Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Tại Việt Nam, sự phát triển kinh tế - xã hội đã thúc đẩy nhu cầu sử dụng các dịch vụ viễn thông băng rộng cho công việc và giải trí. Dẫn chứng từ "Báo cáo Netcitizens Việt Nam năm 2011" của Cimigo cho thấy Việt Nam là quốc gia có tỷ lệ tăng trưởng Internet nhanh nhất trong khu vực, với số lượng người sử dụng tăng gấp 120 lần kể từ năm 2000. Trước sự gia tăng mạnh mẽ về lưu lượng và yêu cầu chất lượng dịch vụ, công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng (ADSL) vốn được triển khai từ 10 năm trước đó đã bộc lộ giới hạn về băng thông và tốc độ truyền dẫn.
Về mặt chính sách, Quyết định số 1755/QĐ-TTg ngày 22/09/2010 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt đề án "Đưa Việt Nam sớm trở thành nước mạnh về công nghệ thông tin và truyền thông" đã xác định mục tiêu đến năm 2015: cơ bản hoàn thành mạng băng rộng đến các xã, phường trên toàn quốc, kết nối Internet đến tất cả các trường học và tỷ lệ người dân sử dụng Internet đạt trên 50%. Trên bình diện quốc tế, số hộ gia đình sử dụng mạng cáp quang đến tận nhà (FTTH) tăng từ 39,4 triệu hộ (năm 2009) lên 51,4 triệu hộ (năm 2010) và dự kiến đạt gần 90 triệu hộ vào năm 2012. Mặc dù chi phí và giá cước còn cao hơn ADSL, FTTH được xác định là hướng đi tất yếu cho hạ tầng truy nhập băng rộng.
Trong các giải pháp FTTx (bao gồm FTTN, FTTC, FTTB, FTTH), công nghệ FTTH hoàn chỉnh nhất về tiêu chuẩn kỹ thuật và khả năng cung cấp dịch vụ. Để giải quyết bài toán lựa chọn công nghệ và thiết kế mạng truy nhập quang, đồ án xác định hai mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:
- Làm rõ ưu điểm của mạng quang thụ động (PON) so với mạng quang chủ động (AON); phân tích chuyên sâu các chuẩn công nghệ PON gồm BPON (ITU-T G.983), EPON (IEEE 802.3ah) và GPON (ITU-T G.984) về tốc độ truyền dẫn, cấu trúc phân lớp, định dạng khung và cơ chế điều khiển.
- Xây dựng hai bài toán thiết kế kỹ thuật mạng FTTH dựa trên công nghệ GPON (bài toán tính toán dung lượng phục vụ của thiết bị OLT và bài toán đánh giá tính khả thi quỹ công suất tuyến truyền dẫn sử dụng 2 tầng bộ chia splitter kết hợp bộ khuếch đại quang); từ đó phân tích các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến mô hình triển khai thực tế.
Đối tượng nghiên cứu của đồ án là kiến trúc mạng truy nhập FTTH trên nền tảng công nghệ GPON theo tiêu chuẩn ITU-T G.984. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc tính toán cấu hình thiết bị trạm gốc OLT, mạng phân phối quang thụ động (ODN) cự ly tối đa 20 km và thiết bị đầu cuối ONT tại khu vực đô thị Việt Nam trong giai đoạn 2011–2012.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án xây dựng nội dung dựa trên hệ thống khung lý thuyết, tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế và các văn bản định hướng phát triển viễn thông:
- Khung văn bản pháp lý: Quyết định số 1755/QĐ-TTg ngày 22/09/2010 của Thủ tướng Chính phủ.
- Tiêu chuẩn kỹ thuật viễn thông quốc tế: Hệ tiêu chuẩn ITU-T G.983 (cho chuẩn BPON/APON); IEEE 802.3ah (chuẩn Ethernet in the First Mile cho EPON); ITU-T G.984.1, G.984.2, G.984.3 (cho chuẩn GPON); tiêu chuẩn suy hao sợi quang đơn mode ITU-T G.652; khuyến nghị băng thông dịch vụ Triple-Play của bộ phận FSAN (Full Service Access Network) trực thuộc ITU-T.
- Khái niệm và mô hình kỹ thuật: Mô hình mạng quang chủ động (AON điểm - điểm); mạng quang thụ động (PON điểm - đa điểm); kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM/TDMA); giao thức điều khiển đa điểm (MPMC); phương thức đóng gói GPON (GEM); cơ chế cấp phát băng thông động (DBA).
Phương pháp nghiên cứu thực hiện trong đồ án bao gồm:
- Phương pháp phân tích - tổng hợp lý thuyết: Nghiên cứu, so sánh các đặc tính kỹ thuật, kiến trúc phân lớp, cấu trúc khung truyền dẫn và giao thức báo hiệu giữa AON, BPON, EPON và GPON.
- Phương pháp mô hình hóa và tính toán kỹ thuật: Thiết lập công thức giải tích tính toán dung lượng kết nối thuê bao của OLT; tính toán quỹ công suất (Power Budget) tuyến quang suy hao qua 2 tầng splitter loại PLC (Planar Lightwave Circuit) theo chiều dài ODN 20 km tại hai bước sóng 1310 nm và 1490 nm.
- Nguồn dữ liệu nghiên cứu: Báo cáo Netcitizens Việt Nam 2011 (Cimigo); Báo cáo Viễn thông Việt Nam; thông số kỹ thuật thiết bị OLT P-OLT 7432 của hãng Alcatel; thông số splitter PLC của hãng LinkStar; thông số suy hao đầu nối quang (connector ST, MPO, FDDI, MTRJ); thông số kỹ thuật bộ khuếch đại quang bán dẫn SOA SAO 11p của hãng Alphion.
Thiết kế và triển khai
Hệ thống mạng FTTH được tác giả thiết kế dựa trên công nghệ GPON theo các phân hệ kỹ thuật và bài toán triển khai cụ thể:
| Phân hệ / Tham số kỹ thuật |
Quy chuẩn và Giải pháp thiết kế trong đồ án |
| Công nghệ truy nhập |
Chuẩn ITU-T G.984 (GPON), tốc độ 2,488 Gbps hướng xuống và 1,244 Gbps hướng lên |
| Kiến trúc mạng ODN |
Cấu trúc hình cây (Tree Topology), bán kính phủ sóng tối đa 20 km |
| Phân tầng Splitter |
Mô hình 2 tầng splitter (kết hợp tầng 1 tỉ lệ 1:4 và tầng 2 tỉ lệ 1:16 để đạt tổng tỉ lệ chia 1:64) |
| Bước sóng hoạt động |
1490 nm cho luồng dữ liệu hướng xuống (Downlink); 1310 nm cho luồng hướng lên (Uplink) |
| Hệ số suy hao sợi quang (G.652) |
Hướng xuống $\alpha_1 = 0,35\text{ dB/km}$; hướng lên $\alpha_2 = 0,5\text{ dB/km}$ |
| Suy hao dự phòng (Margin) |
$A_m = 4\text{ dB}$ (bao gồm dự phòng cho sợi quang và thiết bị) |
| Suy hao đầu nối (Connector) |
ST (0,3 dB), MPO (0,35 dB), FDDI (0,7 dB), MTRJ |
| Giải pháp bù suy hao tuyến |
Bổ sung bộ khuếch đại quang bán dẫn SOA loại SAO 11p (Alphion), bước sóng 1000–1600 nm, độ lợi $G = 5\text{--}30\text{ dB}$, công suất bão hòa $P_{sat} = 12\text{ dBm}$ |
| Mô hình dự phòng OLT |
Thiết lập 3 trạm OLT đặt tại 3 vùng địa lý (A, B, C) với cơ chế bảo vệ chéo (mỗi OLT phục vụ hai vùng còn lại) và dự phòng card |
Phương pháp tính toán quỹ công suất hướng xuống và hướng lên được xác định qua hệ thức:
- Công suất thu tại ONT: $P_{ont} = P_d - A_s - A_c - A_{o1} - A_m$
- Công suất thu tại OLT: $P_{olt} = P_u - A_s - A_c - A_{o2} - A_m$
Trong đó $P_d, P_u$ là công suất phát từ OLT và ONT; $A_s$ là tổng suy hao của các tầng splitter; $A_c$ là tổng suy hao connector; $A_{o1}, A_{o2}$ là suy hao sợi quang ứng với cự ly tuyến $L = 20\text{ km}$; $A_m$ là suy hao dự phòng hệ thống.
Nội dung chính theo từng chương
Chương I: Tổng quan về mạng truy nhập FTTH
Chương này phân tích tổng quan các công nghệ mạng truy nhập FTTx và đặt trọng tâm so sánh giữa mạng quang chủ động (AON) và mạng quang thụ động (PON). Mạng AON hoạt động theo cấu trúc điểm - điểm (Point-to-Point), sử dụng bước sóng 1550 nm cho hướng xuống và 1310 nm cho hướng lên, cự ly truyền dẫn lên đến 70 km không cần bộ lặp. Tuy nhiên, AON có nhược điểm lớn do các thiết bị chuyển mạch quang - điện - quang chủ động tại CO yêu cầu nguồn cấp liên tục, chi phí đầu tư cao, tiêu tốn không gian chứa cáp khi mỗi thuê bao sử dụng một sợi quang riêng.
Ngược lại, mạng PON sử dụng cấu trúc điểm - đa điểm (Point-to-Multipoint) qua bộ chia quang thụ động Splitter (không cần nguồn cấp), hỗ trợ cự ly tối đa 20 km. Chương I mô tả chi tiết các khối chức năng trong mạng FTTH PON gồm:
- Thiết bị đầu cuối đường truyền OLT (Optical Line Termination) đặt tại tổng đài trung tâm (CO), thực hiện ghép kênh và phân phối dữ liệu. Dung lượng phục vụ tính theo công thức: $\text{Số thuê bao} = X \times Y \times N$ (với $X$ là số card hướng xuống, $Y$ là số cổng trên mỗi card, $1:N$ là tỉ lệ chia của splitter). Ví dụ dòng thiết bị Alcatel P-OLT 7432 có 14 card, mỗi card 4 cổng, tỉ lệ chia 1:64 sẽ phục vụ tối đa 3.584 ONT.
- Thiết bị đầu cuối mạng quang ONT (Optical Network Termination) đặt tại nhà khách hàng, gồm các dòng: SFU ONT (cho hộ gia đình, hỗ trợ cổng POTS và 10/100 Base-T Ethernet), MDU ONT (cho tòa nhà, khu dân cư) và B-ONT (cho doanh nghiệp, hỗ trợ dịch vụ Triple-Play). Tín hiệu quang hướng lên (1310 nm) và hướng xuống (1490 nm) được tách/ghép qua bộ Diplexer quang trên một sợi đơn.
- Các khối phụ trợ: Voice Gateway (VGW), Video ONT (V-ONT), hệ thống quản lý phần tử (EMS) và mạng phân phối quang (ODN).
| Tiêu chí so sánh |
Mạng quang chủ động (AON) |
Mạng quang thụ động (PON) |
| Cấu trúc mạng |
Điểm - Điểm (Point-to-Point) |
Điểm - Đa điểm (Point-to-Multipoint) |
| Khoảng cách truyền dẫn |
Lên đến 70 km (không cần bộ lặp) |
Tối đa 20 km từ OLT đến ONT |
| Tốc độ hỗ trợ |
100 Mbps – 1 Gbps mỗi thuê bao |
Lên đến 2,488 Gbps (chuẩn GPON) |
| Yêu cầu nguồn điện |
Cần cấp nguồn tại các node chuyển mạch |
Thiết bị phân phối (Splitter) không cần cấp nguồn |
| Số lượng sợi cáp quang |
Lớn (mỗi thuê bao 1 sợi riêng từ CO) |
Tiết kiệm (1 sợi chung chia sẻ qua Splitter) |
| Bảo dưỡng và vận hành |
Phức tạp, tốn không gian chứa cáp |
Chi phí vận hành thấp, tiết kiệm không gian |
| Bảo mật và nâng cấp |
Bảo mật vật lý cao, nâng cấp độc lập |
Cần mã hóa dữ liệu; chia sẻ băng thông chung |
Chương II: Tìm hiểu công nghệ PON
Chương II trình bày phân tích đối sánh ba chuẩn công nghệ mạng quang thụ động TDM/TDMA: BPON, EPON và GPON.
- Chuẩn BPON (ITU-T G.983):
- Sử dụng tế bào ATM (53 byte gồm 5 byte Header và 48 byte Payload) trong khung truyền dẫn chu kỳ $125\ \mu\text{s}$.
- Bước sóng 1310 nm (hướng lên), 1490 nm (hướng xuống) và 1550 nm (dành riêng cho luồng video hướng xuống).
- Tốc độ đường truyền hướng xuống là 155,52 Mbps, 622,08 Mbps hoặc 1244,16 Mbps; tốc độ hướng lên là 155,52 Mbps.
- Khung hướng xuống ở tốc độ 155,52 Mbps gồm 56 cell (54 cell ATM và 2 cell PLOAM); ở 622,08 Mbps gồm 224 cell (216 cell ATM và 8 cell PLOAM). Cell PLOAM chứa 27 grant phục vụ điều khiển và cấp phát băng thông.
- Cơ chế bảo mật sử dụng kỹ thuật đảo xáo ô Churning (khóa 3 byte thay đổi mỗi giây) và yêu cầu mức suy hao phản xạ mạng nhỏ hơn 32 dB. Đề xuất 3 mô hình chuyển mạch bảo vệ sợi quang (mô hình 1:N 2 sợi quang đầu vào, mô hình 2:N với OLT có bộ thu phát dự phòng, mô hình 1:N nhân đôi cả OLT, ONT và Splitter).
- Chuẩn EPON (IEEE 802.3ah):
- Đóng gói dữ liệu trực tiếp theo định dạng khung Ethernet tiêu chuẩn (kích thước dữ liệu 46–1500 byte).
- Tốc độ đối xứng 1,25 Gbps cho cả hai hướng (tốc độ dữ liệu thực 1,0 Gbps kết hợp mã hóa đường truyền 8b/10b làm tăng 25% dung lượng truyền dẫn).
- Lớp con mã hóa vật lý (PCS) sử dụng mã khối Reed-Solomon (255, 239) bổ sung 16 byte kiểm tra chẵn lẻ, giúp hạ tỷ số lỗi bit từ $10^{-4}$ xuống $10^{-12}$.
- Giao thức điều khiển đa điểm (MPMC) tại lớp Data Link vận hành thông qua hai bản tin điều khiển MAC kích thước 64 byte: bản tin GATE (OLT phát quảng bá xuống để cấp phát khe thời gian và định danh LLID 7 bit) và bản tin REPORT (ONT gửi lên để báo cáo trạng thái hàng đợi).
- Chuẩn GPON (ITU-T G.984):
- Hỗ trợ tốc độ hướng xuống 1,24416 Gbps hoặc 2,48832 Gbps; hướng lên 0,15552 Gbps, 0,62208 Gbps, 1,24416 Gbps hoặc 2,48832 Gbps. Bước sóng hoạt động từ 1260–1360 nm (lên) và 1480–1500 nm (xuống).
- Lớp vật lý PMD phân loại 3 mức suy hao ODN: Lớp A (5–20 dB), Lớp B (10–25 dB), Lớp C (15–30 dB); tỷ lệ chia hỗ trợ đến 1:64; tỷ số lỗi bit cực đại $10^{-10}$.
- Lớp hội tụ truyền dẫn GTC quản lý đóng gói luồng dữ liệu trong khung thời gian $125\ \mu\text{s}$ bằng phương thức GEM (GPON Encapsulation Method) hoặc ATM trên các container truyền dẫn T-CONT. Mào đầu khung GEM gồm 5 byte (40 bit): PLI (12 bit chỉ thị độ dài tải tối đa 4095 byte), Port ID (12 bit định danh 4096 luồng), PTI (3 bit nhận dạng loại tải) và HEC (13 bit sửa lỗi header).
- Cơ chế cấp phát băng thông động (DBA) triển khai qua hai phương thức: OLT chủ động (NSR - Non-Status Reporting, giám sát cell nhàn rỗi) và ONT chủ động (SR - Status Reporting, báo cáo trạng thái bộ đệm qua trường DBRu).
Chương III: Bài toán thiết kế FTTH dựa trên công nghệ GPON
Chương III xây dựng phương pháp giải cho hai bài toán kỹ thuật:
- Bài toán 1: Tính khả năng phục vụ của một OLT
- Xác định băng thông thuê bao dựa trên khuyến nghị FSAN/ITU-T cho gói dịch vụ Triple-Play đơn lẻ là 73 Mbps (gồm 3 kênh HDTV $3 \times 20\text{ Mbps} = 60\text{ Mbps}$, Internet tốc độ cao 10 Mbps, hội nghị truyền hình 2 Mbps và điều khiển từ xa 1 Mbps). So sánh với giới hạn 24 Mbps của ADSL2+.
- Mối quan hệ giữa tỉ lệ chia Splitter và băng thông tối đa mỗi thuê bao ở tốc độ hướng xuống 2,5 Gbps:
| Tốc độ hướng xuống |
Tỉ lệ chia Splitter |
Băng thông tối đa mỗi thuê bao |
| 2,5 Gbps |
1:128 |
19,125 Mbps |
| 2,5 Gbps |
1:96 |
25,500 Mbps |
| 2,5 Gbps |
1:64 |
38,250 Mbps |
| 2,5 Gbps |
1:32 |
76,500 Mbps |
- Thiết lập mô hình phân bố 3 trạm OLT tại ba vùng A, B, C; mỗi OLT chịu trách nhiệm phục vụ chéo cho hai vùng còn lại trong bán kính không quá 20 km và duy trì các card dự phòng để xử lý sự cố hoặc tăng trưởng thuê bao đột xuất.
- Công thức tính toán hệ thống: Số đường hướng xuống $D = C \times P$; Số thuê bao phục vụ tối đa $X = C \times P \times N$; Số Splitter cần dùng $S = X / N = C \times P$ (với $C$ là số card, $P$ là số port/card, $1:N$ là tỉ lệ chia).
- Bài toán 2: Tính toán tính khả thi và mô hình khuyến nghị với bộ khuếch đại
- Do mật độ dân cư không tập trung, mô hình thiết kế chuyển từ 1 tầng splitter sang cấu trúc 2 tầng splitter (kết hợp bộ chia 1:4 và 1:16 để đạt tổng tỉ lệ chia 1:64 trên cự ly $L = 20\text{ km}$).
- Thiết lập bảng tham số suy hao thành phần: Connector ST (0,3 dB), MPO (0,35 dB), FDDI (0,7 dB); suy hao sợi quang G.652 ở 1490 nm là $\alpha_1 = 0,35\text{ dB/km}$ ($A_{o1} = 7\text{ dB}$) và ở 1310 nm là $\alpha_2 = 0,5\text{ dB/km}$ ($A_{o2} = 10\text{ dB}$); Margin dự phòng $A_m = 4\text{ dB}$; suy hao xen và suy hao phân cực của Splitter PLC LinkStar.
- Phân tích vùng bước sóng của các loại khuếch đại quang sợi (OFA): EDFA (1530–1565 nm), PDFA (1280–1340 nm), TDFA (1440–1520 nm), NDFA (900/1065/1400 nm). Vì TDFA và PDFA chưa được thương mại hóa rộng rãi còn EDFA không đáp ứng được bước sóng 1310/1490 nm, tác giả đề xuất sử dụng bộ khuếch đại quang bán dẫn SOA SAO 11p (Alphion) hoạt động từ 1000–1600 nm, độ lợi 5–30 dB, công suất ra bão hòa 12 dBm để bù suy hao.
Chương IV: Phân tích kết quả bài toán thiết kế
Chương IV trình bày các phân tích định lượng rút ra từ hai bài toán thiết kế:
- Phân tích bài toán dung lượng OLT: Đánh giá mối quan hệ ràng buộc giữa số lượng card dịch vụ, số port và tỉ lệ chia splitter nhằm cân đối giữa chi phí đầu tư OLT và chất lượng băng thông cam kết cho từng loại hình dịch vụ.
- Phân tích tính khả thi và mô hình khuyến nghị:
- Phân tích 1 (Ảnh hưởng của tỉ lệ chia): Tỉ lệ chia splitter càng cao thì suy hao xen càng lớn ($10\log N$), làm thu hẹp quỹ công suất của toàn tuyến.
- Phân tích 2 (Ảnh hưởng của khoảng cách từ OLT đến ONT): Khi cự ly tiến dần đến giới hạn 20 km, suy hao tích lũy của sợi quang ($\alpha \times L$) tăng lên đáng kể, đặc biệt tại bước sóng 1310 nm hướng lên (suy hao $10\text{ dB}$ so với $7\text{ dB}$ ở hướng xuống).
- Phân tích 3 (Ảnh hưởng của công suất phát): Mức công suất phát của OLT và ONT theo từng phân lớp (Class A, B, C) quyết định trực tiếp khả năng đáp ứng ngưỡng nhạy máy thu.
- Phân tích 4 (Trường hợp cần chú ý khi thiết kế): Khi triển khai 2 tầng splitter trên cự ly tối đa 20 km kết hợp đầu nối connector và mức margin 4 dB, tổng suy hao vượt quá ngưỡng độ nhạy máy thu thông thường, làm cho tuyến truyền dẫn không khả thi nếu không có bộ khuếch đại quang. Giải pháp tích hợp SOA SAO 11p tại đầu phát giúp khôi phục mức công suất thu đạt yêu cầu kỹ thuật.
Kết quả và đóng góp
Đồ án đã đạt được các kết quả kỹ thuật định lượng và đóng góp chuyên môn:
- Hệ thống hóa toàn diện các tham số kỹ thuật, cấu trúc phân lớp và cơ chế vận hành của 3 thế hệ mạng quang thụ động (BPON G.983, EPON IEEE 802.3ah, GPON G.984); chứng minh GPON vượt trội về tốc độ (đạt 2,488 Gbps) và hiệu quả đóng gói (nhờ mào đầu GEM 5 byte).
- Xác lập công thức và quy trình tính toán khả năng phục vụ của thiết bị OLT theo cấu hình card, port và tỉ lệ chia splitter; chứng minh cấu hình splitter 1:32 đáp ứng chuẩn băng thông Triple-Play (73 Mbps/thuê bao) theo định mức FSAN.
- Giải quyết bài toán quỹ công suất cho mạng ODN 2 tầng splitter (1:4 và 1:16) cự ly 20 km trên sợi quang G.652 với hệ số suy hao 0,35 dB/km (1490 nm) và 0,5 dB/km (1310 nm).
- Đề xuất giải pháp kỹ thuật sử dụng bộ khuếch đại quang bán dẫn SOA SAO 11p (Alphion) với độ lợi 5–30 dB, giải quyết hạn chế bước sóng của bộ khuếch đại EDFA truyền thống đối với các luồng tín hiệu GPON 1310 nm và 1490 nm.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của đề tài:
- Đồ án tập trung tính toán lý thuyết và mô phỏng trên thông số kỹ thuật xuất xưởng của thiết bị phần cứng (Alcatel, LinkStar, Alphion) mà chưa thực hiện đo kiểm thực nghiệm trên mạng lưới vận hành thực tế.
- Chưa đi sâu khảo sát các hiện tượng tán sắc sợi quang, ảnh hưởng phi tuyến và biến thiên nhiệt độ môi trường đến chất lượng truyền dẫn.
Hướng phát triển tiếp theo được gợi mở từ phạm vi nghiên cứu:
- Nghiên cứu đo kiểm thực tế các chỉ tiêu suy hao quang, tỷ số bit lỗi BER trên các tuyến cáp quang thực tế sau khi lắp đặt bộ khuếch đại SOA.
- Mở rộng nghiên cứu các công nghệ mạng quang thụ động thế hệ kế tiếp như XG-PON (10G-GPON) và công nghệ ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM-PON.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên ngành hữu ích cho:
- Sinh viên, học viên chuyên ngành Điện tử - Viễn thông, Kỹ thuật Mạng và Truyền thông đang thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc nghiên cứu về mạng truy nhập quang FTTx/GPON.
- Kỹ sư thiết kế, quy hoạch mạng viễn thông tại các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP): Tham khảo quy trình tính toán cấu hình trạm OLT, phân bổ băng thông dịch vụ Triple-Play, bài toán tính quỹ công suất quang cho mạng ODN nhiều tầng splitter và phương án ứng dụng bộ khuếch đại SOA.
Câu hỏi thường gặp
1. Vì sao công nghệ GPON lại được ưu tiên lựa chọn triển khai FTTH hơn so với AON, BPON và EPON?
GPON đạt tốc độ truyền dẫn cao nhất (2,488 Gbps hướng xuống), sử dụng phương thức đóng gói GEM linh hoạt với hiệu suất cao hơn cơ chế đóng gói cell ATM 53 byte của BPON. So với AON, GPON tiết kiệm chi phí đầu tư và vận hành do sử dụng bộ chia quang thụ động không cần nguồn cấp. So với EPON (1 Gbps dữ liệu thực), GPON hỗ trợ băng thông lớn hơn và cơ chế quản lý OAM/DBA hoàn chỉnh hơn theo chuẩn ITU-T.
2. Băng thông 73 Mbps cho gói dịch vụ Triple-Play của một thuê bao đơn lẻ theo khuyến nghị FSAN/ITU-T bao gồm những thành phần nào?
Băng thông 73 Mbps hướng xuống bao gồm: 60 Mbps dành cho 3 kênh truyền hình độ nét cao HDTV ($3 \times 20\text{ Mbps}$), 10 Mbps dành cho truy nhập Internet tốc độ cao, 2 Mbps dành cho dịch vụ hội nghị truyền hình (Video Conference) và 1 Mbps cho các dịch vụ điều khiển từ xa.
3. Tại sao trong bài toán thiết kế mạng ODN 2 tầng splitter cự ly 20 km lại không sử dụng bộ khuếch đại quang sợi EDFA?
Bộ khuếch đại quang sợi EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) chỉ hoạt động trong vùng bước sóng từ 1530 nm đến 1565 nm. Trong khi đó, mạng GPON sử dụng bước sóng 1490 nm cho hướng xuống và 1310 nm cho hướng lên. Do đó, EDFA không thể khuếch đại được các bước sóng công tác của GPON.
4. Giải pháp khuếch đại quang nào được tác giả đề xuất để bù suy hao tuyến cho GPON?
Tác giả đề xuất sử dụng bộ khuếch đại quang bán dẫn SOA (Optical Semiconductor Amplifier) loại SAO 11p của hãng Alphion. Thiết bị này có dải bước sóng khuếch đại rộng từ 1000 nm đến 1600 nm (bao trùm cả 1310 nm và 1490 nm), cung cấp độ lợi trong khoảng 5–30 dB và công suất ngõ ra bão hòa $P_{sat} = 12\text{ dBm}$.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp "Phân Tích Thiết Kế Mạng FTTH Theo Công Nghệ GPON" của tác giả Huỳnh Văn Tụ đã phân tích toàn diện cơ sở lý thuyết các công nghệ mạng quang thụ động và giải quyết trọn vẹn hai bài toán thiết kế kỹ thuật thực tế. Nghiên cứu đã xác lập quy trình tính toán dung lượng phục vụ của OLT theo chuẩn dịch vụ Triple-Play, đồng thời tính toán quỹ công suất và đề xuất giải pháp ứng dụng bộ khuếch đại quang bán dẫn SOA cho mạng ODN 2 tầng splitter cự ly 20 km. Kết quả của đồ án cung cấp tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo cao cho công tác học tập, nghiên cứu và thiết kế mạng truy nhập quang băng rộng.
