CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC DỊCH VỤ BĂNG RỘNG CỐ ĐỊNH 1. Khái niệm dịch vụ băng rộng Băng thông rộng hay truy cập Internet tốc độ cao cho phép người sử dụng truy cập Internet và các dịch vụ Internet liên quan ở các tốc độ cao hơn đáng kể so với tốc độ khả dụng thông qua các dịch vụ "quay số". Tốc độ băng thông rộng khác biệt đáng kể tuỳ theo công nghệ và mức dịch vụ được yêu cầu. Dịch vụ băng rộng cho phép người sử dụng truy cập thông tin thông qua mạng Internet sử dụng một trong nhiều công nghệ truyền dẫn tốc độ cao.
Việc truyền dẫn là kỹ thuật số, có nghĩa là các văn bản, hình ảnh, và âm thanh tất cả được truyền dẫn như là các "bit" dữ liệu. Những công nghệ truyền dẫn tạo điều kiện hiện thực hóa băng thông rộng thì di chuyển những bit này nhanh hơn rất nhiều so với các kết nối vô tuyến hay điện thoại truyền thống, bao gồm các kết nối truy cập Internet quay số truyền thống. Giới thiệu các loại dịch vụ băng rộng cố định 1. Dịch vụ truy nhập Internet cáp quang Việc bùng nổ lưu lượng Internet trong thời gian vừa qua càng làm trầm trọng thêm các vấn đề của mạng truy nhập tốc độ thấp.
Các báo cáo thống kê cho thấy lưu lượng dữ liệu đã tăng 100% mỗi năm kể từ năm 2000. Thậm chí, sự kết hợp giữa các yếu tố kinh tế và công nghệ đã tạo ra những thời điểm mà tốc độ phát triển đạt tới 1000%. Xu hướng này vẫn sẽ còn tiếp tục trong tương lai, tức là càng ngày sẽ càng có nhiều người sử dụng trực tuyến và những người sử dụng đã trực tuyến thì thời gian trực tuyến sẽ càng nhiều hơn, do vậy nhu cầu về băng thông lại càng tăng lên. Các nghiên cứu thị trường cho thấy rằng, sau khi nâng cấp lên công nghệ băng rộng, thời gian trực tuyến của người sử dụng đã tăng lên 35% so với trước khi nâng cấp.
Lưu lượng thoại cũng tăng lên, nhưng với tốc độ tăng thấp hơn nhiều (khoảng 8% mỗi năm). Theo hầu hết các báo cáo phân tích, lưu lượng của dữ liệu hiện nay đã vượt trội hơn rất nhiều so với lưu lượng thoại. Càng ngày sẽ càng có Luan van 3 nhiều dịch vụ và các ứng dụng mới được triển khai khi băng thông dành cho người sử dụng tăng lên [10]. Đứng trước tình hình đó, một số công nghệ mới đã được đưa ra nhằm đáp ứng những đòi hỏi về băng thông.
Mạng truy nhập quang được chia làm 2 loại là: mạng truy nhập quang chủ động và thụ động. Dịch vụ truy cập mạng cáp quang chủ động (Active Optical Network - AON) Với sự bùng nổ về nhu cầu băng thông hiện nay, việc triển khai một hệ thống mạng truy nhập quang đến từng hộ gia đình là một xu thế tất yếu. Đó chính là mạng FTTH- Fiber to the home (cáp quang đến tận nhà). 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.
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. Mạng cáp quang chủ động (Active Optical Network – AON) sử dụng các thiết bị quang tích cực (Switch) và cung cấp các kết nối P2P thông qua đôi sợi quang kết nối thẳng từ thiết bị Switch đặt tại nhà trạm kết nối thông qua các hộp cáp đi cáp ngầm hoặc treo để tới thiết bị đầu cuối khách hàng. Các thiết bị Switch này kết nối tới hệ thộng MAN-E để gom lưu lượng cũng như thông tin xác thực của khách hàng đưa lên mạng lõi đặt tại Hà Nội như trong hình 1. Với mô hình này, để cung cấp dịch vụ băng rộng tới mỗi khách hàng sẽ phải sử dụng đôi sợi quang để kết nối.
Do vậy nhu cầu sử dụng sợi quang lớn, chi phí đầu tư, bảo dưỡng mạng cáp quang tăng cao.1 Công nghệ truy nhập quang chủ động Luan van 4 Đối với dịch vụ cáp quang AON, sau một thời gian triển khai phát triển và thay thế dần cho thuê bao cáp đồng thì hiện nay Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam - VNPT triển khai chuyển đổi hạ tầng sang mạng cáp quang GPON đến khách hàng do có nhưng ưu điểm nổi bật hơn [8]. Dịch vụ truy cập mạng cáp quang thụ động (PON) Công nghệ truy nhập cáp đồng điển hình như xDSL đã được triển khai rộng rãi, tuy nhiên những hạn chế về cự ly và tốc độ đã không đáp ứng được yêu cầu dịch vụ. Vì vậy nghiên cứu triển khai các giải pháp truy nhập quang là vấn đề cấp thiết hiện nay nhằm xây dựng hạ tầng mạng truy nhập đáp ứng cung cấp các dịch vụ băng rộng chất lượng cao. Qua đó cũng đặt ra những vấn đề cần giải quyết cấp bách đối với mạng truy nhập.
Do vậy, nghiên cứu triển khai giải pháp truy nhập mới nhằm chiếm lĩnh thị trường dịch vụ mới là rất cần thiết đối với tình hình hiện nay. Công nghệ truy nhập quang thụ động GPON đã được ITU chuẩn hóa, hiện nay là một trong những công nghệ được ưu tiên lựa chọn cho triển khai mạng truy nhập tại nhiều nước trên thế giới. GPON là công nghệ hướng tới cung cấp dịch vụ mạng. Như vậy với khái niệm này, mạng PON sẽ không chứa bất kỳ một phần tử tích cực nào mà cần phải có sự chuyển đổi điện-quang.
Thay vào đó, PON sẽ chỉ bao gồm: sợi quang, các bộ chia, bộ kết hợp, bộ ghép định hướng, thấu kính, bộ lọc. điều này giúp cho PON có một số ưu điểm như: không cần nguồn điện cung cấp nên không bị ảnh hưởng bởi lỗi nguồn, có độ tin cậy cao và không cần phải bảo dưỡng do tín hiệu không bị suy hao nhiều như đối với các phần tử tích cực [12]. Mạng PON ngoài việc giải quyết các vấn đề về băng thông, nó còn có ưu điểm là chi phí lắp đặt thấp do nó tận dụng được những sợi quang trong mạng đã có từ trước. PON cũng dễ dàng và thuận tiện trong việc ghép thêm các ONU theo yêu cầu của các dịch vụ, trong khi đó việc thiết lập thêm các nút trong mạng tích cực khá phức tạp do việc cấp nguồn tại mỗi nút mạng, và trong mỗi nút mạng đều cần có các bộ phát lại.
PON có thể hoạt động với chế độ không đối xứng. Chẳng hạn, một mạng PON có thể truyền dẫn theo luồng OC-12 (622 Mbits/s) ở đường xuống và truy Luan van 5 nhập theo luồng OC-3 (155 Mbits/s) ở đường lên. Một mạng không đối xứng như vậy sẽ giúp cho chi phí của các ONU giảm đi rất nhiều, do chỉ phải sử dụng các bộ thu phát giá thành thấp hơn. PON còn có khả năng chống lỗi cao (cao hơn SONET/SDH).
Do các nút của mạng PON nằm ở bên ngoài mạng, nên tổn hao năng lượng trên các nút này không gây ảnh hưởng gì đến các nút khác. Khả năng một nút mất năng lượng mà không làm ngắt mạng là rất quan trọng đối với mạng truy nhập, do các nhà cung cấp không thể đảm bảo được năng lượng dự phòng cho tất cả các đầu cuối ở xa. Với những lý do như trên, công nghệ PON có thể được coi là một giải pháp hàng đầu cho mạng truy nhập. PON cũng cho phép tương thích với các giao diện SONET/SDH và có thể được sử dụng như một vòng thu quang thay thế cho các tuyến truyền dẫn ngắn trong mạng đô thị hay mạch vòng SONET/SDH đường trục [5].2 mô tả một cách trực quan nhất về mô hình mạng truy nhập quang GPON với đặc điểm sau: • Tốc độ dữ liệu: 1,244/2,488 Gbit/s hướng xuống và 0,155/0,622/1,244/ 2,488 Gbit/s hướng lên • 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: hỗ trợ đầy đủ các dịch vụ hiện có (Ethernet, TDM, POTS, …) • Tỷ lệ chia của bộ chia thụ động: tối đa 1:128 • Giá trị tỷ lệ bit lỗi (BER) lớn nhất: 10 - 12 • Phạm vi công suất sử dụng luồng xuống: -3 đến +2 dBm (10 Km ODN) hoặc +2 đến +7 dBm (20 Km ODN) • Phạm vi công suất sử dụng luồng lên: -1 đến +4 dBm (10 Km và 20 Km ODN) Luan van 6 • Loại cáp: Tiêu chuẩn ITU-T Rec.652 • Suy hao tối đa giữa các ONU:15 dB • Cự ly cáp tối đa: 20 Km với lade DFB luồng lên, 10 Km với Fabry-Perot GPON được triển khai để đáp ứng tỷ lệ dung lượng dịch vụ/chi phí khi so sánh với mạng cáp đồng/DSL và mạng HFC có dung lượng nhỏ và các mạng SDH/SONET cũng như giải pháp quang Ethernet điểm – điểm có chi phí cao.
Vì vậy nó phù hợp với các hộ gia đình, doanh nghiệp vừa và nhỏ, chính phủ và các cơ quan công sở[4]. - Các dịch vụ dành cho hộ gia đình - Dành cho doanh nghiệp vừa và nhỏ - Dành cho Chính phủ, giáo dục và y tế Hình 1.2 Mạng truy nhập quang thụ động GPON 1. Dịch vụ truy nhập Internet cáp đồng Khái niệm DSL (Digital Subscriber Line: đường dây thuê bao số) là một công nghệ sử dụng các phương pháp điều biến phức tạp, nhằm mục đích biến đổi các gói dữ liệu nhận được ở đầu vào thành tập hợp các tín hiệu có tần số cao ở đầu ra sao cho phù hợp với việc truyền tải trên đường dây điện thoại nhất. Vì DSL tập trung vào công nghệ truyền tải trên đường dây điện thoại nên công nghệ này thường được áp dụng Luan van 7 vào việc truyền dẫn giữa khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ hay nói cách khác nó là công nghệ phục vụ mạng truy nhập.3 dưới đây là sợ đồ đấu nối mạng Internet cáp đồng: Hình 1.3 Sơ đồ đấu nối mạng Internet cáp đồng Ưu nhược điểm + Ưu điểm: Ưu điểm lớn của công nghệ xDSL khi ra đời chính là khả năng truyền tải được nhiều ứng dụng khác nhau mà trước đây chưa thực hiện được, đồng thời lại tận dụng được mạng điện thoại sẵn có và rộng khắp.
Một công nghệ mới ra đời được coi là hiệu quả khi tận dụng được các tài nguyên, và cơ sở hạ tầng sẵn có. + Nhược điểm: Tuy nhiên công nghệ xDSL cũng có một số hạn chế như: yêu cầu chất lượng của cáp truyền dẫn tín hiệu DSL cao hơn nhiều so với yêu cầu của cáp truyền dẫn thoại.