Hướng dẫn FTTH

Thường được gọi là “Bằng chứng tương lai”, Fiber to the home (FTTH) là một công nghệ mới để cung cấp tín hiệu giao tiếp qua cáp quang. Nó là một sự thay thế hiệu quả và kinh tế cho cơ sở hạ tầng đồng hiện có bao gồm điện thoại và cáp đồng trục. Công nghệ này đủ hiệu quả để cung cấp băng thông cao hơn nhiều cho người tiêu dùng và doanh nghiệp. Do đó, hướng dẫn này bao gồm tất cả các khía cạnh kỹ thuật và kinh tế của FTTH và mô tả các điều khoản liên quan một cách chi tiết

Những độc giả muốn tìm hiểu kiến thức cơ bản về FTTH. Nó được phát triển bằng một ngôn ngữ đơn giản và tất cả các thuật ngữ kỹ thuật được giải thích chi tiết với mục tiêu làm cho nhiều người đọc dễ hiểu. Hướng dẫn này nhằm giúp bạn bắt đầu thoải mái với công nghệ Fiber to gia đình và các tiện ích khác nhau của nó.

Người đọc có hiểu biết cơ bản về công nghệ FTTH cũng như các thuật ngữ liên quan của nó.

FTTH – Giới thiệu

Để truy cập các công nghệ mạng, thông thường có hai cách tức là Cố định và cách thứ hai là Cách không dây . Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ thảo luận về phương pháp ‘Cố định’, về mặt kỹ thuật được gọi là Công nghệ FTTH

FTTH là gì?

Fiber to the Home hay đơn giản là FTTH là công nghệ sử dụng cáp quang trực tiếp từ điểm trung tâm đến khu dân cư (như hình sau). Nó cung cấp dịch vụ internet tốc độ cao không bị gián đoạn. Ở đây, “H” bao gồm cả gia đình và doanh nghiệp nhỏ

FTTH là giải pháp truy cập cáp quang tối ưu mà mỗi thuê bao được kết nối với một sợi quang. Các tùy chọn triển khai được thảo luận trong hướng dẫn này dựa trên một đường dẫn cáp quang hoàn chỉnh từ Điểm cuối Đường dây Quang (OLT) đến ngay cơ sở thuê bao.

Sự lựa chọn này tạo điều kiện cho các dịch vụ và nội dung băng thông cao đến từng khách hàng và đảm bảo băng thông tối đa cho các nhu cầu về dịch vụ mới trong tương lai. Do đó, các tùy chọn Hybrid liên quan đến mạng lưới cơ sở hạ tầng đồng ‘một phần’ và ‘một phần’ không được bao gồm.

Là một truy cập vào nhà qua cáp quang, kịch bản Fiber to The Home (FTTH) chủ yếu dành cho đơn vị gia đình đơn lẻ (SFU), cung cấp một số lượng cổng tương đối nhỏ, bao gồm các loại sau – POTS, 10/100/1000 BASE- T và RF (18dBmV).

Phương pháp cáp quang có thể được triển khai theo hai cách: Phương pháp chủ động và Phương pháp bị động. Việc triển khai FTTH đại trà hiện nay dựa trên phương pháp thụ động. Do đó, chúng ta hãy thảo luận chi tiết về Phương pháp Bị động.Phương pháp thụ động – Hai công nghệ điển hình được sử dụng trong phương pháp này là Mạng quang thụ động Ethernet (EPON) & Mạng quang thụ động có khả năng Gigabit (GPON). Tham khảo hình ảnh sau đây

Vòng lặp thuê bao kỹ thuật số tốc độ bit rất cao (VDSL) hỗ trợ tốc độ bit tối đa là 55 bps. VDSL2 có QoS tốt hơn và SNR tốt hơn.
ADSL (đường dây thuê bao kỹ thuật số không đối xứng) hỗ trợ tốc độ bit tối đa 8Mbps, tuy nhiên ADSL2 có thể lên đến 12Mbps.
SHDSL là viết tắt của đường dây thuê bao kỹ thuật số tốc độ bit cao đối xứng . Đường kính của điện thoại càng lớn thì khoảng cách mà nó có thể đạt được càng dài. Tốc độ truyền phụ thuộc vào đường kính của dây điện thoại.
Mạng kỹ thuật số dịch vụ tích hợp (ISDN) dựa trên mạng chuyển mạch kênh.

Tại sao FTTH?

Sợi cung cấp một số lợi thế so với các công nghệ trước đây (Đồng). Những điều quan trọng nhất như sau:

Khả năng mang thông tin khổng lồ
Có thể nâng cấp dễ dàng
Dễ dàng để cài đặt
Cho phép các dịch vụ hoàn toàn đối xứng
Giảm chi phí vận hành và bảo trì
Bao phủ khoảng cách rất xa
Mạnh mẽ, linh hoạt và đáng tin cậy
Cho phép cáp có đường kính nhỏ và nhẹ
An toàn và bảo mật
Miễn nhiễm với nhiễu điện từ (EMI)
Chi phí thấp hơn

Bảng sau liệt kê các dịch vụ nâng cao có thể được cung cấp thông qua FTTH cùng với băng thông của chúng.

Dịch vụ	Băng thông
Tải xuống dữ liệu	10 Mb / giây
VoIP và hội nghị truyền hình	1 Mb / giây
Nhạc theo yêu cầu, nội dung đa phương tiện	2 Mb / giây
Chơi game trực tuyến	1 Mb / giây
Truyền hình kỹ thuật số SD	3 Mb / giây
TV kỹ thuật số HD	8 Mb / giây
Các kênh truyền hình bổ sung	16 Mb / giây

FTTH vs xDSL

Bảng sau đây cho thấy sự so sánh điển hình giữa các thiết bị FTTH và xDSL về băng thông và khoảng cách (phạm vi tiếp cận tối đa) –

Vận chuyển	ADSL	ADSL2	ADSL2 +	VDSL	VDSL2	FTTH PON
Băng thông tối đa	D: 8 triệu	12 triệu	24 triệu	55 triệu	100 triệu	100+
U:1M	3,5 triệu	1M	19 triệu	100 triệu	100+
Khoảng cách	3-5 nghìn triệu	<= 1,3 nghìn triệu	<= 100 nghìn triệu

Khoảng cách ảnh hưởng sâu sắc đến hiệu suất của xDSL.
Khoảng cách không phải là vấn đề đối với FTTH, vì phạm vi tiếp cận tối đa là hơn 20 km.
FTTH hỗ trợ tất cả các dịch vụ hiện có.

Khoảng cách ảnh hưởng sâu sắc đến hiệu suất của xDSL.

Khoảng cách không phải là vấn đề đối với FTTH, vì phạm vi tiếp cận tối đa là hơn 20 km.
FTTH hỗ trợ tất cả các dịch vụ hiện có.

Khoảng cách và băng thông

Các điểm sau đây giải thích các thông số về khoảng cách và băng thông:

ISDN – 2B + D = 2 × 64 + 16 = 144 Kb / giây
HDSDN – Tiêu chuẩn Mỹ 0.51mm, 2M tối đa 5km.
ADSL – 3-5 km 8 Mb / giây
ADSL2 – 3-5 km 12 Mb / giây
ADSL2 + – 3-5 km 24 Mbps
VDSL – ≤ 1,3 km, 55 Mbps; VDSL2 lên / xuống 100 Mbps

Thuật ngữ FTTH

Bây giờ chúng ta hãy thảo luận ngắn gọn về các thuật ngữ thường được kết hợp với FTTH.

Khoảng cách sợi quang khác nhau

Một OLT được kết nối với một số ONU / ONT. Khoảng cách sợi quang vi sai là sự khác biệt trong khoảng cách giữa ONU / ONT gần nhất và xa nhất so với OLT. Trong GPON, khoảng cách sợi quang vi sai tối đa là 20 km . Điều này ảnh hưởng đến kích thước của cửa sổ khác nhau và nó phù hợp với ITU-T G.983.1.

Phạm vi tiếp cận logic

Phạm vi tiếp cận logic được định nghĩa là khoảng cách tối đa có thể được bao phủ cho một hệ thống truyền dẫn cụ thể, bất kể ngân sách quang học là bao nhiêu. Vì, phạm vi tiếp cận logic là khoảng cách tối đa giữa ONU / ONT và OLT ngoại trừ giới hạn của lớp vật lý – Trong GPON, phạm vi tiếp cận logic tối đa được định nghĩa là 60 km .

Độ trễ truyền tín hiệu trung bình

Độ trễ truyền tín hiệu trung bình là giá trị trung bình của các giá trị độ trễ ngược và xuôi giữa các điểm tham chiếu. Giá trị này được xác định bằng cách đo độ trễ khứ hồi và sau đó chia cho 2. GPON phải đáp ứng các dịch vụ yêu cầu độ trễ truyền tín hiệu trung bình tối đa là 1,5 Ms. Cụ thể, hệ thống GPON phải có thời gian trễ truyền tín hiệu trung bình tối đa nhỏ hơn 1,5 Ms giữa các điểm tham chiếu TV

Mạng truy cập quang (OAN)

Mạng truy nhập quang là mạng truy nhập về phía mạng, nó còn được gọi là SNI (Giao diện mạng dịch vụ). Các cổng liên kết lên của OLT kết nối với Vòng chuyển mạch L2 của mạng truy cập. Tất cả các thành phần ở giữa khác như ODF / FDMS được kết nối với SNI đều nằm trong Mạng truy cập quang.

Mạng phân phối quang (ODN)

Trong Công nghệ PON về phía hạ lưu, tất cả các thành phần thụ động từ Cổng PON của OLT đến Cổng PON của ONT đều thuộc Mạng phân phối quang. Thông thường, Splitter và ODF / FDMS thuộc loại này.

Ngắt đường truyền quang (OLT)

Thiết bị Văn phòng Trung tâm (CO) cung cấp cho PON các giao diện mạng khác nhau. Một OLT phục vụ nhiều ONT thông qua truyền PON Downstream, tức là từ OLT đến ONT thường là TDM. Lưu lượng ngược dòng, tức là, từ ONT đến OLT thường là TDMA. Hệ thống PON có thể đối xứng hoặc không đối xứng.

Ngắt mạng quang (ONT) / Đơn vị mạng quang (ONU)

Chấm dứt Mạng Quang là Thiết bị Mặt bằng của Khách hàng cung cấp giao diện người dùng cho khách hàng.

Phạm vi tiếp cận vật lý

Phạm vi tiếp cận vật lý được định nghĩa là khoảng cách vật lý tối đa có thể đạt được đối với một hệ thống truyền dẫn cụ thể. ‘Phạm vi tiếp cận vật lý’ là khoảng cách vật lý tối đa giữa ONU / ONT và OLT. Trong GPON, hai tùy chọn được xác định cho phạm vi tiếp cận thực tế: 10 km và 20 km.

Dịch vụ

Dịch vụ được định nghĩa là một dịch vụ mạng được yêu cầu bởi các nhà khai thác. Dịch vụ được mô tả bằng một cái tên được mọi người công nhận rõ ràng, bất kể đó là tên cấu trúc khung hay tên chung.

Tốc độ bit

GPON hướng tới tốc độ truyền lớn hơn hoặc bằng 1,2 Gbps. Theo đó, GPON xác định hai tổ hợp tốc độ truyền như sau:

Tăng 1,2 Gb / giây, giảm 2,4 Gb / giây
Tăng 2,4 Gb / giây, giảm 2,4 Gb / giây

Tốc độ bit quan trọng nhất là 1,2 Gb / giây ngược dòng và 2,4 Gb / giây hạ lưu, cấu thành gần như tất cả các hệ thống GPON đã triển khai và có kế hoạch.

Tỷ lệ phân chia

Tỷ lệ phân chia cho GPON càng lớn thì càng tiết kiệm hơn từ khía cạnh chi phí. Tuy nhiên, tỷ lệ phân chia lớn hơn đồng nghĩa với việc phân chia băng thông và công suất quang lớn hơn, điều này tạo ra nhu cầu tăng ngân sách điện năng để hỗ trợ phạm vi tiếp cận vật lý.Tỷ lệ phân chia lên đến 1:64 là thực tế cho lớp vật lý, dựa trên công nghệ hiện tại. Tuy nhiên, dự đoán sự phát triển liên tục của các mô-đun quang học, lớp TC phải xem xét tỷ lệ phân chia lên đến 1: 128.

Tỷ lệ dữ liệu

THỨ HAI	DS (Mbps)	US (Mb / giây)
BPON	155,52	155,52
Amd 1	622.08	155,52
622.08	622.08
Amd 2	1244,16	155,52
1244,16	622.08
GPON	1244,16	155,52
1244,16	622.08
1244,16	1244,16
2488,32	155,52
2488,32	622.08
2488,32	1244,16
2488,32	2488,32
EPON	1250	1250
10GEPON ⁺	10312,5	10312,5

FTTH – PON

PON là Mạng quang thụ động có kiến trúc một điểm đến nhiều điểm. Như thể hiện trong hình ảnh sau, nó bao gồm Thiết bị đầu cuối đường truyền quang (OLT), Thiết bị mạng quang và Bộ chia quang thụ động

Lịch sử của PON

Hoạt động Mạng quang thụ động (PON) đầu tiên được khởi xướng bởi nhóm FSAN vào giữa những năm 1990. Tiêu chuẩn ban đầu bao gồm truyền 155 Mbps dựa trên ATM được gọi là tiêu chuẩn APON / BPON . Sau đó, tiêu chuẩn này được nâng cao lên mức 622 Mbps.

Năm 2001, IEEE bắt đầu phát triển một tiêu chuẩn dựa trên Ethernet được gọi là EPON . Năm 2001, nhóm FSAN bắt đầu phát triển một tiêu chuẩn tốc độ gigabit, tức là GPON , để được ITU-T phê chuẩn

Kiến trúc mạng PON

Hình minh họa sau đây cho thấy kiến trúc mạng của PON

Ở đâu,

SNI – Giao diện nút dịch vụ
IFPON – Giao diện cho PON
UNI – Giao diện nút người dùng

Như thể hiện trong hình minh họa ở trên, ODN có thể được cấu hình với một hoặc nhiều bộ tách với một số tầng.

PON – Ghép kênh

PON sử dụng WDM để nhận ra vận chuyển hai chiều trên một sợi quang (xem hình minh họa bên dưới)

Để phân biệt các tín hiệu theo hai hướng khác nhau, hai công nghệ ghép kênh được áp dụng, đó là:

TDM
TDMA

Hãy để chúng tôi thảo luận chi tiết về chúng –Ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM) cho hạ lưu – Đây là một kỹ thuật truyền và nhận các tín hiệu riêng biệt trên một đường dẫn tín hiệu chung. Đối với điều này, nó sử dụng các thiết bị chuyển mạch đồng bộ ở mỗi đầu của đường truyền; kết quả là mỗi tín hiệu xuất hiện trên dây chỉ một phần nhỏ thời gian theo kiểu xen kẽ

Đa truy nhập phân chia theo thời gian () cho ngược dòng – Kỹ thuật này tạo điều kiện cho nhiều người dùng chia sẻ cùng một kênh tần số bằng cách chia tín hiệu thành các khe thời gian khác nhau.

PON: Hạ lưu

Chế độ phát – Dữ liệu truyền xuống được truyền tới tất cả các ONU. Tuy nhiên, tại ONU, chỉ gói cụ thể được xử lý và các gói còn lại sẽ bị loại bỏ.

PON: Ngược dòng (chế độ TDMA)

Hình minh họa sau đây mô tả chế độ TDMA

Hình minh họa sau đây cho thấy cả hai công nghệ cùng nhau

Thuật ngữ PON

Sau đây là các thuật ngữ PON –

ODN (Mạng phân phối quang) – ODN nhận ra đường truyền quang từ OLT tới người dùng và ngược lại. Nó sử dụng các thành phần quang học thụ động.
OLT (Kết thúc đường truyền quang) – OLT là điểm cuối của nhà cung cấp dịch vụ của PON và được đặt trong CO hoặc đầu cuối.
ONT / ONU (Kết thúc mạng quang) – ONT là thiết bị kết thúc PON và cung cấp các giao diện dịch vụ gốc cho người dùng. Một ONT thường được đặt tại cơ sở của khách hàng.

Mạng truy cập PON

Mạng quang thụ động (PON) về cơ bản là một hệ thống truy cập dựa trên sợi quang với chi phí hiệu quả cung cấp các dịch vụ phát ba lần (thoại, video và dữ liệu) cho cả doanh nghiệp và khách hàng dân cư. Bên cạnh đó, cấu trúc liên kết đơn giản được hiển thị trong hình minh họa sau, PON có thể hoạt động trong các cấu trúc liên kết khác. Ví dụ – Bus hoặc tuyến tính, phân tách phân tán, v.v.

Các loại cấu trúc liên kết khác nhau được sử dụng, phụ thuộc vào hồ sơ phân phối của khách hàng.

Một ONT có thể được kết nối với PON theo bất kỳ hình thức nào miễn là –

Ngân sách quang học từ ONT đến OLT & ngược lại được đáp ứng.
Đặc điểm kỹ thuật của khoảng cách chênh lệch tối đa giữa các ONT khác nhau được đáp ứng.
Chiều dài sợi quang từ ONT đến OLT nằm trong phạm vi cho phép.
Không được vượt quá giới hạn số lượng ONT tối đa mà hệ thống PON có thể hỗ trợ.