ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Nguyễn Như Huê
MSSV: 0720095
ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG
MẠNG TRUY NHẬP QUANG FTTX Chuyên ngành: Viễn Thông và Mạng

Thành phố HCM – Năm 2011
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Nguyễn Như Huê
MSSV: 0720095
ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG
MẠNG TRUY NHẬP QUANG FTTX

II

LỜI NÓI ĐẦU

Xã hội ngày càng phát triển dẫn tới sự phát triển của các khu vực kinh tế như:
khu công nghiệp, khu công nghệ cao, khu thương mại, khu chung cư cao cấp… cùng
với sự phát triển ngày càng lớn mạnh của các tổ chức kinh tế như: ngân hàng, kho bạc,
công ty… đã tạo ra nhu cầu rất lớn trong việc sử dụng các dịch vụ tiện ích tích hợp
thoại, hình ảnh và dữ liệu. Bên cạnh đó, các dịch vụ ứng dụng trên Internet ngày càng
phong phú và phát triển với tốc độ nhanh như các dịch vụ mua bán trực tuyến, ngân
hàng, game trực tuyến, các dịch vụ đào tạo từ xa,… Đặc biệt nhu cầu về các loại dịch
vụ tích hợp thoại, hình ảnh và dữ liệu ngày càng gia tăng. Sự phát triển của các loại
hình dịch vụ mới đòi hỏi hạ tầng mạng truy cập phải đáp ứng các yêu cầu về băng
rộng, tốc độ truy cập cao. Công nghệ truy nhập cáp đồng xDSL đã được triển khai
rộng rãi nhưng hạn chế về tốc độ và cự ly không đáp ứng được yêu cầu dịch vụ. Vì
vậy, nghiên cứu triển khai các giải pháp truy nhập quang (FTTx) là vấn đề cấp thiết
hiện nay nhằm xây dựng hạ tầng mạng truy nhập đáp ứng yêu cầu băng thông rộng,
tốc độ cao của các loại hình dịch vụ mới.
Công nghệ truy nhập quang thụ động GPON đã được ITU chuẩn hóa, hiện nay
là một trong những công nghệ được lựa chọn hàng đầu cho triển khai mạng truy nhập
tại nhiều nước trên thế giới. GPON là công nghệ hướng tới cung cấp dịch vụ mạng đầy
đủ, tích hợp thoại, hình ảnh và số liệu với băng thông rộng. GPON sẽ là công nghệ
truy nhập được lựa chọn triển khai hiện tại và tương lại.
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 -

LỜI CẢM ƠN…………………………………………………………………… I
LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………………II
MỤC LỤC……………………………………………………………………… IV
DANH MỤC HÌNH…………………………………………………………. . VIII
DANH MỤC BẢNG…………………………………………………………… X
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT………………………………………………… XI
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG FTTx……… 3
1.1 Giới thiệu chương 3
1.2 Nguồn gốc sự ra đời của mạng FTTx 3
1.3 Định nghĩa 7
1.4 Phân loại 7
1.4.1 Phân loại theo chiều dài cáp quang 7
1.4.2 Phân loại theo cấu hình 8
1.5 Ưu nhược điểm mạng FTTx 9
1.5.1 Ưu điểm 10
1.5.2 Nhược điểm 11
1.6 Ứng dụng của FTTx 11
1.7 Tình hình phát triển FTTx trên thế giới và tại Việt Nam 12
1.7.1 Tình hình FTTx trên thế giới 12
1.7.2.Tình hình FTTx tại Việt Nam 14
1.8 Kết luận chương 14
CHƯƠNG 2 MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG VỚI CHUẨN GPON 15
2.1 Giới thiệu chương 15
2.2 Mạng quang chủ động AON 15
V

2.3 Mạng quang thụ động PON 16
2.3.1 Mô hình mạng quang thụ động 16
2.3.2 Các chuẩn mạng PON 19
2.3.2.1 APON 19

2.4.5 Cấp phát băng tần động DBA 38
2.4.5.3 Quản lý hoạt động DBA 40
2.5 Bảo vệ đối với phần mạng quang thụ động GPON 40
2.6 Bảo mật 41
2.7 Kết luận chương 42
CHƯƠNG 3 TRIỂN KHAI MẠNG FTTX TẠI CMC TI 43
3.1 Giới thiệu chương 43
3.2 Mô hình GPON tại CMC TI 43
3.3 Các thiết bị trong mạng GPON 44
3.3.1. Một số thiết bị ONT 44
3.3.2 Cấu trúc thiết bị OLT sử dụng trên mạng FTTx tại CMC TI 46
3.3.2.1. Tổng quan về sản phẩm 7342 ISAM FTTU 46
3.3.2.2 Tính năng GPON của 7342 ISAM FTTU 46
3.3.2.3 Dịch vụ 47
3.3.2.4 Giao diện mạng 47
3.3.2.5 Cấu trúc thiết bị ISAM 7342 FTTU 49
3.3.2.6 Các khối chức năng của thiết bị 49
3.3.2.7. Hoạt động quản lí và bảo trì 53
3.4 Các dịch vụ đang cung cấp trên mạng GPON CMCTI 57
3.4.1 FTTH/B 57
VII

3.4.2 Dịch vụ VoIP 58
3.4.3 Dịch vụ IPTV 58
3.4.4 Dịch vụ truyền số liệu VPN/MPLS 59
3.5 Kết luận chương 59
CHƯƠNG 4 MÔ PHỎNG MẠNG FTTX THEO CHUẨN GPON 60
4.1 Giới thiệu chương 60
4.2 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng quang 61
4.2.1 Tỉ lệ lỗi bit BER 61

Bảng 0.1 Yêu cầu băng thông đối với một số loại hình dịch vụ
Service Bandwidth (downstream)

Broadcast TV (MPEG 2)

2 - 6 Mbps
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 MbpsTính 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. Trong các năm sau tốc độ
tăng trưởng sẽ tương đương và thậm chí là nhanh hơn bởi nền kinh tế ổn định và
phát triển.
Biểu đồ Hình 1.1 dưới đây cho biết 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 10% thị phần vào năm 2012.
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx

Nguyễn Như Huê Page 4

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

 Hệ thống truy nhập đa điểm nội hạt (LMDS – Local Multipoint Distribution
System).
 WiFi, WiMAX.
 3G, HSPA.
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
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, cho phép kết nối Internet với tốc độ
download tối đa lên tới 10Mbps và tốc độ 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 cấp nội dung chương trình
(các kênh TV) tới các thuê bao. Để sử dụng được Internet – loại hình thông tin hai
chiều thì các nhà cung cấp truyền hình cáp cần phải đầu tư nâng cấp thiết bị để có
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx

Nguyễn Như Huê Page 6
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.
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. 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

lên tới tốc độ 100 Mbps.
1.4 Phân loại
1.4.1 Phân loại theo chiều dài cáp quang

Hình 1.2 Phân loại mạng FTTx theo chiều dài cáp quang
Một cách tổng quan ta có thể nhìn thấy rõ sự phân loại hệ thống mạng FTTx
thông qua Hình 1.2. Như trong định nghĩa ta có các loại FTTH, FTTB, FTTC,
FTTN… Điểm khác nhau của các loại hình này là do chiều dài cáp quang từ thiết bị
đầu cuối của ISP (OLT) đến các user. Nếu từ OLT đến ONU (thiết bị đầu cuối phía
user) hoàn toàn là cáp quang thì người ta gọi là FTTH/FTTB.
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx

Nguyễn Như Huê Page 8
 FTTH (Fiber To The Home): cáp quang chạy đến tận nhà thuê bao.
 FTTB (Fiber To The Building): giống như FTTH nhưng ở đây là kéo đến các
tòa nhà cao tầng.
 FTTC (Fiber To The Curb): cáp quang đến một khu vực dân cư. Lúc đó từ
ONU đến thuê bao có thể sử dụng cáp đồng. Trong mô hình này, thiết bị đầu
cuối phía người sử dụng được bố trí trong các cabin trên đường phố, dây nối
tới các thuê bao vẫn là cáp đồng. FTTC cho phép san sẻ giá thành của một
ONU cho một số thuê bao do đó nó có thể hạ thấp được giá thành lắp đặt ban
đầu.
Ngoài ra còn có một số loại hình khác như là FTTE (Fiber To The Exchange),
FTTN (Fiber To The Node)…
1.4.2 Phân loại theo cấu hình
Cấu hình Point to Point: là kết nối điểm – điểm, có một kết nối thẳng từ nhà
cung cấp dịch vụ đến khách hàng, mỗi sợi quang sẽ kết nối tới chỉ một khách hàng,
nên cấu hình mạng tương đối đơn giản đồng thời do băng thông không bị chia sẻ,
tốc độ đường truyền có thể lên rất cao. Quá trình truyền dẫn trên cấu trúc P2P cũng
rất an toàn do toàn bộ quá trình được thực hiện chỉ trên một đường truyền vật lý, chỉ

dạng tín hiệu quang.
Độ tin cậy cao và dễ bảo dưỡng: Do không chịu ảnh hưởng của hiện tượng
fading và do có tuổi thọ cao nên yêu cầu về bảo dưỡng đối với hệ thống quang là ít
hơn so với các hệ thống khác.
Tính linh hoạt: Các hệ thống thông tin quang đều khả dụng cho hầu hết các
dạng thông tin số liệu, thoại và video. Các hệ thống này đều có thể tương thích với
các chuẩn RS.232, RS422, V.35, Ethernet, E1/T1, E2/T2, E3/T3, SONET/SDH,
thoại 2/4 dây.
Tính mở rộng: Các hệ thống sợi quang được thiết kế thích hợp có thể dễ
dàng được mở rộng khi cần thiết. Một hệ thống dùng cho tốc độ số liệu thấp, ví dụ
E1/T1 (2,048 Mbps/1,544 Mbps) có thể được nâng cấp trở thành một hệ thống tốc
độ số liệu cao hơn bằng cách thay đổi các thiết bị điện tử. Hệ thống cáp sợi quang
có thế vẫn được giữ nguyên như cũ.
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx

Nguyễn Như Huê Page 10
Sự tái tạo tín hiệu: Công nghệ ngày nay cho phép thực hiện những đường
truyền thông bằng cáp quang dài trên 70 km trước khi cần tái tạo tín hiệu, khoảng
cách này còn có thể tăng lên tới 150 km nhờ sử dụng các bộ khuếch đại laser.
Ngoài những ưu điểm trên của sợi quang nói chung, công nghệ FTTx còn có
một số ưu điểm khác. Với công nghệ FTTH, nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp
tốc độ download lên đến 10 Gbps, nhanh gấp 200 lần so với ADSL 2+. Tốc độ
truyền dẫn với ADSL là không cân bằng, có tốc độ tải lên luôn nhỏ hơn tốc độ tải
xuống. Còn FTTH cho phép cân bằng, tốc độ tải lên và tải xuống như nhau và cho
phép tối đa là 10 Gbps, có thể phục vụ cùng một lúc cho hàng trăm máy tính. Tốc
độ đi Internet cam kết tối thiểu của FTTx ≥ 256 Kbps.
Bảng 1.2 So sánh giữa FTTx và ADSL
Yếu tố so sánh ADSL FTTx
Môi trường truyền tín
hiệu

Nguyễn Như Huê Page 11
1.5.2 Nhược điểm
Mạng quang nói chung và công nghệ FTTx nói riêng có rất nhiều ưu điểm
nhưng không tránh khỏi những nhược điểm. Mặc dù sợi quang rất rẻ nhưng chi phí
cho lắp đặt, bảo dưỡng, thiết bị đầu cuối lại lớn. Hơn thế nữa, do thiết bị đầu cuối
còn khá đắt cho nên không phải lúc nào hệ thống mạng FTTx cũng phù hợp. Đối
với những ứng dụng thông thường, không đòi hỏi băng thông lớn như lướt Web,
check mail… thì cáp đồng vẫn được tin dùng. Do đó càng ngày người ta càng cần
phải đầu tư nghiên cứu để giảm các chi phí đó.
1.6 Ứng dụng của FTTx
Những tính năng vượt trội của FTTx cho phép sử dụng các dịch vụ thoại,
truyền hình, internet từ một nhà cung cấp duy nhất với một đường dây thuê bao duy
nhất. Điều đó tạo nên sự thuận tiện không chỉ trong việc nhỏ gọn về thiết bị, đường
dây, chi phí mà điều quan trọng là nó mang lại chất lượng đường truyền tốt nhất.
Công nghệ đáp ứng điều đó được triển khai trên nền mạng FTTx chính là IPTV.
IPTV (Internet Protocol TV) là dịch vụ truyền hình qua kết nối băng rộng
dựa trên giao thức Internet. Đây là một trong các dịch vụ Triple - play mà các nhà
khai thác dịch vụ viễn thông đang giới thiệu trên phạm vi toàn thế giới. Hiểu một
cách đơn giản, Triple - play là một loại hình dịch vụ tích hợp 3 trong 1: dịch vụ
thoại, dữ liệu và video được tích hợp trên nền IP (tiền thân là từ hạ tầng truyền hình
cáp). IPTV đã và đang phát triển với tốc độ rất nhanh. Theo Telecom Asia, số thuê
bao IPTV ở riêng khu vực châu Á - Thái Bình Dương sẽ gia tăng 75% mỗi năm, đạt
34,9 triệu thuê bao và doanh thu 7 tỷ USD vào năm 2011. Tại Việt Nam, IPTV đã
trở nên khá gần gũi đối với người sử dụng Internet tại Việt Nam. Các nhà cung cấp
như FPT, VNPT, SPT, VTC đã đưa IPTV, VoD ra thị trường nhưng ở phạm vi và
quy mô nhỏ.
Các loại hình dịch vụ đòi hỏi tốc độ truyền cao, độ bảo mật tốt như truyền
hình hội nghị, Hosting server riêng, VPN cũng được các nhà cung cấp dịch vụ tập
trugn khai thác. Ngoài ra còn rất nhiều dịch vụ khác như check mail, lướt web, chat,
game online, xem phim, nghe nhạc trực tuyến, học trực tuyến…

Công ty NTT dẫn đầu về FTTH ở Nhật đầu tư 5 ngàn tỷ Yên (47 tỷ USD) tính đến
năm 2010 để nâng cấp FTTH cho các đường dẫn cũ của 30 triệu thuê bao. NTT và
Tepco đưa gói dịch vụ lên đến 1Gbps cho phép xem TV trên FTTH.

Hình 1.4 Phát triển thuê bao FTTH tại Nhật Bản
Tại khu vực châu Âu: mạng FTTx cũng chứng tỏ tiềm năng phát triển qua
những con số đáng chú ý. Tại Mỹ, FTTH là giải pháp duy nhất đối với các công ty
cung cấp dịch vụ nội hạt tại Mỹ. Tính đến cuối quý 2 năm 2008, công ty Verzon đã
có tới 2 triệu thuê bao FTTH. Cuối quý 3 năm 2008, công ty Verizon đã vượt qua
con số 8,5 triệu thuê bao FTTH. Đến năm 2010, công ty này đạt được số lượng là
18 triệu thuê bao FTTH.
Qua những số liệu phân tích ở trên, có thể thấy rằng thị trường FTTx nói
chung và FTTH nói riêng là đầy tiềm năng. Không chỉ ở những nước phát triển như
Nhật Bản, mà cả những nước đang phát triển khác nhu cầu đường truyền tốc độ cao
như FTTH cũng là rất lớn. Tại Việt Nam, thị trường FTTx cũng vô cùng sôi động.
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx

Nguyễn Như Huê Page 14
1.7.2.Tình hình FTTx tại Việt Nam
Hiện nay, ở Việt Nam có một số nhà cung cấp dịch vụ FTTH sau :
 Tháng 8/2006 FPT Telecom chính thức trở thành đơn vị đầu tiên cung cấp loại
hình dịch vụ tiên tiến này.
 Ngày 1/5/2009, VNPT cung cấp dịch vụ Internet FTTH trên cáp quang với tốc
độ cao đến 20Mbps/20Mbps. Các chi nhánh của VNPT tại các tỉnh thành cũng
phát triển một cách rầm rộ.
 Ngày 15/05/2009, Viettel chính thức triển khai cung cấp dịch vụ truy nhập
Internet FTTH (Fiber To The Home) – Cáp quang siêu tốc độ nhằm phục vụ
khách hàng doanh nghiệp mà dịch vụ truy cập Internet hiện tại (ADSL và
Leased Line) chưa đáp ứng được về tốc độ và chi phí sử dụng.
 Ngày 10/4/2010, CMCTI chính thức khai trương dịch vụ FTTH. Đây là công

1.000 khách hàng, thông thường là 400-500 khách hàng. Các thiết bị chuyển mạch
này thực hiện chuyển mạch và định tuyến dựa vào lớp 2 và lớp 3.
Một nhược điểm rất lớn của mạng quang chủ động chính là ở thiết bị chuyển
mạch. Với công nghệ hiện tại, thiết bị chuyển mạch bắt buộc phải chuyển tín hiệu
quang thành tín hiệu điện để phân tích thông tin rồi tiếp tục chuyển ngược lại để
truyền đi, điều này sẽ làm giảm tốc độ truyền dẫn tối đa có thể trong hệ thống
FTTX. Ngoài ra do đây là những chuyển mạch có tốc độ cao nên các thiết bị này có
chi phí đầu tư lớn, không phù hợp với việc triển khai đại trà cho mạng truy cập.
Hình 2.1 dưới đây mô tả kiến trúc mạng quang chủ động AON. Với mô hình
cáp quang chạy đến từng hộ gia đình, một thuê bao của mạng quang chủ động hình
cây cách trung tâm điều khiển từ xa tới 20 km sẽ được cấp một đường dây quang
riêng đủ để đáp ứng cho băng thông 2 chiều. Cấu trúc mạng này tương tự như cấu
trúc của mạng cáp đồng hiện nay và dễ dàng cho các nhà cung cấp dịch vụ đã có sẵn
cơ sở hạ tầng. Bởi vì đặc điểm quan trọng của các hệ thống viễn thông là các thiết bị
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx

Nguyễn Như Huê Page 16
đầu cuối thay đổi rất nhanh chóng nhưng những cơ sở hạ tầng mạng thì phải tồn tại
từ 15 đến 20 năm. Do đó lựa chọn giải pháp nào là điều rất quan trọng đối với các
nhà cung cấp dịch vụ cũng như những kỹ sư thiết kế hệ thống mạng.

Hình 2.1 Kiến trúc mạng quang chủ động
2.3 Mạng quang thụ động PON
2.3.1 Mô hình mạng quang thụ động

Hình 2.2 Mô hình mạng quang thụ động PON
Nghiên cứu và mô phỏng mạng truy nhập quang FTTx

Nguyễn Như Huê Page 17
Cấu trúc mạng PON cơ bản gồm các thành phần là OLT, splitter quang,

Nguyễn Như Huê Page 18
suy hao càng lớn. Với hệ số chia là 1:2 thì suy hao khoảng 3 dB, với hệ số chia là
1:32 thì suy hao tối thiểu là 15dB. Suy hao này chính là suy hao xen tạo ra bởi sự
chưa hoàn hảo trong quá trình xử lý.

Hình 2.3 Bộ chia công suất quang
Hình 2.3 cho biết nguyên lý chung của bộ chia công suất quang. Giả sử tại
đầu vào có 3 bước sóng λ
1
ở hướng lên, λ
2,
λ
3
ở hướng xuống, với bộ chia công suất
có hệ số chia là 1:2 thì đầu ra có 2 cửa ra, một cửa có bước sóng vào là λ
2
và bước
sóng ra là λ
1
, một cửa khác lại có bước sóng vào là λ
3
và bước sóng ra là λ
1
.

Hình 2.4 Kiến trúc mạng quang thụ động