Tài liệu Thực hành chuyên sâu tín hiệu hệ thống

Thực hành chuyên sâu : tín hiệu hệ thống MỤC LỤC PHẦN 1: DỊCH VỤ HSI..................................................................................................4 1.1. Cơ sở lí thuyết.......................................................................................................4 1.1.1. Tổng quan dịch vụ HSI......................................................................................4 1.1.2. Các giao thức chủ yếu được sử dụng trong dịch vụ HIS. 4 1.1.3. Bộ giao thức PPP/PPPoE..................................................................................5 1.2. Bài thực hành số 1: BTH-DV-HSI-01-CONFIG..................................................7 1.2.1. Mục đích, yêu cầu..............................................................................................7 1.2.2. Nội dung............................................................................................................8 1.3. Bài thực hành số 2: BTH-DV-HSI-02-INTERNET...........................................11 1.3.1. Nội dung..........................................................................................................11 PHẦN 2: DỊCH VỤ MYTV.........................................................................................20 2.1 Cơ sở lý thuyết ......................................................................................................20 2.1.1. Tổng quan về IPTV..........................................................................................20 2.1.2. Cấu trúc mạng cung cấp dịch vụ MyTV...........................................................21 2.1.3. Cơ chế hoạt động của MyTV...........................................................................21 2.2. Bài thực hành số 1: BTH-DV-MyTV-Setup.......................................................22 2.2.1. Mục đích, yêu cầu............................................................................................22 2.2.2. Nội dung..........................................................................................................22 2.3. Bài thực hành số 2: BTH-DV-MyTV-Flow........................................................27 2.3.1. Mục đích, yêu cầu............................................................................................27 2.3.2. Nội dung..........................................................................................................27 PHẦN3: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG BẰNG PHẦN MỀM OPTISYSTEM...............................................................................................................30 3.1. Bài 1:..................................................................................................................... 30 3.1.1. Mục đích:........................................................................................................30 3.1.2. Yêu cầu:..........................................................................................................30 3.1.3. Nội dung thực hiện.........................................................................................30 3.1.3.1 Khảo sát đặc tính bộ phát quang LD sử dụng điều chế trực tiếp …….31 MAI THỊ DUYÊN_B17DCVT101 1 Thực hành chuyên sâu : tín hiệu hệ thống a, Trường hợp dòng định thiên nhở hơn dòng ngưỡng của laser…………34 3.1.3.2 Khảo sát đặc tính bộ phát quang laser sử dụng điều chế ngoài …………37 a, Trường hợp hệ đối xứng bằng -1………………...……………………..40 b, Trường hợp hệ đối xứng bằng 0…………..………………..…………..40 3.1.3.3 Kết quả……………………………………………………………………41 a, Nhận xét……………………...…………………………………………41 b, Giai thích………………………………...……………………………..41 3.2. Bài 2:..................................................................................................................... 47 3.2.1. Mục đích:.........................................................................................................47 3.2.2. Yêu cầu:...........................................................................................................48 3.2.3. Nội dung..........................................................................................................48 3.2.3.1. Khảo sát độ nhạy bộ thu quang sử dụng PIN a, Với tốc độ bit 2,5Gbit/s…………………………………………………49 b, Với tốc độ 10 Gbit/s…………………………………………………….53 3.2.3.2 Khảo sát độ nhạy bộ thu quang sử dụng APD……………………………56 a, Với tốc độ 2,5 Gbit/s……………………………………………………60 b, Với tốc độ 10Gbit/s…………………………………………………….64 3.2.4. Kết quả và nhận xét đánh giá:.......................................................................64 3.2.4.1 Thu Thập kết quả………………………………………………….64 3.2.4.2 Giai thích…………………………………………………………64 3.3. Bài 3:.....................................................................................................................65 3.3.1.Mục đích ..........................................................................................................65 3.3.2.Yêu cầu ............................................................................................................65 3.3.3. Nội dung..........................................................................................................65 3.3.3.1 Khảo sát tuyến truyền dẫn sợi quang sử dụng đơn mode chuẩn ……...…65 MAI THỊ DUYÊN_B17DCVT101 2 Thực hành chuyên sâu : tín hiệu hệ thống 3.3.3.2 Khảo sát tuyến truyền dẫn sợi quang có sử dụng sợi bù tán sắc….……..70 a, Nhận xét trường hợp tốc độ bit 2,5 Gbit/s……………….……………..70 b, Nhận xét trường hợp tốc độ bit 10 Gbit/s……………………..………..70 3.4. Bài 4......................................................................................................................80 3.4.1.Mục đích ..........................................................................................................65 3.4.2.Yêu cầu ............................................................................................................65 3.4.3. Nội dung..........................................................................................................65 3.4.3.1 Khảo sát hiệu năng hệ thống truyền dẫn quang WDM và xác định công suất phát tối ưu…………………………………………………………………….……65 3.4.3.2 Khảo sát hiệu năng hệ thống truyền dẫn quang WDM và xác định giới hạn khonagr cách truyền dẫn………………………………………………………………...75 3.4.3.3Nhận xét và giải thích………….…… …………………………………..85 MAI THỊ DUYÊN_B17DCVT101 3 Thực hành chuyên sâu : tín hiệu hệ thống PHẦN 1: DỊCH VỤ HSI 1.1. Cơ sở lí thuyết. 1.1.1. Tổng quan dịch vụ HSI HSI (High Speed Internet) là dịch vụ truy cập internet tốc độ cao cố định, các lợi ích do internet mang lại cho con người là rất lớn. Thông qua internet ta có thể lướt web, xem phim, ca nhạc, đào tạo trực tuyến, y tế từ xa, camera IP… Các công nghệ sử dụng để truy cập dịch vụ HSI để bao gồm: ADSL 2+, VDSL 2, Fast Ethernet (Truy nhập trên cap quang FTTH), Xpon (công nghệ mạng quang thụ động), TDM(Thường được sử dụng cho dịch vụ internet trực tiếp). Tùy theo công nghệ truy nhập mà tốc độ truy nhập có khác nhau. VD: tốc độ down/up lớn nhất đối với dịch vụ ADSL 2+ là 24M/1M, VDSL 2 là 100M/100M , GPON là 2,5G/1G, và dịch vụ internet trực tiếp dựa trên công nghệ TDM là 2M/2M. 1.1.2. Các giao thức chủ yếu được sử dụng trong dịch vụ HIS. HTTP: Hyper Text Transfer Protocol là giao thức thuộc lớp ứng dụng dung để trao đổi thông tin giữa máy chủ cung cấp dịch vụ web-web server và các máy sử dụng dịch vụ web-web client. DNS: Domain Name System là giao thức được sử dụng khi truy cập internet, nó có nhiệm vụ phân giải địa chỉ URL – www.dantri.com.vn thành địa chỉ IP-123.30.53.12. Bộ giao thức TCP/IP: Transmission Control Protocol/ Internet Protocol là bộ giao thức dung để truyền tải thông tin trong mạng internet. Bộ giao thức PPP/PPPoE: Được sử dụng để thiết lập kết nối giữa Modem với mạng internet, kết quả là modem được BRAS cung cấp địa chỉ IP public dung để truy nhập internet. MAI THỊ DUYÊN_B17DCVT101 4 Thực hành chuyên sâu : tín hiệu hệ thống 1.1.3. Bộ giao thức PPP/PPPoE. PPPoE Server PPPoE Client PADI PADO PADI Các bản tin trao đổi Phiên PPPoE PADO PADR PADS Configuration Request Configuration Request Các bản tin trao đổi Pha thiết lập LCP Configuration ACK Các bản tin trao đổi Phiên PPP Configuration ACK Challenge Response Các bản tin trao đổi Pha xác thực Success Configuration Request Configuration Request Configuration Nak Configuration Request Các bản tin trao đổi Pha mạng IPCP Cấp phát IP Configuration Ack Termination Request – PPP LCP PADT - PPPoE Các bản tin trao đổi Pha kết thúc kết nối Hình 1: Luồng trao đổi bản tin PPP/PPPoE * Phiên PPPoE: Được thiết lập trước dung để đóng gói số liệu phiên ppp trong khung ethernet, kết quả modem và bras biết được địa chỉ MAC của nhau và ID phiên được thiết lập. Nó bao gồm các bản tin PADI, PADO, PADR, PADS, PADT. MAI THỊ DUYÊN_B17DCVT101 5 Thực hành chuyên sâu : tín hiệu hệ thống * Phiên PPP: Được thiết lập sau phiên PPPoE, bao gồm các pha sau: - Pha thiết lập: LCP thiết lập , điều chỉnh cấu hình, hủy bỏ liên kết. Kết thúc bằng các bản tin ACK. - Pha xác thực : được thực hiện sau pha thiết lập, xác thực username và password. - Pha mạng: Được thực hiện sau pha xác thực, thiết lập , điều chỉnh cấu hình, hủy bỏ việc truyền số liệu của giao thức lớp mạng IP. Kết thức bản tin ACK cung cấp địa chỉ IP modem - Pha kết thúc : được thực hiện khi ngắt kết nối, yêu cầu được đưa ra có thể từ modem hoặc từ BRAS , các bản tin termination LCP, PADT Hình 2 : Chồng giao thức của dịch vụ HSI 1.1.4. Các thành phần chính trong mạng cung cấp dịch vụ HSI * Modem: đóng vai trò cổng kết nối tới internet cho các máy tính thuộc mạng LAN phía khách hang, tùy theo cách truy nhập mạng mà có các loại modem ADSL, FTTH. Thực hiện phiên kết nối PPP/PPPoE tới BRAS, kết quả nhận được địa chỉ IP public do BRAS cung cấp để vào internet. * IP DSLAM, Switch L2: Đóng vai trò như một thiết bị mạng lớp 2 switch trên mạng nhằm tập trung lưu lượng , các thuê bao truy nhập internet. Với công nghệ truy nhập Xdsl( dịch vụ ADSL, VDSL) dung IP DSLAM, với công nghệ truy nhập Ethernet(Dịch vụ FTTH-Fiber To The Home) dung Switch L2 kết nối đến BRAS theo VLAN thông qua mạng truyền tải MAN E MAI THỊ DUYÊN_B17DCVT101 6 Thực hành chuyên sâu : tín hiệu hệ thống * Bras và Radius Server: Đóng vai trò xác thực username và password của thuê bao sử dụng dịch vụ internet, tính cước ngoài ra BRAS cung cấp địa chỉ IP public cho modem và có chức năng định tuyến ra môi trường Internet. * Các bước thiết lập và sử dụng dịch vụ: - Nhà cung cấp dịch vụ khai báo Account thuê bao bao gồm các thông số: Username, password, các tham số về cổng kết nối trên IP DSLAM, L2 Switch, tốc độ truy nhập thông qua Websever. Sau đó cơ sở dữ liệu xác thực thuê bao được chuyển đến Server database LDAP - Thiết lập đường truyền vậy lý giữa MODEM VÀ IP DSLAM hoặc L2 Switch :Cáp đồng hoặc cáp quang. - Cấu hình MODEM, thiết lập phiên kết nối PPP/PPPoE tới BRAS xác thực BRAS hỏi RADIUS, RADIUS hỏi LDAP. Nếu xác thực thành công BRAS cung cấp 01 địa chỉ IP Public cho MODEM. - Sử dụng dịch vụ, các máy tính trong mạng LAN của khách hang vào được Internet. 1.2. Bài thực hành số 1: BTH-DV-HSI-01-CONFIG. 1.2.1. Mục đích, yêu cầu.  Giúp sinh viên nắm được các bước cơ bản và các thông số cơ bản cấu hình modem ADSL để sử dụng dịch vụ HIS.  Nắm được các nguyên lí hoạt động của lớp mạng, mô hình 7 lớp OSI.  Lý thuyết:  Tổng quan về dịch vụ HIS.  Các thành phần chính trong mạng cung cấp dịch vụ HIS.  Mô hình thực hiện.  Mô hình thực hiện: MAI THỊ DUYÊN_B17DCVT101 7 Thực hành chuyên sâu : tín hiệu hệ thống Máy tính cài Wireshark PC1 Modem ADSL TP-LINK IPDSLAM ZXDSL 8906H Switch cisco C 3750 Miền MAN-E Máy tính cài Wireshark PC2 BRAS Router cisco C 7604 Modem FTTH TP-LINK Internet Hình 1. Mô hình hệ thống trong phòng thí nghiệm.  Tài khoản truy cập internet đã được khai báo trên BRAS.  Modem được bật nguồn và kết nối tới IP DSLAM qua mạng cáp đồng.  Máy tính bật sẵn và kết nối tới modem qua cáp CAT5 RJ45. 1.2.2. Nội dung. 1.2.2.1. Các bước thực hiện.  Bước 1: Đặt địa chỉ IP động cho máy tính để máy tính nhận được IP do modem cấp. MAI THỊ DUYÊN_B17DCVT101 8 Thực hành chuyên sâu : tín hiệu hệ thống Hình 2. Cài đặt IP động cho máy tính với hệ điều hành Windows 10.  Bước 2: Truy cập vào địa chỉ modem: http:// 192.168.1.1 để cấu hình modem. Hình 3. Truy cập vào trang quản trị router Tplink với ID và Password mặc định là “admin”. MAI THỊ DUYÊN_B17DCVT101 9 Thực hành chuyên sâu : tín hiệu hệ thống  Bước 3: Cấu hình giao diện wan với giao thức PPP/PPPoe của modem để kết nối với internet với ID “h005_ftit_duỵenmt” và Password “duyent01m” từ nhà cung cấp dịch vụ. Hình 4. Cấu hình giao diện wan. 1.2.2.2. Kết quả.  Giao diện wan modem nhận được địa chỉ IP do BRAS cung cấp là 192.168.1.133. Hình 1. Modem nhận được địa chỉ IP từ BRAS.  Máy tính nhận được địa chỉ IP từ modem là 192.168.1.100. Hình 5. Máy tính nhận được địa chỉ IP từ modem.  Máy tính có khả năng truy cập vào internet: ping thành công đến một địa chỉ trang web bất kì. MAI THỊ DUYÊN_B17DCVT101 10 Thực hành chuyên sâu : tín hiệu hệ thống Hình 6. Kết quả ping từ máy tính đến trang web “youtube.com”. a) Kết quả mong muốn:  Giao diện wan modem nhận được địa chỉ IP do BRAS cấp 192.168.1.33  Truy cập vào được internet. b) Kết quả thực hiện:  BRAS cấp cho giao diện wan của Modem địa chỉ IP:192.168.1.100  Truy cập vào được internet. 1.3. Bài thực hành số 2: BTH-DV-HSI-02-INTERNET. . 1.3.1. Nội dung. 1.3.1.1. Các bước thực hiện.  Bước 1: bật phần mềm Wireshark trên 2 máy tính tại các điểm bắt như hình vẽ. MAI THỊ DUYÊN_B17DCVT101 11 Thực hành chuyên sâu : tín hiệu hệ thống Hình 7. Bật phần mềm Wireshark bắt đầu bắt các gói tin.  Bước 2: tắt Modem, sau đó bật lại.  Bước 3: truy cập vào Internet.  Bước 4: tắt modem. 1.3.1.2. Kết quả.  Các bản tin trao đổi trong phiên PPPoE. MAI THỊ DUYÊN_B17DCVT101 12 Thực hành chuyên sâu : tín hiệu hệ thống Hình 8. Các bản tin mô tả phiên PPPoE. MAI THỊ DUYÊN_B17DCVT101 13 Thực hành chuyên sâu : tín hiệu hệ thống Hình 9. Bản tin pha liên kết PPP LCP. Hình 10. Bản tin pha xác thực CHAP. MAI THỊ DUYÊN_B17DCVT101 14 Thực hành chuyên sâu : tín hiệu hệ thống Hình 11. Bản tin pha mạng PPP IPCP. MAI THỊ DUYÊN_B17DCVT101 15 Thực hành chuyên sâu : tín hiệu hệ thống Hình 12. Bản tin pha kết thúc. Hình 13. Flow quá trình PPP/PPPoE.  Trong thực tế, do PPP/PPPoE là giao thức giữa BRAS và router để BRAS cung cấp router IP kết nối vào mạng nên với vị trí máy tính cài đặt wireshark theo mô hình thì không thể bắt được các bản tin trao đổi phiên PPP/PPPoE. MAI THỊ DUYÊN_B17DCVT101 16 Thực hành chuyên sâu : tín hiệu hệ thống  Các bản tin DNS khi truy cập vào trang web “http://libgen.in/”.  Bản tin truy vấn từ máy tính đến sever DNS.  Địa chỉ MAC nguồn: Dell_8f:d8:bd (e0:db:55:8f:d8:bd).  Địa chỉ MAC đích: Tp-LinkT_47:a1:d4 (a0:f3:c1:47:a1:d4).  Địa chỉ IP nguồn: 192.168.0.100.  Địa chỉ IP đích: 8.8.4.4.  Cổng nguồn: 51768.  Cổng đích: 53.  Nội dung: truy vấn yêu cầu địa chỉ của tên miền “libgen.in”. Hình 14. Bản tin truy vấn từ máy tính đến sever DNS.  Bản tin trả lời từ sever DNS về máy tính.  Địa chỉ MAC nguồn: Tp-LinkT_47:a1:d4 (a0:f3:c1:47:a1:d4).  Địa chỉ MAC đích: Dell_8f:d8:bd (e0:db:55:8f:d8:bd).  Địa chỉ IP nguồn: 8.8.4.4.  Địa chỉ IP đích: 192.168.0.100.  Cổng nguồn: 53.  Cổng đích: 51768.  Nội dung: trả lời cho máy tính địa chỉ IP của tên miền “libgen.in” là 93.174.95.71. MAI THỊ DUYÊN_B17DCVT101 17 Thực hành chuyên sâu : tín hiệu hệ thống Hình 15. Bản tin trả lời truy vấn từ sever DNS đến máy tính.  Các bản tin HTTP truy cập vào địa chỉ IP nhận được 93.174.95.71.  Bản tin GET từ máy tính đến địa chỉ IP 93.174.95.71.  Địa chỉ MAC nguồn: Dell_8f:d8:bd (e0:db:55:8f:d8:bd).  Địa chỉ MAC đích: Tp-LinkT_47:a1:d4 (a0:f3:c1:47:a1:d4).  Địa chỉ IP nguồn: 192.168.0.100.  Địa chỉ IP đích: 93.174.95.71.  Cổng nguồn: 59465.  Cổng đích: 80.  Phương thức yêu cầu GET yêu cầu nội dung.  Phiên bản giao thức: HTTP 1.1. MAI THỊ DUYÊN_B17DCVT101 18 Thực hành chuyên sâu : tín hiệu hệ thống Hình 16. Bản tin HTTP GET.  Bản tin Response từ địa chỉ 93.174.95.71.  Địa chỉ MAC nguồn: Tp-LinkT_47:a1:d4 (a0:f3:c1:47:a1:d4).  Địa chỉ MAC đích: Dell_8f:d8:bd (e0:db:55:8f:d8:bd).  Địa chỉ IP nguồn: 93.174.95.71.  Địa chỉ IP đích: 192.168.0.100.  Cổng nguồn: 80.  Cổng đích : 59465.  Phương thức yêu cầu 200 OK gửi trả nội dung về cho máy tính.  Phiên bản giao thức: HTTP 1.1. MAI THỊ DUYÊN_B17DCVT101 19 Thực hành chuyên sâu : tín hiệu hệ thống Hì nh 27. Bản tin HTTP 200 OK. PHẦN 2: DỊCH VỤ MYTV 2.1 Cơ sở lý thuyết . 2.1.1 Tổng quan về IPTV. IPTV (Iternet Protocol TV) – là mạng truyền hình sử dụng CSHT truyền tải IP. Các user có thể thông qua máy vi tính PC hoặc máy thu hình phổ thông cộng với hộp phối ghép – Set-top-box(STB) để sử dụng dịch vụ IPTV. IPTV bao gồm 3 dịch vụ chính là Truyền hình quảng bá – Broadroad TV (BTV) , Truyền hình theo yêu cầu – Video On Demand (VoD) và nhóm dịch vụ tương tác như truyền thanh (Broadcast Radio), trò chơi trực tuyến (Game Online), Thông tin (Information), các dịch vụ chia sẻ đa phương tiện (Media Shảing), dịch vụ lưu trữ (usage data), dịch vụ quảng bá… Hiện nay trên mạng có một số nhà cung cấp dịch vụIPTV như VNPT(MyTV), Viettel(NetTV), FPT(iTV), VTC, … IPTV có thể triển khai trên mạng viễn thông IP cũng như trên mạng truyền hình cap HFC, tuynhieen trong khuôn khổ bài thực hang này sẽ tập trung vào tìm hiểu về dịch vụ MyTV do VNPT cung cấp ( được triển khai trên mạng viễn thông IP của VNPT). MAI THỊ DUYÊN_B17DCVT101 20