TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ MẠNG FTTH SỬ DỤNG GPON
CHO THỊ TRẤN NAM GIANG - NAM ĐỊNH

Giảng viên hướng dẫn

: Ths.Vũ Ngọc Châm

Sinh viên thực hiện

: Lương Thị Bích Thùy

Lớp

: D5 – ĐTVT1

Khóa

: 2010 - 2015

HÀ NỘI – Năm 2015
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ths. Vũ Ngọc Châm, cô
đã trực tiếp hướng dẫn tôi hoàn thành đồ án này. Tôi cũng xin cảm ơn các thầy,


cô giáo của Khoa Điện tử viễn thông, Trường Đại học Điện Lực đã tận tình dạy dỗ,
chỉ bảo tôi trong suốt những năm học ở trường.

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, chính là nguồn lực động viên tôi phấn đấu
trong học tập và cuộc sống.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các bạn sinh viên trong lớp Đ5-ĐTVT1, đã tạo
điều kiện giúp đỡ cho tôi có một môi trường rất tốt để học tập và nghiên cứu.
Hà Nội, ngày 6 tháng 1 năm 2015
SINH VIÊN THỰC HIỆN
Thùy
Lương Thị Bích Thùy

NHẬN XÉT
(Của giảng viên hướng dẫn)
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………


………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Giảng viên hướng dẫn
(Ký, ghi rõ họ tên)


NHẬN XÉT
(Của giảng viên phản biện)
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Giảng viên phản biện
(Ký, ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC



DANH MỤC HÌNH
BẢNG

Chữ viết tắt
ADSL

AON
APON
ATM
AP
BPON
BER
CO
DSL
DP

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Tiếng Anh
Tiếng Việt
Asymmetric Digital Subscriber
Đường dây thuê bao số
Line
Active Optical Network
Mạng truyền dẫn quang chủ động
ATM Passive Optical Network
Mạng quang thụ động dùng ATM
Asynchronous Tranfer Mode
Chế độ truyền tải không đồng bộ
Access Point
Điểm truy nhập quang
Broadband Passive Optical
Mạng truy nhập PON băng rộng
Network
Bit Error Rate
Tỷ lệ bit lỗi
Central Office

Tổng đài trung tâm
Digital Loop Carrier
Vòng thuê bao số
Distribution Point
Điểm phân phối quang


DBA
DSLAM
DFB laser
EPON
EFM

Dynamic Band with Allocation
Digital Subcribe Line Access
Multiplexer
Distributed Feedback laser
Ethernet Passive Optical Network
Ethernet in the First Mile

FTTB
FTTC
FTTH
FTTN
FSAN
GPON

Fiber To The Building
Fiber To The Curb
Fiber To The Home

Fiber To The Node
Full Service Access Network
Gigabit Passive Optical Network

GEM
IEEE

GPON Encapsu lation Method
Institute of Electrical and
Electronics Engineers
Internet Protocal
Internet Protocol Television
Internet Group Management
Protocol
Multiplex
Optical Distribution Network
Optical Line Terminal
Optical Network Unit
Optical Network Terminal
Passive Optical Network
Quality of Service
Rapit Spanning Tree Protocol
Signal to Noise Ratio

IP
IPTV
IGMP
MUX
ODN
OLT

ONU
ONT
PON
QoS
RSTP
SNR
SM
TDM-PON

Single Mode
Time Division Multiplexing

TDMA

Time Division Multiplexing
Access
Virtual Private Line
Virtual Private Network
Video On Demand
Wavelength Division
Multiplexing PON

VPL
VPN
VOD
WDM-PON

Cấp phát băng thông rộng
Thiết bị đặt ở phía tổng đài
Laser phản hồi phân bố

Mạng quang thụ động dùng
Ethernet
Nhóm nghiên cứu Ethernet thành
lập năm 2001
Cáp quang nối đến tòa nhà
Cáp quang nối đến cụm dân cư
Cáp quang nối tận nhà
Cáp quang nối đến điểm
Tập dịch vụ mạng truy nhập
Mạng cáp quang thụ động tốc độ
Gigabit
Phương thức đóng gói lưu lượng
Viện kĩ thuật điện và điện tử
Giao thức Internet
Truyền hình tương tác
Giao thức chức năng điều khiển
truyền đa hướng
Trộn tín hiệu
Mạng lưới phân phối quang
Thiết bị kết nối đường quang
Thiết bị kết cuối đường quang
Thiết bị kết cuối đường quang
Mạng quang thụ động
Chất lượng dịch vụ
Giao thức chống lặp
Tỉ số công suất tín hiệu trên công
suất nhiễu
Đơn sợi
Mạng quang thụ động sử dụng
ghép kênh phân chia theo miền

thời gian
Phương thức đa truy nhập phân
chia theo thời gian
Đường riêng ảo
Mạng riêng ảo
Xem phim theo yêu cầu
Mạng quang thụ động sử dụng
ghép kênh phân chia theo bước
sóng


GVHD: Ths. Vũ Ngọc Châm

SVTH: Lương Thị Bích Thùy

LỜI NÓI ĐẦU
Tại Việt Nam, nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông ngày càng cao do mức sống
được nâng lên, đồng thời công việc và nhu cầu giải trí ngày càng đòi hỏi chất lượng
các dịch vụ phải không ngừng được tăng lên.
Chúng ta có thể thấy sự gia tăng nhu cầu về internet ra làm một ví dụ. Xét về
tốc độ tăng trưởng,Việt Nam là một quốc gia có tỷ lệ tăng trưởng cao và nằm trong
số quốc gia có tỉ lệ tăng trưởng cao nhất thế giới. Từ năm 2000, số lượng người sử
dụng internet đã nhân lên 120 lần. Cách đây 10 năm, tỷ lệ sử dụng intermet của Việt
Nam nằm cách xa hầu hết các nước Châu Á khác.
Chính vì những nhu cầu không ngừng tăng lên cùng với yêu cầu về chất lượng
đã đặt ra cho viễn thông bài toán tăng tốc độ truyền dẫn.
Ngày nay người ta đã quen với công nghệ xuất hiện từ 10 năm trước ở Việt
Nam là ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line- đường dây thuê bao số bất đối
xứng). ADSL ra đời trở thành một điểm nhấn trong tốc độ truyền dẫn tại Việt Nam.
Tuy nhiên, hiện nay với yêu cầu băng thông ngày càng cao thì ADSL hầu như “đuối

sức”.
Tại Việt Nam, đề án “Đưa Việt Nam sớm trở thành nước mạnh về công nghệ
thông tin và truyền thông” của Thủ tướng Chính phủ tại Quyết định số 1755/QĐTTg ngày 22/09/2010 đã chỉ ra định hướng, tầm nhìn cho sự phát triển ngành băng
rộng đến các xã, phường trên cả nước, kết nối internet đến tất cả trường học, tỉ lệ
người dân sử dụng internet đạt trên 50%.
Vì vậy, “ Trong năm 2010, người ta nói nhiều tới việc băng rộng di động mà
cụ thể 3G lên ngôi sẽ khiến cho ADSL phải suy thoái. Nhưng theo nhiều chuyên
gia, đây lại không phải điều đáng lo ngại nhất, mà đối thủ sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới
“năng lực” phát triển ADSL trong năm 2011 và các năm tới lại là FTTx (công nghệ
truyền dẫn cáp quang) và FTTH (internet cáp quang chuẩn). Theo báo cáo viễn
thông Việt Nam, trong năm 2009 trên thế giới đã có 39,4 triệu hộ gia đình sử dụng
FTTH, con số này tăng lên 51,4 triệu hộ trong năm 2010 và dự kiến sẽ đạt gần 90
triệu hộ gia đình sử dụng cáp quang vào năm 2012. Dự đoán, FTTH sẽ là ngành
kinh doanh cốt lõi của các nhà cung cấp dịch vụ internet.
Trang 7


GVHD: Ths. Vũ Ngọc Châm

SVTH: Lương Thị Bích Thùy

Tuy nhiên, FTTH vẫn còn khó khăn khi giá cước đắt hơn ADSL nên việc triển
khai tại Việt Nam vẫn còn nhiều khó khăn nhất định.
FTTH là một trong những công nghệ của FTTx. FTTx là công nghệ mạng truy
nhập sử dụng đường truyền bằng cáp quang, cho tốc độ upload và download cao
hơn và ổn định hơn ADSL. FTTx có các dạng FTTN (Fiber To The Node), FTTC
(Fiber To The Curb), FTTB (Fiber To The Building), FTTH (Fiber To The Home),
được hiểu lần lượt là cáp quang tới giao điểm, cáp quang tới tủ thiết bị, cáp quang
tới tòa nhà, cáp quang tới tận nhà. FTTx có thế là mạng truyền dẫn quang thụ độngPON (Passive Optical Network), trong đó tất cả các thành phần quang chủ động
(active) giữa tổng đài CO (Central Office) và người sử dụng sẽ không còn tồn tại

mà thay vào đó là các thiết bị quang thụ động (passive), để điều hướng lưu lượng
trên mạng dựa trên việc phân tách năng lượng của các bước sóng quang học tới các
điểm đầu cuối trên đường truyền. Mặt khác, FTTx cũng có thể là mạng truyền dẫn
quang chủ động AON (Active Optical Network).
Trong 4 dạng FTTx, thì FTTH là hoàn chỉnh nhất về công nghệ, tiêu chuẩn
quốc tế và tối ưu tiện ích cho người dùng. Trong FTTH gồm có EPON (Ethernet
PON), BPON(Broadband PON) và GPON (Gigabit PON). Xét trên phương diện tốc
độ truyền dẫn thì EPON có tốc độ 1Gbps cho cả 2 hướng (IEE 802.3ah), BPON có
tốc độ 155,52 Mbps cho hướng lên, 155,52 hoặc 622,08 Mbps cho hướng xuống
(ITU-T G.983). GPON có tốc độ cao nhất lên tới 2,488 Gbps cho cả 2 hướng
(ITUU-T G.984).
Vì vậy em chọn đề tài làm đồ án tốt nghiệp là “ THIẾT KẾ MẠNG FTTH
SỬ DỤNG GPON CHO KHU VỰC THỊ TRẤN NAM GIANG- NAM ĐỊNH ”
nhằm làm rõ các vấn đề chính sau:
-

Chương I: TỔNG QUAN MẠNG FTTH
Chương II: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ GPON
Chương III: XÂY DỰNG MẠNG FTTH SỬ DỤNG GPON CHO THỊ

-

TRẤN NAM GIANG-NAM ĐỊNH
Chương IV: ĐÁNH GIÁ TÍNH KHẢ THI CỦA DỰ ÁN

Trang 8


GVHD: Ths. Vũ Ngọc Châm


SVTH: Lương Thị Bích Thùy

Trang 9


GVHD: Ths. Vũ Ngọc Châm

SVTH: Lương Thị Bích Thùy

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG FTTH
1.
Định nghĩa mạng FTTx, FTTH
• FTTx (Fiber To The x) là 1 thuật ngữ nói chung chỉ một kiến trúc mạng sử dụng

cáp quang để kết nối viễn thông.
• FTTx là cụm từ viết tắt của:
- FTTH (Fiber To The Home)
- FTTB (Fiber To The Building)
- FTTN (Fiber To The Node)
- FTTC (Fiber To The Carbinet).
• Có thể hiểu FTTx là hệ thống cung cấp internet qua đường truyền cáp quang tới
các điểm, có thể là hộ gia đình (home), tòa nhà (building), điểm (node), tủ
(cabinet).

H
ình 1: Mô hình mạng FTTx
Mạng FTTx (Fiber-to-the-x) hiện đang được xem là sẽ đóng một vai trò quan
trọng trong thời gian tới do tiềm năng cung cấp băng thông cho khách hàng lớn hơn
so với cáp đồng, đáp ứng nhu cầu truyền thoại, dữ liệu và video trên nền IP. Các
công nghệ thường được sử dụng để tạo dựng các mạng FTTx, bao gồm cả các mạng

quang thụ động, các đường dây thuê bao số (DSL), và các công nghệ nén video.
FTTH (Fiber To The Home) là mạng viễn thông băng thông rộng bằng cáp
quang được nối đến tận nhà để cung cấp các dịch vụ tốc độ cao như điện thoại,
Trang 10


GVHD: Ths. Vũ Ngọc Châm

SVTH: Lương Thị Bích Thùy

Internet tốc độ cao và TV đang được triển khai khá mạnh mẽ trên thế giới. Công
nghệ FTTH đặc biệt hiệu quả với các dịch vụ: Hosting Server riêng, VPN (mạng
riêng ảo), Truyền dữ liệu, Game Online, IPTV (truyền hình tương tác), VoD (xem
phim theo yêu cầu), Video Conferrence (hội nghị truyền hình), IP Camera… Ưu
điểm của FTTH là tốc độ cao, suy hao thấp, tỉ số tín tạp SNR cao, với ưu thế băng
thông truyền tải dữ liệu cao, có thể nâng cấp băng thông lên tới 1Gbps, an toàn dữ
liệu, độ ổn định cao, không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện, từ trường...
2. Đặc điểm công nghệ mạng FTTx

Hình 2: Mô hình cấu trúc mạng FTTx
Công nghệ mạng FTTx cho phép thực hiện tốc độ truyền tải dữ liệu Internet
download/upload ngang bằng nhau, điều mà dịch vụ Internet tốc độ cao sử dụng
công nghệ ADSL (kết nối bằng cáp đồng) chưa thực hiện được. Điểm vượt trội của
FTTx là tốc độ truy nhập Internet cao, chất lượng tín hiệu ổn định, không bị ảnh
hưởng bởi các yếu tố môi trường và chiều dài cáp, độ bảo mật cao, cho phép nâng
cấp băng thông dễ dàng khi có nhu cầu. Hơn nữa, FTTx đặc biệt có hiệu quả trong
việc cung cấp các dịch vụ: cho thuê máy chủ, mạng riêng ảo, truyền dữ liệu, IPTV,
VOD (xem phim theo yêu cầu), hội nghị truyền hình, IP Camera… Với ưu điểm
vượt trội như vậy, FTTx đã mang lại cho các cơ quan, doanh nghiệp một lựa chọn
mới mang tính đột phá nhằm tiết kiệm chi phí cho các ứng dụng công nghệ thông

tin trong hoạt động kinh doanh.

Trang 11


GVHD: Ths. Vũ Ngọc Châm

SVTH: Lương Thị Bích Thùy

Các công nghệ thường được sử dụng để xây dựng các mạng FTTx, bao gồm
các mạng quang thụ động, các đường dây thuê bao số (DSL). Hiện nay, các nước
phát triển về FTTx bao gồm Mỹ, Hàn Quốc, Trung Quốc, Nhật Bản… chủ yếu phát
triển về FTTH.
Với công nghệ FTTH, nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp tốc độ download
lên đến 10 Gigabit/giây, nhanh gấp nhiều lần so với ADSL 2+ (hiện chỉ có thể đáp
ứng 20 Megabit/giây). Tốc độ truyền dẫn với ADSL là không cân bằng, tốc độ tải
lên luôn nhỏ hơn tốc độ tải xuống (bất đối xứng, download > upload) và tối đa 20
Mbps. Còn FTTH cho phép cân bằng, tốc độ tải lên và tải xuống như nhau (đối
xứng, download = upload) và cho phép tối đa là 10 Gbps, có thể phục vụ cùng một
lúc cho hàng trăm máy tính.
Các tiện ích của FTTx:
-

Tốc độ truy nhập cao 10 Gbit/s.
Chất lượng tín hiệu ổn định, không bị suy hao.
Độ an toàn và bảo mật rất cao cho cả thiết bị và mạng truy nhập.
Nâng cấp băng thông dễ dàng để có thể đáp ứng được các ứng dụng công nghệ
thông tin và viễn thông hiện tại.

3. Các công nghệ triển khai trên mạng FTTH

3.1.
Mạng quang chủ động AON (Active Optical Network)

Trang 12


GVHD: Ths. Vũ Ngọc Châm

SVTH: Lương Thị Bích Thùy

Hình 3: Mô hình mạng quang chủ động
AON (Active Optical Network - mạng cáp quang chủ động) là kiến trúc mạng
điểm - điểm (point to point ), thông thường mỗi thuê bao có một đường cáp quang
riêng chạy từ thiết bị trung tâm (Access Node) đến thuê bao (FTTH - Fiber to the
Home).
AON có nhiều ưu điểm như tầm kéo dây xa lên đến 70 km mà không cần bộ
lặp (repeater), tính bảo mật cao (do việc can thiệp nghe lén trên đường truyền gần
như là không thể ), dễ dàng nâng cấp băng thông thuê bao khi cần, dễ xác định lỗi.
3.2.
Mạng quang thụ động PON (Passive Optical Network)
PON (Passive Optical Network ) là kiến trúc mạng điểm - nhiều điểm (point to
multi point). Để giảm chi phí trên mỗi thuê bao, đường truyền chính sẽ đi từ thiết
trung tâm OLT (Optical Line Termination ) qua một thiết bị chia tín hiệu (Splitter)
và từ thiết bị này mới kéo đến nhiều người dùng (có thể chia từ 32- 64 thuê bao).
Splitter không cần nguồn cung cấp, có thể đặt bất kỳ đâu nên nếu triển khai cho
nhiều thuê bao thì chi phí giảm đáng kể so với AON. Do Splitter không cần nguồn
nên hệ thống cũng tiết kiệm điện hơn và không gian chứa cáp cũng ít hơn so với
AON .

Trang 13



GVHD: Ths. Vũ Ngọc Châm

SVTH: Lương Thị Bích Thùy

Hình 4: Mô hình kiến trúc PON

Trang 14


GVHD: Ths. Vũ Ngọc Châm

SVTH: Lương Thị Bích Thùy

CHƯƠNG II : TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ GPON
1. Tổng quan về PON
1.1. Kiến trúc của PON

Các phần tử thụ động của PON đều nằm trong mạng phân bổ quang ( hay còn
gọi là mạng ngoại vi ) bao gồm các phần tử như sợi quang, các bộ tách/ghép quang
thụ động, các đầu nối và các mối hàn quang. Các phần tử tích cực như OLT và các
ONU đều nằm ở đầu cuối của PON. Tín hiệu trong PON có thể được phân ra và
truyền đi theo nhiều sợi quang hoặc được kết hợp lại và truyền trên một sợi quang
thông qua bộ ghép quang, phụ thuộc vào tín hiệu đó là đi theo hướng lên hay hướng
xuống của PON. PON thường được triển khai trên sợi quang đơn mode, với cấu
hình cây là phổ biến. PON cũng có thể được triển khai theo cấu hình vòng ring cho
các khu thương mại hoặc theo cấu hình bus khi triển khai trong các khu trường sở…
Mô hình mạng quang thụ động với các phần tử của nó được biểu diễn như trong
Hình 4: Mô hình kiến trúc mạng PON.

Về mặt logic, PON được sử dụng như mạng truy nhập kết nối điểm- đa điểm,
với một CO phục vụ cho nhiều thuê bao. Có một số cấu hình kết nối điểm-đa điểm
phù hợp cho mạng truy nhập như cấu hình cây, cây và nhánh, vòng ring, hoặc bus.

Hình 5: Các kiểu kiến trúc PON
Trong các cấu hình trên, cấu hình 1:N hay cấu hình cây và phân nhánh được sử
dụng phổ biến nhất. Đây cũng là những cấu hình rất mềm dẻo, phù hợp với nhu cầu
phát triển của thuê bao, cũng như những đòi hỏi ngày càng tăng về băng thông.
Trang 15


GVHD: Ths. Vũ Ngọc Châm

SVTH: Lương Thị Bích Thùy

Các hệ thống PON đang được triển khai
APON/BPON
Từ năm 1995, 7 nhà khai thác mạng hàng đầu thế giới đã lập nên nhóm FSAN

1.2.
1.2.1.

(Full Service Access Network) với mục tiêu là thống nhất các tiêu chí cho mạng
truy nhập băng rộng. Hiện nay các thành viên của FSAN đã tăng lên đến trên 40
trong đó có nhiều hãng sản xuất và nhà cung cấp thiết bị viễn thông lớn trên thế
giới.
Các thành viên của FSAN đã phát triển một tiêu chí cho mạng truy nhập PON
sử dụng công nghệ ATM và giao thức lớp 2 của nó. Hệ thống này được gọi là
APON (ATM PON). Cái tên APON sau đó được thay thế bằng BPON với ý diễn đạt
PON băng rộng. Hệ thống BPON có khả năng cung cấp nhiều dịch vụ băng rộng

như Ethernet, video, đường riêng ảo (VPL), kênh thuê riêng,… Năm 1997 nhóm
FSAN đưa các đề xuất chỉ tiêu BPON lên ITU-T để thông qua chính thức. Từ đó,
các tiêu chuẩn ITU-G.983.x cho mạng BPON lần lượt được thông qua.
Hệ thống BPON hỗ trợ tốc độ không đối xứng 155Mbps hướng lên và
622Mbps hướng xuống hoặc tốc độ đối xứng 622Mbps.
1.2.2.
GPON
Do đặc tính cấu trúc của BPON khó có thể nâng cấp lên tốc độ cao hơn 622
Mbps và mạng PON trên cơ sở nền ATM không tối ưu đối với lưu lượng IP, nhóm
FSAN phát triển một hệ thống mạng PON mới từ năm 2001 với tốc độ 1Gbps hỗ trợ
cả lưu lượng ATM và IP. Dựa trên các khuyến nghị của FSAN, từ năm 2003-2004,
ITU-T đã chuẩn hóa một loạt các tiêu chuẩn cho mạng PON Gigabit (GPON) bao
gồm G.984.1.G.984.2 và G.984.3.
Chuẩn GPON hiện nay được định nghĩa dựa trên các giao thức cơ bản của
chuẩn SONET/SDH ITU. Các giao thức của nó khá đơn giản và đòi hỏi rất ít thủ
tục. Chính vì thế mà hiệu suất băng thông của GPON lên tới 90%.
Các ưu điểm của GPON: cung cấp dịch vụ bộ ba, hỗ trợ các dịch vụ âm thanh,
dữ liệu và video truyền theo định dạng gốc của nó. Rất nhiều các dịch vụ Ethernet
như QoS, VLAN, IGMP (Internet Group Management Protocal) và RSTP (Rapid
Spanning Tree Protocol) cũng được hỗ trợ. Hiệu suất và tốc độ đường truyền cao
nhất: GPON hỗ trợ tốc độ bit cao nhất từ trước tới nay với tốc độ hướng xuống/
hướng lên tương ứng 2,488/1,244 Gbps. GPON cung cấp độ rộng băng lớn chưa

Trang 16


GVHD: Ths. Vũ Ngọc Châm

SVTH: Lương Thị Bích Thùy


từng có từ trước tới nay và là công nghệ tối ưu cho các ứng dụng của FTTH và
FTTB.
Hiện nay cũng như trong tương lai GPON là công nghệ phù hợp cho việc
truyền thông Ethernet/IP với việc hỗ trợ truyền tiếng nói và video qua PON bằng
việc sử dụng giao thức SONET/SDH.
1.2.3.

EPON

Năm 2001, IEEE thành lập một nhóm nghiên cứu Ethernet in the First Mile
(EFM) với mục tiêu mở rộng công nghệ Ethernet hiện tại sang mạng truy nhập
vùng, hướng tới các mạng đến nhà thuê bao hoặc các doanh nghiệp với yêu cầu vẫn
giữ các tính chất của Ethernet truyền thống, Ethernet PON bắt đầu được nghiên cứu
trong thời gian này.
Ethernet PON (EPON) là mạng trên cơ sở PON mang lưu lượng dữ liệu gói
trong các khung Ethernet được chuẩn hóa theo IEEE 802.3 và hoạt động với tốc độ
1Gbps.
1.2.4.

WDM-PON

Công nghệ mạng quang thụ động sử dụng ghép kênh phân chia theo bước sóng
Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network (WDM-PON) là thế hệ
kế tiếp của mạng truy nhập quang và cho băng thông lớn nhất. TDM-PON (bao gồm
BPON,GPON và GEPON) sử dụng các bộ chia công suất quang thụ động, hướng
xuống là mạng điểm-đa điểm, OLT chiếm toàn bộ băng thông hướng xuống và
ONU nhận dữ liệu của mình thông qua nhãn địa chỉ nhúng. Hướng lên sử dụng
ghép kênh trong miền thời gian. WDMPON sử dụng các bộ ghép sóng WDM thụ
động, hướng xuống mỗi ONU nhận dữ liệu trên một bước sóng, hướng lên các bước
sóng khác nhau được ghép thông qua bộ ghép sóng WDM tới ONU. Do sử dụng

một bước sóng cho mỗi ONU nên WDMPON có tính bảo mật và tính mềm dẻo tốt
hơn. Công nhệ WDMPON sẽ là sự lựa chọn của tương lai và là bước phát triển kế
tiếp cho các công nghệ mạng truy nhập PON.
Tuy nhiên, các nghiên cứu hiện nay đang tập trung vào GPON vì đây là công
nghệ mới hứa hẹn sẽ được triển khai rộng rãi trong mạng truy nhập băng rộng do
các đặc điểm vượt trội của chúng so với các công nghệ khác.
Bảng 1 : Bảng mô tả sự khác nhau của APON/BPON, GPON, EPON
Trang 17


GVHD: Ths. Vũ Ngọc Châm

SVTH: Lương Thị Bích Thùy

Đặc tính

APON/BPON

GPON

EPON

Tốc độ dữ

Down:155,622,124

Down:155,622,1244,

1250Mbps cả 2


liệu

4Mbps

2488 Mbps

hướng

UP: 155,622 Mbps

UP:155,622,1244

Tối đa: 1:64

Mbps
Tối đa: 1:128

Tỷ lệ

Tối thiểu là 1:16

chia(ONU
/PON)
Down:1480-

Down: 1480- 1500nm Down: 1480- 1500nm

1500nm

Up: 1260- 1360nm


Up: 1260- 1360nm

Up: 1260- 1360nm

Cung cấp tín hiệu

Cung cấp tín hiệu

Cung cấp tín hiệu

video ở bước

video ở bước

video ở bước

sóng1550nm

sóng1550nm

Khoảng

sóng1550nm
Tối đa: 20 Km

20 km

10 – 20 km


cách
Quỹ suy

10-25 / 10-28 / 15-

5-20 / 10-25 / 13-28 /

5- 21 / 10-26 dB

hao
Giao thức

30 dB
Cell ATM

15-30dB
Khung GEM

Khung Ethernet

Bước sóng

2. Công nghệ GPON
2.1. Giới thiệu chung

GPON (Gigabit Passive Optical Network) định nghĩa theo chuẩn ITU-T
G.984. GPON được mở rộng từ chuẩn BPON G.983 bằng cách tăng băng thông,
nâng hiệu suất băng thông nhờ sử dụng gói lớn, có độ dài thay đổi và tiêu chuẩn hóa
quản lý. Thêm nữa, chuẩn cho phép vài sự lựa chọn của tốc độ bít 2,488 Mbps của
băng thông luồng xuống và 1,244 Mbps của băng thông luồng lên. Phương thức

đóng gói lưu lượng GPON-GEM (GPON Encapsulation Method) cho phép đóng
gói lưu lượng người dùng rất hiệu quả, với sự phân đoạn khung cho phép chất
lượng dịch vụ QoS (Quality of Service) cao hơn phục vụ lưu lượng chất lượng cao
như truyền thoại và video. GPON hỗ trợ tốc độ cao hơn, tăng cường bảo mật và
chọn lớp 2 giao thức (ATM, GEM, Ethernet tuy nhiên trên thực tế ATM chưa từng
được sử dụng). Điều đó cho phép GPON phân phối thêm các dịch vụ tới nhiều thuê
Trang 18


GVHD: Ths. Vũ Ngọc Châm

SVTH: Lương Thị Bích Thùy

bao hơn với chi phí thấp hơn cũng như cho phép khả năng tương thích lớn hơn giữa
các nhà cung cấp thiết bị.
2.2.
Kiến trúc GPON
Hình 6 mô tả cấu hình hệ thống GPON bao gồm OLT, các ONU, một bộ chia
quang và các sợi quang. Sợi quang được kết nối tới các nhánh OLT tại bộ chia
quang ra các sợi khác và các sợi phân nhánh được kết nối tới ONU.

Hình 6 : Kiến trúc mạng GPON
-

OLT (Optical Line Terminal) : Thiết bị kết cuối cáp quang tích cực lắp đặt tại

-

phía nhà cung cấp dịch vụ thường đặt tại các đài trạm.
ONT (Optical Network Terminal) : Thiết bị kết cuối mạng cáp quang tích cực,

kết nối OLT thông qua mạng phân phối quang (ODN) dùng cho trường hợp cung

-

cấp kết nối quang tới nhà thuê bao (FTTH).
ONU (Optical Network Unit) : Thiết bị kết cuối mạng cáp quang tích cực, kết
nối với OLT thông quang mạng phân phối quang (ODN) thường dùng cho
trường hợp kết nối tới building hoặc tới các vỉa hè, carbin (FTTB, FTTC,

-

FTTCab).
Bộ chia/ghép quang thụ động (Splitter) : Dùng để chia/ghép thụ động tín hiệu
quang từ nhà cung cấp dịch đến khách hàng và ngược lại giúp tận dụng hiệu quả
sợi quang vật lý. Splitter thường được đặt tại các điểm phân phối quang (DP) và
các điểm truy nhập quang (AP). Bộ chia/ghép quang sẽ có 2 loại, một loại đặt tại
các trạm viễn thông sử dụng các tủ kiểu indoor, loại thứ 2 sẽ là loại thiết bị được

bọc kín có thể mở ra được khi cần thiết và đặt tại các điểm măng xông.
2.2.1.
Kết cuối đường quang OLT
Trang 19


GVHD: Ths. Vũ Ngọc Châm

SVTH: Lương Thị Bích Thùy

OLT được kết nối tới mạng chuyển mạch thông qua các giao diện được chuẩn
hóa. Ở phía phân tán, OLT đưa ra giao diện truy nhập quang tương ứng với các

chuẩn G-PON như tốc độ bit, quỹ công suất, jitter,… OLT có một số chức năng sau:
-

Ghép kênh truyền dẫn: Cung cấp việc truyền và ghép các kênh mạng phân phối

-

quang ODN.
Chức năng kết nối chéo: Cung cấp các kết nối giữa mạng lõi với phần mạng

phối quang ODN.
- Điều khiển quá trình chuyển đổi quang/điện và điện/quang.
2.2.2.
Khối mạng quang ONU
Các khối chức năng của GPON ONU hầu hết đều giống như của OLT. Vì
ONU hoạt động chỉ với một giao diện PON đơn ( hoặc nhiều nhất là hai giao diện
với mục đích bảo vệ ), chức năng kết nối chéo có thể bị bỏ đi. Tuy nhiên, thay cho
chức năng này, chức năng dịch vụ MUX và DEMUX được hỗ trợ để xử lý lưu
lượng.
Thiết bị kết cuối mạng quang ONU cung cấp giao tiếp giữa mạng thoại, video
và dữ liệu người dùng với mạng PON, ONU thì được đặt ở bên ngoài nhà thuê bao
thường có số lượng cổng giao tiếp lớn. Chức năng cơ bản của ONU là nhận dữ liệu
ở dạng quang và chuyển sang dạng phù hợp với người dùng như Ethernet, POST,
xDSL...
Một số chức năng của ONU:
-

Ghép khách hàng và dịch vụ: Về phía khách hàng dữ liệu sẽ được ghép trước khi
truyền đến ODN còn về phía ODN thì các dịch vụ sẽ tách ra phù hợp cho từng


-

user đã yêu cầu dịch vụ.
Ghép kênh truyền dẫn: Cung cấp các chức năng phân phối tín hiệu giữa ODN và

khách hàng.
- Điều khiển quá trình chuyển đổi quang/điện và điện/quang.
- Cung cấp cho các giao diện dịch vụ của khách hàng.
2.2.3.
Mạng phân phối quang ODN
Mạng phân phối quang kết nối giữa OLT với một hoặc nhiều ONU sử dụng
thiết bị tách/ghép quang và mạng cáp quang thuê bao.ODN bao gồm các thành phần
sau:
-

Sợi quang và cáp quang.

-

Các connector.

-

Các thiết bị thụ động như splitter
Trang 20


GVHD: Ths. Vũ Ngọc Châm
-


SVTH: Lương Thị Bích Thùy

Mối nối.

2.3.

Thông số kỹ thuật của GPON

Các thông số kỹ thuật cơ bản của mạng GPON:
Tốc độ truyền dẫn có các lựa chọn theo chuẩn ITU-T G.984 GPON sau:
-

0,15552 Gbps đường lên, 1,24416 Gbps đường xuống.
0,62208 Gbps đường lên, 1,24416 Gbps đường xuống.
1,24416 Gbps đường lên, 1,24416 Gbps đường xuống.
0,15552 Gbps đường lên, 2,48832 Gbps đường xuống.
0,62208 Gbps đường lên, 2,48832 Gbps đường xuống.
1,24416 Gbps đường lên, 2,48832 Gbps đường xuống.
2,48832 Gbps đường lên, 2,48832 Gbps đường xuống.

Các thông số khác:
-

Bước sóng: 1260-1360nm đường lên; 1480-1500nm đường xuống.
Đa truy nhập hướng lên: TDMA.
Cấp phát băng thông động DBA (Dynamic Bandwith Allocation).
Loại lưu lượng: Dữ liệu số.
Khung truyền dẫn: GEM.
Dịch vụ: Dịch vụ đầy đủ (Ethernet, TDM, POTS).
Tỉ lệ chia của bộ chia thụ động: Tối đa 1:128.

Giá trị BER lớn nhất: 10ˉ¹².
Phạm vi công suất sử dụng luồng xuống: -3 đến +2dBm (10 km ODN) hoặc +2

-

đến +7dBm (20 km ODN).
Phạm vi công suất sử dụng luồng lên: -1 đến +4 dBm (10 km và 20 km ODN).
Suy hao tối đa giữa các ONU: 15dB.
Cự ly cáp tối đa: 20 km với DFB laser luồng lên, 10 km với Fabry-Perot.

Trang 21


GVHD: Ths. Vũ Ngọc Châm

SVTH: Lương Thị Bích Thùy

CHƯƠNG III: XÂY DỰNG MẠNG FTTH CHO
THỊ TRẤN NAM GIANG-NAM TRỰC
Trong chương này, ta cần làm rõ được các vấn đề sau:
• Khảo sát nhu cầu sử dụng mạng của khách hàng khu vực thị trấn Nam Giang để
•
•

đưa ra được số lượng cổng port và băng thông cần thiết kế.
Lựa chọn thiết bị phù hợp cho bài toán thiết kế.
Sau khi khảo sát và lựa chọn xong tiến hành cho bài toán thiết kế. Tính toán số
lượng Splitter và vị trí đặt OLT và các bộ chia sao cho phù hợp nhất vừa tiết

kiệm được chi phí thiết kế lại không ảnh hưởng đến quy hoạch đô thị nơi đây.

1. Khảo sát nhu cầu sử dụng mạng của khách hàng trong khu vực
Có thể thấy nhu cầu sử dụng mạng của người dân ngày càng cao, cả về dung
lượng, chất lượng dịch vụ và loại hình dịch vụ truyền thông. Trong khu vực dân cư
được yêu cầu phải xây dựng một mạng cáp quang cung cấp đa dịch vụ cho khách
hàng là: người dân, doanh nghiệp, trường học, bệnh viện, phòng khám, quán nét…
nhằm cung cấp nhiều loại hình dịch vụ đa phương tiện tới từng khách hàng.

Hình 7: Bản đồ thị trấn Nam Giang
Thị trấn Nam Giang là một thị trấn của huyện Nam Trực nằm cách thành phố
Nam Định 10 km. Nó gồm 7 thôn nhỏ: Thôn Nhất, thôn Nhì, thôn Ba, thôn Tư, thôn
Vân Tràng, Đồng Côi và Kinh Lũng. Trong đó có 3 thôn là thôn Tư, thôn Vân Tràng
và Đồng Côi là những thôn phát triển khá mạnh đặc biệt là ngành thợ rèn. Thị trấn
có diện tích 7,02 km², có hơn 17.337 người với mật độ 2.470 người/km².
Trang 22


GVHD: Ths. Vũ Ngọc Châm
•

SVTH: Lương Thị Bích Thùy

Thị trấn bao gồm:
- Hộ gia đình: Có khoảng 550 hộ yêu cầu sử dụng mạng.
- Các trường tiểu học Nam Đào, trường THCS Nam Giang, trường THPT Nam
-

Trực, trung tâm giáo dục thường xuyên Nam Trực… cần khoảng 15 cổng mạng.
Ngân hàng Vietinbank, Agribank cần khoảng 8 cổng mạng.
Khu chợ Viềng, chợ Chùa cần khoảng 40 cổng mạng
UBND huyện Nam Trực cần khoảng 5 cổng.

Bệnh viện huyện và các trạm xá cần khoảng 15 cổng
Trung tâm viễn thông huyện Nam Trực, Trung tâm Vinaphone, các trạm Viettel

-

cần khoảng 15 cổng.
Các công ty cơ khí, Công ty cổ phần ô tô VAD, công ty gạch Tuynel, lò rèn,

quán internet, các shop kinh doanh… cần khoảng 120 cổng.
• Số lượng khách hàng trong khu vực theo thống kê hiện tại và tốc độ dữ liệu
cần thiết kế với mạng hiện tại là:
- Yêu cầu về số lượng cổng port kết nối mạng là 768 port được chia làm 2 trạm
(trạm 1 gồm 448 port đặt tên là POP16 và trạm 2 gồm 320 port đặt tên là
POP15). Dung lượng 768 port là cho phát triển 3 năm để tối đa hạ tầng, sau đó
sẽ mở rộng theo nhu cầu do dung lượng OLT vẫn còn trống và sợi quang đến tập
-

điểm vẫn còn trống.
POP16 sẽ phục vụ cho người dùng thuộc khu vực các thôn: Thôn Nhất, Thôn

Nhì, Thôn Ba, Thôn Tư, thôn Kinh Lũng và khu vực Nam Dương.
- POP15 sẽ phục vụ cho người dùng thuộc khu vực Vân Tràng và thôn Đồng Côi.
• Về khung thời gian sử dụng của khách hàng dự kiến:
- Thời gian mạng của các doanh nghiệp cũng như các shop kinh doanh vào giờ
hành chính từ 8h đến 17h.
- Thời gian sử dụng của hộ gia đình từ 6h đến 23h.
- Quán truy cập internet 24/24h.
- Do đó thời gian truy nhập mạng nhiều nhất là từ 8h đến 17h hàng ngày.
• Yêu cầu về băng thông hiện tại trung bình cho mỗi cổng port là 20 Mbps.
Mạng thông tin cáp quang có thể cung cấp được các dịch vụ tốc độ cao với các

gói thuê bao từ 4Mbps lên đến khoảng 100-155Mbps tùy thuộc vào gói dịch vụ
đăng kí của khách hàng. Do khu vực thiết kế này có cả doanh nghiệp và hộ gia đình
nên cần phải cung cấp đầy đủ các dịch vụ đa phương tiện với các gói cước khác
nhau phù hợp với nhu cầu từng người. Nhưng một vấn đề đặt ra trong khi thiết kế
mạng thì cần phải tính đến trường hợp tất cả các khách hàng đều sử dụng dịch vụ
chất lượng cao nhất để thiết kế mạng với hiệu suất cao nhất có thể. Về băng thông
tối thiểu là 5Mbps, 8Mbps, 10Mbps còn các cơ quan quán internet thì các gói

Trang 23


GVHD: Ths. Vũ Ngọc Châm

SVTH: Lương Thị Bích Thùy

30Mbps, 48Mbps…Do đó chúng ta chọn mức dịch vụ 20 Mbps cho mỗi port thiết
kế toàn mạng là thoải mái.
• Các thiết bị đầu cuối sẽ được kết nối với mạng:
- Máy tính cá nhân (PC, laptop).
- Thiết bị di động: Smartphone, máy tính bảng, máy chụp hình.
- Thiết bị an ninh: Camera an ninh,…
- Thiết bị gia dụng: TV, điện thoại bàn.
- Thiết bị y sinh trong phòng khám đa khoa và bệnh viện.
- Các thiết bị kết nối mạng theo chuẩn địa chỉ Ipv4 và Ipv6…
• Các dịch vụ có thể cung cấp được cho khách hàng là:
- Internet tốc độ cao.
- Dịch vụ IPTV, Camera, truyền hình, điện thoại.
- Dữ liệu truyền cho thiết bị y tế, y sinh công nghệ cao,…
Đây là khu vực phân bố không đồng đều cũng như những yêu cầu về cung cấp
các loại dịch vụ và dung lượng cũng khác nhau nên chúng ta sử dụng cấu hình

mạng PON phân tán.
Do hạ tầng mạng cung cấp dịch vụ an ninh qua mạng nên phải đảm bảo sự an
toàn bảo mật rất cao, nhờ đặc tính của sợi quang cung cấp độ bảo mật thông tin cao.
Một sợi quang không thể bị trích để lấy trộm thông tin bằng các phương tiện điện
thông thường như sự dẫn điện trên bề mặt hay cảm ứng điện từ và rất khó trích để
lấy thông tin ở dạng tín hiệu quang. Các tia sáng truyền lan ở tâm sợi quang và rất ít
hoặc không có tia nào thoát khỏi sợi quang đó. Thậm chí nếu đã trích vào sợi quang
được rồi thì nó có thể bị phát hiện nhờ kiểm tra công suất ánh sáng thu được tại đầu
cuối. Trong khi các tín hiệu thông tin vệ tinh và viba có thể dễ dàng thu để giải mã
được. Do đó có thể yên tâm về tính bảo mật và an toàn dữ liệu trong hệ thống thông
tin quang sẽ được thiết kế mạng.
2. Lựa chọn thiết bị vật tư đề xuất cho thiết kế
Bảng 2: Bảng lựa chọn thiết bị cho thiết kế
STT

Tên thiết bị

1

Cáp quang treo đơn 08 sợi
(FE 9/125 SM 08C)
OLT EL5600-08P của
GCOM
ONT của Huawei
Hộp tập điểm quang 1-16
Hộp tập điểm quang 1-4
Splitter 1:4 sợi đơn
Splitter 1:16 sợi đơn

2

3
4
5
6
7

Đơn vị
tính
m

Số lượng

Pop16

Pop15

10217

6202

4015

Cái

2

1

1


Cái
Hộp
Hộp
Bộ
Bộ

768
36
12
12
48

448
21
7
7
28

320
15
5
5
20

Trang 24


GVHD: Ths. Vũ Ngọc Châm

SVTH: Lương Thị Bích Thùy


a) Cáp quang treo đơn 08 sợi (FE 9/125 SM 08C):

Do thị trấn Nam Giang là khu vực các tuyến đường chưa có quy hoạch ổn định
và chưa xác định các mốc lộ giới của đường bộ nên địa hình nơi đây không phù hợp
với công trình chôn ngầm. Cho nên ta sử dụng cáp quang treo là hợp lí nhất cho khu
vực này.
Cáp quang treo 08 sợi (FE 9/125 SM 08C) là loại cáp quang treo, luồng ống 8
sợi đơn mode có đặc điểm sau:
-

Là loại cáp đặc biệt thích hợp cho những tuyến cáp quang có dung lượng sợi ít

-

(<=8).
Cáp được treo dọc hệ thống cột sẵn có bằng những phụ kiện treo đơn giản.
Vỏ bảo vệ làm bằng nhựa tổng hợp.
Bước sóng hoạt động của sợi quang: 1310nm và 1550 nm.
Khoảng cách trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống đệm được điền đầy
bằng một hợp chất đặc biệt.

Hình 8: Hình ảnh cáp quang đơn 8 sợi
b) OLT EL5600-08P của GCOM:

OLT là thiết bị kết cuối cáp quang tích cực thường được lắp đặt ở các đài trạm.
OLT có nhiệm vụ giao tiếp với các mạng dịch vụ và kết nối các yêu cầu truy nhập
của người dùng ra các mạng này.
OLT có hai chức năng chính là truyền dữ liệu từ mạng dịch vụ và phân phối
cho người sử dụng. Đồng thời sẽ ghép kênh các dữ liệu của người sử dụng trước khi

gửi ra các mạng dịch vụ.
Do OLT EL5600-08P của hãng GCOM xuất sứ từ Trung Quốc có dung lương
phục vụ tối đa cho 512 port. Bài toán thiết kế cho khu vực có dung lượng sử dụng
nhỏ mỗi POP không quá 512 port nên việc sử dụng OLT EL5600-08P của GCOM là
phù hợp.
Trang 25