MẠNG FTTX (fiber to the X)-MẠNG CỦA TƯƠNG LAI Phần 1, MẠNG FTTX (fiber to the X)-MẠNG CỦA TƯƠNG LAI

  MẠNG FTTX (fiber to the X)-MẠNG CỦA TƯƠNG LAI

1.Giới thiệu chung.
Ở bài viết này cho ta cái nhìn khái quát về nguồn sự ra đời, tình hình phát triển của mạng FTTx,kiến trúc mạng truy nhập,các thiết bị đầu cuối cũng như những ứng dụng thực tiễn của mạng FTTx hiện nay như thế nào và tiềm năng trong tưong lai.

2.Nguồn gốc sự ra đời của mạng FFTx.
2.1 Nhu cầu về thuê bao băng rộng.

Ngày càng có nhiều dịch vụ truy cập băng rộng ra đời mà yêu cầu về băng thông của nó là rất lớn .

Bảng 1. Yêu cầu băng thông đối với một số loại dịch vụ .

Tốc độ tăng số lượng người dùng internet cũng như số lượng thuê bao quy đổi tại việt nam đang đi vào mức ổn định từ 20-30%năm .Số lượng tăng do tác động của hội nhập phát triển một phần do công nghệ ngày càng phát triển dẫn đến nhu cầu về truy cập tốc độ cao ngày càng tăng.
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 việt nam thường được kết nối 3 cổng internet được đặt tại 3 miền ,có hệ thống cáp biển cáp ngầm ,chạy ring nhằm backup lẫn nhau khi có sự cố . 

2.2 Các công nghệ truy cập hiện nay .
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 thoạithành 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 3 dưới đây tóm tắt mộtsố đặc tính các kỹ thuật xDSL.

2.2.2 Wifi và Wimax.

Wifi là công nghệ mạng truy cập không dây (Wlan) dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802 .11.Wifi đã và đang được sủ dụng rộng rãi ở các nơi công cộng : nhà ga ,trường hoc ,sân bay ,khách sạn ,quán café …do giá thành thiết bị truy cập AP (Access Point) rẻ ,các thiết bị đầu cuối đã được tích hợp sẵn trong laptop ,điện thoại di động.Tuy nhiên Wifi không thích hợp là công nghệ truy cập tốc độ cao của các nhà cung cấp dịch vụ bởi vì khoảng cách truy cập ngắn ,tốc độ thấp không phù hợp với dịc vụ VoiIP ,IPTV…

Wimax là công nghệ truy cập không dây băng rộng hướng đến cung cấp các dịch vụ từ cố định đến di động nó cho phép truy cập băng rông không dây đến các thiết bị đầu cuối như một phương thức thay cho cáp và DSL. Rất có lợi cho các vung hải đảo ,địa hình phức tạp khó triển khai cáp và công nghệ xDSL.Wimax có thể cung cấp đường truyền tôc độ lên tới hang chục Mbps , khoảng cách có thể lên tới chục km. Dù Wimax có nhiều ưu điểm như vậy nhưng nhìn chung vẫn không thể cung cấp đường truyền tốc độ Gigabit ,và vẫn chụi ảnh hưởng của môi trường xung quanh .

2.2.3 Cáp truyền hình .

Truy nhập internet tốc độ cao qua đường truyền hình cáp là mô hinh nghép lai HFC (Hybrid Fiber Coaxial), tận dụng cơ sở cáp quang và cáp đồng của mạng truyền hình cáp
công nghệ theo tiêu chuẩn DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) cho phép khách hàng có thể download với tốc độ lên tới 10Mbps ,và tốc độ upload lên tới 2Mbps .Do mạng CATV truyền thống chỉ truyền thông tin từ nhà cung cấp đến thuê bao nhưng để sử dụng được internet hai chiều thì phải nâng cấp thiết bị có khả năng truyền thông tin từ nhà khách hàng theo chiều ngược lại thông qua nhà cung cấp dịch vụ internet thứ 3 .Đây là một nhược điểm lớn của công nghệ này bởi ngày nay các nhà cung cấp dịch vụ đang cố gắng tích hợp thoại ,video ,data trong một đường truyền chung .

3.Định nghĩa và phân loại.
3.1 Định nghĩa.

FTTx (Fiber To The x) là một kiến trúc mạng trong đó sợi quang được kéo từ các thiết bị chuyển mạch của nhà cung cấp dịch vụ đến các thuê bao. Trong đó,sợi quang có hoặc không được sử dụng trong tất cả các kết nối từ nhà cung cấp đến khách hàng. Ở đây, “x” được hiểu là một ký hiệu đại diện cho các loại hình mạng khác nhau như FTTH, FTTC, FTTB, FTTN... Do đó nó có thể thay thế cơ sở hạ tầng cáp đồng hiện tại như dây điện thoại, cáp đồng trục. Đây là một kiến trúc mạng tương đối mới và đang phát triển nhanh chóng bằng cách cung cấp băng thông lớn hơn cho người dùng. Hiện nay, công nghệ cáp quang có thể cung cấp đường truyền cân bằng lên tới tốc độ 100 Mbps.
3.2 Phân loại.
3.2.1 Theo cấu hình Point to Point.
FTTx theo cấu trúc dạng Point to Point: Theo phương án kết nối này, từ nhà cung cấp sẽ dẫn một đường cáp quang tới tận nhà khách hàng, đường quang này sẽ chuyển đổi ngược lại thành tín hiệu điện và cấp cho khách hàng. Theo phương án này, thì số đơn vị phân ra làm hai loại:
Loại 1: Kết nối vào hệ thống IP-DSLAM: bằng việc mua thêm 1 card mở rộng của hệ thống IP-DSLAM.
Loại 2: lắp thêm Ethernet Switches layer 2 tại nhà cung cấp chuyển đổi thành tín hiệu quang cấp cho khách hàng.

3.2.2 Theo cấu hình Point to multi-Point.
Theo kiến trúc này tại nhà cung cấp đặt một thiết bị làm việc theo chuẩn PON, còn gọi là OLT, từ OLT tín hiệu quang sẽ được chia ra thông qua các bộ chia quang và đến đầu khách hàng thông thường OLT làm việc trên 1 sợi quang và 1 card lắp tại OLT sẽ quản lý khoảng 64 thuê bao.

4 Kiến trúc mạng truy nhập FTTx.
4.1 Các kiến trúc mạng cơ bản FTTx.
4.1.1 FTTB và FTTO (Fiber to the Building và Fiber to the Office).
Dịch vụ mạng quang đến tòa nhà bao gồm hai trường hợp: dành cho khu vực chung cư MDU (multi-dwelling units) và dành cho khu vực doanh nghiệp. Mỗi trường hợp này lại bao gồm các tiêu chí dịch vụ như sau:
FTTB cho MDU :
Bao gồm các dạng dịch vụ như sau: 
- Dịch vụ băng rộng không đối xứng (dịch vụ broadcast số, video theo yêu cầu, download file ...)
- Dịch vụ băng rộng đối xứng (broadcast nội dung, email, trao đổi file, đào tạo từ xa, khám bệnh từ xa, chơi game trực tuyến...) 
- Dịch vụ điện thoại truyền thống và ISDN: mạng truy nhập phải hỗ trợ một cách linh hoạt để cung cấp các dịch vụ điện thoại băng hẹp.

Hình 1. Cấu trúc mạng truy nhập FTTB .

FTTB cho doanh nghiệp :
Bao gồm các dạng dịch vụ như sau:
- Dịch vụ băng rộng đối xứng (broadcast nội dung, phần mềm nhóm, email , trao đổi file...) 
- Dịch vụ điện thoại truyền thống và ISDN: mạng truy nhập phải hỗ trợ một cách linh hoạt để cung cấp các dịch vụ điện thoại băng hẹp.
- Đường thuê kênh riêng: mạng truy nhập phải hỗ trợ một cách linh hoạt để cung cấp dịch vụ thuê kênh riêng với các mức tốc độ khác nhau.
4.1.2 FTTH (Fiber to the home ).
Bao gồm các dạng dịch vụ như sau:
- Dịch vụ băng rộng không đối xứng (dịch vụ broadcast số, video theo yêu cầu, download file ...) 
- Dịch vụ băng rộng đối xứng (broadcast nội dung, email, trao đổi file, đào tạo từ xa, khám bệnh từ xa, chơi game trực tuyến...)
- Dịch vụ điện thoại truyền thống và ISDN: mạng truy nhập phải hỗ trợ một cách linh hoạt để cung cấp các dịch vụ điện thoại băng hẹp.

Hình 2. Cấu trúc mạng truy nhập FTTH.

4.1.3 FTTC và FTTCab (Fiber to the Curb ).
Bao gồm các dạng dịch vụ như sau: 
- Dịch vụ băng rộng không đối xứng (dịch vụ broadcast số, video theo yêu cầu, download file ...) 
- Dịch vụ băng rộng đối xứng (broadcast nội dung, email, trao đổi file, đào tạo từ xa, khám bệnh từ xa, chơi game trực tuyến...) 
- Dịch vụ điện thoại truyền thống và ISDN: mạng truy nhập phải hỗ trợ một cách linh hoạt để cung cấp các dịch vụ điện thoại băng hẹp.
- Các dịch vụ mạng trục xDSL.

Hình 3. Cấu trúc mạng truy nhập FTTC.

4.2 Thiết bị đầu cuối đài trạm OLT,bộ chia Splitter, ONT/ONU.
a. Thiết bị OLT (Optical Line Termination ).
Thiết bị đầu cuối đường dây OLT (optical line terminal) được kết nối tới mạng chuyển mạch qua các giao diện chuẩn. Về phía mạng phân phối, OLT bao gồm các giao diện truy nhập quang theo tiêu chuẩn GPON về tốc độ bit, quỹ đường truyền, jitter,... OLT gồm ba phần chính sau đây: 
- Chức năng giao diện cổng dịch vụ (service port Interface Function); 
- Chức năng đấu nối chéo (cross-connect function); 
- Giao diện mạng phân phối quang (ODN interface) ;

Các khối chức năng chính của OLT được mô tả trong hình dưới đây .

Hình 4 Sơ đồ khối chức năng OLT

- Khối lõi PON (PON core shell) .
Khối này gồm hai phần, chức năng giao diện ODN được mô tả trong mục sau và chức năng nội tụ truyền dẫn (PON TC - Transmission Convergence) bao gồm khung tín hiệu, điều khiển truy nhập phương tiện, OAM, DBA và quản lý ONU. Chức năng PON TC bao gồm khung tín hiệu, điều khiển truy nhập phương tiện, OAM, DBA và quản lý ONU. Mỗi PON TC lựa chọn một phương thức truyền dẫn như ATM, GEM hoặc cả hai. 
- Khối đấu nối chéo (cross-connect shell) .
Khối đấu nối chéo cung cấp đường truyền giữa khối PON và khối dịch vụ. Công nghệ để kết nối phụ thuộc vào các dịch vụ, kiến trúc bên trong OLT và các yếu tố khác. OLT cung cấp chức năng đấu nối chéo tùy thuộc vào phương thức truyền dẫn đã lựa chọn (GEM, ATM hay cả hai). 
- Khối dịch vụ (service shell) .
Khối thành thực hiện chuyển đổi giữa các giao diện dịch vụ và giao diện khung TC của phần mạng PON.
Chức năng chính OLT:
-Thiết bị kết nối đầu cuối quang OLT (Optical Line Terminal) .
-OLT là thiết bị kết cuối quang tích cực đặt tại nhà trạm (CO).
-OLT là thiết bị thuộc lớp access của mạng MANE. Giao diện đa dịch vụ kết nối với mạng lõi. Tập trung lưu lượng.
-OLT cung cấp kết nối quang P2P và P2MP.
-OLT giao tiếp với các ONT, MxU, mini DSLAM của mạng PON.
-OLT thực hiện truyền thông tin đi và đến nhiều người sử dụng qua một tuyến sợi quang.
-OLT có thể thực hiện chức năng chuyển mạch để tạo các cổng dịch vụ cho đường lên hoặc đường xuống.

Hình 5.Một số loại OLT.

Control board: SCUL SCUB.
Service board: GPBC OPFA.
Ethernet service subtending board: ETHA.
Uplink interface board: GICF/G GICD/E X1CA X2CA TOPA.
Power interface board: PRTG.
Universal interface board: CITA.
b. Thiết bị đầu cuối mạng ONU/ONT 
Hầu hết các khối chức năng của ONU tương tự như các khối chức năng của OLT. Do ONU hoạt động với một giao diện PON (hoặc tối đa 2 giao diện khi hoạt động ở chế độ bảo vệ), chức năng đấu nối chéo (cross-connect function) có thể được bỏ qua. Tuy nhiên, thay cho chức năng này thì có thêm chức năng ghép và tách kênh dịch vụ (MUX và DMUX) để xử lý lưu lượng. Cấu hình tiêu biểu của ONU được thể hiện trong Hình 6 Sơ đồ các khối chức năng ONU. Mỗi PON TC sẽ lựa chọn một chế độ truyền dẫn ATM, GEM hoặc cả hai.

Hình 6. Sơ đồ khối chức năng ONU.

- Là thiết bị đầu cuối đặt phía người sử dụng.
- Cung cấp các luồng dữ liệu với tốc độ từ 64 Kb/s đến 1 Gb/s.
- Giao diện đường lên có tốc độ và giao thức hoạt động tương thích với cổng xuống của OLT.
-ONU có dung lượng vừa và nhỏ và có cung cấp đa dịch vụ như POST, ADSL, VDSL, LAN…

Hình 7.Một số loại ONU (www.huawei.com)

c. Bộ chia Splitter.
-Dùng để chia tín hiệu quang từ một sợi để truyền đi trên nhiều sợi và ngược lại .

-Thực hiện chia công suất quang tại sợi quang đầu vào đầu vào tới N sợi quang đầu ra.
-Tỷ lệ chia có nhiều cấp khác nhau: 1/8;1/16;1/32; 1/64;1/128 tùy thuộc ứng dụng sử dụng. 
-Hệ số chia công suất quang phụ thuộc vào cấp độ chia.
-Suy hao tín hiệu quang từ đầu vào tới đầu ra tỷ lệ với hệ số chia .
Phân bố bộ chia phổ biến trên mạng theo tỷ lệ chia 1: 2 tại tủ quang phối cấp 1 và tỷ lệ chia 1: 32 tại tủ quang phối cấp 2. 
Tại những điểm có nhiều thuê bao dự báo có nhu cầu băng thông lớn như khu vực nhiều ngân hàng có thể đặt bộ chia 1:32 để sau này nâng cấp băng thông dễ dàng.

Hình 8.Mô hình chia và bộ chia thực tế(www.huawei.com).

Ngoài ra còn có một số loại :

-hộp phối quang 


-măng xông cáp 

4.3 Cấu mạng truy cập cáp quang ODN.

Mạng cáp quang ODN là mạng nằm giữa thiết bị đầu cuối quang OLT phia đài tràm đến thiết bị đầu cuối phía thuê bao ONT.ONU .

Hình 9. Cấu trúc mạng cáp quang ODN.

a.Các thành phần của mạng ODN:
Tủ quang phối cấp 1 S1:
-Tủ quang phối cấp 1 đóng vai trò tập trung dung lượng cáp gốc cần phục vụ cho 01 khu vực do tủ quang phối cấp 1 này quản lý. 
-Từ đài/trạm đến tủ quang phối cấp 1, là tập hợp các sợi cáp quang gốc đến tủ quang phối cấp 1.
-Tủ quang phối cấp 1 này sẽ là nơi lắp đặt các bộ chia splitter cấp 1 (S1) trên mạng.
-Dung lượng cho 01 sợi cáp quang gốc tiêu biểu đi ra từ đài/trạm đến tủ quang phối cấp 1 tối thiểu là 48FO.

-st-