CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DỊCH VỤ BĂNG RỘNG CỐ ĐỊNH VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ 1.Khái niệm và đặc điểm của dịch vụ băng rộng cố định. Dịch vụ băng rộng cố định là dịch vụ cho phép người sử dụng truy nhập các dịch vụ trên Internet, truyền số liệu, truyền hình. với tốc độ cao trên đường dây vật lý là cáp đồng hoặc cáp quang. Khái niệm về “băng thông rộng” là một thuật ngữ tương đối theo từng lĩnh vực và theo từng giai đoạn phát triển, trước những năm 1980 khi truyền dữ liệu được truyền trên đôi cáp đồng bằng modem 56K sẽ truyền dữ liệu với tốc độ 56kbit/s qua đường dây điện thoại.
Vào cuối những năm 1980 khi công nghệ mạng B – ISDN ra đời kèm theo là các dịch vụ kênh thuê bao số xDSL ra đời thì tốc độ mạng băng rộng được nâng lên cỡ Megabit. Ngày nay khi công nghệ truyền dẫn quang ra đời thì những khái niệm về băng thông rộng cũng đã thay đổi tốc độ có thể lên tới hàng Gigabit. Đặc điểm của các dịch vụ băng rộng cố định là có độ ổn định cao không phụ thuộc vào môi trường vô tuyến, sóng điện từ, khả năng mở rộng băng thông linh hoạt, chia sẻ kết nối hiệu quả, an toàn bảo mật, phù hợp với các, doanh nghiệp, hộ gia đình.Các loại dịch vụ băng rộng cố định Những năm qua thị trường băng rộng cố định vẫn đang phát triển mạnh mẽ, theo thống kê tháng 4 năm 2013 cả nước mới có 210.000 thuê bao quang thì đến tháng 4/2016 con số này đã là 4,5 triệu thuê bao gấp 21 lần chỉ sau 3 năm [8] và đến năm 2019 con số này tiếp tục tăng mạnh khoảng gần 15 triệu thuê bao tăng khoảng hơn 3 lần. Trong năm 2019 từ tháng 1 đến tháng 11 dịch vụ băng rộng cố định đã tăng gần 2 triệu thuê bao [6] và vẫn có xu hướng tăng mạnh vào những năm tiếp theo.
Dịch vụ truy nhập Internet cáp quang FTTX/XPON Công nghệ băng rộng cố định FTTx đã được các nhà mạng viễn thông trên thế giới triển khai mạnh mẽ và cho phép các công nghệ phát triển nhanh chóng, có 2 loại hệ thống quan trọng giúp FTTH có thể thực hiện được. Đây chính là các mạng quang chủ động AON và mạng quang thụ động PON. e 4 ➢ Dịch vụ truy nhập mạng quang chủ động AON (Active Optical Network) 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.
“x” được hiểu là một ký hiệu đại diện cho các loại hình dịch vụ khác nhau như FTTH, FTTC, FTTB, FTTN.Do đó nó có thể thay thế cơ sở hạ tầng mạng cáp đồng hiện tại. 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 (DL=UL) lên tới tốc độ hàng 100Mbps. - Mạng cáp quang chủ động AON (Active Optical Network) được sử dụng các thiết bị quang tích cực như Chuyển mạch (Switch) và cung cấp các kết nối dạng điểm – điểm (Point to Point) thông qua đôi cáp quang được kết nối trực tiếp từ Switch đặt tại nhà trạm tới thiết bị đầu cuối tại nhà khách hàng, các thiết bị Switch sẽ được kết nối trực tiếp tới hệ thống mạng MAN-E thông qua các uplink để gom lưu lượng và các thông tin xác thực của thuê bao đẩy lên mạng Core như trong hình 1.1: Mô hình mạng quang chủ động AON e 5 Mạng AON có những tính năng ưu việt như: khoảng cách xa (có thể lên đến vài chục km mà không cần bộ lặp repeater điều này phụ thuộc vào công suất thu phát của SFP) tính bảo mật cao, dễ dàng nâng cấp băng thông, dễ xác định lỗi.
Ngoài những ưu điểm thì công nghệ AON cũng có những hạn chế sau: Chi phí lắp đặt cao, các thiết bị trên đường truyền đều cần có nguồn cung cấp, Mỗi thuê bao cần ít nhất cần một sợi quang riêng biệt để kết nối. Do vậy nhu cầu sử dụng sợi quang lớn, chi phí đầu tư, bảo duỡng mạng cáp quang tăng cao, khó khăn trong việc thiết kế mạng truy nhập. Trước những nhược điểm lớn như vậy thì công nghệ GPON ra đời mang đến nhiều những ưu điểm vượt trội hơn có thể thay thế hoàn toàn mạng cáp đồng vốn đã lạc hậu và xuống cấp nghiêm trọng. ➢ Mạng truy nhập quang thụ động PON Nhu cầu sử dụng hạ tầng cáp quang đến hộ gia đình FTTH (Fiber to the Home) đã xuất hiện từ những năm 1980 khi mà các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông nhận thấy lợi ích mang lại trong việc cung cấp các dịch vụ băng rộng ISDN tới các thuê bao.
Những tiến bộ nhanh chóng trong kỹ thuật thu, phát và cáp sợi quang đã mở ra một một tiềm năng lớn trong việc phát triển hạ tầng FTTH. FTTH được xem như là một giải pháp hoàn hảo thay thế mạng cáp đồng hiện tại nhằm cung cấp các dịch vụ “triple play” (bao gồm thoại, hình ảnh, truy nhập dữ liệu tốc độ cao) và các các ứng dụng đòi hỏi nhiều băng thông (như là truy cập Internet băng rộng, chơi game trực tuyến Truyền hình độ phân giải cao…). Tuy nhiên nhược điểm chính của FTTH đó là chi phí cho các linh kiện và cáp quang tương đối cao dẫn tới giá thành lắp đặt những đường quang như vậy là rất lớn. Có nhiều giải pháp để khắc phục nhược điểm này và một trong số đó là triển khai FTTH trên nền mạng quang thụ động (Passive Optical Network - PON).
Mạng quang thụ động (PON - Passive Optical Network) được xây dựng nhằm giảm số luợng các thiết bị thu, phát và đặc biệt là giảm số lượng sợi quang trong mạng thông tin quang FTTH. Mạng PON là một mạng với kiến trúc điểm tới đa điểm, một kiến trúc PON bao gồm một thiết bị đầu cuối kênh quang được đặt tại trạm viễn thông của nhà khai thác dịch vụ và các bộ kết cuối mạng cáp quang ONU/ONT (Optical Network Unit/Optical Network Terminator) đặt tại gần hoặc tại nhà thuê bao. Giữa chúng là hệ thống phân phối mạng quang ODN (Optical Distribution Network) bao e 6 gồm cáp quang, các thiết bị tách ghép thụ động (Splitter). Kiến trúc của PON được mô tả như Hình 1.2: Cấu trúc mạng quang thu động PON Các chuẩn mạng PON: Các chuẩn mạng PON có thể chia thành 2 nhóm: nhóm 1 bao gồm các chuẩn theo phuong thức truy nhập TDMA PON như là B-PON (Broadband PON), E-PON (Ethernet PON), G-PON (Gigabit PON) (đặc tính các của chuẩn TDMA PON được so sánh trong Bảng 1); nhóm 2 bao gồm chuẩn theo các phương thức truy nhập khác như WDM-PON (Wavelength Division Multiplexing PON) và CDMA-PON (Code Division Multiple Access PON .1: Bảng so sánh đặc tính các công nghệ mạng xPON Đặc tính B-PON G-PON E-PON Tổ chức chuẩn hóa FSAN và ITU-T FSANvà ITU-T IEEE 802.3ah) series) series) Tốc dộ dữ liệu 155.52 Mbit/s Lên tới 2.488 Gbit/s 1 Gbit/s cả 2 huớng cả 2 huớng huớng lên.08 Mbit/s huớng xuống Tỷ lệ chia 1:64 1:64 1:64 /128/256 (ONUs/PON) Mã đường truyền Scrambled NRZ Scrambled NRZ 8B/10B Số lượng sợi quang 1 hoặc 2 1 hoặc 2 1 Buớc sóng 1310nm cả 2 huớng 1310nm cả 2 huớng 1490nm xuống & hoặc 1490nm hoặc 1490nm 1310nm lên xuống & 1310nm xuống & 1310nm lên lên Cự ly tối đa OLT- 20 km (10 – 20) km (10 – 20) km ONU Chuyển mạch bảo Có hỗ trợ Có hỗ trợ Không hỗ trợ vệ Khuôn dạng dữ liệu ATM GEM và/hoặc ATM Không (sử dụng trực tiếp các khung Ethernet Hỗ trợ TDM Qua ATM Trực tiếp (qua CES GEM hoặc ATM) hoặc CES Hỗ trợ thoại Qua ATM Qua TDM hoặc VoIP VoIP QoS Có (DBA) Có (DBA) Có (ưu tiên 802.1Q) Sửa lỗi FEC Không RS(255, 239) RS(255, 239) (Forward Error Correction) Mã hóa bảo mật AES – 128 AES - 128, 192, Không 256 OAM PLOAM và ATM GTC và 802.3ah EtheOAM ATM/GEM OAM e 8 Các dịch vụ được cung cấp trên PON ❖ Dịch vụ Internet (HSI) ❖ Dịch vụ truyền hình Internet (IPTV) ❖ Dịch vụ thoại trên nền Internet (VoIP) ❖ Dịch vụ thuê kênh riêng (VPN) ❖ Dịch vụ Mobile backhaul (Node B/eNode B) 1.
Dịch vụ truy nhập Internet cáp đồng xDSL DSL (Digital Subcriber Line) kênh thuê bao số, là một họ những kỹ thuật mà nó cung cấp kết nối kỹ thuật số thông qua cáp đồng của mạng điện thoại nội hạt. Ra đời từ năm 1988, các kỹ sư tại Bell Labs đã nghiên cứu ra cách thức truyền tải các tín hiệu số thông qua phổ tần số không được dùng tới trong dịch vụ thoại lúc bấy giờ. Vì vậy trên đường truyền điện thoại thông thường có thể đồng thời cung cấp dịch vụ truyền tín hiệu số khác mà không ảnh hưởng gián đoạn dịch vụ thoại hiện tại. Và Đến năm 2005 thì kỹ thuật DSL đã được triển khai tại các nước Châu Âu và Bắc Mỹ [11].
Các loại công nghệ xDSL bao gồm: - ADSL (Asymmetrical DSL) là dịch vụ cung cấp băng thông bất đối xứng trên một đôi dây. Thuật ngữ bất đối xứng chỉ sự không cân bằng trong việc download và upload dữ liệu, Dữ liệu tải xuống có băng thông lớn hơn băng thông tải lên. ADSL ra đời vài năm 1989 trong phòng thí nghiệm. ADSL1 cung cấp 1,5 Mbps cho đường dữ liệu tải xuống và 16 kbps cho đường dữ liệu tải lên, hỗ trợ chuẩn MPEG-1.
ADSL2 có thể cung cấp băng thông tới 3 Mbps cho đường xuống và 16 kbps cho đường lên, hỗ trợ chuẩn MPEG-1. ADSL3 có thể cung cấp 6 Mbps cho đường xuống và ít nhất 64 kbps cho đường lên, hỗ trợ chuẩn MPEG-2. Dịch vụ ADSL mà chúng ta hay sử dụng hiện nay theo lý thuyết có thể cung cấp cung cấp 8 Mbps cho đường xuống và 2 Mbps cho đường lên, tuy nhiên vì nhiều lý do từ phía các nhà cung cấp dịch vụ (ISP) nên chất lượng dịch vụ sử dụng ADSL tại các đầu cuối của chúng ta thường không đạt được như sự quảng cáo ban đầu. - HDSL (High-bit-rate Digital Subscriber Line) ra đời trong phòng thí nghiệm vào năm 1986.
Thực chất các thiết bị thu phát HSDL là sự kế thừa của ISDN nhưng ở mức độ phức tạp hơn. HDSL ra đời dựa trên chuẩn T1/E1 của Mỹ/Châu Âu. HDSL1 cho phép truyền 1,544Mbps hoặc 2,048Mbps trên 2 hay 3 đôi dây. HDSL2 ra đời sau e 9 đó cho phép dùng 1 đôi dây để truyền 1,544Mbps đối xứng.
HDSL2 ra đời mang nhiều ý tưởng của ADSL.