Nghiên cứu công nghệ mạng truy nhập quang và ứng dụng cho VNPT Lạng Sơn

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG --------------------------------------- VI QUANG HIỆU NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ MẠNG TRUY NHẬP QUANG VÀ ỨNG DỤNG CHO VNPT LẠNG SƠN Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Mã số: 60.52.70 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2011 4. Mẫu mặt trong Bìa tóm tắt luận văn Luận văn được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: Tiến sỹ Hoàng Văn Võ Phản biện 1: TS Vũ Tuấn Lâm. Phản biện 2: TS Vũ Văn San. Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: 10 giờ 30p ngày 11 tháng 02 năm 2012 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông MỞ ĐẦU Ngày nay, nhu cầu truyền thông ngày càng lớn với nhiều dịch vụ mới băng rộng/tốc độ cao và đa phương tiện trong đời sống kinh tế – xã hội của từng quốc gia cũng như kết nối toàn cầu. Để đáp ứng được vai trò động lực thúc đẩy sự phát triển của kỷ nguyên thông tin, mạng truyền thông cần phải có khả năng linh hoạt cao, tốc độ truyền dẫn lớn, băng thông rộng, đa dịch vụ. Các nhà khoa học, các tổ chức viễn thông, các hãng cung cấp thiết bị… đã và đang nghiên cứu phát triển và áp dụng các giải pháp công nghệ mới băng rộng/tốc độ cao và đa phương tiện để phát triển mạng viễn thông. Trong đó, các giải pháp công nghệ Mạng truy nhập quang với ưu điểm về tốc độ cao, băng thông rộng đang được tập chung nghiên cứu, phát triển. Chính vì vậy, việc nghiên cứu giải pháp công nghệ Mạng truy nhập quang và ứng dụng cho mạng truy nhập để phát triển phát triển mạng viễn thông của VNPT Lạng Sơn để đảm bảo được tính kinh tế – kỹ thuật và đáp ứng được nhu cầu trao đổi thông tin hiện tại và trong tương lai của Lạng Sơn là một vấn đề cấp thiết. Xuất phát từ những cơ sở khoa học và thực tiễn đó, em đã quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu công nghệ mạng truy nhập quang và ứng dụng cho VNPT Lạng Sơn” làm luận văn Thạc sỹ kĩ thuậ - công nghệ. Luận văn gồm 3 chương: Chương 1: Tổng quan về mạng truy nhập quang. Chương 2: Các công nghệ mạng truy nhập quang tích cực (AON) & thụ động (PON). Chương 3: Ứng dụng công nghệ mạng quang cho mạng truy nhập băng rộng tại VNPT Lạng Sơn. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP QUANG. Chương 1 giới thiệu về mạng truy nhập quang, trình bày cấu hình cơ bản, cấu hình tham chiếu của mạng truy nhập quang va mô hình mẫu mạng truy nhập quang, từ đó đưa ra nhận xét, đánh giá sơ lược về mạng truy nhập quang. 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG. Mạng truy nhập quang được chia làm hai loại cơ bản là mạng truy nhập quang tích cực AON và mạng truy nhập quang thụ động PON. Mạng AON sử dụng các thiết bị tích cực như các bộ chia tích cực hoặc các bộ ghép kênh ở đoạn phân bố của mạng truy nhập. Mạng PON 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. Hình 1.1: Mạng truy nhập quang. Metro Vùng truy nhập BackBone Tủ đấu dây FTTH FTTN FTTCab FTTB CO POP Cáp quang truy nh?p Cáp d?ng truy nh?p Cáp quang truy nhập Cáp đồng truy nhập 1.2. CẤU HÌNH CƠ BẢN CỦA MẠNG TRUY NHẬP QUANG. Cấu hình mạng cơ bản của mạng truy nhập quang được trình bày ở Hình 1.2. Hình 1.2: Cấu hình của mạng truy nhập quang.  FTTCab-Cáp quang tới tủ đấu dây; FTTC-Cáp quang tới vỉa hè; FTTB-Cáp quang tới toà nhà; FTTH-Cáp quang tới tận nhà. 1.3. CẤU HÌNH THAM CHIẾU MẠNG TRUY NHẬP QUANG. Cấu hình tham chiếu của mạng truy nhập quang được trình bày trên Hình 1.3 Hình 1.3 Cấu hình tham chiếu của mạng truy nhập quang. Cấu trúc trên Hình 1-3 bao gồm 4 khối cơ bản: đầu cuối đường quang(OLT), mạng phối dây quang (ODN), khối mạng quang (ONU) và khối chức năng phối hợp(AF). Điểm tham chiếu chủ yếu gồm có: điểm tham chiếu phát quang S, điểm tham chiếu thu quang R, điểm tham chiếu giữa các nút dịch vụ V, điểm tham chiếu đầu cuối thuê bao T và điểm tham chiếu a ở giữa các ONU. Giao diện bao gồm: giao diện quản lý mạng Q3 và giao diện giữa thuê bao với mạng UNI. 1.4. CÁC KHỐI CHỨC NĂNG CƠ BẢN. Hệ thống mạng truy nhập quang bao gồm ba thành phần cơ bản: OLT, ONU và ODN. Hệ thống AON có các khối chức năng đơn giản, cơ bản hơn so với hệ thống PON. Ở đây chỉ nêu các khối chức năng của PON. 1.4.1 Khối kết cuối đường quang OLT. Các khối OLT chính được mô tả trong Hình 1.4: Hình 1.4. Các khối chức năng của OLT 1.4.2 Khối mạng quang ONU. Cấu hình điển hình của một ONU được mô tả trong Hình 1.5. Hình 1.5: Các khối chức năng của ONU. 1.4.3 Mạng phân phối quang ODN. 1.4.3.1 Bộ tách/ghép quang. Các bộ tách/ghép NxN được chế tạo bằng cách ghép nhiều tầng bộ 2x2 với nhau như Hình 1.6 hoặc sử dụng công nghệ ống dẫn sóng phẳng. Hình 1.6: Các bộ ghép 8x8 được tạo ra từ các bộ ghép 2x2. Các bộ tách/ghép được đặc trưng bằng các tham số sau: suy hao chia, suy hao ghép, điều hướng. 1.4.3.2 Mạng cáp quang thuê bao. Mạng cáp thuê bao quang được xác định trong phạm vi ranh giới từ giao tiếp sợi quang giữa thiết bị OLT đến thiết ONU/ONT. Cấu trúc mạng cáp quang thuê bao xem trong Hình 1.7. Hình 1.7: Cấu trúc cơ bản mạng cáp quang thuê bao. 1.5. KẾT LUẬN Mạng truy nhập quang là mạng truy nhập có nhiều ưu điểm như: Dung lượng lớn, kích thước và trọng lượng cáp nhỏ, không bị nhiễu điện, tính bảo mật cao, giá thành cáp quang rẻ, chất lượng truyền dẫn tốt, an toàn cho thiết bị, tốc độ truy nhập cao, nâng cấp băng thông dễ dàng. Vì vậy nó phù hợp để triển khai các dịch vụ băng rộng (truy cập Internet tốc độ cao, hội nghị truyền hình, IPTV/Triple Play, truyền hình độ nét cao (HDTV, SDTV), game online, các dịch vụ băng rộng phục vụ y tế, giáo dục, …) giữa các khối kết cuối đường dây ở xa (ONU) và kết cuối mạng (OLT). CHƯƠNG 2 CÁC CÔNG NGHỆ MẠNG TRUY NHẬP QUANG TÍCH CỰC (AON) & THỤ ĐỘNG (PON). Chương 2 giới thiệu về công nghệ mạng truy nhập quang.Chương này cũng trình bày chi tiết về các công nghệ AON, PON như: kiến trúc mạng, đặc điểm công nghệ, gồm các thông số kỹ thuật, phương thức ghép kênh, cấu trúc khung, phương thức đóng gói dữ liệu …. Ngoài ra chương này cũng trình bày về tình hình triển khai AON, PON trên thế giới và ở Việt Nam, từ đó các kết luận về công nghệ AON, PON và khả năng ứng dụng của nó vào mạng Viễn thông Việt Nam. 2.1. KIẾN TRÚC MẠNG AON & PON. 2.1.1 Kiến trúc mạng AON. Sơ đồ mạng AON được chỉ ra ở hình 2.2. Hình 2.2: Sơ đồ mạng AON. AON có nhiều ưu điểm như tầm kéo dây xa, tính bảo mật cao, dễ dàng nâng cấp băng thông thuê bao, dễ xác định lỗi ... Tuy nhiên, công nghệ AON có chi phí cao do việc vận hành các thiết bị trên đường truyền đều cần nguồn cung cấp, mỗi thuê bao là một sợi quang riêng, cần nhiều không gian chứa cáp. Trong thực tế tùy vào nhu cầu băng thông thuê bao, các nhà cung cấp cũng kết hợp cáp quang với cáp đồng để giảm chi phí, cụ thể như cáp quang chạy từ Access Node tới tổng đài DSLAM và từ DSLAM cung cấp các dịch vụ truy cập băng thông phổ biến như ADSL2+, VDSL2.. Trong các giải pháp mạng truy nhập quang AON thì giải pháp FTTH-AON được áp dụng phổ biến nhất.Trong FTTH-AON các mạng/thiết bị của khách hàng thông qua các bộ CPE kết nối về các switch L2 (Access, Hub) bằng các đường quang tốc độ FE hoặc GE. Hoặc có thể kết nối thẳng tới các CES bằng đường quang tốc độ GE. 2.1.2 Kiến trúc mạng PON. Mô hình mạng quang thụ động với các phần tử của nó xem trong Hình 2.6. Hình 2.6: Mô hình mạng quang thụ động. Các phần tử thụ động của PON đều nằm trong mạng phân bố quang (hay còn gọi là mạng ngoại vi). 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. 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. 2.2 CÁC CÔNG NGHỆ AON & PON. 2.2.1 Các công nghệ AON và khả năng cung cấp các dịch vụ. 2.2.1.1 Công nghệ SDH. 2.2.1.2 Công nghệ NG – SDH. Mô hình cung cấp dịch vụ mạng triển khai trên công nghệ SDH-NG được chỉ ra ở Hình 2.10. ADM ADM ADM Hình 2.10: Mô hình cung cấp dịch vụ mạng triển khai trên công nghệ SDH-NG. 2.2.2 Các công nghệ PON và khả năng cung cấp các dịch vụ. 2.2.2.1 Công nghệ APON/BPON. Hệ thống APON/BPON có khả năng cung cấp nhiều dịch vụ băng rộng như Ethernet, Video, đường riêng ảo (VPL), kênh thuê riêng, hỗ trợ tốc độ không đối xứng 155 Mbps hướng lên và 622 Mbps hướng xuống hoặc tốc độ đối xứng 622 Mbps. Các hệ thống BPON đã được sử dụng ở nhiều nơi, tập trung ở Bắc Mỹ, Nhật Bản và một phần Châu Âu. 2.2.2.2. Công nghệ EPON. EPON là mạng trên cở sở PON mang lưu lượng dữ liệu gói trong các khung Ethernet được chuẩn hóa theo IEEE 802.3. Sử dụng mã đường truyền 8b/10B và hoạt động với tốc độ 1Gbps. 2.2.2.3 Công nghệ GEPON. Công nghệ GEPON được khuyến nghị và chuẩn hoá bởi tổ chức Hội Điện Tử - Viễn Thông Quốc Tế (IEEE). IEEE đã phát triển từ EPON qui định trong chuẩn IEEE 802.3ah (công bố 06/2004) thành GEPON được ban hành dưới dạng chuẩn IEEE 802.3av. Hiện nay, GEPON có thể đạt đến tốc độ 10Gb/s cho mỗi sợi quang, và có thể lên đến 100Gb/s trong tương lai gần. Trong GEPON, bước sóng quang cho data/voice được chuẩn hóa là 1310/1490nm, và bước sóng 1550nm dành cho tín hiệu truyền hình (video). Khi triển khai GEPON Triple Play với cả Voice/data/video (catv) trên cùng một sợi quang thì các bộ chia quang phải sử dụng loại hỗ trợ 3 bước sóng (3 windows 1310/1490/1550nm) và giao diện xx/APC cho tín hiệu truyền hình. 2.2.2.4. Công nghệ GPON. GPON hỗ trợ tốc độ bít cao nhất từ trước tới nay với tốc độ hướng xuống/ hướng lên tương ứng lên tới 2,5/2,5 Gbit/s. GPON cung cấp độ rộng băng lớn chưa từng có từ trước tới nay và là công nghệ tối ưu cho các ứng dụng của FTTH và FTTB. 2.2.2.4.1. Các thông số kỹ thuật. - 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: 10-12 - Phạm vi công suất sử dụng luồng xuống: -3 đến +2 dBm (10km ODN) hoặc +2 đến +7 (20Km ODN). - Phạm vi công suất sử dụng luồng lên: -1 đến +4 dBm (10Km và 20Km ODN). - Suy hao tối đa giữa các ONU:15dB. - Cự ly cáp tối đa: 20Km với DFB laser luồng lên, 10Km với Fabry-Perot. 2.2.2.4.2. Khả năng cung cấp băng thông. Công nghệ GPON hỗ trợ 1,25 Gbit/s hoặc 2,5 Gbit/s hướng xuống, và hướng lên có thể xê dịch từ 155 Mbit/s đến 2,5 Gbit/s. Hiệu suất băng thông đạt > 90%. 2.2.2.4.3. Khả năng cung cấp dịch vụ. Giới hạn cự ly của công nghệ GPON hiện tại được quy định trong khoảng 20 km và cung cấp tỉ lệ chia lên tới 1:128 (hiện tại thường sử dụng tỉ lệ 1:64, tối đa qua hai cấp chia). 2. 2.2.4.4. Một số vấn đề cần quan tâm khi tính toán thiết kế mạng GPON. Việc tính toán, thiết kế mạng GPON cần quan tâm tới một số vấn đề sau: - Đảm bảo các điều kiện về thông số kỹ thuật công nghệ. - Đảm bảo các đặc tính kỹ thuật cơ bản lớp vật lý. - Băng tần hoạt động. - Xác định tỷ lệ phân tách (hiện tại sử dụng phổ biến 2 loại là 1:32 và 1:64). - Đảm bảo cự ly giữa OLT và ONU/ONT trong giới hạn cho phép (< 20 km). 2.2.2.5. Công nghệ 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. WDM PON sử dụng các bộ tách/ghép sóng WDM thụ động. 2.2.2.6. Nhận xét Hiện nay mạng APON/BPON không được quan tâm phát triển do chỉ hỗ trợ dịch vụ ATM và tốc độ truy nhập thấp hơn nhiều so với các công nghệ hiện hữu khác như GPON hay EPON. Trong khi, EPON chỉ cung cấp tốc độ truyền là 1,25 Gbit/s, GPON lại cho phép đạt tới tốc độ 2,448 Gbit/s. Băng thông EPON chỉ đạt hiệu suất tối đa 70%, và bị giới hạn trong khoảng 900Mbps. Trong khi đó, GPON có thể đạt tới hiệu suất mạng 93%, GPON cho phép các nhà cung cấp dịch vụ phân phối với băng thông lên đến 2.300 Mbps, độ rộng băng tần lớn. Đã được chuẩn hoá theo ITU–T G.984, Mặt khác trong khi tiêu chuẩn IEEE 803.2ah chỉ hỗ trợ 2 lớp ODN: lớp A và lớp B thì ITU-GT.984.2 GPON GPM hỗ trợ cả lớp C, lớp cấp cao hơn. Lớp C cho phép mạng PON mở rộng cự ly tới 20 Km, cung cấp cho số lượng lớn người dùng cuối, đạt tới 64 thậm chí 128 ONU/ONT. Bên cạnh đó trong khi EPON chỉ hỗ trợ duy nhất một tốc độ truyền dẫn đối xứng 1,25/1,25 Gbps. ITU- T G.984.2 GPON GEM linh hoạt và biến đổi được nhiều hơn, cho phép các tốc độ hướng xuống 1,25 và 2,5 Gbps, hướng lên cho phép 155 Mbps, 622 Mbps hay 1,25 và 2,5 Gbps. Trong khi GPON cho phép các nhà cung cấp dịch vụ để thiết lập những tốc độ kết nối theo nhu cầu thực tế, 2.3. TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI MẠNG TRUY NHẬP QUANG. 2.3.1 Tình hình triển khai AON. Ngày nay, công nghệ mạng truy nhập quang tích cực AON đã được áp dụng ở hầu hết các mạng viễn thông trên thế giới. Đa số các mạng truy nhập quang xây dựng từ trước đều đang sử dụng các thiết bị Active components (các thiết bị chủ động) để cung cấp dịch vụ truy cập quang chủ động. 2.3.2. Tình hình triển khai PON. Tình hình triển khai PON tại Việt Nam: - Năm 2010 VNPT đang triển khai công nghệ GPON tại Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh sử dụng thiết bị của hãng Huawei và Alcatel, dự kiến hai hệ thống này có thể cung cấp được trên 140.000 thuê bao FTTx. - Cuối tháng 1-2010 công ty Cổ phần Hạ tầng Viễn thông CMC (CMC TI) đã lựa chọn Alcatel-Lucent (Euronext Paris và NYSE: ALU) để cung cấp giải pháp mạng quang thụ động gigabit (Gigabit Passive Optical Network - GPON) đầu tiên ở Việt Nam. 2.4. KẾT LUẬN. 2.4.1 Hệ thống AON. Mạng AON sử dụng các thiết bị tích cực, thông qua các công nghệ truyền tải như SDH, NG-SDH để thiết lập màng truy nhập cung cấp dịch vụ cho khách hàng. Công nghệ SONET/SDH truyền thống là công nghệ TDM đã được tối ưu hóa để truyền tải các lưu lượng dịch vụ thoại. Trong khi công nghệ NG-SDH là công nghệ truyền dẫn được phát triển trên nền SDH để tuyền tải lưu lượng IP, nhưng nó vẫn tận dụng được cơ sở hạ tầng mạng hiện có sử dụng SDH. Đồng thời, nó khắc phục được những hạn chế của SDH cũ. 2.4.2 Hệ thống PON. Các hệ thống PON đang được triển khai trên thế giới như: APON/BPON, WDM PON, GPON và EPON. Trong đó APON/BPON là những hệ thống được nghiên cứu và triển khai từ giữa những năm 90 của thế kỷ 20, đây là các hệ thống truy nhập quang băng rộng hỗ trợ chỉ cho lưu lượng ATM. GPON với việc cải thiện hơn về tốc độ, hỗ trợ nhiều tốc độ khác nhau cho cả đường lên và đường xuống, đặc biệt là hỗ trợ cả lưu lượng ATM và IP. GPON được nghiên cứu muộn hơn, từ năm 2001, hệ thống EPON cũng đã được triển khai khá phổ biến tại một số nước trên thế giới. EPON được xây dựng trên cơ sở công nghệ Ethernet, khác với GPON, EPON chỉ hỗ trợ truyền dẫn đối xứng. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG CHO MẠNG TRUY NHẬP BĂNG RỘNG TẠI VNPT LẠNG SƠN. Chương 3 giới thiệu về ứng dụng công nghệ mạng quang cho mạng truy nhập băng rộng tại VNPT Lạng Sơn. Nội dung chương đề cập đến các vấn đề: Định hướng triển khai mạng băng rộng của VNPT, Hiện trạng mạng Viễn thông của VNPT Lạng Sơn, các phương pháp dự báo nhu cầu phát triển dịch vụ và cuối cùng đưa ra đề xuất ứng dụng công nghệ mạng truy nhập băng rộng cho mạng truy nhập băng rộng tại VNPT Lạng Sơn tới năm 2015 và định hướng tới 2020. 3.1. HIỆN TRẠNG MẠNG BĂNG RỘNG CỦA VNPT LẠNG SƠN. Hiện tại mạng truy nhập băng rộng VNPT Lạng Sơn phần lớn sử dụng mô hình AON + IPDSLAM theo một trong hai phương thức sau: - Kết nối trực tiếp từ IPDSLAM tới Access CES của mạng MAN-E. - Kết nối từ IP DSLAM tới Access CES của mạng MAN-E băng cáp quang qua Switch Hub đặt tại CO hoặc qua một thiết bị Switch Access đặt trung gian, thiết bị Switch này là thiết bị tích cực. 3.1.1. Mạng MAN-E. Cấu trúc mạng MAN-E hiện tại của VNPT Lạng Sơn gồm: - Mạng MAN: Số lượng UPE: 18, PE-AGG: 02. - 01 BRAS kết nối tới mạng truy nhập xDSL bằng 03 STM1, 01 GE. - 06 L2 switch S3300 của mạng xDSL. Số lượng cổng lắp đặt/sử dụng: 96/ 30. 3.1.2. Mạng truy nhập băng rộng của VNPT Lạng Sơn. Mạng truy nhập băng rộng được đấu nối vào mạng đô thị (MAN-E) của VNPT Lạng Sơn tại các điểm nút thu gom lưu lượng Access CES qua các sợi quang. Thiết bị mạng truy nhập băng rộng VNPT Lạng Sơn gồm: các trạm IP DSLAM, MSAN, Mini DSLAM, ATM DSLAM và Switch. 3.1.2.1. Thiết bị truy nhập băng rộng. Hiện tại, VNPT Lạng Sơn có 99 IP DSLAM gồm hai loại thiết bị MA5600, MA5100 của Huawei và 29 MSAN của Alcatel, 15 MINI DSLAM giao tiếp với mạng MANE qua cổng GE; 30 ATM DSLAM đấu nối tới BRAS E1440 qua giao tiếp STM1, E1; 36 Switch Access giao tiếp với mạng MANE qua cổng GE được lắp đặt tại 245 trạm Viễn thông. Tổng dung lượng: 34560 cổng ADSL, 640 cổng SHDSL. 3.1.2.2. Mạng truy nhập quang. 3.1.3. Nhận xét. Với cấu hình hiện tại, VNPT Lạng Sơn cơ bản mới cung cấp được dịch vụ băng rộng (trên công nghệ ADSL) với tốc độ < = 1Mb/s tới các điểm trên toàn tỉnh Lạng Sơn. Tuy nhiên, với các dịch vụ băng rộng tốc độ > 1Mb/s, như Internet tốc độ cao, IPTV, P2P, hội nghị truyền hình,.... thì khả năng đáp ứng của mạng hiện tại gặp nhiều khó khăn. Ta cũng có thể cung cấp các dịch vụ này qua giải pháp FTTH, tuy nhiên đây vẫn là một giải pháp có chi phí cao. Đặc biệt tại địa bàn Thành phố Lạng Sơn, trung tâm kinh tế, văn hoá của cả tỉnh, nhu cầu các dịch vụ tốc độ cao là rất lớn, hiện tại toàn thành phố có gần 11 nghìn thuê bao ADSL với khoảng 3000 thuê bao có tiềm năng chi trả khoảng 400.000 đ/tháng hoàn toàn có thể chuyển sang sử dụng công nghệ VDSL2, FTTH cho các dịch vụ đòi hỏi tốc độ cao hơn, 123 thuê bao FTTH. Trong khi đó chỉ có 12 điểm có trạm DSLAM và 10 điểm có các Switch Access. như vậy nhu cầu phát triển các trạm mới là hết sức cấp thiết nhằm giảm bán kính phục vụ, giảm chi phí phần mạng ngoại vi, nâng cao chất lượng, tăng khả năng cung cấp băng thông. Ngoài ra còn một số huyện khác nhu cầu sử dụng các dịch vụ đòi hỏi băng thông lớn cũng tương đối nhiều như Đồng Đăng, Hữu Lũng, Bắc Sơn mà mạng hiện tại chưa có khả năng đáp ứng toàn bộ. Chính vì vậy, việc triển khai hệ thống mạng truy nhập băng rộng công nghệ tiên tiến, rút ngắn bán kính phục vụ cho các trạm để cung cấp băng thông cao bên cạnh các trạm DSLAM, Switch Access hiện có là hết sức cần thiết. 3.2. ĐỊNH HƯỚNG TRIỂN KHAI MẠNG TRUY NHẬP CỦA VNPT. 3.2.1. Định hướng phát triển các dịch vụ mới cho khách hàng. VNPT sẽ tập trung phát triển các dịch vụ mới của khách hàng có nhu cầu được cung cấp trên mạng viễn thông.Với nhu cầu sử dụng đa dạng các dịch vụ trên mạng thì việc tăng băng thông truy nhập cho khách hàng là tất yếu. Dựa vào nhu cầu băng thông đối với từng dịch vụ, khả năng sử dụng dịch vụ đối với từng đối tượng khách hàng ta có thể phân chia thành các đối tượng khách hàng với yêu cầu băng thông khác nhau.Từ đó, VNPT sẽ nâng cấp mạng truy nhập để đáp ứng được nhu cầu băng thông của khách hàng. 3.2.2. Định hướng phát triển mạng truy nhập của VNPT. Phát triển mạng truy nhập băng rộng là chìa khóa giúp cho các nhà khai thác dịch vụ viễn thông nói chung và của VNPT nói riêng tăng doanh thu trên nền mạng cố định, đảm bảo vị trí cạnh tranh trên thị trường. Đứng trước sự cạnh tranh khốc liệt trên thị trường viễn thông, đòi hỏi VNPT không những cần phát triển, nâng cấp cơ sở hạ tầng mạng mà còn cần đưa ra thị trường các gói dịch vụ mới, hấp dẫn thu hút được đối tượng khách hàng tiềm năng. 3.2.3. Định hướng công nghệ cho mạng truy nhập của VNPT. 3.2.3.1. Vấn đề lựa chọn công nghệ PON hay AON. Việc lựa chọn công nghệ PON hay AON dựa vào các yếu tố sau:  Lựa chọn công nghệ theo vùng phục vụ.  Lựa chọn công nghệ theo khả năng lắp đặt.  Lựa chọn công nghệ theo khả năng phân chia.  Lựa chọn công nghệ theo khoảng cách phục vụ. 3.2.3.2. Vấn đề lựa chọn công nghệ GEPON hay GPON. Đối với VNPT, Gigabit Ethernet PON (GEPON) và GPON đang là 2 kiểu kiến trúc mạng quang được đánh giá cao. Tuy nhiên, mỗi công nghệ với các ưu và nhược điểm riêng nên việc lựa chọn công nghệ nào cần phải được tính toán cụ thể. VNPT đã định hướng ưu tiên xây dựng một mạng PON dựa trên công nghệ Gigabit (GPON) cho mạng truy nhập băng rộng của VNPT. 3.3. DỰ BÁO NHU CẦU DỊCH VỤ BĂNG RỘNG VÀ PHÁT TRIỂN THUÊ BAO CỦA VNPT LẠNG SƠN TỚI NĂM 2015. 3.3.1. Các bước dự báo nhu cầu dịch vụ và phát triển thuê bao. Dự báo nhu cầu dịch vụ và phát triển thuê bao là một quá trình phức tạp nhưng về cơ bản có thể được phân thành 6 bước chính (xem Hình 3.4). Hình 3.4: Quy trình dự báo nhu cầu dịch vụ và phát triển thuê bao.  Xác định mục tiêu dự báo.  Xử lý các điều kiện ban đầu.  Thu thập dữ liệu.  Tiếp cận và phân tích xu hướng nhu cầu.  Lựa chọn kỹ thuật dự báo và tính toán.  Xác định các giá trị dự báo. 3.3.2. Các phương pháp dự báo dịch vụ và thuê bao.  Phương pháp dự báo ngoại suy.  Phương pháp dự báo theo ý kiến chuyên gia.  Phương pháp dự báo theo mô hình tương quan. Xác định mục tiêu dự báo Xử lý các điều kiện ban đầu Thu thập dữ liệu Xác định các giá trị dự báo dịch vụ và phát triển thuê bao Phân tích xu hướng nhu cầu Lựa chọn kỹ thuật dự báo và tính toán Ảnh hưởng của các dịch vụ khác và cạnh tranh 3.3.3. Xác định mô hình dự báo nhu cầu dịch vụ và phát triển thuê bao. Em đề xuất chọn phương pháp dự báo theo ý kiến chuyên gia để dự báo nhu cầu dịch vụ băng rộng và phát triển thuê bao của VNPT Lạng Sơn. Mô hình dự báo nhu cầu dịch vụ băng rộng và phát triển thuê bao của VNPT Lạng Sơn được mô tả ở hình 3.5. Hình 3.5: Mô hình dự báo nhu cầu dịch vụ và phát triển thuê bao. 3.3.4. Dự báo nhu cầu phát triển dịch vụ và phát triển thuê bao của VNPT Lạng Sơn tới năm 2015. 3.3.4.1. Khái quát điều kiện địa lý, kinh tế - xã hội tỉnh Lạng Sơn. 3.3.4.2. Dự báo nhu cầu phát triển dịch vụ và phát triển thuê bao của VNPT Lạng Sơn tới năm 2015. Số liệu chi tiết dự báo nhu cầu dịch vụ và phát triển thuê bao của VNPT Lạn Sơn được thể hiện ở Bảng 3.4. Dự báo số lượng thuê bao Mô tả thị trường và sử dụng phương pháp chuyên gia dự báo thị phần cho Viễn thông Lạng Sơn. Dự báo nhu cầu dịch vụ Thu thập số liệu: - Số liệu quá khứ - Số liệu kinh tế-xã hội - Chính sách - Giá cước - Quảng cáo,... Sử dụng phương pháp dự báo chuyên gia Mô tả dịch vụ dự báo Số liệu dự báo khác STT Năm Thuê bao điện thoại cố định Thuê bao băng rộng ADSL Thuê bao băng rộng FTTH Thuee bao MyTV 1 2011 65608 22867 274 7635 2 2012 65919 25097 468 10202 3 2013 65812 26915 629 13216 4 2014 65750 29416 803 16658 5 2015 65047 32650 1080 19695 Bảng 3.4: Dự báo nhu cầu dịch vụ và phát triển thuê bao của VNPT Lạng Sơn đến năm 2015. 3.4. PHƯƠNG ÁN TRIỂN KHAI MẠNG TRUY NHẬP QUANG CHO VNPT LẠNG SƠN TỚI NĂM 2015 VÀ ĐỊNH HƯỚNG TỚI NĂM 2020. Đặc điểm của tỉnh Lạng Sơn là một tỉnh có địa bàn rộng, dân cư không tập chung. Vì vậy, để phù hợp với điều kiện trên mạng truy nhập quang của VNPT Lạng Sơn cần thiết kế dựa trên cả công nghệ AON và công nghệ PON. Hiện tại, công nghệ PON chỉ phù hợp triển khai tại khu vực thành phố Lạng Sơn. 3.4.1. Nguyên tắc triển khai. - Lắp đặt các OLT tại phía nhà cung cấp dịch vụ, thường được đặt tại các đài trạm và đấu nối Uplink với các Access CES gần nhất sử dụng nx1GE hoặc 10 GE quang. - Lắp đặt tối đa 02 cấp Splitter tại các vị trí phù hợp để kết nối các thuê bao, đảm bảo tối ưu các sợi quang trên mạng. Quy hoạch số điểm đặt bộ chia càng ít càng tốt. Nhu cầu băng thông xấp xỉ 39 Mbps nên chọn tỉ lệ chia tối đa là 1:64. - Lắp đặt các ONU/ONT tại các cụm dân cư, khu đô thị mới, toà nhà, các căn hộ, trung tâm quận huyện, các khu công nghiệp để cung cấp các giao diện ADSL 2+, VDSL2, FE/GE điện hoặc quang. - Đặt các bộ phân phối cáp gần các user (ONT/ONU). Khoảng cách cáp giữa OLT tới tủ kết nối quang càng xa càng tốt. Dung lượng cáp cần đáp ứng khả năng bảo vệ và mở rộng. - Sử dụng cáp có số sợi lớn để kết nối giữa ODF và tủ. Một cáp có thể kết nối tới một hay nhiều tủ nhưng không nên quá 8 tủ. - ODF và OLT tại CO có thể lắp đặt trên cùng hoặc khác tủ. - Tính toán suy hao đáp ứng được yêu cầu của mạng truy nhập quang. - Nguyên tắc đi cáp. - Nguyên tắc bảo vệ. 3.4.2. Tính toán băng thông, lựa chọn thiết bị. 3.4.2.1. Nguyê tắc tính toán băng thông cho các loại dịch vụ. 3.4.2.2. Nguyên tắc tính toán băng thông cho thiết bị PON. 3.4.2.3. Nguyên tắc lựa chọn thiết bị PON. 3.4.3. Đề xuất giải pháp và lộ trình triển khai mạng truy nhập quang của VNPT Lạng Sơn tới năm 2015. Để phù hợp với điều kiện địa lý, kinh tế, sự phân bố nhu cầu sử dụng dich vụ băng rộng tại địa bàn tỉnh Lạng Sơn em nhận thấy mạng truy nhập quang của VNPT Lạng Sơn nên triển khai theo hướng kết hợp cả AON và PON. Trong giai đoạn tới năm 2015 chỉ triển khai PON cho khu vực thành phố Lạng Sơn. Các khu vực còn lại triển khai hệ thống AON. 3.4.3.1. Triển khai AON tại địa bàn các trung tâm của VNPT Lạng Sơn. Theo cấu hình mạng MAN-E của VNPT Lạng Sơn, mạng được chia làm 5 ring. Tương tự em đề xuất triển khai mạng AON của VNPT Lạng Sơn giai đoạn từ nay tới 2015 như sau: Ring 1: gồm 3 trung tâm Viễn thông: Cao Lộc, Lộc Bình, Đình Lập. Hình 3.8: Sơ đồ đâu nối các thiết bị băng rộng tại ring 1. Ring 2: Gồm các khu vực thuộc các trung tâm Viễn thông Văn Lãng, Tràng Định, Điềm He ( thuộc Văn Quan), Bình Gia, Bắc Sơn. Hình 3.10 Sơ đồ đâu nối các thiết bị băng rộng tại ring 2. Ring 3: Gồm các trung tâm Viễn thông Chi Lăng, Hữu Lũng, Văn Quan. Hình 3.12: Sơ đồ đâu nối các thiết bị băng rộng tại ring 3. Ring 5: Gồm các khu vực thuộc các trung tâm Viễn thông Đồng Đăng. Hình 3.14: Sơ đồ đâu nối các thiết bị băng rộng tại ring 5. 3.4.3.2. Triển khai GPON tại Thành phố Lạng Sơn. Qua những nghiên cứu về các công nghệ PON trên, kết hợp cùng với tình hình triển khai PON tại Việt Nam nói chung, VNPT nói riêng tôi nhận thấy áp dụng công nghệ GPON cho mạng truy nhập quang ở VNPT Lạng Sơn là phù hợp và hiệu quả nhất. - Lắp đặt 01 OLT tại trạm CES Kỳ Lừa với giao diện Uplink lên MAN-E là 1x10GE, và 32 cổng GPON Downlink. - Giai đoạn 2012 – 2013: Trang bị 24 bộ chia 1:4, 48 bộ chia 1:16 và 36 ONU cho các điểm mới phát triển cấu hình: 96 cổng ADSL 2+ và 24 cổng VDSL2. Trong đó 14 bộ chia 1:4 dùng để kết nối các ONU, 12 bội chia 1:4 và 48 bộ chia 1:16, 768 ONT dùng để kết nối các khách hàng FTTH, 864 đầu cuối VDSL2 để cung cấp cho khách hàng dùng VDSL2. - Giai đoạn 2014 – 2015: Trang bị thêm 26 bộ chia 1:4, 32 cổng GPON Downlink tại OLT, 96 ONU với cấu hình 10432 cổng ADSL 2+ và 240 cổng VDSL2, 768 cổng FE quang, 16 bộ chia 1:16 để hoàn thiện toàn bộ cấu hình GPON trong vùng CES Lạng Sơn đủ nhu cầu cung cấp dịch vụ ADSL 2+, VDSL2 và FTTH đến hết năm 2015. Ngoài ra dự kiến còn dư 2294 cổng ADSL 2+, 312 cổng VDSL2, 537 cổng FE quang phục vụ cho phát triển dịch vụ băng rộng trong các năm tiếp theo. 3.4.3.3. Một vài kiến nghị. Song song với quá trình GPON hoá các khu vực trên ta thực hiện điều chuyển các thiết bị DSLAM AON về các địa bàn khác để cung cấp dịch vụ trên nền công nghệ ADSL. Đầu tư thêm thiết bị AON để đáp ứng nhu cầu phát triển dịch vụ trên toàn tỉnh Lạng Sơn. Đồng thời cũng đưa ra lộ trình GPON hoá các vùng có tiềm năng còn lại như thị trấn Đồng Đăng, Thị trấn Hữu Lũng, thị trấn Bắc Sơn … theo nhu cầu thực tại của từng vùng trong giai đoạn 2015 – 2020. Cùng với việc triển khai mạng truy nhập, ta cũng phải lên kế hoạch từng bước tăng dung lượng mạng MANE để đáp ứng được nhu cầu băng thông trên toàn tỉnh KẾT LUẬN. Công nghệ PON là công nghệ phù hợp cho triển khai mạng truy nhập quang hiện tại và trong tương lai. Để tiết kiệm chi phí, không phá vỡ cấu trúc mạng và không phải đầu tư mới các tuyến quang, giai đoạn đầu ta có thể triển khai AON, khi nhu cầu dịch vụ, băng thông tăng cao ta có thể triển khai PON. Thông qua khảo sát, đánh giá nhu cầu sử dụng dịch vụ băng rộng trên địa bàn Lạng Sơn và kết hợp với định hướng triển khai PON của tập đoàn đề xuất phương án triển khai GPON cho VNPT Lạng Sơn tới năm 2015 và định hướng tới năm 2020.KẾT LUẬN Mạng truy nhập quang được xem là cơ sở hạ tầng tốt nhất cho các mạng truy nhập băng rộng. Việc nghiên cứu các mô hình mạng truy nhập quang mới vẫn đang được quan tậm. Mục tiêu hướng tới là mềm dẻo, giảm giá thành, nâng cao hiệu quả sử dụng băng tần sợi quang. Hai loại mạng truy nhập quang chính hiện nay là AON và PON. Trong đó PON với nhiều ưu điểm của mình đang dần thay thế các mạng AON ở những nơi đông dân cư, nhu cầu sử dụng dịch vụ băng rộng lớn. Trong các giải pháp PON thì giải pháp công nghệ GPON là giải pháp hợp lý nhất đối với ba mục tiêu mà mạng truy nhập quang hướng tới. Thứ nhất: không phải thay đổi cấu hình hoặc xây lắp mới tuyến quang mà chỉ cần đặt bộ chia tại điểm tập chung cáp; thứ hai: giảm được chi phí nhờ sử dụng chung được môi trường truyền dẫn giữa nhiều người sử dụng; thứ ba: phù hợp với mọi loại hình truyền thông tin nhờ băng tần rộng của sợ quang. Công nghệ GPON ra đời nhằm mục đích kết hợp các điểm mạnh của truyền tải TDM kết hợp với cơ sở hạ tầng là mạng cáp quang chi phí thấp, kết nối điểm đa điểm, hỗ trợ cả truyền tải TDM và Ethernet. Đây là công nghệ hứa hẹn sẽ giải quyết được các vấn đề tắc nghẽn băng thông cho phép xây dựng mạng cáp quang truy nhập băng rộng có tính tương tác cao. Hiện nay GPON đã được ITU chuẩn hoá, và hoàn toàn phù hợp với yêu cầu thực tế của thị trường Việt Nam nói chung và Lạng Sơn nói riêng. KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Nghiên cứu hệ thống truy nhập PON dựa trên kỹ thuật truy nhập WDMA đang là hướng mở. Tiềm năng của những hệ thống này rất hứa hẹn trong tương lai. Đây chính là sự thách thức đối với những nhà nghiên cứu cũng như sản xuất thiết bị. Hướng nghiên cứu tiếp theo của luận văn là về kỹ thuật truy nhập WDMA cho PON và đưa ra những giải pháp cụ thể phù hợp với mạng lưới của của VNPT nói chung và của VNPT Lạng Sơn nói riêng. Xây dựng cấu hình mạng truy nhập dựa trên công nghệ GPON cho VNPT Lạng Sơn tới năm 2020.