›

Tài liệu giảng dạy Công nghệ truy nhập trong mạng NGN - Nguyễn Việt Hùng

pdf 122 trang huongle 5720
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Tài liệu giảng dạy Công nghệ truy nhập trong mạng NGN - Nguyễn Việt Hùng", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdftai_lieu_giang_day_cong_nghe_truy_nhap_trong_mang_ngn_nguyen.pdf

Nội dung text: Tài liệu giảng dạy Công nghệ truy nhập trong mạng NGN - Nguyễn Việt Hùng

  1. TỔNG CÔNG TY BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG TRUNG TÂM ĐÀO TẠO BƯU CHÍNH VIÊN THÔNG I Tài liệu giảng dạy CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP TRONG MẠNG NGN Biên soạn: Nguyễn Việt Hùng Hà nội tháng 5 năm 2007 i
  2. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN MỤC LỤC MỤC LỤC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i DANH MỤC HÌNH VẼ . . . i DANH MỤC BẢNG BIỂU . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii TỪ VIẾT TẮT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iv PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG . . . . . . . . . . . . . 1 Chương 1: Phát triển của mạng viễn thông và phương thức truy truy nhập . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.1 Các thế hệ mạng truy nhập và mạng viễn thông tương ứng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.1.1 Mạng NGN và các công nghệ truy nhập 2 2.1.1 Những giai đoạn phát triển của mạng truy nhập 3 1.2 Công nghệ truy nhập hữu tuyến . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3 Công nghệ truy nhập vô tuyến . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.4 Những công nghệ truy nhập hữu tuyến cạnh tranh . . . . . . . . . 6 1.1.1 Công nghệ PLC 6 1.1.2 Công nghệ CM (CATV) 8 1.5 So sánh và đánh giá các công nghệ truy nhập . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 PHẦN II: CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP HỮU TUYẾN 10 Chương 2: Họ công nghệ xDSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.1 Công nghệ trong họ xDSL . . . 11 2.2 Kiến trúc hệ thống . . . . . . . . . . 15 1.1.3 Thiết bị nhà cung cấp dịch vụ kết nối 15 1.1.4 Phía khách hàng 16 1.1.5 Mạch vòng thuê bao 16 2.3 ADSL, ADSL2, ADSL2+ . . . . . . . . . . . . . . 16 1.1.6 ADSL 17 2.3.1.1 Kĩ thuật điều chế . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.3.1.2 Kỹ thuật truyền dẫn song công . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3.1.3 Nguyên lý thu phát . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.1.7 ADSL2 22 2.3.1.4 Giới thiệu chung . . . . . . . . . . . 22 2.3.1.5 Các tính năng liên quan đến ứng dụng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.3.1.6 Các tính năng liên quan đến PMS-TC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.3.1.7 Các tính năng liên quan đến PMD . . . . . . . . . . . 24 1.1.8 ADSL2+ 26 2.3.1.8 Giới thiệu chung . . . . . . . . . . . . 26 2.3.1.9 Mở rộng băng tần . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.3.1.10 Ghép để đạt tốc độ cao hơn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.3.1.11 Một số tính năng khác của ADSL2+ . . . . . . 28 2.4 HDSL, HDSL2,SHDSL, HDSL4 . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 1.1.9 HDSL 29 2.4.1.1 HDSL nguyên bản . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.4.1.2 Khả năng và ứng dụng HDSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.4.1.3 Truyền dẫn HDSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 i
  3. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN 1.1.10 HDSL thế hệ thứ hai (HDSL2) 31 1.1.11 SHDSL 31 1.1.12 HDSL4 31 2.5 VDSL và VDSL2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 1.1.13 VDSL 31 1.1.14 VDSL2 33 2.6 Tình hình triển khai tại Việtnam . . . . . . . . . 34 Chương 3: Công nghệ truy nhập quang . 35 3.1 Các mạng PON 35 3.2 APON . . . . . . . 38 1.1.15 Cấu hình tham chiếu 38 3.2.1.1 OLT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.2.1.2 ONU . . . . . . . . . . . . . 40 3.2.1.3 ODN . . . . . . . . . . . . . 41 1.1.16 Các đặc tả cho APON 42 1.1.17 Cấu trúc phân lớp APON 43 3.2.1.4 Lớp vật lý . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.2.1.5 Lớp hội tụ truyền dẫn TC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.3 EPON . . . . . . . . . . . . . . . 44 1.1.18 Kiến trúc EPON 44 1.1.19 Mô hình ngăn xếp EPON 45 1.1.20 Giao thức EPON 46 1.1.21 Bảo mật trong EPON .46 1.1.22 Những bước phát triển tiếp theo 47 3.4 Metro Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 1.1.23 Lợi ích khi dùng dịch vụ Ethernet 48 3.4.1.1 Tính dễ sử dụng . . . . . . . . . . . 48 3.4.1.2 Hiệu quả về chi phí . . . 48 3.4.1.3 Tính linh hoạt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 1.1.24 Mô hình dịch vụ Ethernet 49 3.4.1.4 Kết nối Ethernet ảo . . . . . . . 49 3.4.1.5 Khuôn khổ định nghĩa dịch vụ Ethernet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 1.1.25 Các thuộc tính dịch vụ Ethernet 52 3.4.1.6 Ghép dịch vụ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 3.4.1.7 Gộp nhóm . . . . . . 52 3.4.1.8 Đặc tính băng thông . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 3.4.1.9 Thông số hiệu năng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 3.4.1.10 Vấn đề an ninh mạng (Network security) . . . . . . . . . . . . . . . . 53 1.1.26 Tình hình triển khai 53 1.1.27 Những công nghệ được sử dụng 56 3.4.1.11 Truyền tải Metro Ethernet qua SONET/SDH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 3.4.1.12 RPR . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 PHẦN III: CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP VÔ TUYẾN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Chương 4: Các mạng truy nhập không dây băng rộng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 4.1 Giới thiệu chung . . . . . 59 ii
  4. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN 4.2 Phát triển của truy nhập vô tuyến hội tụ đến 4G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 1.1.28 Hệ thống thông tin di động 2G và nền tảng CDMA 61 4.2.1.1 GSM . . . . . . . . . . . . . 61 4.2.1.2 IS-95 . . . . . . 62 4.2.1.3 GPRS . . . 63 1.1.29 Hệ thống 3G 63 4.2.1.4 IMT-2000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 4.2.1.5 GPP2 & cdma2000 . . . . . . . . . . 64 1.1.30 WLAN 65 1.1.31 Wimax 66 1.1.32 Hệ thống 4G 67 4.3 So sánh đánh giá các công nghệ . . . . . . . . . . . . . . 67 Chương 5: Truy nhập qua vệ tinh . . . . . . . 69 5.1 Giới thiệu chung . . . . . 69 5.2 Hệ thống VSAT . . . . . . . . . . . . . . 71 Chương 6: WLAN và WI-FI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 6.1 Giới thiệu chung . . . . . 72 6.2 Kiến trúc WLAN . . . . . . . . 72 1.1.33 Cấu hình mạng WLAN 72 6.2.1.1 Cấu hình mạng WLAN độc lập . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 6.2.1.2 Cấu hình mạng WLAN cơ sở . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 6.2.1.3 Kiến trúc đầy đủ của WLAN . . . . . . . . . . . . . 74 1.1.34 Mô hình tham chiếu cơ bản IEEE 802.11 75 6.3 Chuẩn công nghệ . . . . . . 76 6.4 Hệ thống thiết bị . . . . . 79 1.1.35 Các card giao diện mạng vô tuyến 79 1.1.36 Các điểm truy nhập vô tuyến 79 1.1.37 Cầu nối vô tuyến từ xa 80 6.5 Bảo mật . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 1.1.38 Tập dịch vụ ID (SSID) 81 1.1.39 Giao thức bảo mật tương đương hữu tuyến (WEP) 82 1.1.40 Lọc địa chỉ MAC 83 6.6 Tình hình triển khai tại Việtnam . . . . . . . . 84 Wimax 85 6.7 Giới thiệu chung . . . . . 85 1.1.41 Lịch sử Wimax 85 1.1.42 Khái niệm Wimax 86 1.1.43 Băng tần 86 6.8 Kiến trúc Wimax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 1.1.44 Cấu hình mạng 87 6.8.1.1 Cấu hình mạng điểm- đa điểm (PMP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 6.8.1.2 Cấu hình mắt lưới MESH . . . . . . . . . . . . . 87 1.1.45 Mô hình phân lớp 88 6.9 Chuẩn công nghệ . . . . . . 89 1.1.46 Chuẩn 802.16-2001 90 iii
  5. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN 1.1.47 Chuẩn 802.16a-2003 91 1.1.48 Chuẩn 802.16c-2002 91 1.1.49 Chuẩn 802.16d-2004 91 1.1.50 Chuẩn 802.16e-2005 92 6.10 Một số đặc điểm kỹ thuật của Wimax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 1.1.51 Lớp vật lý 92 6.10.1.1 Khái niệm OFDM . . . 93 6.10.1.2 OFDMA cho lớp vật lý vô tuyến MAN-OFDMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 6.10.1.3 SOFDMA theo tỷ lệ (S-OFDMA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 6.10.1.4 Kênh con hóa . . . 95 1.1.52 Lớp MAC 97 6.11 Hệ thống thiết bị . . . . . . . . . . . 99 6.12 Bảo mật . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 6.13 Tình hình triển khai tại Việtnam . . . . . . . . . . 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 105 106 iv
  6. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN DANH MỤC HÌNH VẼ Ch¬ng 2:Hình 1.1: Mạng thế hệ sau và các công nghệ truy nhập 3 Ch¬ng 3:Hình 1.2: Sự ra đời của các dòng thiết bị truy nhập 4 Ch¬ng 4:Hình 1.3: Thiết bị DLC thế hệ 3 5 Ch¬ng 5:Hình 1.4: Thiết bị truy nhập IP cho mạng thế hệ sau 6 Ch¬ng 6:Hình 2.1: Lịch sử phát triển của các công nghệ trong họ xDSL 11 Ch¬ng 8:Hình 2.2: Bộ cung cấp mạch vòng thuê bao số xDSL 15 Ch¬ng 9:Hình 2.3: Cấu trúc hệ thống ADSL 16 Ch¬ng 10:Hình 2.4: ADSL sử dụng và không sử dụng kĩ thuật triệt tiếng vọng 18 Ch¬ng 11:Hình 2.5: Phân chia băng tần của kĩ thuật FDM 19 Ch¬ng 12:Hình 2.6: Phân chia băng tần của kĩ thuật EC 20 Ch¬ng 13:Hình 2.7 Phân tách tín hiệu lên, xuống bằng phương pháp khử tiếng vọng 20 Ch¬ng 14:Hình 2.8 : Sơ đồ khối thu và phát ADSL 21 Ch¬ng 15:Hình 2.9: Tốc độ số liệu đường xuống của ADSL2+ so với ADSL2 27 Ch¬ng 16:Hình 2.10: Ghép hai đường ADSL2+ 28 Ch¬ng 17:Hình 2.11: Khả năng cung cấp dịch vụ của kĩ thuật VDSL 32 Ch¬ng 19:Hình 2.12: Tình hình triển khai xDSL tại Việt nam của VNPT 34 Ch¬ng 20:Hình 3.1: Sơ đồ logic hệ thống mạng PON 36 Ch¬ng 21:Hình 3.2: Cấu hình chung của một mạng PON 38 Ch¬ng 22:Hình 3.3: Cấu hình tham chiếu APON 38 Ch¬ng 23:Hình 3.4: Các khối chức năng trong OLT 39 Ch¬ng 24:Hình 3.5: Các khối chức năng trong ONU 40 Ch¬ng 25:Hình 3.6: Cấu hình vật lý của ODN 42 Ch¬ng 26:Hình 3.7: Cấu trúc phân lớp mạng APON 43 Ch¬ng 27:Hình 3.8: Ngăn xếp EPON 46 Ch¬ng 28:Hình 3.9 Mạng MAN thử nghiệp tại thành phố Hồ Chí Minh 53 Ch¬ng 29:Hình 3.10 Mạng MAN tại Ninh Bình 55 Ch¬ng 30:Hình 4.1 : Các công nghệ truy nhập vô tuyến 59 Ch¬ng 31:Hình 4.2: Xu hướng hội tụ của công nghệ truy nhập vô tuyến 60 Ch¬ng 32:Hình 4.3: Mốc lịch sử của truy nhập vô tuyến 61 Ch¬ng 33:Hình 4.4: Sự phát triển lên 4G từ các công nghệ WAN 61 Ch¬ng 34:Hình 4.5: Hệ thống IMT 2000 63 Ch¬ng 35:Hình 4.6 : Các công nghệ truy nhập vô tuyến cạnh tranh 68 Ch¬ng 36:Hình 5.1 Điện thoại di động Iridium 70 Ch¬ng 37:Hình 6.1 Quá trình phát triển WLAN 72 Ch¬ng 38:Hình 6.2: Cấu hình mạng WLAN độc lập 73 Ch¬ng 39:Hình 6.3 Cấu hình mạng WLAN cơ sở 74 Ch¬ng 40:Hình 6.4: Cấu hình WLAN dùng bộ lặp 74 Ch¬ng 41:Hình 6.5: Kiến trúc WLAN đầy đủ 75 Ch¬ng 42:Hình 6.8: Mô hình tham chiếu cơ bản IEEE 802.11 76 Ch¬ng 43:Hình 6.6: Mô hình tham chiếu 78 Ch¬ng 44:Hình 6.9: Điểm truy nhập AP 80 Ch¬ng 45:Hình 6.10: Cầu nối vô tuyến 81 i
  7. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Ch¬ng 46:Hình 7.1: Cấu hình điểm-đa điểm (PMP) 87 Ch¬ng 47:Hình 7.2: Cấu hình mắt lưới MESH 88 Ch¬ng 48:Hình 7.3: Các phân lớp giao thức Wimax cho hai lớp cuối cùng 89 Ch¬ng 49:Hình 7.4: Vị trí của chuẩn IEEE 802.16 trong cấu trúc chuẩn IEEE 802 90 Ch¬ng 50:Hình 7.5: Quá trình truyền dẫn 92 Ch¬ng 51:Hình 7.6: OFDM với 9 sóng mang con 94 Ch¬ng 53:Hình 7.7: Ấn định khe thời gian trong OFDM 96 Ch¬ng 54:Hình 7.8: Phân lớp MAC và các chức năng 98 ii
  8. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN DANH MỤC BẢNG BIỂU Ch¬ng 7:Bảng 2.1: Các công nghệ trong họ xDSL 13 Ch¬ng 18:Bảng 2.2: Tốc độ khoảng cách các loại VDSL 32 Ch¬ng 52:Bảng 7.1: Các tham số của SOFDMA 95 Ch¬ng 55:Bảng 7.2: Thương hiệu của các nhà cung cấp thiết bị Wimax 99 iii
  9. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN TỪ VIẾT TẮT TỪ VIẾT TĂT NGHĨA TIẾNG ANH NGHĨA TIẾNG VIÊT ADC Analog-to-Digital Converter Biến đổi số tương tự AAA Authentication, authorization and Nhận thực, cấp phép và lập tài Account khoản AAS Adaptive Antenna System Hệ thống anten thích ứng ACK Acknowledgment Xác nhận ADSL Asymmetric Digital Subcriber Line Đường dây thuê bao số bất đối xứng AES Advance Ecryption Standard Chuẩn mật mã nâng cao AK Authorization Key Khóa nhận thực AMC Adaptive Modulation and Coding Điều chế và mã hóa thích ứng ANSI American National Standards Viện Quốc Gia Mỹ Institute APON ATM Passive Optical Network Mạng quang thụ động truyền dẫn không đồng bộ ARQ Automatic Retransmission Request Yêu cầu truyền lại tự động ASN Access Service Network Mạng dịch vụ truy nhập ATM Asynchronuos Transfer Mode Phương thức truyền dẫn không đồng bộ ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền không đồng bộ ATP Access Termination Point Điểm tham chiếu đầu cuối truy nhập AWGN Additive White Gauussian Noise Nhiễu Gauss trắng cộng BE Best Effort Dịch vụ nỗ lực tốt nhất BER Bit Error Ratio Tỉ số tín hiệu trên nhiễu B-ISDN B-Inergrated Service Digital Network Mạng số các dịch vụ tích hợp băng rộng BPSK Binary Phase shift Keying Khóa chuyển pha nhị phân BR Bandwidth Request Yêu cầu băng thông B-RAS BroadBand Remote Access Server Máy chủ truy nhập băng rộng từ xa BS Base Station Trạm gốc BSN Block Sequence Number Số thứ tự khối BTC Block Turbo Code Mã Turbo khối BW Bandwidth Băng thông BWA Broadband Wireless Access Truy nhập không dây băng rộng iv
  10. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN C/I Carrier to Interference Ratio Tỉ số tín hiệu/ nhiễu CA Collision Avoidance Tránh xung đột CAP Carrierless Amplitude and Phase Điều chế biên độ pha không sóng modulation mang CBC Cipher Block Chaining Chuỗi khối mã hóa CC Confirmation Code Mã xác nhận CCI Co-Channel Interference Nhiễu kênh liên kết CCK Complementary Coded Keying Khóa mã hóa bổ sung CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CID Connection Identifier Nhận dạng kết nối CO Central Office Trung tâm chuyển mạch CP Cyclic Prefix Tiền tố tuần hoàn CPE Customer Premises Equipment Thiết bị truyền thông cá nhân CPE Customer Premises Equipment Thiết bị truyền thông cá nhân CPS Common Part Sublayer Lớp con phần chung CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra độ dư vòng tuần hoàn CS Convergence Sublayer Lớp con hội tụ CSMA Carrier Sense Multiple Access Đa truy nhập cảm nhận sóng mang CSN Connection Service Network Mạng dịch vụ kết nối CTC Concatenated Turbo Code Mã Turbo xoắn DAMA Demand Assigned Multiple Access Đa truy nhập ấn định theo nhu cầu DCD Downlink Channel Descriptor Miêu tả kênh đường xuống DCF Distributed Control Function Chức năng điều khiển phân tán DES Data Encryption Standard Chuẩn mật mã hóa dữ liệu DFE Decision Feedback Equalization Phân đoạn hồi tiếp quyết định DFS Dynamic Frequence Selecton Lựa chọn tần số động DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình Host động DL Downlink Đường xuống DLFP Downlink Frame Preamble Tiền tố khung đường xuống DMT Discrete Multiple Tone Modulation Điều chế đa tần rời rạc DSA Dynamic Services Addition Bổ sung các dịch vụ động DSC Dynamic Services Change Chuyển đổi các dịch vụ động DSL Digital Subcriber Line Đường dây thuê bao số v
  11. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN DSLAM DSL Access Module Khối truy nhập DSL EAP Extensible Authentication Protocol Giao thức nhận thực mở rộng EC Encryption Control Điều khiển mật mã hóa ECB Electronic Code Book Sách mã điện tử EDCA Enhanced Distributed Control Access Truy nhập điều khiển phân tán nâng cao EDGE Enhanced Data Rates Các tốc độ dữ liệu được nâng cấp EKS Encryption Key Sequence Chuỗi khóa mật mã ETSI European Technical Standards Viện Chuẩn kĩ thuật Châu Âu Institute ETSI European Telecommunications Viện các chuẩn viễn thông Châu Standards Institute Âu EV-DO Enhanced Version- Data Only Chỉ dữ liệu-phiên bản nâng cao Ex Exchange Tổng đài FBSS Fast Base Station Switch Chuyển mạch trạm gốc nhanh FCH Frame Control Header Tiêu đề điều khiển khung FDD Frequency Division Duplexing Song công phân chia theo tần số FDD Frequence Division Duplex Song công phân chia theo tần số FDM Frequence Division Mutiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số FEC Forward Error Correction Sửa lỗi trước FEC Forward Error Crrection Hiệu chỉnh lỗi trước FEXT Far-End Crosstalk Xuyên âm đầu xa FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh FFT Fast Fourier Transform Chuyển đổi Fourier nhanh FSAN Full Service Access Network Tổ chức điều hành mạng truy nhập dịch vu đầy đủ FSH Fragmentation Subheader Tiêu đề con phân đoạn FTTC/B Fiber To The Curb/Building Cáp quang tới khu vực/cao ốc FTTCab Fiber To The Cabinet Cáp quang đến tủ phân phối FTTEx Fiber To The Exchage Cáp quang tới tổng đài FTTH Fiber To The Home Cáp quang tới nhà GMS Global System for Mobile Hệ thống truyền thông di động toàn communication cầu GPC Grant Per Connection Cấp phát trên mỗi trạm gốc GPRS Generalized Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung GPSS Grant Per Subscriber Station Cấp phát trên mỗi trạm thuê bao GSM Global System For Mobile Hệ thống toàn cầu cho truyền vi
  12. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Communicatons thông di động HARQ Hybrid Automatic Retransmission Yêu cầu truyền lại tự động kết hợp Request HCS Header Check Sequence Thứ tự kiểm tra tiêu đề HFC Hybrid Fiber Coaxial Mạng lai cáp quang cáp đồng trục HHO Hard HandOver Chuyển giao cứng HSDPA High Speed Downlink Packet Access Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HSUPA High Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đường lên tốc độ cao HT Header Type Loại tiêu đề IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Biến đổi ngược Fourier rời rạc IEEE Institute of Electrical and Electronic Viện các kĩ sư điện và điện tử Engineers IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi fourier ngược nhanh IMT International Mobile T Viễn thông di động quốc tế elecommunications IP Internet Protocol Giao thức Internet IP Internet Protocol Giao thức liên mạng ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số đa dịch vụ ISI Inter-Symbol Interference Nhiễu giữa các Symbol ISM Industrial Scientific and Medical Công nghiệp khoa học và hóa học ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet KEK Key Encryption Key Khóa mật mã khóa LAN Local Area Network Mạng vùng cục bộ LMDS Phân phối dịch vụ nội hạt LOS Line Of Sight Tầm nhìn thẳng LPF Low Pass Filter Bộ lọc thông thấp LSB Least Significant Bit Bít ít ý nghĩa nhất MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập phương tiện MAN Metropolitan Area Network Mạng vùng thành thị MDHO Marco Diversity Handover Chuyển giao đa dạng bằng Marco MIMO Multiple Input Multiple Output Nhiều đầu vào nhiều đầu ra MIP Mobile Internet Protocol Giao thức Internet di động MISO Multiple Input Single Output Nhiều đầu vào một đầu ra MMDS Phân phối dịch vụ đa kênh đa điểm vii
  13. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN MPLS Multi Protocol Label Switching Giao thức chuyển mạch nhãn đơn giản MRC Maximum Ratio Combining Kết hợp tỉ số cực đại MS Mobile Station Trạm di động MSB Most Significant Bit Bít ý nghĩa nhất NACK Non-ACK Không xác nhận NAP Network Access Provider Nhà cung cấp truy nhập mạng NEXT Near-End Crosstalk Xuyên âm đầu gần NGN Next Generation Network Mạng kế tiếp NLOS Non Line Of Sight Không tầm nhìn thẳng NTE Network Termination Equipment Thiết bị đầu cuối mạng OFDM Orthogonal Frequence Division Ghép kênh phân chia theo tần số Multiplexing trực giao OFDMA Orthogonal Frequence Division Đa truy nhập phân chia theo tần số Multiple Access trực giao OLT Optical Line Terminal Đầu cuối đường dây quang ONU Optical Network Unit Đơn vị mạng quang PAN Personal Area Network Mạng cá nhân PCF Point Control Function Chức năng điều khiển điểm PDA Personal Digital Assistant Hỗ trợ cá nhân dùng kĩ thuật số PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức PHS Payload Header Suppression Nén tiêu đề tải trọng PKM Privacy Key Management Quản lí khóa bảo mật PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PLOAM Physical Layer Operation and Quản lí và hoạt động của tầng vật lí Management PMD Physical Medium Dependent Môi trường vật lí phụ thuộc PMP Point to Multipoint Điểm-đa điểm PMS Physical Medium Specific Đặc tính môi trường vật lí PN Packet Number Số gói PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động POTS Plain Old Teliphone Service Dịch vụ truyền thống PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm-điểm PS Physical Slot Khe vật lí PSCN Packet Switched Core Network Mạng lõi chuyển mạch gói PSD Power Spectral Density Mật độ phổ công suất viii
  14. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN PSH Packing Subheader Tiêu đề con gói PSTN Public Switch Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PTP Point to Point Điểm-điểm QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương QPSK Quadratura Phase Shift Keying Khóa chuyển pha cầu phương RAN Region Area Netwwork Mạng vùng địa phương REQ Request Yêu cầu RFI Radio Frequency Interference Nhiễu tần số vô tuyến RLC Radio Link Controller Bộ điều khiển liên kết vô tuyến RS Reed-Solomon Mã Reed-Solomon RTG Receive Transition Gap Khoảng trống chuyển giao đầu thu Rx Receiver Đầu thu SA Security Association Kết hợp bảo mật SAID Security Association Identifier Nhận dạng kết hợp bảo mật SAP Service Access Point Điểm truy nhập dịch vụ SDH Synchronous Digital Hierarchy Hệ thống phân cấp kỉ thuật số đồng bộ SDU Service Data Unit Đơn vị dữ liệu dịch vụ SHA Secure Hash Algorithm Thuật toán xáo trộn bảo mật SN Service Node Node dịch vụ SNR Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu trên nhiễu SOFDMA Scalable Orthogonal Frequence Ghép kênh phân chia theo tần số Division Multiple Access trực giao theo tỉ lệ SOHO Small Office Home Office Văn phòng gia đình văn phòng nhỏ SONET Synchronous Optical Network Chuẩn xác định truyền thông trên cáp quang SS Subscriber Station Trạm thuê bao SSCS Specify ServicesConvergence Lớp con hội tụ các dịch vụ riêng Sublayer STC Space Time Code Mã không gian thời gian STM Synchronuos Transfer Mode Trường chuyển mạch đồng bộ TC Transmission Convergence Lớp hội tụ truyền dẫn TDD Time Division Duplex theo thời gian Song công phân chia TDM Time Division Multiplexing theo thời Ghép kênh phân chia gian TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã ix
  15. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN TDMA Time Division Multiplexing Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian TE Termination Equipment Thiết bị đầu cuối TEK Traffic Encryption Key Khóa mật mã lưu lượng TFTP Trivial File Transfer Protocol Giao thức truyền tệp thông thường TLS Transport Layer Security Bảo mật lớp truyền tải TLV Type/Length/Value Loại/ Độ dài/ Giá trị Tx Transmiter Đầu phát UCD Uplink Channel Descriptor Miêu tả kênh đường lên UGS Unsolicited Grant Service Dịch vụ cấp phát không kết hợp UL Uplink Đường lên UMTS Universal Mobile Telecommunication Hệ thống viễn thông di động toàn System cầu UMTS UTRA UMTS terrestrial Radio Access Truy nhập vô tuyến trên mặt đất UNI User Network Interface Giao diện người dùng mạng UTRAN UMTS terrestrial Radio Access Mạng truy nhập vô tuyến trên mặt Network đất UMTS VoIP Voice Over IP Thoại qua IP VTU VDSL Transmission Unit Khối truyền dẫn VDSL VTU-O VDSL Transmission Unit CO Khối truyền dẫn VDSL phía tổng đài VTU-R VDSL Transmission Unit Remote Khối truyền dẫn VDSL phía thuê bao xa WAN Wide Area Network mạng diện rộng WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh đa bước sóng WEP Wired Equivalent Privacy Bảo mật đương lượng hữu tuyến Wi-Fi Wireless Fidelity WLAN Wireless LAN Mạng LAN không dây WMAN Wireless MAN Mạng MAN không dây WME Wi-Fi Mutlimedia Extensions Những mở rộng đa phương tiện Wi-Fi WPA Wi-Fi Protected Access Truy nhập được bảo vệ Wi-Fi xDSL Digital Subcriber Line Họ công nghệ DSL XOR Exclusive-OR Hàm cộng modul x
  16. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG 1
  17. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Chương 1:Phát triển của mạng viễn thông và phương thức truy truy nhập 1.1Các thế hệ mạng truy nhập và mạng viễn thông tương ứng 1.1.1Mạng NGN và các công nghệ truy nhập Định nghĩa NGN Mạng viễn thông thế hệ mới có nhiều cách gọi khác nhau như Mạng đa dịch vụ, Mạng hội tụ, Mạng phân phối hay mạng nhiều lớp. Cho tới nay các tổ chức và các nhà cung cấp thiết bị viễn thông trên thế giới rất quan tâm đến NGN nhưng vẫn chưa có một định nghĩa rõ ràng. Do vậy ta chỉ có thể tạm định nghĩa NGN như sau: “ NGN là mạng có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng, là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu, giữa cố định và di động.” Đặc điểm NGN NGN có 4 đặc điểm chính: • Nền tảng là hệ thống mở. • NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy nhưng các dịch vụ trên NGN phải độc lập với mạng lưới. • NGN là mạng chuyển mạch gói dựa trên một giao thức thống nhất. • Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng ngày càng tăng và có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu. Trong NGN giao thức IP thực tế đã trở thành giao thức ứng dụng vạn năng được áp dụng làm cơ sở cho mạng đa dịch vụ. Hiện tại mặc dù vẫn còn gặp nhiều khó khăn so với mạng chuyển mạch kênh về khả năng hỗ trợ lưu lượng thoại và cung cấp chất lượng dịch vụ đảm bảo cho số liệu, nhưng với tốc độ thay đổi nhanh chóng nhiều công nghệ mới đang được áp dụng sẽ sớm khắc phục điều này trong tương lai gần. Các công nghệ truy nhập và mạng NGN Như trong hình 1.1 để kết nối người dùng vào mạng NGN người ta có thể sử dụng một công nghệ hoặc có thể kết hợp một vài công nghệ khác nhau để tạo ra hàng loạt những phương thức kết nối khác nhau. Những công nghệ kết nối hiện nay đang được sử dụng phổ biến bao gồm : • Vô tuyến (GSM, 3G, 4G, WLAN, WMAN) • Hữu tuyến xDSL, PON, CATV, PLC 2
  18. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Ch¬ng 2:Hình 1.1: Mạng thế hệ sau và các công nghệ truy nhập Tuy nhiên, để đạt được cấu trúc như mong muốn trên hình 1.1 thì mạng truy nhập nói riêng và mạng viễn thông nói chung phải trải qua những giai đoạn quá độ với nhiều trạng thái khác nhau tương ứng với những xuất phát điểm (mạng truyền số liệu, thoại truyền thống PSTN, mạng di động, mạng di động nội hạt) và giải pháp sử dụng khác nhau. Chúng ta có thể tổng kết lại (nhìn từ hướng phát triển từ mạng PSTN) những thế hệ của mạng truy nhập như trong mục sau. 2.1.1Những giai đoạn phát triển của mạng truy nhập Hình 1.2 cho chúng ta thấy tiến trình phát triển của các thiết bị truy nhập trong mạng Viễn Thông. Dòng thiết bị hỗ trợ dịch vụ băng rộng đầu tiên và được tích hợp phía thuê bao là DLC thế hệ 3 hay NDLC ra đời vào những năm cuối thế kỷ 20. Thiết bị này có nhiều điểm tương đồng với ATM DSLAM do cùng sử dụng một công nghệ và kiến trúc tương tự nhau (Để hiểu thêm về DLC xem phụ lục A). NDLC thể đấu nối và phối hợp hoạt động với nhau tạo thành một mạng ATM diện rộng thống nhất, chuyển mạch gói với băng thông tương đối lớn cho phép cung cấp các dịch vụ dữ liệu một cách tương đối mềm dẻo (Hình 1.3). Đặc tính của dòng thiết bị này như sau: • Cung cấp giải pháp truy nhập băng rộng tạm thời qua mạng lõi ATM. • Sử dụng công nghệ xDSL để truy nhập dữ liệu tốc độ cao. • Chuẩn V5.x để giao diện với mạng PSTN. • Kết nối ATM với mạng đường trục hay qua mạng IP. • Hỗ trợ các dịch vụ thoại/fax, ISDN và dữ liệu băng rộng. 3
  19. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Truy nhËp IP Cuèi thËp kû NGDLC 90 Gi÷a thËp kû V5 DLC 90 1-2G DLC N¨m 1970 N¨m 1890 C¸p ®ång Ch¬ng 3:Hình 1.2: Sự ra đời của các dòng thiết bị truy nhập. Tuy nhiên dòng thiết bị này có một số nhược điểm sau: • Băng thông và dung lượng hạn chế. • Nút cổ chai trong vòng ring truy nhập nếu phần lớn các thuê bao đều sử dụng dịch vụ xDSL và nút cổ chai trong mạng lõi ATM. • Khó mở rộng dung lượng. • Kiến trúc phức tạp, qua nhiều lớp (Ip qua ATM qua SDH/DSL). • Giá thành và chi phí tương đối cao. Sau DLC thế hệ 3 là dòng thiết bị truy nhập IP hay IP-DSLAM. Đây là dòng thuê bao truy nhập tiên tiến nhất hội tụ nhiều công nghệ nền tảng trong mạng thế hệ sau NGN. Dòng thiết bị này chạy trên nền tảng mạng IP, IP-AN với những đặc điểm sau: • Băng thông/ Dung lượng hầu như không hạn chế (Trên thực tế hầu như không tắc nghẽn với băng thông trong khoảng 1-10Gbps). • Truy nhập băng rộng IP. • Dễ dàng mở rộng và tích hợp với mạng NGN (Trên nền mạng chuyển mạch mềm). • Cung cấp tất cả các dịch vụ qua một mạng Ip duy nhất mặc dù hệ thống này vẫn hỗ trợ các đầu cuối tương tự truyền thống. Thiết bị này phối hợp hoạt động với mạng IP qua media gateway. • Giá thành tính cho từng thuê bao và chi phí vận hành mạng thấp. • Kiến trúc đơn giản( IP over SDH) 4
  20. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN PSTN DLC EX EX DLC ATM C¸p B-RAS qua Trungng kÕ C¸p ®ång IP Ch¬ng 4:Hình 1.3: Thiết bị DLC thế hệ 3. Trong giai đoạn quá độ hiện nay, để việc đầu tư vào mạng truy nhập mang lại hiệu quả về mặt kinh tế và kỹ thuật thì ngoài giải pháp kéo thêm cáp đồng đến khu vực thuê bao còn có cách sử dụng các thiết bị truy nhập, quang hóa mạng truy nhập và tận dụng tối đa những công nghệ truy nhập vô tuyến, hơn nữa để phù hợp với xu thế tất yếu là tiến từ mạng PSTN lên mạng NGN khi mà mạng nội hạt chưa sẵn sàng hỗ trợ các thiết bị truy nhập IP tiên tiến nhất thì cần phải có dòng thiết bị truy nhập đáp ứng tất cả các yêu cầu sau: • Hỗ trợ các giao diện PSTN truyền thống, các đầu cuối analog. • Có khả năng cung cấp các dịch vụ băng rộng và các dịch vụ mới khác. • Hỗ trợ báo hiệu V5.x và có thể kết nối tới các tổng đài nội hạt đang sử dụng (Tức là làm việc như là thiết bị DLC). • Dễ dàng nâng cấp, tích hợp khi chuyển sang mạng NGN. • Đảm bảo thời gian triển khai và chi phí phát thiển thuê bao không quá cao. 5
  21. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN PSTN POTS/PSTN Gateway Máy ĐT IP Chuyển mạch mềm IP hay MPLS xDSL Gateway truy nhập IP hay MPLS switch-router Ch¬ng 5:Hình 1.4: Thiết bị truy nhập IP cho mạng thế hệ sau. 1.2Công nghệ truy nhập hữu tuyến Hiện nay trên thị trường những nhà khai thác với cơ sở hạ tầng khác nhau đưa ra những dịch vụ truy nhập dựa trên công nghệ khác nhau : • Dial up, xDSL, ISDN dựa trên cáp đồng xoắn • CM trên mạng cáp truyền hình CATV • PLC trên mạng cáp điện lực • Truy nhập quang trên CATV, PLC Tuy nhiên xét về tính kinh tế cũng như sự ổn định về giải pháp kỹ thuật họ công nghệ xDSL vẫn là giải pháp hợp lý trong vòng 5 năm tới. 1.3Công nghệ truy nhập vô tuyến Với sự xuất hiện của Wimax, công nghệ truy nhập vô tuyến đã cho thấy sự hội tụ một cách rõ ràng, và mạng truy nhập vô tuyến sẽ tiến tới cung cấp dịch vụ kết nối có tốc độ cao hơn, và sẽ có sự thỏa hiệp giữa tính di động và tốc độ (QoS) 1.4Những công nghệ truy nhập hữu tuyến cạnh tranh 1.1.1Công nghệ PLC Việc sử dụng mạng lưới phân phối điện cho mục đích truyền thông đã được biết đến từ những năm đầu của thế kỷ 20. Bằng cách sử dụng phương thức điều chế khoá bật tắt (turn on-turn off carrier) các hệ thống PLC đầu tiên đã được sử dụng cho việc truyền thông nội bộ nhằm thực hiện nhiệm vụ điều khiển và đo đạc từ xa. Nhưng ở các hệ thống này tốc độ truyền tin rất thấp. Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, đặc biệt là công nghệ sản xuất vi mạch tích hợp cho từng ứng dụng đặc biệt ASIC 6
  22. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN (Application Specific Integrated Circiut) đã cho phép PLC có những bước phát triển nhảy vọt và trở thành một trong những công nghệ truy nhập băng rộng, tốc độ cao đầy hứa hẹn. Trong một vài năm gần đây công nghệ PLC đang phát triển mạnh mẽ do những nguyên nhân sau: • Nhu cầu truy nhập Internet băng thông rộng đang bùng nổ. Trong khi các công nghệ truy nhập băng thông rộng khác vì các lý do khác nhau chưa đáp ứng được. • Mạng lưới điện hạ thế sẵn có ở khắp nơi, dải tần trên đường dây điện chưa được sử dụng hết. • Đối với các nhà khai thác viễn thông mới việc xây dựng mạng truy nhập để cung cấp dịch vụ trực tiếp tới khách hàng đòi hỏi chi phí lớn và tốn nhiều thời gian, công sức . Trong thực tế các hoạt động chuẩn hoá hệ thống truyền thông tốc độ cao PLC đang được tiến hành ở rất nhiều quốc gia, hàng loạt hệ thống PLC tốc độ cao đã và đang được cân nhắc thành sản phẩm thương mại. Tại mỗi hộ gia đình, có rất nhiều thiết bị số liệu và thiết bị điện sử dụng các ổ cắm điện, do đó không cần phải bàn cãi nhiều về khả năng truyền thông đa năng bằng việc sử dụng các ổ cắm điện giữa các thiết bị điện và số liệu. Không giống như các hệ thống LAN hồng ngoại hoặc vô tuyến, các thiết bị đầu cuối PLC có độ ổn định kết nối cao thậm chí khi cáp điện được chôn trong tường nhà. Hơn nữa, một ưu điểm đối với với mạng gia đình đó là PLC cung cấp khả năng kết nối tới mạng truy nhập, đây là một tính năng hấp dẫn của PLC khi nó thỏa mãn các nhu cầu về tốc độ số liệu. Thông thường, mạng truy nhập nội hạt hay đoạn kết nối cuối cùng đến thuê bao là phần chi phí tốn kém nhất cho một hệ thống truyền thông. Do những đặc điểm hấp dẫn nêu trên, PLC đã nhận được sự quan tâm hết sức đặc biệt của các nước Châu Âu, Bắc Mĩ, Nhật và gần đây là một số nước Châu á khác. ở Châu Âu, trong những năm gần đây đã có khá nhiều cuộc thử nghiệm mạng truy nhập và mạng gia đình sử dụng công nghệ PLC. Trong năm 1999, ETSI cũng đã đặt ra một dự án mang tên EP PLT (ETSI Project Powerline Telecommunication) để phát triển các tiêu chuẩn và các đặc tả kỹ thuật cho hệ thống PLC. Tháng 3 năm 2000, tại Thuỵ Sĩ, diễn đàn PLC đã được thiết lập nhằm mục tiêu liên kết các thành viên quan tâm đến công nghệ PLC bao gồm 51 thành viên tại 17 quốc gia và 3 lục địa. Tại Bắc Mĩ, liên minh công nghiệp Bắc Mĩ đã thiết lập một tổ chức có tên là HomePlug nhằm thực hiện mục tiêu cung cấp một diễn đàn để tạo ra các đặc tả mở cho phát triển hệ thống PLC cho các sản phẩm và mạng truy nhập tốc độ cao, mạng gia đình sử dụng công nghệ PLC. Hai lĩnh vực ứng dụng hiện nay của PLC là truy nhập nội hạt (last- mile access) và kết nối mạng trong nhà (in- house 7
  23. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN networking). Các dịch vụ của PLC có thể được cung cấp đảm bảo luôn sẵn sàng tại mọi ổ điện và không cần thi công cáp bao gồm: • Truy nhập Internet băng thông rộng (tới 45Mbs hoặc hơn ), các kết nối này luôn online. • Dịch vụ thoại và fax. • Kết nối LAN trong nhà (in-house LAN) cho các máy PC và máy in. • Các dịch vụ băng hẹp khác ( house automation, health care ). Căn cứ vào dung lượng cung cấp và cấu hình sử dụng mà ta có thể phân loại công nghệ PLC. Xét băng tần sử dụng, tại Nhật, băng tần khụng cần đăng kí cho PLC từ 10-450 Khz trong khi tại Châu Âu là từ 10 -148.5 Khz (CENELEC: European Committee for Electronic Technical Standarzation). Các hệ thống PLC vận hành ở dải tần này sẽ được xem như là các hệ thống PLC băng hẹp.Gần đây nhiều quốc gia trong đó có Nhật đó bắt đầu cân nhắc đến việc mở rộng dải tần hoạt động cho PLC lên tới 30 Mhz. Tại Châu Âu, ETSI đó xác định kế hoạch phân bố băng tần từ 1,6 Mhz đến 10 Mhz được ấn định dành riêng cho truy nhập nội hạt, dải tần từ 10 Mhz đến 30 Mhz được ưu tiên dành cho ứng dụng mạng gia đình (in-house), những hệ thống như vậy có thể được coi là các hệ thống băng rộng. Tại Việt nam EVN đã thử nghiệp thành công PLC tại trụ sở Trần Nguyên Hãn, nhưng khả năng triển khai trên diện rộng vẫn còn để ngỏ. Nếu xét theo cấu hình xử dụng chúng ta có thể có những cấu hình PLC như: • Cấu hình Fiber-LV (Low Voltage) • Cấu hình MV&LV (Medium Voltage & Low Voltage) • Cấu hình MV & Wireless • Cấu hình FTTH (Fiber to the Home) Do bản chất sơ khai của đường cáp điện không phải là để truyền dẫn tín hiệu thông tin cho nên không có một sự đảm bảo hiệu năng nào khi thực hiện truyền thông trên cáp điện nhìn từ quan điểm truyền dẫn tín hiệu. Vấn đề lớn nhất của PLC là chống nhiễu (do các nguồn điện hoặc ngoài điện) và suy hao trên đường dây, cũng như tìm kiếm sự chấp nhận của thị trường. Vì vậy, PLC có thể gặp phải các đặc tính đặc biệt của kênh truyền dẫn sử dụng cáp điện, như là các đặc tính trở kháng thay đổi theo thời gian và rất thấp của đường dây điện, rất nhiều nhân tố gây ra các dạng tạp âm tín hiệu. 1.1.2Công nghệ CM (CATV) Là công nghệ cho phép truy xuất thông tin tốc độ cao đến các server từ xa như Internet server hay VoD server qua mạng truyền hình cáp (Cáp đồng trục) với tốc độ thay đổi phụ thuộc vào hệ thống modem cáp, kiến trúc mạng cáp đồng trục và lưu lượng trên 8
  24. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN modem. Tốc độ theo chiều xuống có thể lên đến 27Mbps, tuy nhiên đây là dung lượng tổng cộng của mọi người chia ra do cấu trúc mạng dạng nhánh, thường thì dung lượng của một thuê bao chỉ từ 1-3Mbps. ở chiều lên có thể đạt được 10Mbps nhưng thường là 1-2,5 Mbps Ưu điểm của modem cáp là tận dụng được mạng truyền hình cáp sẵn có nên giảm chi phí, các linh kiện tần số cao cần thiết cho hoạt động của modem cáp đã trở nên rất rẻ và được bán đại trà. Nhưng cũng do làm việc ở tần số cao và có đến 90% cáp đi trong nhà mà các cáp này thường được lắp đặt vội vã, cẩu thả nên dễ gây nhiễu cho tivivà các thiết bị khác, giải pháp ở đây là cần phải đi lại dây ở nhà. Hơn nữa do việc sử dụng chung các kênh đường lên nên dễ gây tắc nghẽn. Các nhà khai thác mạng cáp đồng trục đang tiến hành cải tiến hạ tầng mạng cáp bằng cách đưa thêm mạng cáp quang vào mạng cáp đồng trục thay truyền dẫn tương tự bằng truyền dẫn số được gọi là mạng lai ghép HFC: Mạng HFC cung cấp gần 100 kênh truyền dẫn tốc độ cao (6 MHz) cho mỗi kênh phân phối các luồng video tương tự, số, dữ liệu tới người sử dụng và có thể mở rộng các dịch vụ băng rộng nhờ modem cáp. Tuy nhiên do đường truyền HFC là chung nên băng thôngkhả dụng cho mỗi kênh khi có nhiều người sử dụng không cao bằng DSL. 1.5So sánh và đánh giá các công nghệ truy nhập 9
  25. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN PHẦN II: CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP HỮU TUYẾN 10
  26. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Chương 2:Họ công nghệ xDSL 2.1Công nghệ trong họ xDSL Như đã đề cập ở chương 1, xDSL là họ công nghệ đường dây thuê bao số gồm nhiều công nghệ có tốc độ, khoảng cách truyền dẫn khác nhau và được ứng dụng vào các dịch vụ khác nhau, với x thay cho các ký tự : A, H, V, I, S, Lịch sử phát triển của các công nghệ trong họ được thể hiện trong hình 2.1 . Ch¬ng 6:Hình 2.1: Lịch sử phát triển của các công nghệ trong họ xDSL Có thể phân loại xDSL theo đặc tính truyền dẫn giữa hai chiều lên và xuống như sau (Bảng 2.1 tổng kết đặc điểm của một số công nghệ trong họ ): • Truyền dẫn hai chiều đối xứng gồm: HDSL/HDSL2, SHDSL đã được chuẩn hoá và những phiên bản khác như: SDSL, IDSL 11
  27. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN • Truyền dẫn hai chiều không đối xứng gồm ADSL/ADSL. Lite (G.Lite), ADSL2, ADSL2+ đã được chuẩn hoá và một số tên gọi khác chưa được chuẩn hoá như: RADSL, UADSL, CDSL. • Công nghệ VDSL, VDSL2 cung cấp cả dịch vụ truyền dẫn đối xứng và không đối xứng. HDSL/HDSL 2 (High data rate DSL): Công nghệ đường dây thuê bao số truyền tốc độ dữ liệu cao HDSL sử dụng 2 đôi dây đồng trong đó mỗi đôi dây sử dụng hoàn toàn sông công để cung cấp dịch vụ T1 (1,544 Mb/s), 2 hoặc 3 đôi dây để cung cấp dịch vụ E1 (2,048 Mb/s) SDSL (Single pair DSL): Công nghệ DSL một đôi dây truyền đối xứng tốc độ 784 kb/s trên một đôi dây, ghép kênh thoại và số liệu trên cùng một đường dây, sử dụng mã 2B1Q. Công nghệ này chưa có các tiêu chuẩn thống nhất nên không được phổ biến cho các dịch vụ tốc độ cao. SDSL chỉ được ứng dụng trong việc truy cập trang Web, tải những tệp dữ liệu và thoại đồng thời với tốc độ 128 Kb/s với khoảng cách nhỏ hơn 6,7 Km và tốc độ tối đa là 1024 Kb/s trong khoảng 3,5 Km. SHDSL: Là công nghệ kết hợp của HDSL 2 và SDSL với tốc độ thay đổi từ 192kbps đến 2,134 Mbps, khoảng cách tương ứng với tốc độ tối đa là 2km. Trong thực tế, nó có thể cấu hình ở dạng 2 đôi dây cung cấp tốc độ từ 384kbps đến 4,264Mbps. ADSL (Asymmetric DSL), ADSL2, ADSL2+: Công nghệ DSL không đối xứng được phát triển từ khi xuất hiện các nhu cầu truy nhập Internet tốc độ cao, các dịch vụ trực tuyến, video theo yêu cầu vào đầu những năm 90. ADSL cung cấp tốc độ truyền dẫn không đối xứng lên tới 8 Mb/s luồng xuống và 16- 640 Kb/s luồng lên với khoảng cách truyền dẫn 5km và giảm đi khi tốc độ lên cao. Ưu điểm nổi bật của ADSL là cho phép khách hàng sử dụng đồng thời một đường dây thoại cho cả 2 dịch vụ: thoại và số liệu. Một dạng ADSL mới gọi là ADSL “Lite” hay ADSL không sử dụng bộ lọc đã xuất hiện từ đầu năm 1998 chủ yếu cho ứng dụng truy cập Internet tốc độ cao, kỹ thuật này không đòi hỏi bộ lọc phía thuê bao nên giá thành thiết bị và chi phí lắp đặt giảm đi tuy nhiên tốc độ luồng xuống chỉ còn 1,5 Mb/s. ADSL2 thêm những cải tiến về điều chế và mã hóa làm tăng hiệu quả sử dụng băng thông. ADSL2+ mở rộng băng tần cho chiều xuống tới 2.2 Mhz. ReachDSL là công nghệ DSL đối xứng đáp ứng nhu cầu của thuê bao về đường dây DSL tốc độ cao ở các khoảng cách xa. Để bổ sung cho công nghệ ADSL tiêu chuẩn (DMT hay G.lite), các sản phẩm ReachDSL cung cấp tốc độ dữ liệu từ 128 kbps đến 1 Mbps và được thiết kế để làm việc với điều kiện đường dây và đi dây trong nhà dễ dãi hơn. Một trong các lợi ích của ReachDSL là không cần phải lắp đặt các bộ tách dịch vụ thoại đơn thuần POTS. Điều này cho phép khách hàng hoàn toàn có thể tự lắp đặt các bộ microfilter.Khác với các hệ thống ADSL có độ dài vòng thuê bao giới hạn trong khoảng 6 12
  28. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Km kể từ tổng đài, các hệ thống ReachDSL mở rộng dịch vụ đến hơn 6 500 m và hiện nay đã có các đường dây vượt quá 10 Km. VDSL (Very high data rate DSL): Công nghệ DSL tốc độ dữ liệu rất cao là công nghệ phù hợp cho kiến trúc mạng truy nhập sử dụng cáp quang tới cụm dân cư. VDSL truyền tốc độ dữ liệu cao qua các đường dây đồng xoắn đôi ở khoảng cách ngắn. Tốc độ luồng xuống tối đa đạt tới 52 Mb/s trong chiều dài 300 m. Với tốc độ luồng xuống thấp 1,5 Mb/s thì chiều dài cáp đạt tới 3,6 km. Tốc độ luồng lên trong chế độ không đối xứng là 1,6- 2,3 Mb/s. Ch¬ng 7:Bảng 2.1: Các công nghệ trong họ xDSL. Khoảng Công Số đôi Tốc độ cách Ứng dụng nghệ truyền dây dẫn IDSL 144 Kb/s đối xứng 5km 1 đôi Truyền thoại và số liệu 1,544Mb/s đối xứng 3,6 km – 2 đôi Cấp luồmgT1/E1 để truy xuất HDSL 2,048Mb/s đối 4,5 km 3 đôi WAN. LAN, truy xuất server xứng 1,544Mb/s đối xứng 3,6 km – HDSL2 1 đôi 2,048Mb/s đối 4,5 km xứng 768kb/s đối xứng 1,544Mb/s hoặc 7 km Như HDSL nhưng thêm phần SDSL 2,048Mb/s một 3 km 1 đôi truy xuất đối xứng chiều 7 km 1, 2 SHDSL 5.6Mbps lên/xuống Kết nối server 3 km đôi 5km (tốc độ càng Truy xuất Internet, video on 7 Mbps xuống, 800 ADSL cao thì 1 đôi demand, interactive multimedia, kbps lên khoảng truy xuất LAN từ xa cách càng 13
  29. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN ngắn ) 5km (tốc độ càng nhiều Truy xuất Internet, video on 8 Mb/s xuống, 1 cao thì ADSL2 đôi demand, interactive multimedia, Mbps lên khoảng dây truy xuất LAN từ xa cách càng ngắn ) 5km (tốc độ càng nhiều Truy xuất Internet, video on 24 Mbps xuống 1 cao thì đôi ADSL2+ demand, interactive multimedia, Mbps lên khoảng dây(tới truy xuất LAN từ xa cách càng 32 đôi) ngắn ) 5km (tốc độ càng Reach Truy xuất Internet, video on ADSL2- 8 Mbps down cao thì Extend demand, interactive multimedia, RE khoảng 1 Mbps up e truy xuất LAN từ xa cách càng ngắn ) 26 Mb/s đối xứng 300 m – 13–52 Mb/s luồng 1,5 km Như ADSL nhưng thêm VDSL xuống 1 đôi (tuỳ tốc HDTV(truyền hình tốc độ cao) 1,5-2,3 Mb/s luồng độ) lên 300 m – 1,5 km 100Mbps Như ADSL nhưng thêm VDSL2 1 đôi lên/xuống G.993.2 (tuỳ tốc HDTV(truyền hình tốc độ cao) độ) Với một họ các kỹ thuật DSL khác nhau, việc áp dụng chúng sao cho phù hợp và có hiệu quả cao là một vấn đề cần xem xét. Mỗi loại kỹ thuật có những tính năng, đặc thù và điểm mạnh, điểm yếu riêng. Trong họ xDSL thì các công nghê bất đối xứng như ADSL, ADSL2, ADSL2+ là những công nghệ được sử dụng nhiều nhất, phổ biến nhất trên thế giới. Nhận xét đánh giá về đặc điểm của xDSL: • Xây dựng tính mềm dẻo đủ mức cần thiết để hỗ trợ cho các ứng dụng. Tính mềm dẻo thể hiện ở đây là: Khả năng để hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ, khả 14
  30. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN năng mở rộng để phát triển từ một vài thuê bao tới hàng ngàn thuê bao, khả năng quản lý tin cậy mạng điểm - điểm trong việc hỗ trợ những ứng. • Cho phép mạng của nhà cung cấp dịch vụ NPS và người sử dụng dịch vụ tận dụng một số đặc tính của cấu trúc cơ sở hạ tầng hiện nay như những giao thức lớp 2, 3 giống như Frame Relay, ATM và IP và độ tin cậy những dịch vụ mạng. xDSL có thể triển khai những dịch vụ được dựa trên các gói tin hoặc tế bào giống như Frame Relay, IP hoặc ATM hay trên những dịch vụ kênh đồng bộ bit. • xDSL đáp ứng được yêu cầu đòi hỏi thời gian thực, tốc độ cao • Khả năng xDSL ngày càng phong phú với rất nhiều các phiên bản mới như ADSL2, HDSL2 • Qua những kết quả nghiên cứu, các nhà cung cấp dịch vụ thừa nhận rằng họ công nghệ xDSL không phải là thế hệ tương lai của mạng truy nhập mà chỉ là giải pháp hiện tại của truy nhập mạng. 2.2Kiến trúc hệ thống Hệ thống xDSL bao gồm những thiết bị phía nhà cung cấp dịch vụ, những thiết bị khách hàng, những thiết bị này được nối với nhau thông qua mạch vòng đường dây thuê bao. Hình 2.2 thể hiện kiến trúc chung của môt hệ thống sử dụng xDSL, hình 2.3 thể hiện chi tiết những thiết bị trong một hệ thống ADSL thông dụng Server truy nhaäp PSTN Internet CO Thueâ bao 1 POTS 1 Server TCP/IP ADSL 1 truy nhaäp Nuùt truy nhaäp Router Intranet ADSL 1 M Server U Thueâ bao n X truyeàn hình ATM ADSL n theo Switch ADSL n yeâu caàu Server thoâng tin PSTN quaûng caùo Ch¬ng 8:Hình 2.2: Bộ cung cấp mạch vòng thuê bao số xDSL 1.1.3Thiết bị nhà cung cấp dịch vụ kết nối Gồm có các bộ chia được lắp đặt nơi các mạch vòng thuê bao kết cuối trên giá phối dây chính MDF, đầu ra có hai đôi dây. Đôi thứ nhất kết nối tới mạng chuyển mạch thoại 15
  31. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN để cung cấp dịch vụ thoại truyền thống. Đôi dây thứ hai kết nối tới khối kết cuối ADSL trung tâm (ATU-C). Để truyền dẫn hiệu quả, các khối ATU-C được kết hợp với chức năng ghép kênh tạo nên bộ ghép kênh truy nhập DSL (DSLAM) trong tổng đài trung tâm và được kết nối tới mạng các nhà cung cấp dịch vụ thông qua mạng băng rộng ATM hoặc IP. 1.1.4Phía khách hàng Bao gồm các bộ chia được lắp đặt nơi các mạch vòng thuê bao kết cuối, đầu ra kết nối tới khối kết cuối ADSL đầu xa (ATU-R) tới đầu cuối khách hàng sử dụng ADSL và một đầu tới đầu cuối khách hàng sử dụng thoại. 1.1.5Mạch vòng thuê bao Là một đôi dây đồng xoắn đôi nối cụm thuê bao và tổng đài trung tâm. Tuy nhiên, để hệ thống ADSL có thể triển khai được trên thực tế, thì ta phải xem xét được sự tương thích phổ của các dịch vụ ADSL trên mạch vòng thuê bao vì nó ảnh hưởng sâu sắc tới chất lượng dịch vụ ADSL. Mạng băng rộng Chuyển mạch ATM/IP ADSL . DSLAM ATU-C Bộ chia Bộ chia ATU-R MDF POTS/ISDN Các đường không phải xDSL Chuyển mạch PST CO Ch¬ng 9:Hình 2.3: Cấu trúc hệ thống ADSL. 2.3ADSL, ADSL2, ADSL2+ ADSL (Asymmetric DSL) Công nghệ DSL không đối xứng được phát triển từ khi xuất hiện các nhu cầu truy nhập Internet tốc độ cao, các dịch vụ trực tuyến, video theo yêu cầu vào đầu những năm 90. ADSL cung cấp tốc độ truyền dẫn không đối xứng lên 16
  32. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN tới 8 Mb/s luồng xuống và 16- 640 Kb/s luồng lên với khoảng cách truyền dẫn 5km và giảm đi khi tốc độ lên cao. Ưu điểm nổi bật của ADSL là cho phép khách hàng sử dụng đồng thời một đường dây thoại cho cả 2 dịch vụ: thoại và số liệu. Một dạng ADSL mới gọi là ADSL “Lite” hay ADSL không sử dụng bộ lọc đã xuất hiện từ đầu năm 1998 chủ yếu cho ứng dụng truy cập Internet tốc độ cao, kỹ thuật này không đòi hỏi bộ lọc phía thuê bao nên giá thành thiết bị và chi phí lắp đặt giảm đi tuy nhiên tốc độ luồng xuống chỉ còn 1,5 Mb/s. ADSL2 thêm những cải tiến về điều chế và mã hóa làm tăng hiệu quả sử dụng băng thông. ADSL2+ mở rộng băng tần cho chiều xuống tới 2.2 Mhz. 1.1.6ADSL Đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL là kỹ thuật truyền dẫn mạch vòng nội hạt đồng thời truyền tải trên cùng một đôi dây các dịch vụ sau: • Tốc độ bit thu (về phía thuê bao) lên tới gần 9 Mbit/s. • Tốc độ bit phát (về phía mạng) lên tới 1 Mbit/s. • Dịch vụ điện thoại truyền thống POTS. Hệ thống truyền dẫn được thiết kế để hoạt động trên cáp đồng xoắn đôi, nhiều cỡ dây hỗn hợp. Kỹ thuật truyền tải ADSL được xây dựng dựa trên điều kiện không có cuộn gia cảm và có một vài trường hợp hạn chế của nhánh rẽ được chấp nhận. Nhưng đã áp dụng công nghệ tiên tiến để nâng cao tốc độ truyền dẫn, có thể cung cấp cho thuê bao dịch vụ băng rộng một chiều như HDTV, dịch vụ số liệu tốc độ trung bình kiểu trao đổi và dịch vụ điện thoại thông thường. 2.3.1.1Kĩ thuật điều chế Hiện có 3 kĩ thuật điều chế được sử dụng là QAM, CAP và DMT, kĩ thuật DMT (Discrete Multi- Tone Modulation) được sử dụng rộng rãi. Điều chế DMT là kĩ thuật điều chế đa sóng mang. DMT chia phổ tần số thành các chu kì kí hiệu. Mỗi chu kì kí hiệu có thể mang một số lượng bít nhất định. Phổ từ 26 kHz đến 1,1 MHz được chia thành các kênh 4 kHz và DMT mã hoá và điều chế tạo thành các kênh phụ 4 kHz. Các bít trong mỗi kênh phụ được điều chế bằng kĩ thuật QAM và đặt trong các sóng mang, hình 2.4. 17
  33. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Băng Băng tần Băng tần tần Băng tần đường đường xuống đường đường xuống lên lên 0-4 kHz 25 kHz 200 kHz ~1,1 MHz 0-4 kHz 25 kHz 200 kHz ~1,1 MHz Ch¬ng 10:Hình 2.4: ADSL sử dụng và không sử dụng kĩ thuật triệt tiếng vọng Đối với bất kì loại mã đường truyền nào sử dụng một đôi dây cho việc truyền song công đều phải chia bưng tần hoạt động thành băng tần từ tổng đài tới thuê bao và băng tần từ thuê bao tới tổng đài (đơn giản là kĩ thuật ghép kênh theo tần số – FDM) hoặc phải sử dụng kĩ thuật xoá tiếng vọng. Tuy nhiên, trong kĩ thuật ADSL cả FDM và kĩ thuật xoá tiếng vọng có thể sử dụng kết hợp đồng thời điều này là do sự không đối xứng của băng tần ADSL, các dải tần có thể gối chồng lên nhau nhưng không trùng khít vào nhau. Đây là đặc thù riêng của ADSL so với các kĩ thuật DSL khác. Kĩ thuật xoá tiếng vọng có một số yếu điểm là bị ảnh hưởng lớn bởi tác động của xuyên âm đầu gần (NEXT); khi đó đầu thu có thể nhận tín hiệu được truyền sang từ hệ thống bên cạnh. Các hệ thống bên cạnh ở đây có thể là các đôi dây khác hoặc thậm chí là ngay bộ phát của hệ thống. Nừu bộ thu bỏ qua toàn bộ dải tần số mà đầu gần phát thì FDM sẽ tránh được xuyên âm đầu gần. Tất nhiên điều này đồng nghĩa với việc cắt bỏ một lượng băng tần hiệu dụng của hướng kia. Như vậy, sử dụng kĩ thuật xoá tiếng vọng sẽ làm cho hiệu suất băng tần cao hơn nhưng chi phí cho nó lại phức tạp và nhạy cảm. Kĩ thuật xoá tiếng vọng có thể sử dụng đối với tần số thấp nhất nên đạt hiệu quả cao hơn. Trong trường hợp dùng một đường truyền đồng thời cho cả hai hướng trên cùng một dải tần số cần phải kiểm soát tiếng vọng. Một cách kiểm soát tiếng vọng là chia tần số thành hai băng tần cho đường từ tổng đài tới thuê bao và ngược lại. 2.3.1.2Kỹ thuật truyền dẫn song công Có 3 kĩ thuật truyền dẫn song công trên đôi dây đồng là: phân chia theo tần số (FDM), phân chia theo thời gian (TDM) và triệt tiếng vọng (EC). ADSL thường thực hiện kĩ thuật FDM và EC. Kĩ thuật ghép kênh theo tần số. 18
  34. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Signal Power 256 channels Channel Spacing 4.3125 kHz 4 2 13 Frequency [kHz] 1 5 8 104 Upstream Downstream Data Data Ch¬ng 11:Hình 2.5: Phân chia băng tần của kĩ thuật FDM Kĩ thuật này cho phép dải tần phát tách khỏi dải tần thu để tránh tự xuyên âm và có dải tần bảo vệ giữa chúng. Phương pháp này có ưu điểm sau: • Triệt tiêu được NEXT vì hai dải tần số cách nhau bằng băng tần bảo vệ. • Không cần sự đồng bộ giữa phát và thu. • Đã được phát triển từ lâu nên đạt được sự chín muồi công nghệ. • Tuy nhiên vẫn còn tồn tại một số nhược điểm: • Không sử dụng hiệu quả băng thông vì luồng lên và xuống ở 2 dải tần khác biệt nhau và còn có dải tần bảo vệ. • Tốc độ luồng xuống ở dải tần cao nên bị giảm nhanh chóng khi cự ly truyền dẫn tăng do suy hao ở miền tần số cao nhanh. • Vẫn xảy ra hiện tượng NEXT mặc dù trường hợp lý tưởng các bó cáp đều cùng loại nhưng vẫn có các hệ thống DSL khác nhau hoạt động trong cùng bó cáp . 19
  35. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Kỹ thuật triệt tiếng vọng EC Kỹ thuật này sử dụng một kênh duy nhất cho cả phát và thu nên phổ tín hiệu của chúng trùm lên nhau và tồn tại tiếng vọng của tín hiệu phát lẫn trong tín hiệu thu nên cần một bộ khử tiếng vọng tại phía thu. Tiếng vọng gồm tổ hợp hai loại: tiếng vọng đầu gần và đầu xa. Mục đích của bộ triệt tiếng vọng là triệt tiếng vọng đầu gần còn tín hiệu đầu xa ảnh hưởng không đáng kể nên có thể bỏ qua. Mức truyền POTS Bảo vệ Lên Xuống Tần số Ch¬ng 12:Hình 2.6: Phân chia băng tần của kĩ thuật EC Như vậy, kỹ thuật này cho phép hai modem sử dụng toàn bộ băng thông có sẵn trên cả hai hướng. Phát Tín hiệu Thu (lên) hướng lên (lên) ADF ADF Hybrid Hybrid Tiếng vọng (Echo) Phát Thu (xuống) (xuống) Tín hiệu hướng xuống Ch¬ng 13:Hình 2.7 Phân tách tín hiệu lên, xuống bằng phương pháp khử tiếng vọng Khi tín hiệu truyền qua mạch sai động (hybrid), một phần tín hiệu vòng lại đầu thu do mạch hybrid không hoàn hảo. Bộ lọc số đáp ứng ADF được sử dụng có chức năng tạo ra một bản sao của tín hiệu vọng và tiếng vọng bị triệt hoàn toàn bằng cách trừ bản sao này với tín hiệu vọng thực tế 20
  36. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Ưu điểm: • Tận dụng hiệu quả băng thông vì phổ hai hướng trùm lên nhau. • Cải thiện đáng kể tốc độ truyền nhất là khi cự ly dài vì tín hiệu hướng xuống được sử dụng ở băng tần thấp là vùng mà suy hao nhỏ hơn. • Nhược điểm: • Không loại bỏ được NEXT do có nhiều hệ thống khác nhau làm việc trong cùng bó cáp mà bộ triệt tiếng vọng không thể loại bỏ được xuyên âm từ chúng. • Việc chế tạo những bộ lọc số thích ứng rất phức tạp nhất là khi làm việc với tần số cao. Vì vậy, các modem ADSL hiện nay vẫn sử dụng kiểu FDM khi yêu cầu tốc độ cao chưa gay gắt lắm. 2.3.1.3Nguyên lý thu phát Data M· hãa CRC Trén § an xen S¾p xÕp EOC RS I Thªm Bé t¹o vµ D TiÒn khung m· hãa D/A AOCAOC F tè M· hãa chï m CRC Trén T vßng RS ®iÓm Bit chØthÞ Gi¶i CRC Gi¶i trén Gi¶i m· Gi¶i ®an xen T¸ch TDQ m· F D Bé gi¶i tiÒn gi¶i D F khung CRC tè Gi¶i trén Gi¶i m· s¾p Q T vßng ADC+ xÕp fillter Ch¬ng 14:Hình 2.8 : Sơ đồ khối thu và phát ADSL Khối tạo khung: Nhận các kênh dữ liệu, EOC, AOC và các bít chỉ thị rồi tạo khung và siêu khung theo tốc độ thoả thuận sau quá trình khởi tạo. Số liệu trên đường truyền dẫn ADSL được bố trí thành cấu trúc siêu khung. CRC: Tạo 8 bít kiểm tra lỗi và đặt trong khung thứ nhất của mỗi siêu khung. Trong một luồng, CRC sẽ kiểm tra tất cả các bít chuyển qua trừ các byte FEC, CRC của siêu khung trước đó và khung đồng bộ. CRC giúp phát hiện có bao nhiêu siêu khung sau khi thu xuất hiện một lỗi không thể sửa được bằng FEC. 21
  37. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Khối trộn (Ngẫu nhiên hoá): Thực hiện trên luồng nhanh và luồng chậm một cách độc lập nhằm mục đích tránh các các bít giống nhau xuất hiện liên tiếp. Tại đầu thu quá trình diễn ra ngược lại với cùng qui luật. Khối FEC: Thêm bít dư vào phần dữ liệu nhằm sửa một số bít bị lỗi sau bộ giải điều chế phía thu (ở đây sử dụng mã Reed Solomon). Khối đan xen: Chỉ tồn tại trong luồng xen, để phân tán lỗi cụm tới các từ mã khác nhau sao cho số byte bị lỗi liên tiếp nằm trong khả năng sửa lỗi của loại mã đó. Tất nhiên, lúc này thông tin sẽ bị trễ hơn so với không đan xen. Sắp xếp tone: Là quá trình tách một số bít nhất định rồi gán vào một tone nhất định. Sau quá trình khởi tạo, số lượng bít gán cho mỗi tone đã được quyết định (có giá trị từ 0 đến 15 bít). Dữ liệu từ hai nguồn nhanh, chậm được đưa vào sắp xếp tone trước khi đưa đến bộ mã hoá DMT. Mã hoá: Sau khi sắp xếp tone, mỗi bin phải thực hiện mã hoá các bít này. Ngoài ra, khối mã hoá còn có chức năng điều chỉnh độ lợi kênh (Công suất) cho từng bin nhờ bảng giá trị bit/tone và độ lợi bin. Khối IDFT: Sau khi sắp xếp tonevà mã hoá sẽ tạo ra một số phức. Như vậy, sẽ có nhiều nhất là 256 số phức. Khối IDFT sẽ chuyển các số phức trong miền tần số này sang tín hiệu trong miền thời gian. Khối thêm tiền tố vòng: Để tạo ra kênh giả tuần hoàn giúp quá trình cân bằng trong miền tần số ở phía thu thuận lợi hơn. Khối biến đổi số-tương tự DAC và lọc dạng: Chuyển đổi các mức tín hiệu sang mức điện áp và pha khác nhau trên đường truyền. Bộ lọc để giới hạn tín hiệu phát trong băng thông của ADSL 1.1.7ADSL2 2.3.1.4Giới thiệu chung ADSL2 là thế thứ hai của ADSL được chuẩn hoá trong ITU G.992.3 và G992.4 dựa trên chuẩn của thế hệ thứ nhất ITU G.992.1 và G.992.2. Tuy nhiên ADSL2 có nhiều cải tiến so với ADSL thế hệ thứ nhất. Nhờ những cải tiến nêu trên mà ADSL2 cải thiện đáng kể về tốc độ và khoảng cách so với ADSL. Với ADSL2 có thể đạt được tốc độ đường xuống trên 8Mbps và đường lên tới 800Kbps trên một đôi dây điện thoại. So với ADSL, ADSL2 tăng tốc độ đường xuống khoảng từ 50 đến 196Kbps và tăng tốc độ đường lên khoảng từ 32 đến 64Kbps. Mặt khác, với cùng tốc độ số liệu như ADSL, ADSL2 tăng khoảng cách so với ADSL từ 500 đến 1000feet (khoảng từ 150 đến 300m). Hình 3.29 mô tả một ví dụ về tốc độ và khoảng cách ADSL2 so với ADSL thế hệ thứ nhất. Trên đường đây điện thoại có cùng độ dài so với ADSL thì ADSL2 có tốc độ số liệu 22
  38. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN tăng khoảng 50Kbps. Với cùng tốc độ như ADSL, ADSL2 đạt được khoảng cách tăng khoảng 600feet (khoảng 180m) so với ADSL, điều này làm tăng vùng phủ khoảng 6%. Có được kết quả này là do ADSL2 cải thiện hiệu quả điều chế, giảm tiêu đề khung, đạt được độ lợi mã hoá cao hơn, cải thiện trạng thái khởi tạo và tăng cường thuật toán xử lý tín hiệu So với ADSL, ADSL2 bổ xung một số tính năng mới, đó là những tính năng liên quan đến Các tính năng liên quan đến ứng dụng, các tính năng liên quan đến PMS- TC và các tính năng liên quan đến PMD. 2.3.1.5Các tính năng liên quan đến ứng dụng Hỗ trợ ứng dụng ở chế độ hoàn toàn số ADSL đưa ra một chế độ tuỳ chọn cho phép truyền số liệu ADSL trên băng tần thoại do đó tăng thêm 256Kbps cho tộc độ dữ liệu đường lên. Chế độ này là lựa chọn hấp dẫn đối với các doanh nghiệp sử dụng dịch vụ thoại và số liệu trên các đường dây riêng biệt bởi vì nhờ chế độ này mà các doanh nghiệp đạt được các dịch vụ với tốc độ đường lên cao hơn. Hỗ trợ ứng dụng thoại trên băng tần ADSL Có ba phương thức cơ bản để truyền lưu lượng thoại trên đường dây cáp đồng sử dụng băng tần DSL đó là: Thoại qua chế độ truyền dẫn cận đồng bộ (VoATM), thoại qua giao thức internet (VoIP) và thoại phân kênh trên DSL (CVoDSL). Phương thức VoATM, thực hiện việc sắp xếp thoại đã được số hoá và thông tin báo hiệu vào các tế bào ATM, các tế bào này được truyền trên đường dây điện thoại và truyền qua mạng đến kết nối riêng ảo ATM. Tương tự phương thức thứ hai, VoIP cũng sắp xếp thoại đã được số hoá và thông tin báo hiệu vào các gói IP và truyền chúng trên đường dây điện thoại cùng với số liệu khác. Còn phương thức CVoDSL, là một cải tiến của công nghệ đường dây thuê bao số. Phương thức này truyền lưu lượng thoại TDM một cách trong suốt qua băng tần DSL. CVoDSL là duy nhất giữa các giải pháp thoại qua DSL trong đó nó truyền thoại trong lớp vật lý, cho phép truyền các kênh thoại trên băng tần DSL trong khi vẫn duy trì cả POTS và truy nhập Internet tốc độ cao. Đây là một phương thức đơn giản, linh hoạt, hiệu quả về mặt chi phí cho phép thiết bị thế hệ sau có chức năng thoại. Hỗ trợ chức năng ghép ngược ATM (IMA) trong ATM TPS-TC: Tốc độ số liệu tới khách hàng có thể tăng đáng kể bằng cách ghép nhiều đường điện thoại cùng nhau. Để thực hiện việc ghép, chuẩn ADSL2 hỗ trợ chức năng ghép ngược ATM (IMA) được triển khai cho cấu trúc ATM truyền thống. Thông qua IMA, ADSL2 có thể ghép hai hoặc nhiều đôi dây đồng trong một tuyến ADSL. Kết quả là đạt 23
  39. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN được tốc độ đường xuống linh hoạt hơn cụ thể là : 20 Mbps trên 2 đôi ghép, 30 Mbps trên 3 đôi ghép, 40 Mbps trên 4 đôi ghép. 2.3.1.6Các tính năng liên quan đến PMS-TC Việc phân khung linh hoạt hơn, hỗ trợ tới 4 khung mang, 4 đường: Số liệu được truyền khác nhau có thể đựơc tập hợp vào các cấu trúc khác nhau khi chúng truyền qua chức năng PMS-TC phát. Nhóm cấu trúc này được gọi là cấu trúc khung. Giảm tiêu đề khung Hệ thống ADSL2 giảm tiêu đề khung bằng cách sử dụng khung với các tiêu đề của khung có thể lập trình được. Do đó, không như trong chuẩn ADSL thế hệ thứ nhất số bit tiêu đề trên khung là cố định và chiếm 32Kbps của tải số liệu thực tế, trong chuẩn. ADSL2 số bit tiêu chuẩn trong khung có thể lập trình được chiếm từ 4 đến 32Kbp. Trong các hệ thống ADSL thế hệ thứ nhất, trên các đường dây điện thoại có tốc độ số liệu thấp (ví dụ 128Kbps) thì 32Kbps (hoặc 25% tốc độ số liệu tổng) được cung cấp phát cố định cho thông tin tiêu đề. Trong các hệ thống ADSL2, tốc độ số liệu tiêu đề có thể giảm xuống còn 4Kbps, do đó cung cấp thêm 28Kbps cho tải số liệu. 2.3.1.7Các tính năng liên quan đến PMD Chuẩn đoán Việc xác định nguyên nhân của những vấn đề phát sinh trong quá trình cung cấp dịch vụ ADSL cho khách hàng là một trở ngại rất lớn trong tiến trình phát triển của ADSL. Để khắc phục vấn đề này, bộ thu phát ADSL2 đựơc tăng cường khả năng chuẩn đoán. Khả năng chuẩn đoán cung cấp các công cụ để giải quyết những vướng mắc trong và sau khởi tạo, để giám sát trong khi cung cấp dịch vụ và nâng cao năng lực. Để chuẩn đoán và giải quyết các vấn đề gặp phải thì các bộ thu phát ADSL2 cung cấp khả năng thực hiện đo tạp âm đường dây, suy giảm mạch vòng và tỷ số tín hiệu trên tạp âm (SNR) tại hai đầu đường dây. Kết quả của những phép đo này được tập hợp lại bằng cách sử dụng chế độ kiểm tra chuẩn đoán đặc biệt ngay cả khi chất lượng đường dây là quá tồi để có thể hoàn thành kết nối ADSL. Ngoài ra, ADSL2 bao gồm khả năng giám sát hiệu năng thời gian thực, khả năng này cung cấp thông tin về chất lượng đường dây và điều kiện tạp âm tại hai đầu đường dây. Thông tin này được xử lý bởi phần mền để giám sát chất lượng kết nối ADSL và tránh xảy ra các lỗi dịch vụ trong tương lai. Thông tin này cũng được sử dụng để quyết định xem một khách hàng có thể được cung cấp các dịch vụ có tốc độ số liệu cao hơn hay không. Thích ứng tốc độ 24
  40. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Các đường dây điện thoại được bện với nhau trong bó cáp nhiều đôi chứa 25 hoặc nhiều hơn các đôi dây xoắn. Kết quả là tín hiệu điện từ một đôi gây ra từ trường trên các đôi gần kề trong bó cáp. Hiện tượng này được gọi là “xuyên âm” và có thể cản trở đặc tính tốc độ số liệu ADSL. Kết quả là những thay đổi của các mức xuyên âm có thể làm đứt kết nối trong ADSL. Xuyên âm chỉ là một nguyên nhân gây đứt kết nối trên hệ thống ADSL. Các nguyên nhân khác có thể là do nhiễu sóng vô tuyên AM, những thay đổi về nhiệt độ và nước trong bó cáp. ADSL2 giả quyết vấn đề này bằng cách thích ứng liên tục tốc độ số liệu theo thời gian thực. Cải tiến này, được gọi là thích ứng tốc độ liên tục (SRA), cho phép hệ thống ADSL2 thay đổi tốc độ của kết nối trong khi cung cấp dịch vụ mà không làm ngắt dịch vụ hoặc gây lỗi bit. ADSL2 phát hiện ra những thay đổi trong điều kiện kênh (ví dụ, một trạm vô tuyến AM nội hạt ngừng phát vào buổi tối) và thích ứng tốc độ số liệu với điều kiện mới trong suốt với người sử dụng. Khởi tạo nhanh Khởi tạo bộ thu phát ADSL được yêu cầu cho kết nối giữa ATU-C và ATU-R để thiết lập một tuyến thông tin giữa chúng. Ở ADSL thế hệ thứ nhất chỉ hỗ trợ chế độ khởi tạo thông thường. Tuy nhiên ở ADSL2 hỗ trợ cả hai chế độ: chế độ khởi tạo thông thường và chế độ khởi tạo nhanh. Thủ tục khởi tạo thông thường mất khoảng từ 10 tới 15 giây trong khi đó thủ tục khởi tạo nhanh chỉ mất khoảng từ 2 tới 3 giây. Có được điều này là do thủ tục khởi tạo nhanh dựa vào việc lưu trữ và sử dụng lại các tham số truyền dẫn từ khởi tạo thông thường trước đó nhờ đó giảm đáng kể thời gian điều khiển. Cải thiện về mặt công suất: Các bộ thu phát ADSL thế hệ thứ nhất hoạt động ở chế độ công suất lớn nhất suốt ngày đêm ngay cả khi không được sử dụng. Để đáp ứng vấn đề này, chuẩn ADSL2 đưa ra chế độ quản lý công suất giúp giảm công suất tiêu thụ trong khi đó vẫn duy trì chức năng luôn “luôn kết nối” của ADSL cho người sử dụng. Những chế độ này bao gồm: chế độ công suất L2 và chế độ công suất L3. Chế độ công suất L2 cho phép tiết kiệm đáng kể công suất tại khối thu phát ADSL ở trạm trung tâm (ATU-C) bằng cách vào và ra chế độ công suất thấp một cách nhanh chóng dựa trên lưu lượng Internet chạy trên kết nối ADSL. Chế độ công suất L2 là một trong những cải tiến quan trọng nhất của chuẩn ADSL2. Khi tải xuống các file dữ liệu lớn thì ADSL2 hoạt động ở chế độ công suất lớn nhất (được gọi là chế độ công suất “L0”) để cực đại tốc độ tải xuống. Khi lưu lượng Internet giảm, ví dụ như khi người sử dụng đang đọc một trang văn bản dài, thì các hệ thống ADSL2 có thể chuyển sang chế độ công suất thấp L2, trong chế độ này tốc độ số liệu giảm đáng kể và giảm công suất tiêu thụ. 25
  41. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN 1.1.8ADSL2+ 2.3.1.8Giới thiệu chung Công nghệ ADSL2+ là thành viên mới nhất trong họ các chuẩn ADSL. ADSL2+ được chuẩn hoá trong ITU G.992.5 vào tháng 5 năm 2003. Có thể coi ADSL2+ là ADSL thế hệ thứ ba hoặc là phiên bản delta của ADSL thế hệ thứ hai (ADSL2). Cũng giống như ADSL2, ADSL2+ sử dụng đôi dây đồng xoắn để truyền đồng thời thoại và số liệu tốc độ cao giữa kết cuối mạng (ATU-C) và kết cuối khách hàng (ATU-R). Tuy nhiên băng tần của ADSL2+ có khác so với băng tần của ADSL2. Trong khi ADSL2 sử dụng băng tần từ 0-1,1Mhz thì ADSL2+ sử dụng băng tần từ 0-2,2Mhz. Cũng giống như ADSL2, ADSL2+ dành băng tần cơ sở để truyền thoại, băng tần thấp để truyền số liệu đưòng lên và băng tần cao để truyền số liệu đường xuống. Tuy nhiên, băng tần đường xuống của ADSL2+ gấp đôi so với băng tần đường xuống của ADSL2, do đó ADSL2+ tăng đáng kể tốc độ số liệu trên đường dây điện thoại có khoảng cách ngắn hơn 9Kilofeet (khoảng 3 km) Nhờ có tính năng mới thêm vào mà ADSL2+ có thể đạt được tốc độ số liệu đường xuống tới 25Mbps. Trên đường dây điện thoại có khoảng cách 3Kilôfeet (khoảng gần 1 km) tốc độ số liệu đường xuống có thể đạt được 24Mbps và có thể đạt được 20Mbps trên đường dây có khoảng cách 5Kilôfeet (khoảng 1.5 km). ADSL2+ là ADSL2 với băng tần mở rộng nó được chuẩn hoá dựa trên chuẩn của ADSL2. Do đó, ADSL2+ mang đầy đủ các đặc tính của ADSL2. Tuy nhiên, ở ADSL2+ còn có thêm một số tính năng mới nhằm đáp ứng tốc độ số liệu cao hơn trên mạch vòng có khoảng cách ngắn hơn. Một số tính năng mới được thêm vào như: mở rộng băng tần, ghép để đạt tốc độ cao hơn và một số tính năng khác của ADSL2+. 2.3.1.9Mở rộng băng tần Trong khi hai thành viên trong họ các chuẩn ADSL2 là G.992.3(G.dmt.bis) và G.992.4(G.lite.bis) sử dụng băng tần đường xuống tới 1,1Mhz và 552Mhz tương ứng thì ADSL2+ sử dụng băng tần đường xuống tới 2.208Mhz tương ứng với 512 sóng mang phụ (Hình 3.30). Như vậy băng tần của ADSL2+ tăng gấp đôi so với băng tần đường xuống của ADSL2 còn băng tần đường lên của ADSL2+ không thay đổi so với ADSL2 Nhờ cải tiến đặc biệt này mà tốc độ số liệu đường xuống của ADSL2+ tăng gấp đôi so với ADSL2 trên đường dây điện thoại có khoảng cách dưới 4Kilofeet và cao hơn nhiều so với ADSL2 trên đường dây điện thoại có khoảng cách từ 4 đến 8Kilofeet. Tuy nhiên với đường dây điện thoại có khoảng cách lớn hơn 8Kilofeet thì tốc độ số liệu đường xuống của ADSL2+ tương tự như ADSL2 (Hình 2.9). 26
  42. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Ch¬ng 15:Hình 2.9: Tốc độ số liệu đường xuống của ADSL2+ so với ADSL2 Với mục đích giảm xuyên âm thì ADSL2+ cung cấp khả năng chỉ sử dụng các tần số nằm trong khoảng từ 1.1Mhz tới 2.2Mhz bằng cách che các tần số thấp hơn 1.1Mhz. Điều này đặc biệt hữu dụng khi các dịch vụ ADSL từ trạm trung tâm (CO) và từ kết cuối đầu xa (RT) cùng nằm trên một cáp tới nhà khách hàng. Trong điều kiện này, nhà cung cấp dịch vụ có thể triển khai dịch vụ ADSL2 với băng tần đường xuống từ 0.14Mhz tới 1.1Mhz cho khách hàng cách xa trạm trung tâm (CO) với yêu cầu tốc độ số liệu không thực sự cao còn các khách hàng cách xa trạm trung tâm (CO) nhưng gần trạm kết cuối đầu xa (RT) với yêu cầu tốc độ số liệu cao thì có thể sử dụng dịch vụ ADSL2+ với băng tần đường xuống từ 1.1Mhz tới 2.2Mhz. Bằng cách này có thể loại bỏ hầu hết xuyên âm giữa các dịch vụ và đảm bảo được tốc độ đường dây từ trạm trung tâm. 2.3.1.10Ghép để đạt tốc độ cao hơn Kỹ thuật ghép nhiều đường dây điện thoại nhằm mục đích đạt tốc độ số liệu cao hơn và cải thiện khoảng cách là kỹ thuật mới của họ công nghệ ADSL2. Cũng giống như ADSL2, việc ghép ở ADSL2+ cũng thực hiện ghép nhiều đường ADSL2+. Tuy nhiên, ở ADSL2+, việc ghép đạt được tốc độ số liệu cao hơn rất nhiều so với ADSL2. Như chỉ ra trên Hình 3.33, bằng cách ghép hai đường ADSL2+ có thể cung cấp cho khách hàng tốc độ số liệu lên đến 44Mbps trên đường dây có khoảng cách ngắn hơn 5Kilofeet (khoảng 1.5km). Trên các đường dây điện thoại có khoảng cách xa hơn, việc ghép hai đường ADSL2+ có thể hỗ trợ được tốc độ 8Mbps với khoảng cách trên 12Kilofeet (khoảng 3.6km). 27
  43. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN E ) BPS A RAT Bonded ADSL2+ M ( ADSL2+ DAT ADSL 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 LOOP LENGTH (KFT) Ch¬ng 16:Hình 2.10: Ghép hai đường ADSL2+ Việc ghép nhiều đôi dây điện thoại trong ADSL2+ có một số đặc điểm như sau: • Việc ghép hỗ trợ khả năng tự động giải phóng và khôi phục các đôi dây mà không vần sự can thiệp của con người. Mặt khác, việc ghép có thể được thực hiện tự động bằng phần mềm. • Việc ghép hỗ trợ các tốc độ số liệu khác nhau (với tỷ lệ 4/1) giữa các đôi dây. Điều này rất có ý nghĩa trong trường hợp các đường dây đồng có dung lượng thấp hơn các đường dây khác thì không cần thiết phải giảm tốc độ số liệu trên các đường dây có dung lượng cao hơn. • Có thể ghép tới 32 đôi dây. • Các cổng (port) trên card đường dây ADSL2+ được ghép một cách ngẫu nhiên. Nghĩa là việc ghép được thực hiện bằng cách kết hợp bất kỳ cổng nào và việc ghép rất mềm dẻo. • Chuẩn ghép ATM được sử dụng trên bất kỳ lớp vật lý nào. Ngoài ADSL2+, nó có thể được sử dụng cho các dịch vụ DSL khác. 2.3.1.11Một số tính năng khác của ADSL2+ Ngoài các tính năng mới được trình bày ở trên, ADSL2+ còn có thêm một số tính năng mới như sau: • ADSL2+ có khả năng hỗ trợ tới 3 từ mã (Reed-Solomontrene) ký hiệu, trong khi đó ADSL2 chỉ có thể hỗ trợ tối đa 2 từ mã (Reed-Solomontrene) trên ký hiệu. Giá trị này được quy định khác nhau trong chuẩn ITU G.992.3 và G.992.5. Cụ thể là G.992.3 quy định số khung ghép số liệu trên ký tự và 28
  44. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN số từ mã FEC trên ký hiệu cực đại là 2. Trong khi đó, G.992.5 quy định số khung ghép số liệu trên ký hiệu và số từ mã trên ký hiệu cực đại là 3. • Dưới sự điều khiển của người vận hành thông qua CO-MIB, việc điều khiển phổ đường xuống với PSD phát cực đại tại điểm tham chiếu U-C trên sóng mang phụ cho phép việc cấu hình theo yêu cầu của từng vùng (ví dụ, Bắc Mỹ, Châu Âu hoặc Nhật Bản) và cấu hình theo các môi trường triển khai (ví dụ, trạm trung tâm (CO) hoặc trạm đầu xa (RT)). • Việc định dạng phổ đường xuống trong thời gian showtime (dạng PSD phát trong băng thông là không phẳng) cải thiện linh hoạt của PSD phát đường xuống. 2.4HDSL, HDSL2,SHDSL, HDSL4 1.1.9HDSL 2.4.1.1HDSL nguyên bản Khái niệm ban đầu về HDSL (đường dây thuê bao số tốc độ cao) xuất hiện vào năm 1986 ở phòng thí nghiệm AT&T Bell và Bellcore. Các thiết kế thiết bị thu phát HDSL thực chất là thiết kế ISDN cơ bản ở mức cao hơn. Hệ thống HDSL mẫu xuất hiện năm 1989. Thiết bị HDSL đầu tiên được Bell Canada đưa vào hoạt động vào năm 1992 do công ty Tellabs Operation Inc sản xuất. Năm 1997 trên thế giới đã có khoảng 450000 đường dây HDSL đang hoạt động trong đó có khoảng 250000 đường dây HDSL ở Bắc Mỹ. Mỗi năm có hơn 150000 đường dây HDSL được lắp đặt. Tháng 10 năm 1998, ITU thông qua khuyến nghị G.991.1 cho HDSL thế hệ thứ nhất, tiêu chuẩn này dựa trên tiêu chuẩn ETSI TM-03036. ITU bắt đầu nghiên cứu xây dựng khuyến nghị HDSL thế hệ thứ 2 (HDSL2) gọi là G.991.2. HDSL được ưa dùng hơn T1 truyền thống là bởi vì HDSL cung cấp các đặc tính chuẩn đoán (bao gồm đo SNR) và HDSL gây xuyên âm ít hơn các hệ thống truyền dẫn khác do tín hiệu truyền được hạn chế trong băng tần hẹp hơn T1 truyền thống. 2.4.1.2Khả năng và ứng dụng HDSL HDSL truyền tải hai hướng 1,544Mbit/s hoặc 2,048 Mbit/s trên đường dây điện thoại dài đến 3,7 km (12 kft) với dây 0,5 mm (24 AWG) đôi dây xoắn không có bộ lặp trung gian và có thể tăng chiều dài lên gấp đôi với 1 bộ lặp trung gian. Hơn 95% đường dây HDSL không có bộ lặp. HDSL là phương thức truyền dẫn tin cậy cho tất cả các vùng phục vụ với tỉ lệ lỗi bít là 10-9 đến 10-10. Hệ thống HDSL DS1 (1,544 Mb/s) sử dụng hai đôi dây, mỗi đôi dây truyền 768 kbit/s tải hiệu dụng (784 kbit/s tịnh) trên mỗi hướng. Do đó thuật ngữ song công được sử dụng để mô tả hệ thống truyền dẫn HDSL. Hệ thống HDSL E1 (2048 kbit/s) có thể lựa chọn sử dụng hai hoặc 3 đôi dây, mỗi đôi dây sử dụng hoàn toàn song công. HDSL 2,048 Mbit/s 3 đôi dây sử dụng bộ thu phát rất giống bộ thu phát hệ thống 1,544 Mbit/s. Mạch vòng HDSL 2,048 Mbit/s có thể có mạch rẽ nhưng không có cuộn cân bằng. 29
  45. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Mặc dù ban đầu HDSL được mô tả là công nghệ cần lặp, nhưng các bộ lặp HDSL vẫn thường được sử dụng trên đường dây HDSL không bộ lặp có chiều dài từ 2,75 km đến 3,7 km (9 đến 12 kft). Đối với dây 24 AWG, có thể đạt được 7,3 km khi sử dụng một bộ lặp và 11 km (36 kft) khi dùng 2 bộ lặp. Độ dài thực sự có thể thấp hơn ở những nơi không thể đặt được bộ lặp chính xác ở vị trí trung gian. Ban đầu hệ thống HDSL hai bộ lặp được cấp nguồn bằng cách, bộ lặp thứ nhất được cấp qua đường dây từ CO, bộ lặp thứ hai được cấp nguồn từ phía thuê bao. Việc cấp nguồn từ phía thuê bao có hạn chế về quản lý và bảo dưỡng. Do nguồn tiêu thụ từ các bộ thu phát ngày nay là nhỏ nên người ta có thể cấp nguồn cho cả hai bộ lặp từ nguồn của CO. 2.4.1.3Truyền dẫn HDSL Có một vài giải pháp được lựa chọn cho hệ thống HDSL nguyên thuỷ: song công đơn, đơn công kép và song công kép. Song công đơn chỉ cần sử dụng một đôi dây và một cặp thiết bị thu phát ở mỗi đầu của đường dây. Hai hướng truyền dẫn có thể được tách biệt bằng ghép kênh theo tần số (FDM) hoặc bằng truyền dẫn hỗn hợp triệt tiếng vọng. Tuy nhiên, truyền toàn bộ tải trên hầu hết các mạch vòng đều dựa trên công nghệ đầu những năm 90. Hơn nữa dải thông lớn cần phải quan tâm đến tương thích phổ với các hệ thống truyền dẫn khác. Hệ thống HDSL 1,544 Mbit/s đôi dây đơn (đôi khi gọi gọi là SDSL) phát triển vào đầu những năm 90 có độ dài mạch vòng ít hơn 6 kft trên đôi dây 26 AWG; do có khoảng ngắn này đã hạn chế rất lớn khả năng sử dụng của nó. Chỉ với kỹ thuật tiên tiến xuất hiện vào cuối năm 90 thì truyền dẫn 1,544 Mbit/s đơn song công mới trở thành hiện thực. HDSL2, mô tả ở phần 2.4.4, áp dụng truyền dẫn song công đơn. Truyền dẫn đơn công kép sử dụng hai đôi dây, với một đôi dây truyền toàn bộ tải theo một hướng và đôi dây thứ hai truyền toàn bộ tải theo hướng ngược lại. Phương pháp này rất đơn giản để tách tín hiệu ở hai hướng khác nhau của truyền dẫn. Khai thác T1 truyền thống sử dụng truyền dẫn đơn công kép. Truyền dẫn đơn công kép có nhược điểm truyền tín hiệu có băng tần lớn do đó có suy hao lớn và xuyên âm ở tần số cao. Do có xuyên âm các tín hiệu truyền trên hai đôi dây không hoàn toàn tách biệt. Do đó các thiết bị thu phát đơn công kép có thể đơn giản hơn nhưng hoạt động kém hơn song công kép. Truyền dẫn song công kép cải tiến độ dài mạch vòng và độ tương thích phổ bằng cách gửi một nửa thông tin trên mỗi đôi dây. HDSL giảm băng tần của tín hiệu truyền bằng cách sử dụng truyền dẫn ECH để truyền hai hướng cùng một băng tần. Năng lượng tín hiệu truyền của HDSL song công kép giảm dần đối với tần số lớn hơn 196 kHz. Kết quả là tín hiệu xuyên âm và suy hao giảm. Một ưu điểm khác của truyền dẫn song công kép là sử dụng một đôi dây có thể dễ dàng cung cấp hệ thống truyền dẫn nửa tốc độ. 30
  46. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN 1.1.10HDSL thế hệ thứ hai (HDSL2) Tiêu chuẩn cho công nghệ HDSL thế hệ thứ hai xuất hiện vào năm 1995 có tốc độ bit và độ dài mạch vòng giống như HDSL thế hệ thứ nhất chỉ khác là sử dụng một đôi dây thay vì hai đôi dây. Giảm số lượng đôi dây là rất quan trọng bởi vì rất nhiều LECs thiếu các đôi dây dư ở một số vùng. HDSL2 có kỹ thuật mã hoá cao và điều chế phức tạp hơn. Lựa chọn kỹ càng tần số phát và thu cho HDSL2 để chống lại xuyên âm. Các phiên bản mới của HDSL mượn nhiều ý tưởng từ ADSL. Phiên bản tương thích tốc độ dường như đã xuất hiện. Người ta đang xem xét đặt băng tần số cho HDSL lên trên băng tần thoại tương tự hoặc trên ISDN cơ bản. Thuật ngữ SDSL (DSL đối xứng hay DSL đôi dây đơn) cũng được sử dụng để mô tả các phiên bản sau của HDSL. 1.1.11SHDSL SHDSL là công nghệ kết hợp của HDSL 2 và SDSL với tốc độ thay đổi từ 192kbps đến 2,134 Mbps, khoảng cách tương ứng với tốc độ tối đa là 2km. Trong thực tế, nó có thể cấu hình ở dạng 2 đôi dây cung cấp tốc độ từ 384kbps đến 4,264Mbps. 1.1.12HDSL4 Sử dụng 4 đôi dây để truyền tốc độ như ở trong HDSL2 do vậy nó có thể giảm băng tần sử dụng, kéo dài cự ly truyền dẫn, giảm số lượng trạm lặp, do vậy nó có thể đạt được cự li là 11kf thay vì 9 kf như HDSL2, đồng thời nó cũng làm giảm tác động nhiễn đến các hệ thống khác. 2.5 VDSL và VDSL2 1.1.13VDSL Là một công nghệ trong họ xDSL VDSL (Very high data rate DSL) cung cấp các đường thuê bao số với tốc độ rất cao. Cũng như các dịch vụ khác trong họ xDSL như ADSL, HDSL, SDSL kĩ thuật VDSL được sử dụng để cung cấp các dịch vụ băng rộng như các kênh tivi, truy nhập dữ liệu với tốc độ rất cao hội nghị qua video, video động, truyền tổ hợp dữ liệu và tín hiệu video trên cùng một đường dây cho các thuê bao dân cư và kinh doanh trong lúc chưa lắp đặt được mạng cáp quang đến tận nhà thuê bao. Hình 2.11 mô tả các khả năng cung cấp dịch vụ của kĩ thuật VDSL. Kĩ thuật VDSL sử dụng phương thức truyền dẫn giống như ADSL nhưng kĩ thuật VDSL có khả năng cung cấp số liệu với tốc độ rất cao gần gấp 10 lần tốc độ truyền dẫn của ADSL , Hình 2.11. Tốc độ truyền dẫn của VDSL ở luồng xuống đạt tới 52 Mb/s trong chiều dài khoảng 300m, và luồng xuống đạt ở tốc độ thấp 1,5 Mb/s với chiều dài cáp 3,6km. Tốc độ luồng lên trong chế độ không đối xứng (là phương thức mà tốc độ truyền dẫn từ phía tổng đài tới thuê bao bằng tốc độ truyền dẫn từ thuê bao tới tổng đài) là 1,6- 2,3 Mb/s. Tốc độ luồng trong chế độ đối xứng là 26 Mbps. Phương thức truyền dẫn không 31
  47. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN đối xứng rất phù hợp để cung cấp dịch vụ tốc độ cao từ phía tổng đài tới thuê bao nên rất hay được sử dụng trong kĩ thuật VDSL. Trong VDSL cả hai kênh số liệu đều hoạt động ở tần số cao hơn tần số sử dụng cho thoại và ISDL nên cho phép cung cấp các dịch vụ VDSL bên cạnh các dịch vụ đang tồn tại. Khi cần tăng tốc độ luồng xuống hoặc chế độ đối xứng thì hệ thống VDSL sử dụng kĩ thuật triệt tiếng vọng. Công nghệ VDSL được ứng dụng trong truy cập dịch vụ băng rộng như dịch vụ Internet tốc độ cao, các chương trình Video theo yêu cầu. Ngoài việc có khả năng cung cấp tốc độ cao hơn nhiều so với tốc độ truyền dẫn của kĩ thuật ADSL kĩ thuật VDSL còn yêu cầu khoảng động nhỏ hơn kĩ thuật ADSL nên kĩ thuật truyền dẫn của VDSL không phức tạp bằng kĩ thuật truyền dẫn ADSL. Mặc dù có nhiều ưu điểm như vậy nhưng kĩ thuật này vẫn chưa được sử dụng rộng rãi đó là vì chưa lựa chọn được cơ chế điều chế, băng tần, phương pháp ghép kênh thích hợp. Hơn nữa, một số chipset của modem sử dụng kĩ thuật VDSL vẫn còn đắt nên kĩ thuật này chưa được sử dụng nhiều trong thực tế. Tuy nhiên đây là một kĩ thuật hứa hẹn trong một vài năm tiếp theo. Dịch Mạng vòng H Cáp quang ONU VDSL VDSL U TE vụ Cáp đồng B STM Chuyển mạch gói ATM STM ATM Chuyển mạch gói Toàn bộ ATM Ch¬ng 17:Hình 2.11: Khả năng cung cấp dịch vụ của kĩ thuật VDSL Trong ý nghĩa là bước đệm để tiến tới mạng truy nhập quang (APON, BPON, GPON), VDSL được sử dụng trong các mạch vòng nội hạt để truyền tín hiệu từ khối mạng quang ONU tới các thuê bao. Bảng 2.2 mô tả tốc độ và khoảng cách từ ONU tới thuê bao. Ch¬ng 18:Bảng 2.2: Tốc độ khoảng cách các loại VDSL Tốc độ thu (Mbit/s) Tốc độ phát (Mbit/s) Khoảng cách (met) 32
  48. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN 52 6,4 1000- 300 26 3,2 2500- 800 26 26 1000- 300 13 13 1800- 600 13 26 3750- 1200 1.1.14VDSL2 Là công nghệ mới nhất trong họ xDSL nó có thể cung cấp tốc độ lên tới 250Mbps, nó được thiết kế để cung cấp kết nối cho các dịnh vụ voice, video, data, HDTV và game tương tác. VDSL2 được miêu tả trong chuẩn G993.2, nó là sự mở rộng của chuẩn G993.1 dành cho VDSL, nó cung cấp các tốc độ bít bất đối xứng, đối xứng (song công) lên tới 250Mbps với băng tần sử dụng lên tới 30MHz. VDSL2 sẽ giảm tốc độ rất nhanh từ 250Mbps tại nguồn đến 100Mbps tại khoảng cách 500m, 50Mbps tại khoảng cách cỡ 1km, sau đó với cự ly từ 1,6km thì tốc độ của nó như là ADSL2+. VDSL2 deteriorates quickly from a theoretical maximum of 250 Mbit/s at 'source' to 100 Mbit/s at 0.5 km (1640 ft) and 50 Mbit/s at 1 km (3280 ft), but degrades at a much slower rate from there, and still outperforms VDSL. Starting from 1.6 km (1 mile) its performance is equal to ADSL2+. VDSL2 cũng cho phép hỗ trợ tốc độ luồng xuống từ 1 đến 4Mbps trong khoảng cách từ 4 đến 5km, do vậy nó không giống như VDSL nó có thể được sử dụng cho cả những cự li trung bình. 33
  49. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN 2.6 Tình hình triển khai tại Việtnam Quảng Ninh Hưng YênBĐ Hải Phòng Hải Dương Pha 1+ BĐ Hà Nội Pha 1 Nghệ An Pha 2 Tổng số thuê bao đến Huế tháng 2năm 2006 là Đà Nẵng 96392 Pha 3 xDSL 64/64 Khánh Hòa Đắk Lắk Lâm Đồng Bình Dương Đồng Nai Bà Rịa - Vũng Tàu BĐ Tp. HCM An Giang Kiên Giang Cần Thơ Pha 1+ Ch¬ng 19:Hình 2.12: Tình hình triển khai xDSL tại Việt nam của VNPT xDSL đã được ứng dụng đơn lẻ trong các lĩnh vực ở Việt nam ngay từ những ngày đầu ra đời, nhưng mãi đến năm 2002 VNPT bắt đầu thử nghiệm để triển khai trên diện rộng với hai hệ thống sử dụng IP-DSLAM và ATM-DSLAM. Chi tiết về từng bước triển khai được thể hiện trên hình vẽ 2.12 34
  50. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Chương 3:Công nghệ truy nhập quang 3.1Các mạng PON Ta có thể phân mạng truy nhập quang thành hệ thống tích cực và thụ động phụ thuộc vào các đặc tính của thiết bị đòi hỏi giữa trạm trung tâm và nhà của thuê bao. Hầu hết các mạng viễn thông ngày nay đều dựa trên các thiết bị Active components – tạm gọi là các thiết bị tích cực, tại tổng đài của nhà cung cấp dịch vụ lẫn thiết bị đầu cuối của khách hàng cũng như các trạm lặp, các thiết bị chuyển tiếp và một số các thiết bị khác trên đường truyền. Tích cực có nghĩa là các thiết bị này cần phải cung cấp nguồn cho một số thành phần, thường là bộ xử lý, các chíp nhớ Với Passive Optical Networks – mạng quang thụ động – tất cả các thành phần tích cực giữa tổng đài CO (Central Office) và người sử dụng sẽ không còn tồn tại mà thay vào đó là các thiết bị quang thụ động, để điều hướng các lưu lượng trên mạng dựa trên việc phân tách năng lượng của các bước sóng quang học tới các điểm đầu cuối trên đường truyền. Việc thay thế các thiết bị tích cực sẽ tiết kiệm chi phí cho các nhà cung cấp dịch vụ vì họ không còn cần đến năng lượng và các thiết bị chủ động trên đường truyền nữa. Các bộ ghép / tách thụ động chỉ làm các công việc đơn thuần như cho đi qua hoặc chặn ánh sáng lại Vì thế, không cần năng lượng hay các động tác xử lý tín hiệu nào và từ đó, gần như kéo dài vô hạn thời gian trung bình giữa hai lần lỗi MTBF (Mean Time Between Failures), giảm chi phí bảo trì tổng thể cho các nhà cung cấp dịch vụ. Một hệ thống mạng PON bao gồm các thiết bị kết cuối kênh quang (OLT – Optical line terminators) đặt tại CO và bộ các đơn vị mạng quang (ONU – Optical network Unit) được đặt tại nhà người sử dụng. Giữa chúng là hệ thống mạng quang (ODN – Optical distribution network) bao gồm cáp quang, các thiết bị ghép / tách thụ động (Xem Hình 3.1) Công nghệ truy nhập quang có thể được nhìn nhận theo mức cáp quang hóa mạng truy nhập với khái niệm về kiện trúc mạng FTTx theo kiểu cấu hình sao, bao gồm họ các kiến trúc sau: • Cáp quang tới tận Office FTTO. • Cáp quang tới tận khu dân cư FTTC. • Cáp quang tới tận khu công sở FTTB. • Cáp quang tới tận hộ gia đình FTTH. 35
  51. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Ch¬ng 20:Hình 3.1: Sơ đồ logic hệ thống mạng PON Ngoài ra, như trên hình 3.2, căn cứ vào việc phân tách thông tin của người dùng ta có thể có các mạng PON như: WDMA PON, tuy nhiên do giá cả của giải pháp này đắt đỏ cho nên chưa là một giải pháp cho mạng truy nhập tại mức độ công nghệ hiện nay. Có một vài giải pháp cải tiến như là WRPON (giải pháp này sử dụng một AWG thay vì một bộ hợp tách quang dựa trên bước sóng), mặc dù vậy giá cả cũng không phải là rẻ. TDMA PON sử dụng gán các khe thời gian cho các thuê bao khác nhau và sử dụng hai bước sóng cho luồng lên và luồng xuống. TDMA PON được biết đến ban đầu là APON và sau đó được thay thế bởi tên là BPON năm 2001. Năm 1997 FSAN đề xuất lên ITU-T và sau đó một thời gian ITU-T đã công bố bộ chuẩn liên quan đến BPON cụ thể là : G983.1 : Năm 1998, trình bày về lớp vật lý của hệ thống APON/BPON. G983.2: Năm 1999, đặc tính của giao diện điều khiển và quản lý ONT G983.3: Phê chuẩn năm 2001, đặc tính mở rộng cung cấp những dịch vụ thông qua phân bổ bước sóng. G983.4 : Thông qua năm 2001, mô tả những cơ chế cần thiết để hỗ trợ phân bổ băng tần động trong các ONT của cùng một mạng PON. 36
  52. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN G983.5: Thông qua năm 2002, xác định những cơ chế chuyển mạch bảo vệ cho BPON G983.6: Thông qua năm 2002, định nghĩa những mở rộng cho giao diện điều khiển cần thiết cho quản lý những chức năng chuyển mạch tại ONT G983.7: Thông qua năm 2001, định nghĩa những mở rộng cho giao diện điều khiển cần thiết cho quản lý những chức năm DBA tại ONT. G983.8: Thông qua năm 2003, xác định những mở rộng cho giao diện điều khiển cần thiết cho quản lý những dịch vụ mở rộng tại ONT. Sau đó để vượt qua ngưỡng tốc độ 622Mbps của BPON và tăng tính hiệu quả của BPON cho những lưu lượng số liệu, năm 2001 FSAN đã đưa ra GPON sử dụng GFP (Generic Framing Procedure), cho phép hoạt động ở chế độ khung thay đổi và tế bào ATM. Năm 2003- 2004, dựa trên những đề xuất của FSAN, ITU-T đã đưa ra hệ thống chuẩn về GPON (G984.1, G984.2 và G984.3), chi tiết về chuẩn này có thể tham khảo ở đĩa chuẩn ITU-T năm 2004, với những đặc điểm cơ bản sau: G984.1: mô tả những đặc tính chung của hệ thống GPON như là kiến trúc, tốc độ bit, bảo vệ và bảo mật G984.2: Xác định những thông số của GPON tại tốc độ lên là (155Mbps, 622Mbps, 1,5Gbps, 2, 5GBps ), xuống là (1,5Gbps và 2,5Gbps) G984.3 : Mô tả những đặc tính về khung hội tụ truyền dẫn của GPON; bản tin, phương pháp xác định khoảng, hoạt động, giám sát, những chức năng bảo dưỡng, và bảo mật. Với một hướng phát triển khác, khi mà Ethernet phát triển rộng khắp, mạng quang thụ động dựa trên Ethernet EPON hình thành năm 2001, đóng gói dữ liệu trong khung Ethernet theo chuẩn IEEE 802.3, sử dụng mã đường 8b/10b hoạt động với tốc độ 1G sử dụng MAC của 802.3. Sau nay những phiên bản tiếp theo cho phép EPON hoạt động ở những tốc độ cao hơn nữa. 37
  53. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Ch¬ng 21:Hình 3.2: Cấu hình chung của một mạng PON 3.2APON 1.1.15Cấu hình tham chiếu Q3 Chức năng quản lý hệ thống mạng truy nhập ONU R/S S/R SNI N ODN OLT ode UNI dịch vụ AF ONU IF IF PON PON Ch¬ng 22:Hình 3.3: Cấu hình tham chiếu APON Hệ thống bao gồm OLT, ONU, cáp quang sử dụng cấu hình PON trong đó có một bộ chia quang thụ động. Các ONU chia sẻ chung dung lượng của một sợi quang, khi sử 38
  54. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN dụng bộ chia, vấn đề ta cần đặc biệt quan tâm là sự bảo mật. Ở đường lên, cần phải sử dụng giao thức một phương thức đa truy nhập. Mạng phân phối quang ODN cung cấp 1 hoặc nhiều hơn các đường dẫn quang từ OLT đến một hoặc nhiều hơn các ONU. Mỗi đường dẫn quang được định nghĩa giữa điểm tham chiếu S và R trong 1 cửa sổ bước sóng nhất định. Hai hướng truyền dẫn trong ODN được định nghĩa như sau: • Đường xuống cho tín hiệu từ OLT đến ONU • Đường lên cho tín hiệu từ ONU đến OLT Giao diện tại hai điểm tham chiếu S, R (được gọi chung là IFPON) hỗ trợ tất cả các thành phần giao thức cần thiết để cho phép truyền dẫn giữa OLT và ONU. ONU có thể có một chức năng thích ứng AF cho truyền dẫn đường dây thuê bao số DSL qua cáp đồng đến nhà thuê bao. OAN được quản lý thông qua giao diện quản trị Q3. 3.2.1.1 OLT OLT có chức năng quản lý tất cả các hoạt động của APON. ONU và OLT cung cấp các dịch vụ truyền dẫn một cách trong suốt giữa UNI và SNI thông qua PON. OLT được kết nối đến mạng chuyển mạch thông qua các giao diện chuẩn V5.x, VB5.x, NNT’s. OLT bao gồm 3 phần: chức năng cổng dịch vụ, giao diện ODN, phần ghép các VP. Giao diện Phần lõi Phần dịch vụ Mạng ODN . lõi SPF . . . . MUX . . . . Giao diện ODN SPF Cấp nguồn OAM Ch¬ng 23:Hình 3.4: Các khối chức năng trong OLT Chức năng cổng dịch vụ SPF Chức năng này đóng vai trò giao tiếp với node dịch vụ. Chức năng cổng dịch vụ thực hiện chèn tế bào ATM vào tải trọng SDH đường lên, và tách tế bào ATM từ tải trọng SDH đường xuống. Chức năng này phải được dự phòng, do đó chuyển mạch bảo vệ là cần thiết. 39
  55. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN MUX. MUX cung cấp kết nối VP giữa chức năng cổng dịch vụ SPF và giao diện ODN. Các VP khác nhau được gán vào các dịch vụ khác nhau tại IFPON. Các thông tin khác như báo hiệu, OAM được trao đổi nhờ các VC trong VP. Giao diện ODN Đầu cuối đường dây PON xử lý chuyển đổi quang điện. Giao diện ODN chèn các tế bào ATM vào tải trọng PON đường xuống và tách các tế bào ATM từ tải trọng đường lên. 3.2.1.2 ONU ONU gồm giao diện ODN, cổng người dùng, chức năng ghép kênh/phân kênh truyền dẫn, dịch vụ & khách hàng, và cấp nguồn. Phần dịch vụ Phần lõi . . Khách . UPF Giao diện ODN. hàng MUX ODN . . . UPF Cấp nguồn Phần chung OAM Ch¬ng 24:Hình 3.5: Các khối chức năng trong ONU Giao diện ODN Giao diện ODN xử lý các quá trình chuyển đổi quang điện. Giao diện ODN trích các tế bào ATM từ tải trọng PON đường xuống và chèn các tế bào ATM vào tải trọng đường lên trên cơ sở đồng bộ từ sự định thời khung đường xuống. Ghép kênh Chỉ các tế bào ATM có hiệu lực mới có thể đi qua bộ phận ghép kênh do đó nhiều VP có thể chia sẻ băng thông đường lên một cách hiệu quả. Chức năng cổng người dùng UPF Chức năng cổng người dùng tương thích các yêu cầu UNI riêng biệt. OAN có thể hỗ trợ một số các truy nhập và các UNI khác nhau. Các UNU này yêu cầu các chức năng 40
  56. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN riêng biệt phụ thuộc vào các đặc tả giao diện có liên quan. Tách các tế bào ATM đường xuống và chèn các tế bào ATM ở đường lên. Cấp nguồn Việc cấp nguồn cho ONU có thể được thực hiện độc lập 3.2.1.3 ODN ODN cung cấp phương tiện truyền dẫn quang cho kết nối vật lý giữa OLT và ONU. Các ODN riêng lẻ có thể được kết hợp và mở rộng nhờ các bộ khuếch đại quang. Thành phần quang thụ động ODN bao gồm các thành phần quang thụ động: • Cáp và sợi quang đơn mode • Connector quang • Thiết bị rẽ nhánh quang thụ động • Bộ suy hao quang thụ động • Mối hàn Giao diện quang Hình 3.5 chỉ ra cấu hình tham chiếu mức vật lý thông thường của ODN Nếu ODN cần thêm các connector quang hoặc các thiết bị quang thụ động thì chúng sẽ được đặt giữa S và R, suy hao của chúng sẽ được tính đến trong các phép tính suy hao. ODN cung cấp đường quang giữa OLT và ONU, mỗi đường quang được định nghĩa là khoảng ở giữa các điểm tham chiếu tại một cửa sổ bước sóng nhất định. Các giao diện quang ở trong hình 5 là: • Oru, Ord Giao diện quang tại điểm tham chiếu S/R giữa ONU và ODN cho đường lên và đường xuống tương ứng. • Olu, Old Giao diện quang tại điểm tham chiếu R/S giữa OLT và ODN cho đường lên và đường xuống tương ứng. 41
  57. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN R/S R/S ONU 1 O , O . ru rd . . ODN OLT R/S ONU n O , O lu ld O , O ru rd Ch¬ng 25:Hình 3.6: Cấu hình vật lý của ODN 1.1.16Các đặc tả cho APON APON là sự kết hợp giữa phương thức truyền tải không đồng bộ ATM với mạng truy nhập quang thụ động PON. Mạng APON sử dụng công nghệ ATM là giao thức truyền tin. Công nghệ ATM cung cấp sự mềm dẻo theo khái niệm độ trong suốt dịch vụ và phân bổ băng tần,ngoài ra còn có những tính năng rất hữu ích cho hoạt động khai thác và bảo dưỡng các kết nối từ đầu cuối đến đầu cuối nhờ đó giảm được chi phí hoạt động của mạng. Các ưu điểm của ATM được kết hợp với môi trường truyền dẫn là sợi quang với tài nguyên băng tần dường như là vô hạn đã tạo ra một mạng truy nhập băng rộng được biết tới như là BPON (Broadband PON-mạng PON băng rộng). Như mọi hệ thống khác, APON cũng được chia thành các lớp, lớp con với các nhiệm vụ cụ thể. Các lớp này thuộc một trong hai mặt bằng. Một là mặt bằng dữ liệu có nhiệm vụ phân phối lưu lượng đến và đi từ các thiết bị đầu cuối, trong trường hợp này là các cổng tại OLT và ONU. Hai là mặt bằng điều khiển, hay mặt bằng OAM hay hệ thống hỗ trợ hoạt động (OSS), thực hiện các chức năng vận hành, điều khiển, quản lý. Những chức năng này có tính chất không liên tục, ví dụ như là các chức năng OAM: khởi tạo, khôi phục lỗi, báo cáo trạng thái, với trường hợp mạng quang có các chức năng riêng biệt như điều chỉnh công suất laser. Trong bài viết, ta sẽ liệt kê thông tin điều khiển chứa trong các trường tiêu đề, tiêu đề con, hay các phần thông tin mào đầu trước lưu lượng người dùng. Ta phải hiểu rằng, thông tin tiêu đề thuộc về 1 lớp sẽ không được nhìn thấy bởi các lớp ở trên tại cả phía gửi và phía nhận. Ta đã miêu tả cấu trúc ngữ pháp các bản tin bằng cách liệt kê từng bit, từng byte trong format bản tin. Thực tế, chỉ cần xem bản tin của một lớp nói gì, nghe gì ta có thể hoàn toàn biết chức năng của giao thức lớp đó. 42
  58. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Hoạt động của APON cũng sẽ được đề cập đến qua bài viết thông qua việc mô tả quá trình trao đổi bản tin giữa các thực thể ngang hàng theo thời gian, việc trao đổi các lệnh và các đáp ứng giữa các lớp liền kề theo chiều dọc trong ngăn xếp giao thức. 1.1.17Cấu trúc phân lớp APON Mô hình phân lớp mạng ATM gồm có lớp môi trường truyền dẫn và lớp đường, lớp môi trường truyền dẫn phân chia thành lớp môi trường vật lý và lớp hội tụ truyền dẫn. Trong mạng ATM-PON lớp đường tương ứng với lớp đường ảo của lớp ATM Lớp dưới cùng là lớp phương tiện vật lý thực hiện giao tiếp với phần quang của mạng (hay chính là mạng phân phối quang ODN). Lớp này thực hiện các chức năng: chuyển đổi điện-quang, nhận/truyền các tín hiệu đến/đi ở phương tiện vật lý tại một trong ba bước sóng quang (1310, 1490, 1550nm), kết nối với sợi quang của ODN. Cấu trúc của lớp tuân theo tập các tham số quang điện đã được chuẩn hóa. Lớp đường Chuyển đổi tế bào ATM và các khung dữ liệu người dùng Lớp Lớp Lớp con Thích ứng Lớp thích ứng của B-ISDN Môi hội trường tụ -Xắp xếp truyền truyền -Cấp phát khe tế bào Lớp con truyền dẫn dẫn dẫn PON -Cấp phát băng tần -Bảo mật và an toàn -Đồng chỉnh khung -Đồng bộ cụm(Burst) -Đồng bộ bit/byte Lớp vật lý -Tương thích E/O -Ghép bước sóng -Kết nối sợi quang Ch¬ng 26:Hình 3.7: Cấu trúc phân lớp mạng APON Giữa lớp phương tiện vật lý và lớp đường (giao điện mà qua đó tế bào ATM được phân phối tới lớp khách hàng) là lớp hội tụ truyền dẫn TC (tương ứng với lớp 2 trong mô hình OSI). Lớp TC được phân chia thành lớp con truyền dẫn PON và lớp con thích ứng nằm ở trên, tương ứng với lớp con hội tụ truyền dẫn của mô hình B-ISDN. Lớp con thích ứng được chuẩn hóa dựa trên chuẩn ATM trên cơ sở cáp đồng truyền thống [ITU I.732]. Chức năng của lớp này là chuyển đổi giữa khung 125µs mức người dùng (đơn vị dữ liệu giao thức PDU) và tế bào ATM. 43
  59. Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN 3.2.1.4 Lớp vật lý Lớp này không giống như các lớp trên là các thành phần phần cứng chứ không phải là phần mềm. Phần cứng này được định nghĩa bởi các chuẩn [G.983.1 & G.983.3] và tuân theo các tham số sau: • Tốc độ bit: 155.52 hoặc 622.08Mb/s ở đường xuống và 155.52Mb/s đường lên • Bước sóng: 1260 đến 1360nm đường lên, 1480 đến 1580nm đường xuống • Dạng lưu lượng: số ở cả hai hướng, hỗ trợ tương tự ở đường xuống • Tỉ lệ chia công suất quang: lên đến 32, con số này bị giới hạn bởi suy hao ODN 3.2.1.5Lớp hội tụ truyền dẫn TC Lớp con truyền dẫn PON của lớp hội tụ truyền dẫn Lớp con truyền dẫn TS hoàn toàn làm việc với tế bào. Theo hướng về, lớp này nhận các tế bào từ tín hiệu điện do lớp phương tiện vật lý đưa đến, đồng bộ tại mức bit và byte, giới hạn tế bào và khung được xác định, mào đầu được tách và xử lý, chuyển các luồng tế bào lên lớp cao hơn tiếp theo. Theo hướng đi, quá trình xử lý diễn ra ngược lại. Trong lớp này, giao thức sắp xếp được sử dụng để đảm bảo rằng các tế bào đến từ các ONU khác nhau không chồng lấp lên nhau. Hai chức năng quan trọng khác mà chúng ta sẽ thảo luận ở sau là gán băng tần động (DBA) và mật mã Lớp con thích ứng của lớp hội tụ truyền dẫn Đây là lớp trong đó có sự chuyển đổi diễn ra giữa tế bào ATM và PDU (có thể là: SONET/SDH, xDSL, các PDU dựa trên khung 125µs [ITU I.732] của các công ty điện thoại). Lớp này không cung cấp giao diện với các lưu lượng trên cơ sở gói như Ethernet hay IP. Để cung cấp những giao diện này ta phải có 1 phần mềm chuyển đổi thêm vào, phần này không ở trong phạm vi chuẩn. 3.3EPON 1.1.18Kiến trúc EPON Kiến trúc IEEE 802 cho rằng tất cả mọi trạm truyền thông trong từng phần của một mạng LAN đều được kết nối tới một thiết bị dùng chung. Trong một thiết bị dùng chung, tất cả các trạm đều được coi như thuộc về một phạm vi truy nhập đơn, ở đây phần lớn các trạm có thể phát tín hiệu ở một thời gian và tất cả các trạm khác có thể nhận tín hiệu trong toàn bộ khoảng thời gian đó. Những vùng đa truy nhập có thể được nối liền với nhau bằng một thiết bị được gọi là bridge. Những bridge lựa chọn chuyển tiếp những gói tin để tạo ra một cấu trúc của mạng LAN bao gồm toàn bộ các vùng truy nhập. Việc lựa chọn chuyển tiếp sẽ ngăn chặn 44