Tài liệu Bài giảng mạng và các công nghệ truy cập - dương thị thanh tú

16 November 2010 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG MÔN HỌC: MẠNG VÀ CÁC CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP Giảng viên: • Dương Thị Thanh Tú. • Bộ môn Mạng viễn thông – Khoa Viễn thông1. 1 16 November 2010 MẠNG TRUY NHẬP Thời lượng: 75 t (4đvht) • Lên lớp (lý thuyết): 55 tiết. • Bài tập: 4 • Thực hành: 4 • Tiểu luận môn học: 12 tiết. Yêu cầu kiến thức: Tổng quan về viễn thông, Ghép kênh tín hiệu số, Anten và truyền sóng, Truyền dẫn vô tuyến số, Kỹ thuật chuyển mạch, mạng viễn thông. 2 16 November 2010 NỘI DUNG MÔN HỌC ‹ Chương 1: Giới thiệu chung. ‹ Chương 2: Kỹ thuật nền tảng trong công nghệ truy nhập. ‹ Chương 3: Các công nghệ truy nhập. ‹ Chương 4: Thiết kế mạng truy nhập ‹ Tiểu luận môn học. 3 16 November 2010 TIỂU LUẬN MÔN HỌC ‹ Nội dụng tiểu luận: Š Các công nghệ truy nhập. Š Các kỹ thuật cơ sở của công nghệ truy nhập. Š Thiết ‹ Yêu Š4 kế mạng truy nhập cầu: SV/ nhóm. Š Nộp quyển, ghi đĩa CD và báo cáo TL. 4 16 November 2010 ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC ‹ Chuyê Chuyên cầ cần: 10% ‹ Kiể Kiểm tra : 20 % ‹ Tiể Tiểu luậ luận : 10 % ‹ Thi kế kết thú thúc họ học phầ phần: 60% 5 16 November 2010 TÀI LIỆU THAM KHẢO (1) 1. Ashwin Gumaste, Tony Antony, First Mile Access Networks and Enabling Technologies, Cisco Press, 2004 . 2. Paul France, Local Access Network Technologies, Institution of Electrical Engineers , 2004 . 3. Chinlon Lin, Broadband Optical Access Networks and Fiber-to-theHome Systems Technologies and Deployment Strategies, John Wiley & Sons Ltd, 2006 . 4. Shlomo Ovadia, Broadband Cable TV Access Networks: from technologies to applications, Prentice Hall, 2001 . 5. Halid Hrasnica Abdelfatteh Haidine Ralf Lehnert, Broadband Powerline Communications Networks, John Wiley & Sons Ltd, 2004 . 6. Philip Golden, Hervé Dedieu, Krista Jacobsen, Fundamentals of DSL Technology, Taylor & Francis Group, 2006 . 6 16 November 2010 TÀI LIỆU THAM KHẢO (2) 7. Nguyễn Việt Hùng, Dương Thị Thanh Tú, “Mạng truy nhập”, Tài liệu giảng dậy, Học viện CNBCVT, 2008. 8. Nguyễn Việt Hùng, “Công nghệ truy nhập trong mạng NGN”, Tài liệu giảng dậy, Học viện CNBCVT, năm 2006. 9. Dương Thị Thanh Tú, “Mạng và các công nghệ truy nhập”, bài giảng, Học viện CNBCVT, 2010. 10. Nguyễn Quý Sỹ, Nguyễn Việt Cường, “Kỹ thuật mạng và cung cấp dịch vụ ADSL”, Tài liệu giảng dậy, Học viện CNBCVT, tháng 4 năm 2003 . 7 16 November 2010 MÔN HỌC CÁC CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP VÀ MẠNG TRUY NHẬP (Access Networks and Technologies ) 8 16 November 2010 CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG TRUY NHẬP ‹ ‹ ‹ Khái niệm: 9 Theo quan điểm truyền thống. 9 Theo quan điểm của ITU-T. Phân loại: 9 Dựa trên băng thông. 9 Dựa trên môi trường truyền dẫn. Quá trình và xu hướng phát triển. 9 16 November 2010 KHÁI NIỆM - Mạng truy nhập theo quan điểm truyền thống (2) ‹ ‹ Nhược điểm: Š Hạn chế khả năng cung cấp các dịch vụ mới, đặc biệt là dịch vụ băng rộng. Š Chi phí đầu tư lớn, lãng phí thiết bị. Š Bán kính phục vụ nhỏ. Phương án khắc phục: Š Dùng tổng đài phân tán RLC. Š Dùng bộ cung cấp mạch vòng thuê bao số DLC. Š Chuyển tiếp quang, vi ba. Š Thay đổi đường kính cỡ cáp. 10 16 November 2010 KHÁI NIỆM - Mạng truy nhập hiện đại dưới quan điểm của ITU-T Q3 PSTN ISDN DDN Thực thể mạng POTS V.90,92 Mạng truy nhập NGN ISDN Thuê bao xDSL ... ... SNI – Giao diện nút dịch vụ UNI – Giao diện người sử dụng mạng 11 16 November 2010 PHÂN LOẠI - Dựa trên băng thông ‹Truy nhập băng hẹp: (< 2Mb/s) ŠTruy nhập bằng quay số (Dial-up): 56Kb/s. ŠN-ISDN (Narrow - Intergrated Service Digital Network): 2B+D, 23B+D, 30B+D. ‹Truy nhập băng rộng: (> 2Mb/s) ŠB-ISDN ŠxDSL (Broad band - Intergrated Service Digital Network). (Digital Subscriber Line). ŠPLC (Power Line Carrier). ŠTruy nhập quang … 12 16 November 2010 PHÂN LOẠI - Dựa trên môi trường truyền dẫn ‹Hữu tuyến: ŠCáp đồng xoắn đôi: ŠModem băng tần thoại. ŠISDN. ŠxDSL. ŠCáp đồng trục lai ghép với cáp quang: Modem cáp. ŠCáp điện lực: PLC. ŠCáp quang: PON. 13 16 November 2010 PHÂN LOẠI - Dựa trên môi trường truyền dẫn ‹Vô tuyến: ŠMMDS: Multipoint Multichannel Distribution System. ŠLMDS: Local Multichannel Distribution System. ŠWLAN: Wireless Local Area Network. ŠTruy nhập vệ tinh. ŠThông ŠTruy Š tin di động. nhập vô tuyến cố định. … 14 16 November 2010 Truy nhập vô tuyến 15 16 November 2010 QUÁ TRÌNH VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN Truy nhËp IP Cuèi thËp kû 90 Gi÷a thËp kû 90 N¨m 1970 N¨m 1890 NGDLC V5 DLC 1-2G DLC C¸p ®ång 16 16 November 2010 Tổng đài phân tán RLC RLC  SLC MDF Cáp đồng CSS  SLC LE  SLC MDF  CSS OLT SLC LDF LDF OLT Cáp quang RLC 17 16 November 2010 Bộ cung cấp mạch vòng thuê bao số DLC ‹Khái niệm: ŠLà giải pháp đưa giao diện thuê bao từ tổng đài nội hạt đến khu vực thuê bao, hạn chế tối đa mạch vòng thuê bao truyền tải tín hiệu tương tự. ŠBao gồm hai thành phần chính: Khối giao tiếp phía tổng đài CT (Central Office Terminal): được đặt ngay tại tổng đài. Š Khối giao tiếp phía xa RT (Remote Terminal): được đặt tại khu vực tập trung nhiều thuê bao. Š ‹Đặc điểm: ŠHoạt ŠCó động ở hai chế độ: Tập trung và phi tập trung. 3 thế hệ DLC: 1GDLC, 2GDLC va 3GDLC. 18 16 November 2010 Các chế độ hoạt động của DLC Chế độ tập trung: Cấu hình DLC có số lượng tài nguyên truyền dẫn của hệ thống DLC ít hơn số thuê bao của nó. ‹ ÎChế độ tập trung có thể dẫn đến tắc nghẽn khi số cuộc gọi yêu cầu nhiều hơn số kênh trên đường truyền chung. ÎGiảm đáng kể chi phí đầu tư. ÎMột số người phục vụ sẽ bị từ chối phục vụ hoặc chấp nhận một thời gian trễ nhất định. ÎDung lượng của hệ thống phụ thuộc vào xác suất tắc nghẽn chấp nhận được trên đường truyền từ CO-RT, thường từ 0,1% đến 0,5% Chế độ phi tập trung: Cấu hình DLC có số lượng tài nguyên truyền dẫn của hệ thống bằng số lượng thuê bao của nó. ‹ 19 16 November 2010 DLC thế hệ thứ nhất – 1G DLC DS0 Phone DS0 Codec Codec 1GDLC DS0 Fax Codec RT DS0 Codec Codec LE 1GDLC Kênh mã hoá E1 or DS3 Codec DS0 Codec CT DS0 Codec Codec Dial-Up Modem ‹ Hoạt động được với mọi loại tổng đài, theo chế độ phi tập trung. Chỉ hỗ trợ giao diện cáp đồng truyền thống giữa DLC - CT với tổng đài, kết nối RT-CT thông qua giao diện E1, DS3. ‹ ‹ Là giải pháp tạm thời, ra đời từ những năm 70 của thế kỷ trước. 20 16 November 2010 DLC thế hệ thứ hai – 2G DLC DS0 Phone DS0 2G DLC RT Ghép kênh Fax 2G DLC CT LE STM-1 DS0 Dial-Up Modem ‹ Hỗ trợ giao diện STM1, dùng cáp quang giữa CT và RT. ‹ Gồm hai thế hệ: • UDLC (Universal DLC). • IDLC (Intergrated DLC). 21 16 November 2010 DLC thế hệ thứ hai – UDLC UDLC -CT UDLC- RT DS0 DS0 Codec Codec Phone DS0 Ghép kênh Codec LIU LE LIU STM-1 Fax DS0 Codec Codec DS0 Codec DS0 Codec Codec Codec Dial-Up Modem LIU: Line Interface Unit - Bộ giao tiếp đường dây phía tổng đài. Giao diện tương tự với tổng đài -> Có thể giao tiếp với mọi loại tổng đài mà không cần một điều kiện đặc biệt gì hay nâng cấp tổng đài. ‹ ‹ Hỗ trợ giao tiếp STM1 quang giữa CT-RT. 22 16 November 2010 DLC thế hệ thứ hai – IDLC DS0 Phone DS0 Fax Ghép kênh E1 Codec Ghép kênh Codec LIU STM-1 DS0 Dial-Up Modem IDLC CT Ghép kênh E1 LE Ghép kênh E1 Codec Cho phép sử dụng giao diện luồng E1 kết nối với tổng đài, giảm được bước biến đổi A/D, D/A không cần thiết. ‹ Chỉ có thể giao tiếp với tổng đài có cùng chuẩn giao tiếp IDLC (có thể dùng V5.x). ‹ ‹Không cần thiết bị ghép kênh PCM phía tổng đài, các kênh số liệu có thể truy nhập trực tiếp từ tổng đài đến thiết bị PCM đàu xa, tạo khả năng điều hành và bảo dưỡng tập trung. 23 16 November 2010 3G DLC hay NGDLC – DLC thế hệ kế tiếp Phone Ghép kênh E1 Fax Dial Modem 3G DLC RT PC ATM Based STM-1/4/16 3G DLC Ghép kênh CT E1 LE Ghép kênh E1 CPE - bộ truy nhập tích hợp 24 16 November 2010 Đấu nối 3G DLC trong mạng DLC DLC LE IP B-RAS Thiết bị khách hàng Vùng thuê bao DLC Tổng đài ATM DLC LE PSTN Thiết bị khách hàng Vùng thuê bao Tổng đài 25 16 November 2010 3G DLC hay NGDLC – DLC thế hệ kế tiếp ‹ Nhược điểm: Š Băng thông và dung lượng hạn chế. Nút cổ chai trong vòng truy nhập nếu phần lớn thuê bao sử dụng dịch vụ xDSL và nút cổ chai trong mạng lõi ATM. Š Š Khó mở rộng dung lượng. Š Kiến trúc phức tạp, qua nhiều lớp (IP qua ATM qua SDH/DSL). Š Giá thành và chi phí tương đối cao. 26 16 November 2010 KHÁI NIỆM - Mạng truy nhập theo quan điểm truyền thống (1) Tổng đài nội hạt MDF Tủ/ hộp cáp Thuê bao MDF: Main Distribution Frame ‹ Khái niệm: Š Nằm giữa tổng đài và thiết bị đầu cuối của khách hàng. Š Thực hiện chức năng truyền dẫn tín hiệu. Š Kết nối trực tiếp đến thuê bao. 27 16 November 2010 Thiết bị truy nhập IP PSTN máy ĐT IP gateway softswitch IP hay MPLS xDSL access gateway IP hay MPLS switch-router 28 16 November 2010 Truy nhập trong mạng thế hệ sau NGN 29 16 November 2010 Truy nhập trong mạng thế hệ sau NGN ‹ Vô tuyến: GSM, 3G, 4G, WLAN, WMAN. ‹ Hữu tuyến: xDSL, CM, PON, PLC. 30 16 November 2010 Thiết bị truy nhập đa dịch vụ MSAN 31 16 November 2010 Mạng truy nhập băng rộng (kiến trúc MAN theo Cisco) 32 16 November 2010 Mạng truy nhập băng rộng (kiến trúc MANE của VNPT) CES Dịch vụ Mega VNN CES BRAS IP/MPLS Backbone PE Dịch vụ thoại, multimedia , MegaWAN CES ` CES Hệ thống quản lý Ring core Ring access CES CES Ring access CES CES CES CES Ring access CES CES CES SDH CES CES CES 33 16 November 2010 Kết nối các node truy nhập đến MANE IP DSLAM / MSAN IP DSLAM / MSAN ` IP DSLAM / MSAN Cáp quang Hệ thống quản lý CES Cáp quang Ring access CES IP DSLAM / MSAN CES IP DSLAM / MSAN Cáp quang IP DSLAM / MSAN IP DSLAM / MSAN IP DSLAM / MSAN Cáp quang IP DSLAM / MSAN IP DSLAM / MSAN IP DSLAM / MSAN 34 16 November 2010 Xu hướng phát triển 1. Cung cấp cho khách hàng băng thông gần như không hạn chế (Các công nghệ quang thụ động). 2. Cung cấp cho người dùng kết nối mọi lúc, mọi nơi với tốc độ có thể thoả mãn (truy nhập vô tuyến với các thế hệ từ 2 đến 4). 35 16 November 2010 Thảo luận: Giải pháp truy nhập trong giai đoạn quá độ ‹ Bài toán lựa chọn giải pháp truy nhập: •Khu vực nông thôn mới chuyển lên đô thị. •Số lượng cáp đồng dự phòng còn nhưng rất hạn chế. •Có sự cạnh tranh của nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông 36 16 November 2010 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ‹ Chương 1 giới thiệu quan điểm truyền thống cũng như hiện đại về khái niệm mạng truy nhập, các công nghệ truy nhập và sự phát triển của các hệ thống truy nhập. ‹ Xu hướng phát triển của mạng truy nhập trong tương lai tuy có nhiều quan điểm khác nhau nhưng đều thống nhất hướng tới công nghệ truy nhập theo mạng thế hệ sau NGN với tiêu chí truy nhập mọi lúc mọi nơi và không hạn chế tốc độ. 37 16 November 2010 CHƯƠNG 2 MỘT SỐ KỸ THUẬT CƠ SỞ TRONG CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP ‹ ‹ Kỹ thuật giảm thiểu tác động của nhiễu: • Kỹ thuật phát hiện và sửa lỗi. • Kỹ thuật đan xen. Kỹ thuật đa truy nhập: CSDM, FDMA, TDMA, CDMA, SDMA, OFDMA, IDMA. ‹ Bảo mật. 38 16 November 2010 Một số kỹ thuật cơ sở trong công nghệ truy nhập 39 16 November 2010 Kỹ thuật phát hiện và sửa lỗi Mã hoá kênh Waveform (dạng sóng) Structured Sequences (chuỗi cấu trúc) M-ary signaling Antipodal (đối cực) Block (mã khối) Orthogonal (trực giao) Convolutional (mã xoắn) Trellis-code modulation Turbo … … 40