuyến:
• Truy nhập qua vệ tinh
• Hệ thống truy nhập đa điểm nội hạt (LMDS – Local Multipoint Distribution
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
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10
- Chương 1 Tổng quan về mạng FTTx
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
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.
Nghiên cứu và mô phỏng mạng FTTx 10
nguon tai.lieu . vn