TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HỮU NGHỊ VIỆT - HÀN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ỨNG DỤNG
============================
ĐỒ ÁN
THÔNG TIN SỢI QUANG
TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊNG CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG FTTH DỰA TRÊN CÔNG
NGHỆ QUANG THỤ ĐỘNG PON. THIẾT KẾ HỆ THỐNG FTTH CHO 5000 THUÊ
BAO CHO 5 XÃ CỦA HUYỆN HÒA VANG TP ĐÀ NẴNG
GVHH: Nguyễn Vũ Anh Quang
SVTH: Lâm Quang Cảnh
TRƯỜNG CAO ĐẴNG CNTT HỮU NGHỊ KHOA: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ÚNG DỤNG
VIỆT - HÀN
Đà Nẵng, ngày 7 tháng 4 năm 2011
NGHIÊNG CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG FTTH DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ
QUANG THỤ ĐỘNG PON
Chương I: Tổng quang hệ thống FTTH ( Fiber To The Home)
1.1. Khái niệm FTTH ( Fiber To The Home)
FTTH là một công nghệ kết nối viễn thông sử dụng cáp quang từ nhà cung cấp
dịch vụ tới địa điểm của khách hàng (văn phòng, nhà…). Công nghệ của đường truyền
được thiết lập trên cơ sở dữ liệu được truyền qua tín hiệu quang (ánh sáng) trong sợi cáp
quang đến thiết bị đầu cuối của khách hàng, tín hiệu được biến đổi thành tín hiệu điện,
qua cáp mạng đi vào bộ định tuyến băng rộng. Nhờ đó, khách hàng có thể truy cập
internet bằng thiết bị này qua có dây hoặc không dây.
1.2. Ưu điểm của FTTH.
• Ưu điểm vượt trội của FTTH:
- Số lượng các bộ thu phát quang, thiết bị đầu cuối của tổng đài CO và sợi quang
khá thấp.
- Khoảng cách truyền lớn: Thích hợp cho việc phát triển thuê bao viễn thông.
- Băng thông lớn có thể chạy tốt mọi yêu cầu và ứng dụng hiện đại.
- Có giá thành bảo dưỡng và duy trì mạng thấp.
- An toàn cho thiết bị, không sợ sét đánh lan truyền trên đường dây.

khách hàng. Cấu hình này sử dụng dựa trên chuẩn Ethernet.
• Ưu, nhược điểm :
- Ưu điểm: Cấu hình đơn giản, dễ lắp ráp, không cần đào tạo chuyên sâu nhiều, thiết
bị có giá thành rẻ, có thể tận dụng những vật tư hiện có. Đặc biệt ưu thế trong giai
đoạn đầu của mạng FTTH.
- Nhược điểm: Khi số lượng thuê bao lớn, tăng lên thì cấu hình này không còn phù
hợp nữa bởi việc quản lý đường truyền vật lý thuê bao sẽ rất phức tạp và tốn kém.
1.3.2. Cấu hình của mạng FTTH
1.3.2.1 Cấu hình dạng cây.
Thông thường trong các mạng đều được xây dựng theo cấu hình cây trong đó chỉ
sử dụng 1 đường cáp quang nối trực tiếp từ OLT tới bộ chia. Từ bộ chia, sẽ có một đường
cáp quang kết nối từ mỗi ONU tới mạng. Về nguyên tắc, các mạng đều sử dụng cấu hình
cây với kiến trúc bộ chia ghép tầng và trong thực tế, trong một số mạng chỉ có 1 bộ chia
thường được gọi là cấu hình sao.
Hình 1.1 Cấu hình dạng cây
• Ưu, nhược điểm:
- Ưu điểm: Bộ chia được tập trung tại một điểm nên dễ dàng xác định được những
sự cố của mạng.Tất cả các ONU trong cùng mạng sẽ có chung dự trữ công suất hay
nói cách khác là chất lượng tín hiệu tại các ONU sẽ gần tương tự như nhau.
- Nhược điểm: Chỉ có thể sử dụng cho kỹ thuật đa truy nhập TDMA trong đó các
khe thời gian truyền nhận giữa OLT và các ONU được chỉ định cho mỗi đường kết
nối riêng biệt từ mỗi ONU tới mạng để tránh xảy ra xung đột dữ liệu giữa các
ONU khi phát lên OLT thông qua bộ chia.
1.3.2.2 Cấu hình dạng đường thẳng.
Cấu hình dạng bus cũng sử dụng 1 cáp quang từ OLT tới khách hàng nên cũng gặp
phải những vấn đề tương tự như cấu hình cây ở trên. Mỗi người sử dụng được kết nối vào
mạng thông qua một bộ ghép dây nhánh và bộ ghép này sẽ đưa một phần công suất tín
hiệu phát từ OLT đi tới người sử dụng.
ĐỒ ÁN MÔN HOC: THÔNG TIN SỢI QUANG
3

1.4 Bước sóng sử dụng trong mạng FTTH
Tổn hao truyền sóng trên sợi quang gây ảnh hưởng lớn tới dự trữ công suất,
khoảng cách vật lý, tỉ số chia trong mạng. Trong sợi quang, tồn tại rất nhiều nguyên nhân
gây ra suy hao tín hiệu nhưng chủ yếu bởi 4 nguyên nhân chính : suy hao do hấp thụ vật
liệu, suy hao do tán xạ, suy hao do uốn cong và suy hao do ghép và chia sợi quang.
Tổng hợp các loại suy hao trong sợi và biểu diễn một tương quan theo bước sóng người ta
nhận được phổ suy hao của sợi quang. Mỗi loại sợi có đặc tính suy hao riêng, một đặc
tuyến điển hình của sợi đơn mode.
Hình 1.1Đặc tuyến suy hao trong sợi quang đơn mode
Nhìn vào hình ta có thể thấy co ba vùng bước sóng suy hao thấp nhất, còn gọi là ba
cửa sổ thông tin.
o Cửa sổ thứ nhất: Ở bước sóng 850nm. Trong vùng bước sóng từ 0.8μm tới 1μm,
suy hao chủ yếu do tán xạ trong đó có một phần ảnh hưởng của suy hao hấp thụ. Suy hao
trung bình trong cửa sổ này ở mức từ (2-3)dB/Km.
o Cửa sổ thứ hai : Ở bước sóng 1300nm. Ở bước sóng này độ tán sắc rất thấp, suy
hao chính do tiêu hao tán xạ Rayleigh. Suy hao tương đối thấp khoảng từ (0,4÷0,5)
dB/Km và tán sắc nên được dùng rộng rãi hiện nay.
o Cửa sổ thứ ba : Ở bước sóng 1550nm. Suy hao thấp nhất cho đến nay khoảng 0,3
dB/Km, với sợi quang bình thường độ tán sắc ở bước sóng 1550nm lớn so với bước sóng
1300nm. Tuy nhiên với một số loại sợi quang có dạng phân bố chiết suất đặc biệt có thể
ĐỒ ÁN MÔN HOC: THÔNG TIN SỢI QUANG
5
TRƯỜNG CAO ĐẴNG CNTT HỮU NGHỊ KHOA: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ÚNG DỤNG
VIỆT - HÀN
giảm độ tán sắc ở bước sóng 1550nm như các sợi quang DC, MC và sợi quang bù tán sắc.
Lúc đó việc sử dụng cửa sổ thứ ba sẽ có nhiều thuận lợi : suy hao thấp và tán sắc nhỏ.
Chương II. Tìm hiểu công nghệ mạng quang thụ động PON
2.1 Giới thiệu mạng quang thụ độ PON
2.1.1. Công nghệ PON
PON là từ viết tắt của Passive Optical Network tạm dịch là mạng quang thụ động.

6
TRƯỜNG CAO ĐẴNG CNTT HỮU NGHỊ KHOA: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ÚNG DỤNG
VIỆT - HÀN
Hình 2.1: Mô hình hệ thống mạng PON
• OLT được kết nối đến mạng lõi/metro thông qua giao tiếp
 V5: giao tiếp này nối đến mạng PSTN/ISDN.
 E1: giao tiếp với mạng DDN.
 FE/GE và ATM: giao tiếp với mạng IP/ATM.
• Giao diện kết nối đến các thiết bị của khách hàng gồm có các loại sau
 POTS : là hệ thống điện thoại tương tự chỉ gửi một tín hiệu tương tự trên mỗi cặp
dây, mỗi tín hiệu riêng biệt này được coi là một kênh.
 Tín hiệu trên cáp nối chặng cuối là tín hiệu tương tự.Cần modem để chuyển tín
hiệu số thành tín hiệu tương tự.
 FE : cung cấp các dịch vụ tốc độ lên tới 100Mbps cho khách hàng.
 2B+D: cung cấp 2 kênh B có tốc độ mỗi kênh là 64 kbps được dùng cho thoại, fax,
truyền dữ liệu và truy cập Internet; 1 kênh D có tốc độ 16 kbps được dùng để
truyền tín hiệu điều khiển.
 V.24/V.35: nối vào các thiết bị.
2.2.2 Các thành phần trong hệ thống PON.
2.2.2.1. OLT: Thiết bị đường truyền quang OLT cung cấp giao tiếp giữa hệ thống
mạng truy cập quang thụ động PON và mạng quang đường trục của các nhà cung cấp dịch
vụ thoại, dữ liệu và video… và mạng phối quang ODN.
 Một số chức năng của OLT
- Kết nối chéo được số hóa: cung cấp các kết nối giữa phần mạng lõi/metro với phần
mạng phối quang ODN.
- Ghép kênh truyền dẫn: Cung cấp việc truyền và ghép các kênh mạng phối quang
ODN.
ĐỒ ÁN MÔN HOC: THÔNG TIN SỢI QUANG
7
TRƯỜNG CAO ĐẴNG CNTT HỮU NGHỊ KHOA: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ÚNG DỤNG

quang tương tự như hình 1.1.
 Các loại cáco quang sử dụng trong mạng PON.
Cáp gốc: cáp phân phối từ OLT đến bộ chia.
Cáp phối: cáp phân phối giữa các bộ chia.
Cáp thuê bao: cáp phân bố từ bộ chia đến các thuê bao.
2.2.2.4. Bộ chia.
Bộ chia splitter là thành phần được nhắc chủ yếu trong mạng PON. Bộ chia là thiết
bị thụ động, công dụng của nó là để chia công suất quang từ một sợi ra nhiều sợi khác
nhau.
Hầu hết hệ thống PON có bộ chia là 1:16 và 1:32. Tỉ lệ chia trực tiếp ảnh hưởng
quỹ suy hao của hệ thống và suy hao truyền dẫn. Tỉ lệ của bộ chia càng cao cũng có nghĩa
là công suất truyền đến mỗi ONU sẽ giảm xuống do suy hao của bộ chia 1:N tính theo
công thức 10×logN (dB) nên nếu tỉ lệ bộ chia mà tăng lên gấp đôi thì suy hao sẽ tăng lên
3 dB.
ĐỒ ÁN MÔN HOC: THÔNG TIN SỢI QUANG
8
TRƯỜNG CAO ĐẴNG CNTT HỮU NGHỊ KHOA: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ÚNG DỤNG
VIỆT - HÀN
Từ OLT đến ONU có thể sử dụng nhiều dạng splitter có tỉ bộ chia là 1:2; 1:4; 1:8;
1:16;1:32; 1:64; 1:128.
Hình 2.5: Các loại bộ chia
(a) Sử dụng splitter có tỉ lệ bộ chia 1:32 hay 1:64, 1:128… .
(b) Sử dụng splitter co tỉ lệ bộ chia 1:2 và splitter có tỉ lệ bộ chia 1:4
Dựa vào các bộ chia như 1:2; 1:4; 1:16; 1:32; 1:64; 1:128… ta có suy hao tương ứng.
Bảng1 : Liệt kê suy hao của các bộ chia tương ứng.
Số port
Suy hao
spllitter (dB)
2 3
4 6

dụng lớp con truyền dẫn hội tụ (GTC- GPON Transmission Convergence), khung GTC có
thể đóng gói các cell ATM. Khung GTC có thể đóng gói trực tiếp các gói dữ liệu thông
qua phương pháp đóng gói GPON (GEM- GPON Encapsulation Method). Phần tải khung
GTC chứa cả ATM và GEM.
Đối với hệ thống GPON thì tốc độ tăng lên đến hàng Gigabit và đồng thời bộ chia
splitter ở đây lên tới 1:128 trong khi đó bộ chia splitter của APON/BPON chỉ có 1:32 và
khoảng cách tối đa giữa OLT và ONU lên tới 60 km chứ không phải là 20 km như trong
APON/BPON.
2.3.4. so sánh các chuẩn PON
Bảng 2: Mô tả sự khác nhau của APON/BPON, GPON và EPON
Đặc tính APON/BPON GPON EPON
Tốc độ dữ
liệu
Down:155,622,1244,Mbps
UP: 155,622 Mbps
Down:155,622,1244,2488
Mbps
UP: 155,622,1244 Mbps
1250Mbps cả 2 hướng
Tỷ lệ chia
(ONU/ PON)
Tối đa: 1:64 Tối đa: 1:128 Tối đa lớn hơn1:16
Bước sóng
Down:1480-1500nm
Up: 1260- 1360nm
Cung cấp tín hiệu video ở
bước sóng1550nm
Down: 1480- 500nm
Up: 1260- 1360nm
Cung cấp tín hiệu video ở

Hòa
Khương
Bộ chia
1: 10
Hòa Phú
Bộ chia
1: 10
Hòa Tiến
Bộ chia
1: 10
Hoà
Nhơn
Bộ chia
1: 10
Hòa
Phong
Bộ chia
1:100
Bộ chia
1:100
ONU
ONU
1000 ONU
Bộ chia
1:100
Bộ chia
1:100
ONU
ONU
1000 ONU

Hình 3.1: Mô hình FTTH dựa trên công nghệ GPON
3.2.Những nội dung liên quang đến tuyến.
3.2.1 Phỏng đoán chiều dài tuyến và thiết bị.
Mô hình tuyến FTTH được xây dựng trên công nghệ GPON.Để thiết kế tuyến
quang từ trung tâm thành phố Đà Nẵng về 5 xã của huyện hòa vang với chiều dài tuyến
dài nhất lên đến 30 km. Sử dụng các bộ chia thụ động tại huyện Hòa Vang, tại các xã
Hòa Nhơn, Hòa Phong, Hòa Khương, Hòa Phú và các thôn của từng xã. Để đảm bảo chất
lượng của tín hiệu khi đến từng hộ gia đình ta đặt các bộ khuếch đại EDFA tại trước các
bộ chia để bù suy hao của tuyên khi tín hiệu được truyền đi với khoảng cách dài và suy
hao đi qua bộ chia trước khi đến các bộ chia.
Với số lượng thuê bao là 5000 thuê bao chia đều cho 5 xã ta sẽ có các bộ chia như
sau.
- Đặt tại huyện Hòa Vang là bộ chia 1:5.
- Đặt tại 5 xã là các bộ chia 1:10.
- Đặt tại các thôn là các bộ chia 1: 100.
Như vậy ta sẽ có 1 bộ chia 1:5, 5 bộ chia 1:10 và 50 bộ chia 1:100
Các bộ chia 1:100 được đặt tùy theo số dân của các thôn mà ta có thể đặt nhiều hơn 1
bộ tại một thôn. Sao cho đảm bảo số lượng tối đa cho mỗi xã là 1000 thuê bao.
Với số lượng bộ chia như trên thì số số bộ khuếch đại EDFA sẽ tương ứng với số lượng
bộ chia sẽ là 56 bộ.
3.2.2 Các suy hao sảy ra trên tuyến
Ðể kết quả tính toán lý thuyết sát với thực tế nhưng không làm mất tính tổng quát của bài
toán, giá trị của các tham số tính toán được lựa chọn dựa vào các giá trị tiêu biểu của
chúng trong thực tế.
Bảng 2: giá trị các loại suy hao cơ bản của tuyến
Suy hao Giá trị điển hình
Suy hao sợi quang đơn mode
α
f
= 0,5 dB/km với bước sóng 1310 nm

f
L= 0,3 x 30 = 9 dB/km
• Suy hao bộ nối.
 α
cn
K= 0.5 x 8 = 4 (dB/bộ)
K: Là số bộ nối giữa sợi quang và các OLT,ONU và bộ chia.
K= (k-1)x2
k = 5 : Là tổng các OLT, OUN và bộ chia trên tuyến.
 K =(5-1)x2 = 8 (bộ)
• Suy hao mối hàn:
Một mối hàn là một mối nối gồm 2 sợi quang được nung chảy cùng với nhau
Đối với mô hình tiết kế này với huyện ngoại thành như huyện Hòa Vang thì chiều dài mỗi
cuộn cáp quang là 3km.
Suy hao mối hàn là α
sp
= 0,3 dB/ mối
 α
sp
n = 0,3 x n
- n: Là số mối hàn được tính là n =( L:3)-1
- L: Là chiều dài sợi quang.
- suy hao mối hàn từ tổng đài OLT Đà Nẵng đến bộ chia 1:5 huyênh Hòa Vang với
khoảng cách là 12 km
n
1
= (12:3) -1 = 3 (mối)
• α
sp
n

α
sp
n = α
sp
n
1
+α
sp
n
2
+α
sp
n
3
+α
sp
n
4
=

0,9+0,6+0,3+0,3= 2,1 dB
• Suy hao bộ chia:
Suy hao bộ chia được tính theo công thức A
s
=10xlogN
 Suy hao trên bộ chia 1:5: A
s1
= 10xlog 5=7(dB)
 Suy hao trên bộ chia 1:10: A
s2

thì sợi quang có suy hao là nho nhất.
ĐỒ ÁN MÔN HOC: THÔNG TIN SỢI QUANG
14
TRƯỜNG CAO ĐẴNG CNTT HỮU NGHỊ KHOA: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ÚNG DỤNG
VIỆT - HÀN
CÁC TỪ VIẾT TẮT
FTTH Fibre to the Home Mạng quang đến hộ gia đình
APON ATM over Passive Optical ATM trên mạng quang thụ động
Network
OLT Optical Line Termination Thiết bị kết cuối đường dây
ONU Optical Network Unit Thiết bị kết cuối mạng quang
ODN Optical Distribution Network Mạng phân phối quang
OLTs Optical line terminators Thiết bị kết cuối đường quang
CO Central Office Tổng đài
OUNs Optical network units Thiết bị kết nối kênh quang
PSTN public switched telephone Mạng điện thoại chuyển mạch
network công cộng
ISDN Integrated services digital Mạng số tích hợp
network.
DDN Defense Data Network Mạng dữ liệu Bộ quốc phòng Mỹ
ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền không đồng bộ
ITU-T International Telecommunication Ban tiêu chuẩn hóa viễn thông trong Liên
Union—Telecommunication minh viễn thông quốc tế
Standardization Bureau
BER Bit Error Ratio Tỉ lệ lỗi bít
BPON Broadband Passive Optical Mạng quang thụ động băng rộng
Network
GEM G-PON Encapsulation Mode Chế độ đóng gói GPON
GPON Gigabit-capable Passive Optical Mạng quang thụ động gigabit
Network