Giới thiệu dự án

Sự bùng nổ của các dịch vụ số băng thông siêu rộng như truyền hình độ phân giải siêu cao (4K/8K UHD), điện toán đám mây, thực tế ảo (VR/AR), trò chơi trực tuyến độ trễ thấp và mạng di động thế hệ mới (5G Mobile Backhaul) đã tạo ra áp lực khổng lồ lên hạ tầng truy nhập cố định. Mạng cáp quang thụ động truyền thống GPON (Gigabit Passive Optical Network) theo chuẩn ITU-T G.984 với tốc độ luồng xuống 2.488 Gbps và luồng lên 1.244 Gbps đang dần chạm ngưỡng giới hạn, đặc biệt là sự mất cân đối lớn về băng thông đường lên khi nhu cầu truyền tải dữ liệu hai chiều ngày càng gia tăng.

Vấn đề cốt lõi tại địa bàn các đô thị phát triển như Quận Hồng Bàng và Quận Lê Chân (thuộc Trung tâm Viễn thông 1 - VNPT Hải Phòng) là tình trạng nghẽn băng thông cục bộ tại các phân đoạn thuê bao doanh nghiệp và khu dân cư cao cấp. Việc triển khai các tuyến cáp quang mới để tăng dung lượng đòi hỏi chi phí đầu tư hạ tầng mạng phân phối quang ODN (Optical Distribution Network) vô cùng đắt đỏ và phức tạp về mặt thi công ngầm hóa. Do đó, yêu cầu cấp thiết đặt ra là phải tìm kiếm một giải pháp nâng cấp đột phá, cho phép tăng mạnh băng thông nhưng vẫn tái sử dụng hoàn toàn hạ tầng sợi quang và bộ chia thụ động sẵn có.

Đề tài "Nghiên cứu công nghệ XGSPON - Ứng dụng XGSPON tại VNPT Hải Phòng" được thực hiện nhằm giải quyết trọn vẹn bài toán trên. Mục tiêu cụ thể của dự án bao gồm:

  1. Nghiên cứu toàn diện chuẩn công nghệ mạng quang thụ động đối xứng 10 Gigabit XGS-PON theo tiêu chuẩn quốc tế ITU-T G.9807.1.
  2. Phân tích, đánh giá khả năng cùng tồn tại (Coexistence) song song giữa công nghệ GPON hiện hữu và XGS-PON trên cùng một sợi quang ODN.
  3. Thiết kế kiến trúc, lựa chọn thiết bị phần cứng OLT (Optical Line Terminal) và ONT (Optical Network Terminal) thương mại của Nokia phù hợp với mạng MAN-E của VNPT.
  4. Xây dựng quy trình cấu hình, thử nghiệm cung cấp dịch vụ Triple-Play (Internet tốc độ cao PPPoE, IPTV Multicast qua VLAN, thoại VoIP) trên địa bàn Quận Hồng Bàng và Lê Chân thuộc VNPT Hải Phòng.

Giải pháp lựa chọn là triển khai công nghệ XGS-PON sử dụng card dịch vụ FWLT-C và module quang tích hợp đa bước sóng Multi-PON Module (MPM SFP+) kết hợp bộ ghép bước sóng Coexistence Element (CEx/WDM1r) trên nền tảng khung máy Nokia ISAM 7360 FX-8. Giải pháp này mang lại hiệu quả vượt trội: cung cấp băng thông đối xứng 10 Gbps (9.953 Gbps Downstream / 9.953 Gbps Upstream), tăng gấp 4 lần tốc độ tải xuống và gấp 8 lần tốc độ tải lên so với GPON, trong khi tiết kiệm 100% chi phí xây dựng lại mạng cáp sợi quang ngoài hiện trường.

+-----------------------------------------------------------------------------------+
| Phạm vi dự án:                                                                    |
| - Địa bàn: Quận Hồng Bàng, Quận Lê Chân (Trung tâm Viễn thông 1 - VNPT Hải Phòng) |
| - Nền tảng thiết bị: OLT Nokia ISAM 7360 FX-8 / ONT Nokia XS-2426G-A             |
| - Dịch vụ triển khai: Internet Gigabit, IPTV Multicast VLAN 2407, VoIP SIP        |
| - Giới hạn: Đánh giá trên mạng ODN sẵn có với cự ly truyền dẫn dưới 20 km        |
+-----------------------------------------------------------------------------------+

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Tại VNPT Hải Phòng, công nghệ GPON chuẩn ITU-T G.984 đang là nền tảng truy nhập FTTH chính. Mặc dù GPON hoạt động ổn định cho các gói cước gia đình thông thường, nhưng cấu trúc bất đối xứng (2.488 Gbps Down / 1.244 Gbps Up) bộc lộ nhược điểm lớn khi phục vụ các khách hàng doanh nghiệp, các hệ thống camera giám sát đô thị thông minh chuẩn HD/4K truyền về trung tâm dữ liệu, và kết nối trạm gốc di động 5G Small Cell.

Tiêu chí kỹ thuật Công nghệ GPON (ITU-T G.984) Công nghệ XG-PON (ITU-T G.987) Công nghệ XGS-PON (ITU-T G.9807.1)
Băng thông Downstream 2.488 Gbps 9.953 Gbps 9.953 Gbps
Băng thông Upstream 1.244 Gbps 2.488 Gbps 9.953 Gbps (Đối xứng)
Bước sóng Down / Up 1490 nm / 1310 nm 1577 nm / 1270 nm 1577 nm / 1270 nm
Tỷ lệ chia tối đa 1:64 (chuẩn) / 1:128 1:64 / 1:128 1:64 / 1:128 / 1:256
Quỹ suy hao quang (ODN) Class B+ (28 dB), C+ (32 dB) Class N1 (29 dB), N2 (31 dB) Class N1 (29 dB), N2 (31 dB), E1/E2
Khả năng dùng chung ODN Nền tảng gốc Cần bộ lọc WDM1r Ghép mượt qua CEx hoặc MPM SFP+
Ứng dụng chính Băng rộng gia đình FTTx Doanh nghiệp tải xuống lớn FTTH cao cấp, Doanh nghiệp, 5G Backhaul

Phân tích yêu cầu hệ thống theo mô hình MoSCoW:

  • Must Have (Bắt buộc): Băng thông truyền dẫn 10 Gbps đối xứng; tương thích hoàn toàn với mạng ODN hiện tại; hỗ trợ đồng thời dịch vụ Data, IPTV và VoIP; suy hao quang đáp ứng chuẩn Class N1/N2 (14 - 31 dB).
  • Should Have (Nên có): Thiết bị ONT hỗ trợ Wi-Fi 6 (AX1800) băng tần kép (2.4 GHz & 5 GHz); cơ chế cấp phát băng thông động (DBA) thông minh với 5 loại T-CONT.
  • Could Have (Có thể có): Mở rộng tỷ lệ chia quang Splitter lên 1:128 mà vẫn đảm bảo độ nhạy thu quang; tích hợp quản lý tập trung từ xa qua giao thức TR-069.
  • Won't Have (Chưa thực hiện): Thay thế toàn bộ mạng cáp phối quang và tủ phối FDC/FDB hiện hữu; triển khai độc lập bước sóng 25G/50G-PON.

Thiết kế hệ thống

Kiến trúc hệ thống được thiết kế theo mô hình mạng phân phối quang dùng chung (Coexistence Overlay Architecture), kết hợp giữa hệ thống mạng lõi truyền tải MAN-E của VNPT và lớp truy nhập quang XGS-PON/GPON.

graph TD
    subgraph Core_Network["Mạng Lõi & Dịch Vụ VNPT"]
        BRAS["BRAS / BNG (Internet Gateway)"]
        IPTV_SRV["IPTV Server (Multicast Source)"]
        IMS["IMS / Softswitch (VoIP Core)"]
    end

    subgraph Central_Office["Nhà Trạm Viễn Thông (Central Office)"]
        UPE["Switch UPE / MAN-E"]
        OLT["Nokia ISAM 7360 FX-8<br/>Card FANT-G (Control 100G/10G)<br/>Card FWLT-C (16-Port Combo)"]
        CEX["Bộ Ghép Bước Sóng CEx / WDM1r<br/>(1490/1310nm + 1577/1270nm)"]
    end

    subgraph ODN_Layer["Mạng Phân Phối Quang Thụ Động (ODN)"]
        Feeder["Cáp Quang Gốc (Feeder Cable)"]
        Splitter["Bộ Chia Quang Thụ Động (Splitter 1:32 / 1:64)"]
        Drop["Cáp Quang Thuê Bao (Drop Cable)"]
    end

    subgraph Customer_Premises["Khách Hàng Thuê Bao (Quận Hồng Bàng & Lê Chân)"]
        ONT_XGS["Nokia ONT XS-2426G-A<br/>(Wi-Fi 6 AX1800, 4x GE, 2x POTS)"]
        ONT_GPON["ONT GPON Cũ (iGate / Nokia)"]
        PC["Máy tính / LAN (1000M)"]
        STB["Set-top Box (IPTV VLAN 2407)"]
        Tel["Điện thoại cố định VoIP"]
    end

    BRAS --> UPE
    IPTV_SRV --> UPE
    IMS --> UPE
    UPE --> OLT
    OLT --> CEX
    CEX --> Feeder
    Feeder --> Splitter
    Splitter --> Drop
    Drop --> ONT_XGS
    Drop --> ONT_GPON
    ONT_XGS --> PC
    ONT_XGS --> STB
    ONT_XGS --> Tel

Chi tiết cấu hình phần cứng công nghệ:

  1. Khung máy OLT Nokia ISAM 7360 FX-8: Hỗ trợ 2 card điều khiển NT (Network Termination) và 8 card thuê bao LT (Line Termination), dung lượng chuyển mạch backplane lớn, quản lý tối đa 8.192 thuê bao.
  2. Card điều khiển FANT-G: Trang bị 4 cổng module SFP/SFP+ (1Gb/10Gb), 1 cổng CFP 100Gb Uplink lên MAN-E, 1 cổng điện GE FUI4 và 1 cổng điều khiển LCRT Craft.
  3. Card thuê bao FWLT-C: Cung cấp 16 cổng SFP đa chế độ, hỗ trợ chuẩn XGS-PON/GPON Combo thông qua module quang MPM SFP+ (Multi-PON Module), cho phép chạy song song GPON (1490/1310 nm) và XGS-PON (1577/1270 nm) trên cùng một cổng vật lý.
  4. Thiết bị đầu cuối ONT Nokia XS-2426G-A: Tuân thủ chuẩn ITU-T G.9807.1 và G.988; trang bị 4 cổng LAN Gigabit Ethernet RJ-45, 2 cổng thoại POTS RJ-11, 1 cổng USB 2.0; Wi-Fi băng tần kép chuẩn 802.11ax (AX1800) với công suất phát 27 dBm (2.4 GHz) và 30 dBm (5 GHz), tích hợp tính năng Beamforming và EasyMesh.

Các cơ chế bảo mật và chất lượng dịch vụ (QoS):

  • Mã hóa AES (Advanced Encryption Standard): Bảo vệ toàn bộ dữ liệu người dùng ở hướng xuống (Downstream) bằng khóa 128-bit nhằm ngăn ngừa hiện tượng nghe lén trong cấu trúc mạng hình cây điểm - đa điểm.
  • Sửa lỗi tiến FEC (Forward Error Correction): Áp dụng thuật toán mã Reed-Solomon RS(255,239) cho cả hai hướng thu phát, giúp tăng độ lợi công suất đường truyền từ 3 đến 4 dB, cải thiện độ nhạy bộ thu và triệt tiêu lỗi suy hao do tán sắc.
  • Cấp phát băng thông động DBA (Dynamic Bandwidth Allocation): Kiểm soát 5 loại thùng chứa lưu lượng T-CONT (Type 1: Băng thông cố định; Type 2: Đảm bảo trễ thấp cho Voice/Video; Type 3: Đảm bảo có điều kiện; Type 4: Best-effort cho Web/Data; Type 5: Kết hợp linh hoạt), giúp tối ưu hóa hiệu suất truyền dẫn trên 92%.

Methodology

Dự án áp dụng phương pháp triển khai theo từng giai đoạn (Phased Implementation & Validation Methodology) theo tiêu chuẩn viễn thông nghiêm ngặt của Tập đoàn VNPT:

[Giai đoạn 1: Khảo sát & Đo kiểm ODN] 
  └── Khảo sát suy hao cáp quang, đo kiểm công suất quang tuyến FDC/FDB tại Hồng Bàng - Lê Chân.
[Giai đoạn 2: Cấu hình OLT & Lab Test] 
  └── Khởi tạo card FANT-G, FWLT-C, đồng bộ SNTP, thiết lập Profile QoS, VLAN trên Nokia 7360.
[Giai đoạn 3: Tích hợp CEx / MPM SFP+] 
  └── Ghép bước sóng 1577/1270nm vào ODN đang chạy GPON, kiểm tra suy hao chèn (Insertion Loss).
[Giai đoạn 4: Hòa mạng ONT & Đánh giá Dịch vụ] 
  └── Đăng ký ONT XS-2426G-A theo SN/SLID, cấu hình Triple-Play, đo kiểm tải và trễ thực tế.

Kế hoạch quản trị rủi ro:

  • Rủi ro suy hao quang vượt ngưỡng (>31 dB): Thực hiện đo kiểm OTDR toàn tuyến; vệ sinh đầu nối suy hao quang FC/APC, SC/UPC; thay thế các mối hàn quang suy hao >0.1 dB trước khi hòa mạng XGS-PON.
  • Rủi ro nhiễu chéo bước sóng giữa GPON và XGS-PON: Bắt buộc sử dụng bộ lọc WDM1r với độ cách ly bước sóng (Isolation) >30 dB, đảm bảo bước sóng 1577 nm không lọt vào cửa sổ thu 1490 nm của ONT GPON.

Implementation và kết quả

Development process

Quá trình cấu hình thiết bị OLT Nokia 7360 ISAM FX-8 được thực hiện qua giao diện dòng lệnh CLI (Command Line Interface) thông qua phần mềm SecureCRT/PuTTY kết nối cổng Serial Craft LCMI (tốc độ 9600 baud, 8 data bits, no parity, 1 stop bit) với tài khoản mặc định isadmin / i$@mad-.

1. Cấu hình khởi tạo Card điều khiển FANT-G và Card thuê bao FWLT-C

Khởi tạo card điều khiển trung tâm và thiết lập chế độ hoạt động MPM đa dịch vụ cho card quang 16 cổng:

# Khai báo và mở khóa 2 card điều khiển FANT-G tại slot NT-A và NT-B
isadmin># configure equipment slot nt-a planned-type fant-g unlock
isadmin># configure equipment slot nt-b planned-type fant-g unlock

# Khai báo card LT 16-port FWLT-C hỗ trợ đồng thời GPON và XGS-PON (Combo mode)
isadmin># configure equipment slot lt:1/1/1 planned-type fwlt-c unlock capab-profile gpon-managed-ngpon operational-mode mpm-gpon-xgs

# Kích hoạt giao diện quang X-PON và PON vật lý
isadmin># configure pon interface x-pon:1/1/1/1 admin-state up
isadmin># configure pon interface 1/1/1/1 admin-state up

# Cấu hình 8 hàng đợi QoS trên cổng PON để quản lý lưu lượng
isadmin># configure qos interface pon:1/1/1/1 ds-num-queue 8

# Khai báo máy chủ đồng bộ thời gian SNTP phục vụ giám sát nhật ký hệ thống
isadmin># configure system sntp server-ip-addr 10.10.10.1 enable
isadmin># configure system sntp server-table ip-address 10.10.10.1 priority 1

2. Khởi tạo ONT XGS-PON theo Serial Number và cấu hình dịch vụ Internet

Đăng ký ONT Nokia XS-2426G-A với số Serial Number ALCL:FCBBA051, thiết lập tốc độ hướng lên 10 Gbps và gán hồ sơ băng thông:

# Khởi tạo giao diện kết nối ONT với tốc độ Upstream định danh 10G
isadmin># configure equipment ont interface 1/1/1/1/1 sw-ver-pland disabled sernum ALCL:FCBBA051 subslocid WILDCARD fec-up disable sw-dnload-version disabled plnd-var DO log-auth-pwd plain:****** planned-us-rate 10g
isadmin># configure equipment ont interface 1/1/1/1/1 admin-state up

# Khai báo khe cắm VEIP (Virtual Ethernet Interface Point) cho ONT
isadmin># configure equipment ont slot 1/1/1/1/1/14 planned-card-type veip plndnumdataports 1 plndnumvoiceports 0 port-type uni admin-state up
isadmin># configure interface port uni:1/1/1/1/1/14/1 admin-up

# Thiết lập giới hạn học địa chỉ MAC unicast
isadmin># configure bridge port 1/1/1/1/1/14/1 max-unicast-mac 20

# Gán hồ sơ định hình băng thông (Traffic Shaper) gói cước 100 Mbps đối xứng
isadmin># configure qos interface 1/1/1/1/1/14/1 queue 0 shaper-profile name:Fiber100M
isadmin># configure qos interface 1/1/1/1/1/14/1 upstream-queue 0 bandwidth-profile name:Fiber100M

# Ánh xạ VLAN truy cập Internet (VLAN nội bộ 11 map vào S-VLAN 502 của mạng MAN-E)
isadmin># configure bridge port 1/1/1/1/1/14/1 vlan-id 11 tag single-tagged network-vlan 502 vlan-scope local

3. Cấu hình dịch vụ truyền hình IPTV Multicast và cổng LAN vật lý

Cấu hình 4 cổng Ethernet vật lý trên ONT, mở luồng Multicast IGMP Snooping cho dịch vụ MyTV của VNPT:

# Khai báo card Ethernet 4 cổng LAN trên ONT
isadmin># configure equipment ont slot 1/1/3/1/1/1 planned-card-type ethernet plndnumdataports 4 plndnumvoiceports 0
isadmin># configure interface port uni:1/1/3/1/1/1/[1...4] admin-up

# Cấu hình cổng LAN 4 chuyên dụng cho IPTV (VLAN 12 chuyển tiếp sang Network-VLAN 2407)
isadmin># configure bridge port 1/1/3/1/1/1/4 vlan-id 12 tag untagged network-vlan 2407 vlan-scope local
isadmin># configure bridge port 1/1/3/1/1/1/4 pvid 12

# Kích hoạt kênh IGMP Multicast cho IPTV với giới hạn 64 nhóm kênh đồng thời
isadmin># configure igmp channel vlan:1/1/3/1/1/1/4:2407 max-num-group 64

4. Khai báo trên giao diện Web GUI của ONT Nokia XS-2426G-A

  • Đăng nhập quản trị: Truy cập địa chỉ IP mặc định 192.168.1.1 với tài khoản superadmin / VNPT12345@.
  • Cấu hình kết nối Internet:
    • Đường dẫn: Network $\rightarrow$ WAN.
    • Tên kết nối: 1_INTERNET_R_VID_11.
    • Loại kết nối: PPPoE, Chế độ IP: IPv4 & IPv6 Dual-Stack.
    • Kích hoạt VLAN ID: 11, VLAN Priority: 0.
    • Nhập thông tin tài khoản thuê bao do VNPT cấp và chọn chế độ quay số AlwaysOn.
  • Cấu hình chuyển đổi cổng IPTV:
    • Đường dẫn: Network $\rightarrow$ LAN.
    • Chuyển Port 4 sang chế độ Bridge Mode để kết nối trực tiếp đến thiết bị giải mã Set-top Box (STB).

Testing và validation

Quá trình kiểm thử và đo kiểm được tiến hành trên tuyến cáp thực nghiệm từ Trạm viễn thông Lạch Tray (Trung tâm Viễn thông 1) đến các hộp chia quang FDB tại Quận Hồng Bàng và Lê Chân.

+---------------------------------------------------------------------------------------+
| THÔNG SỐ ĐO KIỂM QUANG THỰC TẾ TRÊN TUYẾN THỬ NGHIỆM:                                |
| - Suy hao toàn tuyến (ODN Link Loss): 23.4 dB (Đáp ứng Class N1: 14 - 29 dB)          |
| - Mức công suất phát tại cổng OLT (Tx Power 1577nm): +4.2 dBm                        |
| - Mức công suất thu tại cổng ONT (Rx Power 1577nm): -19.2 dBm (Độ nhạy: -28.5 dBm)   |
| - Mức công suất thu ngược tại OLT (Rx Power 1270nm): -18.8 dBm (Độ nhạy: -31.5 dBm)  |
| - Kết quả đo kiểm Ranging: Cự ly xác định = 6.42 km, Trễ khứ hồi RTD = 64.2 µs       |
+---------------------------------------------------------------------------------------+

Đo kiểm hiệu năng băng thông và chất lượng dịch vụ:

  • Tốc độ truyền dẫn dữ liệu (Throughput Test): Sử dụng thiết bị đo chuyên dụng Ixia/Spirent kết hợp máy chủ đo kiểm nội bộ VNPT Speedtest:
    • Tốc độ tải xuống (Download): 9.42 Gbps (đạt 94.6% tốc độ lý thuyết 9.953 Gbps).
    • Tốc độ tải lên (Upload): 9.38 Gbps (đạt 94.2% tốc độ lý thuyết).
    • Tỷ lệ lỗi bit (Bit Error Rate - BER): Đạt $< 10^{-12}$ nhờ kích hoạt cơ chế sửa lỗi FEC RS(255,239).
  • Kiểm thử dịch vụ MyTV (IPTV Multicast):
    • Thời gian chuyển kênh (Zapping Time): $< 0.4$ giây.
    • Hiện tượng suy giảm khung hình (Frame Drop Rate): $0%$ khi chạy đồng thời 10 luồng video 4K UHD.
  • Kiểm thử trễ và thoại VoIP:
    • Độ trễ mạng một chiều (One-way Latency): $< 1.8$ ms.
    • Độ rung pha (Jitter): $< 0.3$ ms.
    • Điểm chất lượng thoại trung bình (MOS Score): Đạt $4.42 / 5.0$.

Kết quả đạt được

Dự án đã hoàn thành toàn bộ các hạng mục nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm triển khai thực tế trên mạng lưới VNPT Hải Phòng:

Hạng mục mục tiêu Kế hoạch ban đầu Kết quả thực tế đạt được Tỷ lệ hoàn thành
Băng thông đối xứng 10 Gbps / 10 Gbps 9.42 Gbps / 9.38 Gbps hữu ích 100%
Khả năng dùng chung ODN Không gián đoạn GPON 100% tương thích, 0s downtime 100%
Độ trễ truyền dẫn (RTT) $< 5$ ms $< 2.2$ ms toàn tuyến Vượt 56%
Tích hợp dịch vụ Triple-Play Data + IPTV + VoIP Hoàn thành thông suốt trên ONT 100%
Triển khai thử nghiệm Hồng Bàng & Lê Chân Hòa mạng thành công tại 2 quận 100%

Đổi mới và đóng góp

Nghiên cứu mang lại những đóng góp kỹ thuật và giá trị ứng dụng thực tiễn quan trọng:

  1. Đổi mới công nghệ tích hợp bước sóng Combo PON: Chứng minh tính khả thi tuyệt đối của việc tích hợp đồng thời hai công nghệ khác thế hệ (GPON 2.5G/1.25G và XGS-PON 10G/10G) trên cùng một sợi quang duy nhất mà không làm suy giảm chất lượng của các thuê bao cũ.
  2. Loại bỏ sự phụ thuộc vào bộ CEx rời: Đề xuất và ứng dụng thành công dòng card thế hệ mới FWLT-C kết hợp module quang đa bước sóng MPM SFP+, giúp loại bỏ sự cồng kềnh của các khay ghép thụ động CEx ngoài nhà trạm, giảm điểm suy hao mối nối quang thêm 1.0 - 1.5 dB.
  3. Tối ưu hóa hiệu quả đầu tư hạ tầng (CapEx/OpEx): Giúp nhà mạng VNPT tiết kiệm 100% chi phí xây dựng lại mạng cáp sợi quang và tủ phân phối ODN ngoài hiện trường, cho phép nâng cấp băng thông theo nhu cầu thực tế (Pay-as-you-grow).
  4. Chuẩn hóa quy trình cấu hình OLT Nokia 7360: Xây dựng bộ tập lệnh CLI chuẩn hóa cho dòng thiết bị Nokia ISAM FX phục vụ công tác đào tạo nội bộ và chuyển giao kỹ thuật cho đội ngũ kỹ sư viễn thông tại VNPT Hải Phòng.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Giải pháp XGS-PON nghiên cứu trong đồ án được ứng dụng trực tiếp vào các mô hình kinh doanh và dịch vụ trọng điểm:

  • Khách hàng Doanh nghiệp và Tổ chức hành chính công: Cung cấp dịch vụ Internet Leased Line và mạng riêng ảo (VPN MPLS) tốc độ gigabit đối xứng với độ ổn định tuyệt đối phục vụ chuyển đổi số chính quyền điện tử TP. Hải Phòng.
  • Dịch vụ Truyền dẫn Backhaul cho mạng 5G VinaPhone: Đóng vai trò là hạ tầng truyền dẫn băng thông rộng kết nối từ các trạm thu phát sóng di động 5G gNodeB về trung tâm điều khiển mạng lõi, đáp ứng yêu cầu khắt khe về độ trễ $<2$ ms.
  • Khu công nghiệp và Cảng biển thông minh: Triển khai hệ thống camera giám sát đô thị 4K/8K phục vụ quản lý logistics tại các cụm công nghiệp Đình Vũ, Tràng Duệ và khu vực Cảng Hải Phòng.

Lộ trình triển khai khuyến nghị cho VNPT Hải Phòng:

  • Giai đoạn 1 (Thử nghiệm & Đánh giá): Vận hành thí điểm cụm OLT Nokia ISAM 7360 FX-8 tại Trung tâm Viễn thông 1, cung cấp dịch vụ cho các thuê bao trọng điểm tại Quận Hồng Bàng và Lê Chân.
  • Giai đoạn 2 (Mở rộng diện rộng): Trang bị card FWLT-C và module MPM trên toàn bộ các trạm OLT khu vực nội thành (Ngô Quyền, Hải An, Kiến An), áp dụng chính sách chuyển đổi gói cước XGS-PON cho khách hàng ARPU cao.
  • Giai đoạn 3 (Tối ưu hóa & Toàn mạng): Tiến tới dừng phát triển thuê bao GPON mới, chuyển toàn bộ hạ tầng sang XGS-PON đối xứng và sẵn sàng lộ trình nâng cấp 25G/50G-PON.

Hạn chế và hướng phát triển

Mặc dù đạt được những kết quả kỹ thuật ấn tượng, đề tài vẫn ghi nhận một số hạn chế nhất định:

  • Chi phí thiết bị đầu cuối: Giá thành của module quang 10G SFP+ và thiết bị ONT XGS-PON (Nokia XS-2426G-A) hiện tại vẫn cao hơn khoảng 2.5 - 3 lần so với ONT GPON truyền thống, gây khó khăn cho việc phổ cập đại trà đến mọi hộ gia đình.
  • Giới hạn cự ly khi chia tách lớn: Khi áp dụng tỷ lệ chia cao (1:128 hoặc 1:256), quỹ suy hao quang ODN giảm nhanh, đòi hỏi các tuyến cáp quang phải được bảo dưỡng và suy hao mối hàn phải đạt chuẩn cực cao ($<0.05$ dB/mối).

Hướng phát triển tiếp theo của nghiên cứu:

  1. Tiếp tục nghiên cứu công nghệ ghép kênh phân chia theo bước sóng TWDM-PON (NG-PON2) và công nghệ 25G/50G-PON (chuẩn ITU-T G.9804) trên cùng hạ tầng sợi quang.
  2. Tích hợp hệ thống quản lý mạng tự động hóa SDN/NFV (Software-Defined Access Network) trên nền tảng Nokia Altiplano Open Access Link, giúp tự động hóa provisioning dịch vụ cho khách hàng chỉ trong vài giây.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên & Học viên ngành Điện tử - Viễn thông: Tiếp cận tài liệu kỹ thuật chuyên sâu, gắn liền với thiết bị thực tế của nhà mạng viễn thông lớn, nắm vững quy trình cấu hình CLI trên thiết bị OLT/ONT thương mại của Nokia.
  • Kỹ sư vận hành mạng tại VNPT và các ISP: Có ngay tài liệu tham khảo chuẩn xác về bảng thông số quang, quy trình hòa mạng, tập lệnh CLI và phương án xử lý sự cố ghép bước sóng Coexistence.
  • Doanh nghiệp & Người dùng cuối: Được trải nghiệm dịch vụ Internet đối xứng siêu tốc độ, không độ trễ, phục vụ tối đa nhu cầu làm việc từ xa, truyền phát dữ liệu lớn và giải trí đa phương tiện chất lượng cao.
  • Tập đoàn Viễn thông VNPT: Tối ưu hóa bài toán đầu tư hạ tầng viễn thông, nâng cao năng lực cạnh tranh và khẳng định vị thế dẫn đầu trong lộ trình cung cấp dịch vụ viễn thông thế hệ mới.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật phần cứng để triển khai XGS-PON trên mạng GPON hiện hữu là gì?

Để triển khai XGS-PON mà không làm gián đoạn mạng GPON cũ, nhà mạng chỉ cần bổ sung card thuê bao XGS-PON (như Nokia FWLT-C) tại khung máy OLT, sử dụng module quang MPM (Multi-PON Module) hoặc lắp thêm bộ lọc ghép bước sóng CEx (Coexistence Element). Tại phía khách hàng có nhu cầu nâng cấp, chỉ cần thay thế modem ONT GPON cũ bằng ONT XGS-PON (như Nokia XS-2426G-A). Toàn bộ hạ tầng cáp quang, măng xông và bộ chia quang Splitter được giữ nguyên 100%.

2. Giới hạn khoảng cách và tỷ lệ chia (Split ratio) của XGS-PON là bao nhiêu?

Theo chuẩn ITU-T G.9807.1, công nghệ XGS-PON hỗ trợ khoảng cách truyền dẫn sợi quang tiêu chuẩn là 20 km và có thể mở rộng lên tối đa 40 km (hoặc 60 km đối với lớp vật lý tăng cường). Tỷ lệ phân chia quang của bộ chia thụ động hỗ trợ từ 1:32, 1:64 lên đến tối đa 1:256, tùy thuộc vào quỹ công suất quang của từng lớp ODN Class (Class N1/N2/E1/E2).

3. Làm thế nào để XGS-PON và GPON truyền chung trên một sợi quang mà không gây xung đột?

XGS-PON và GPON hoạt động trên các dải bước sóng quang học hoàn toàn tách biệt nhau nhờ kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng WDM (Wavelength Division Multiplexing). GPON sử dụng bước sóng 1490 nm (Downstream) và 1310 nm (Upstream), trong khi XGS-PON sử dụng bước sóng 1577 nm (Downstream) và 1270 nm (Upstream). Bộ lọc CEx/WDM1r đảm bảo độ cách ly quang học $>30$ dB, giúp hai tín hiệu truyền song song mà không bị can nhiễu.

4. Công tác bảo trì và xử lý sự cố mạng XGS-PON có phức tạp hơn GPON không?

Về mặt vật lý, công tác bảo dưỡng tuyến cáp quang ODN hoàn toàn tương tự GPON. Tuy nhiên, kỹ thuật viên cần trang bị máy đo công suất quang đa bước sóng (hỗ trợ đọc đồng thời các mức suy hao tại 1310/1490/1577/1270 nm) và nắm vững quy trình kiểm tra mã cảnh báo trên card điều khiển OLT FANT-G để chẩn đoán chính xác thiết bị lỗi.

5. Chi phí đầu tư (CapEx) và hiệu quả tài chính của giải pháp nâng cấp này như thế nào?

Giải pháp nâng cấp theo mô hình Overlay dùng chung hạ tầng ODN giúp tiết kiệm khoảng 65 - 75% chi phí đầu tư ban đầu (CapEx) so với việc xây dựng mới một mạng cáp quang song song. Nhà mạng chỉ cần đầu tư phần cứng OLT tập trung và mua sắm thiết bị ONT theo hình thức cuốn chiếu dựa trên số lượng khách hàng đăng ký thực tế, giúp rút ngắn thời gian thu hồi vốn (ROI) xuống dưới 24 tháng.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu công nghệ XGSPON - Ứng dụng XGSPON tại VNPT Hải Phòng" đã chứng minh tính ưu việt vượt trội của công nghệ mạng quang thụ động đối xứng 10 Gigabit trong việc nâng cao năng lực truyền dẫn viễn thông. Bằng việc làm chủ kiến trúc thiết bị Nokia ISAM 7360 FX-8, card FWLT-C và thiết bị đầu cuối ONT XS-2426G-A, nghiên cứu đã xây dựng thành công giải pháp triển khai thực tế trên địa bàn Quận Hồng Bàng và Lê Chân, đạt tốc độ truyền dẫn thực tế trên 9.4 Gbps đối xứng và tích hợp hoàn hảo các dịch vụ Triple-Play.

Kết quả của đề tài không chỉ là tài liệu học thuật giá trị cao cho sinh viên ngành Điện tử - Viễn thông mà còn là cẩm nang kỹ thuật thực tiễn giúp các đơn vị viễn thông tối ưu hóa chi phí đầu tư, đón đầu làn sóng dịch vụ số tương lai và tạo tiền đề vững chắc cho sự phát triển của đô thị thông minh tại TP. Hải Phòng.