công nghệ vdsl và khả năng ứng dụng

LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, do sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và viễn thông nên nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng tăng. Ở nước ta bên cạnh các dịch vụ truyền thống, các dịch vụ phi thoại khác đã không ngừng được đưa vào sử dụng. Với khả năng hiện có của mạng viễn thông và mạng truy nhập Việt Nam hiện nay việc đáp ứng được tất cả các nhu cầu của khách hàng là một vấn đề. Các công nghệ xDSL trước đây đã cung cấp được phần nào các nhu cầu của khách hàng. Tuy nhiên, với nhu cầu ngày càng tăng về khả năng cung cấp dịch vụ và cả tốc độ đường truyền dẫn, nhất là khi người dùng không còn thỏa mãn với tốc độ hiện nay của công nghệ ADSL, họ đòi hỏi tốc độ của dịch vụ cao hơn nữa. Khi đó công nghệ VDSL sẽ phù hợp cho việc cung cấp các dịch vụ băng rộng tốc độ cao tới khách hàng. VDSL là dịch vụ cho phép khách hàng có thể vừa truy nhập Internet, vừa gọi điện thoại và fax. Đây là công nghệ có tốc truyền dẫn lớn nhất trong họ công nghệ xDSL. Hiện nay, đã bắt đầu được thử nghiệm tại Việt Nam. Tuy nhiên đây là một công nghệ mới nên phải tiếp tục nghiên cứu với mong muốn để tìm hiểu sâu hơn về công nghệ này nhất là về khả năng ứng dụng, việc áp dụng vào thực tế và đặc tính của kĩ thuật của nó. Để có thể lựa chọn được phương pháp tối ưu nhất để ứng dụng vào cho mạng Việt Nam. Vì vậy em chọn đề tài “Công nghệ VDSL và khả năng ứng dụng”. Đồ án tốt nghiệp “Công nghệ VDSL” được chia làm ba chương gồm: Chương 1: Tổng quan về mạng viễn thông và mạng truy nhập. Trình bày một cách tổng quát về xu hướng phát triển của mạng viễn thông trong thời gian tới và sự phát triển các công nghệ truy nhập băng rộng. Chương 2: Công nghệ VDSL. Tìm hiểu các đặc điểm, đặc tính của kĩ thuật VDSL. Chương 3: Khả năng ứng dụng của công nghệ VDSL trong mạng truy nhập. Nêu ra các vấn đề còn tồn tại trong việc phát triển công nghệ VDSL, và ứng dụng của VDSL trong mạng quang thụ động. i Em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy cô trong Học Viện và khoa Viễn Thông đã dìu dắt em trong suốt quá trình học tập để em có được những kiến thức quí báu ngày hôm nay. Đặc biệt trong thời gian làm đồ án em đã nhận được sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của Th.S Nguyễn Việt Hùng. Do hạn chế về mặt thời gian cũng như trình độ của bản thân nên trong đồ án này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô và các bạn để đồ án này được hoàn thiện hơn. ii iii MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU i MỤC LỤC iv DANH SÁCH SÁCH CÁC HÌNH VẼ vi DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU viii CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ix CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG VIỄN THÔNG VÀ MẠNG TRUY NHẬP 12 1.1 Xu hướng phát triển mạng viễn thông hiện nay 12 1.1.1 Xu hướng phát triển ở Việt Nam 12 1.1.2 Xu hướng phát triển trên thế giới 13 1.2 Tổng quan về mạng truy nhập 14 1.2.1 Giới thiệu chung 14 1.2.2 Các công nghệ truy nhập băng rộng 20 1.2.2.1 Modem cáp 20 1.2.2.2 Công nghệ truy nhập sử dụng cáp sợi quang 21 1.2.2.3 Công nghệ truy nhập vô tuyến 21 1.2.2.4 Công nghệ xDSL 22 CHƯƠNG II CÔNG NGHỆ VDSL 18 2.1 Giới thiệu công nghệ VDSL 18 2.2 Nhiễu 20 2.2.1 Tạp âm trắng 20 2.2.2 Xuyên âm 20 2.2.3 Nhiễu tần số vô tuyến 23 2.2.4 Sóng vô tuyến băng rộng điều biên 27 2.2.5 Sự thâm nhập của nhiễu radio amateur 27 2.2.6 Nhiễu xung 28 2.3 Đặc tính của kĩ thuật VDSL 29 2.3.1 Các phương pháp điều chế cho VDSL 36 2.3.1.1 Phương pháp điều chế biên độ cầu phương QAM 36 2.3.1.2 Điều chế CAP 42 2.3.1.3 Điều chế xung đa tần rời rạc DMT 45 2.3.1.4 Vấn đề ISI 51 2.3.1.5 Ưu nhược điểm của các phương pháp điều chế 52 2.3.2 Phương pháp truyền dẫn song công 54 2.3.3 Ưu nhược điểm của các phương pháp truyền dẫn song công 66 iv 2.4 Mô hình tham chiếu của VDSL 67 2.5 Mô hình chuẩn của VDSL 70 2.5.1 Mô hình giao diện 70 2.5.2 Mô hình giao thức 71 2.5.2.1 Mô hình tầng giao thức 71 2.5.2.2 Phân tích chức năng 71 2.5.3 Những điểm tham chiếu 72 2.6 Thiết kế mạng VDSL 72 2.6.1 Mô hình chi phí 72 2.6.2 Phân tích thành phần chi phí 73 2.6.2.1 Thiết bị cáp 73 2.6.2.2 Địa điểm ONU 75 2.6.2.3 Thiết bị ONU 75 2.6.2.4 Các modem VDSL 76 2.6.3 Sự đánh giá gần đúng cho chi phí 76 2.6.3.1 Các thiết bị cáp 76 2.6.3.2 Địa điểm ONU 77 2.6.3.3 Thiết bị ONU 78 2.6.3.4 Các modem VDSL 79 2.6.4 So sánh các chi phí của các Topology 80 2.6.4.1 Tổng chi phí 80 2.6.4.2 Chi phí mỗi thuê bao VDSL 81 2.6.4.3 Chi phí dung lượng 83 CHƯƠNG III KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ VDSL TRONG MẠNG TRUY NHẬP 76 3.1 Các vấn đề còn tồn tại trong việc phát triển kỷ thuật VDSL 76 3.2. Triển khai VDSL tại Việt Nam 77 3.3 Các kiến trúc mạng truy nhập sử dụng cáp quang 79 3.3.1 Mạng quang thụ động 80 3.3.2 ATM PON 82 3.3.3 Hệ thống truy nhập quang băng rộng dựa trên mạng quang thụ động 83 3.4 Nâng cấp Mạng VDSL lên hệ thống APON 85 86 KẾT LUẬN 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 v DANH SÁCH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Tổng quan mạng truy nhập 15 Hình 1.2 Sự ra đời của các dòng thiết bị truy nhập 17 Hình 1.3 Thiết bị DLC thế hệ 3 18 Hình 1.4 Thiết bị truy nhập IP cho thế hệ sau 19 Hình 1.5 Tỉ phần băng rộng của các vùng trên thế giới (30-6-2005) 25 Hình 1.6 Tỉ phần các vùng sử dụng DSL (Ngày 30-06-2005) 27 Hình 2.1 Khả năng cung cấp dịch vụ của kĩ thuật VDSL 19 Hình 2.2 So sánh công nghệ VDSL với công nghệ ADSL 19 Hình 2.3 Viễn cảnh nhiễu với VDSL và công nghệ DSL khác trong bộ trộn CO. 21 Hình 2.4 Viễn cảnh nhiễu với VDSL và công nghệ DSL khác trong bộ trộn khách hàng 21 Hình 2.5 RFI ingress trong VDSL bởi vì một vị trí máy phát 24 Hình 2.6 Phương pháp giảm igress mà sử dụng một tín hiệu theo chiều dọc 25 Hình 2.7 Mạch khử RFI ingress 26 Hình 2.8 Ví dụ RFI egress 26 Hình 2.9 Đáp ứng tần số của một tín hiệu chứa nhiễu AWGN 29 Hình 2.10 SNR của tín hiệu và hệ thống 30 Hình 2.11 Ví dụ về NEXT 32 Hình 2.12 SNR ở máy thu khi đưa tín hiệu vào mạch vòng và bị nhiễu tác động.32 Hình 2.13 Ảnh hưởng lẫn nhau giữa ADSL và VDSL trong cấu hình FTTEx 35 Hình 2.14 Sơ đồ ví dụ minh hoạ phương pháp điều chế QAM-16 trạng thái 37 Hình 2.15 Chòm điểm 4-QAM che phủ lên một chòm điểm 16-QAM 38 Hình 2.16 Sơ đồ khối bộ điều chế QAM 39 Hình 2.17 Cấu trúc logic của một bộ điều chế QAM 40 Hình 2.18 Quá trình xử lý tín hiệu của một bộ điều chế QAM 40 Hình 2.19 Bộ điều chế CAP 42 Hình 2.20 Sơ đồ máy phát sử dụng CAP 45 Hình 2.21 Nguyên lí một bộ điều chế DMT 46 Hình 2.22 Điều chế DMT sử dụng một IDFT 50 Hình 2.23 Máy phát VDSL sử dụng cho phương pháp DMT 51 Hình 2.24 Sơ đồ khối DFE 52 Hình 2.25 Mối quan hệ giữa các trạng thái QAM và SNR, BER 54 Hình 2.26 Sơ đồ thu phát theo FDD 55 vi Hình 2.27 Vị trí điển hình của các kênh chiều lên và chiều xuống trong FDD 56 Hình 2.28 Dải thông dùng cho cả hai chiều truyền dẫn chiều xuống và chiều lên trong các hệ thống song công phân chia thời gian 57 Hình 2.29 Siêu khung của phương pháp TDD cho phép hỗ trợ các tỷ số tốc độ dữ liệu chiều xuống so với chiều lên khác nhau 58 Hình 2.30 NEXT khi trộn lẫn các hệ thống FDD đối xứng và bất đối xứng 59 Hình 2.31 NEXT xảy ra khi trộn lẫn các siêu khung TDD đối xứng và bất đối xứng 60 Hình 2.32 Tầm cực đại trung bình của các hệ thống song công VDSL phân thời đối xứng 65 Hình 2.33 Tầm cực đại trung bình của các hệ thống song công VDSL phân thời bất đối xứng 8:1 66 Hình 2.34 Cấu trúc mạng VDSL 68 Hình 2.35 Kiến trúc FTTEx 68 Hình 2.36 Kiến trúc FTTC 69 Hình 2.37 Cấu hình VDSL có Hub thụ động 69 Hình 2.38 Cấu hình VDSL có Hub tích cực 70 Hình 2.39 Mô hình tham chiếu giao diện 70 Hình 2.40 Mô hình các lớp giao thức VDSL 71 Hình 2.41 Phân tích chức năng 72 Hình 2.42 Tổng chi phí của topology với các tỉ lệ đo được khác nhau cho trường hợp ban đầu (a) và trường hợp thực tế (b) 81 Hình 2.43 Chi phí cho mỗi thuê bao VDSL với các tỉ lệ đo được khác nhau trong trường hợp ban đầu (a) và trong thực tế (b) 83 Hình 2.44 Chi phí của dung lượng với các tỉ lệ đo được VDSL khác nhau trong trường hợp ban đầu và trong thực tế 85 Hình 3.1 Các kiểu trúc mạng truy nhập sử dụng cáp quang FTTx 80 Hình 3.2 Mạng quang thụ động PON 81 Hình 3.3 Theo cấu hình tham chiếu của ITU (G.982) 84 vii DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tổng số thuê bao băng rộng và DSL các vùng trên thế giới 24 Bảng 1.2 Tổng số thuê bao băng rộng của một số quốc gia đứng đầu 25 Bảng 1.3 Tỉ lệ thâm nhập băng rộng của một số quốc gia đứng đầu 27 Bảng 1.4 Các quốc gia có số thuê bao DSL lớn hơn 1 triệu 28 Bảng 1.5 12 Quốc gia với hơn một triệu thuê bao đạt được quá 14% sự thâm nhập đường dây điện thoại 28 Bảng 1.6 Các công nghệ xDSL 30 Bảng 1.7 Các ứng dụng và độ đáp ứng yêu cầu của công nghệ DSL 33 Bảng 2.1 Tốc độ khoảng cách các loại VDSL 19 Bảng 2.2 Các băng tần radio amateur 27 Bảng 2.3 Tốc độ modem VDSL theo ETSI 31 Bảng 2.4 Tốc độ modem VDSL theo ANSI 31 Bảng 2.5 Dải tần vô tuyến nghiệp dư được ETSI thừa nhận 33 Bảng 2.6 Dải tần vô tuyến nghiệp dư được ANSI thừa nhận 33 Bảng 2.7 SNR của các hệ thống thoả mãn BER<10-7 53 Bảng 2.8 Đánh giá chi phí gần đúng của sợi cáp 77 Bảng 2.9 Đánh giá chi phí gần đúng của địa điểm ONU 77 Bảng 2.10 Cỡ ONU cần thiết trong mô hình AN thực tế với các tỉ lệ đo được khác nhau 78 Bảng 2.11 Đánh giá giá trị gần đúng cho thiết bị ONU 79 Bảng 2.12 Đánh giá chi phí gần đúng cho modem VDSL 79 viii CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tên tiếng Anh Nghĩa tiếng việt ADC Analog-to-Digital Converter Biến đổi số tương tự ADSL Asymmetric Digital Subcriber Line Đường dây thuê bao số bất đối xứng ANSI American National Standards Institute Viện Quốc Gia Mỹ APON ATM Passive Optical Network Mạng quang thụ động truyền dẫn không đồng bộ ATM Asynchronuos Transfer Mode Phương thức truyền dẫn không đồng bộ ATP Access Termination Point Điểm tham chiếu đầu cuối truy nhập AWGN Additive White Gauussian Noise Nhiễu Gauss trắng cộng 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 B-RAS BroadBand Remote Access Server Máy chủ truy nhập băng rộng từ xa CAP Carrierless Amplitude and Phase modulation Điều chế biên độ pha không sóng mang CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CO Central Office Trung tâm chuyển mạch CPE Customer Premises Equipment Thiết bị truyền thông cá nhân DFE Decision Feedback Equalization Phân đoạn hồi tiếp quyết định DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc DMT Discrete Multiple Tone Modulation Điều chế đa tần rời rạc DSLAM DSL Access Module Khối truy nhập DSL ETSI European Technical Standards Institute Viện Chuẩn kĩ thuật Châu Âu Ex Exchange Tổng đài FDD Frequency Division Duplexing Song công phân chia theo tần số FEC Forward Error Correction Sửa lỗi trước ix FEXT Far-End Crosstalk Xuyên âm đầu xa FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh FSAN Full Service Access Network Tổ chức điều hành mạng truy nhập dịch vu đầy đủ 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 communication Hệ thống truyền thông di động toàn cầu HFC Hybrid Fiber Coaxial Mạng lai cáp quang cáp đồng trục IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Biến đổi ngược Fourier rời rạc IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi fourier ngược nhanh IP Internet Protocol Giao thức Internet ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số đa dịch vụ LMDS Phân phối dịch vụ nội hạt LPF Low Pass Filter Bộ lọc thông thấp MMDS Phân phối dịch vụ đa kênh đa điểm MPLS Multi Protocol Label Switching Giao thức chuyển mạch nhãn đơn giản NEXT Near-End Crosstalk Xuyên âm đầu gần NGN Next Generation Network Mạng kế tiếp NTE Network Termination Equipment Thiết bị đầu cuối mạng OLT Optical Line Terminal Đầu cuối đường dây quang ONU Optical Network Unit Đơn vị mạng quang PLOAM Physical Layer Operation and Management Quản lí và hoạt động của tầng vật lí PMD Physical Medium Dependent Môi trường vật lí phụ thuộc PMS Physical Medium Specific Đặc tính môi trường vật lí PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động POTS Plain Old Teliphone Service Dịch vụ truyền thống x [...]... có dây và không dây:  Mạng có dây có thể là mạng cáp đồng, cáp quang, cáp đồng trục hay mạng cáp lai ghép  Mạng không dây bao gồm mạng vô tuyến cố định và mạng di động  Nhìn từ khía cạnh công nghệ, mạng truy nhập có một số công nghệ chính như sau:  Công nghệ sử dụng ISDN và B-ISDN  Công nghệ sử dụng modem băng tần thoại  Công nghệ truy xuất T1/E1sử dụng cáp thuê bao nội hạt  Công nghệ sử dụng. .. hướng ứng dụng của các công nghệ thì có thể phân thành 3 nhóm chính như sau :  Công nghệ HDSL truyền dẫn hai chiều đối xứng gồm HDSL/HDSL2 đã được chuẩn hoá và những phiên bản khác như: SDSL, MDSL, IDSL  Công nghệ ADSL truyền dẫn hai chiều không đối xứng gồm ADSL/ADSL Lite (G.Lite) đã được chuẩn hoá và các công nghệ khác như CDSL, Etherloop,  Công nghệ VDSL cung cấp cả dịch vụ truyền dẫn đối xứng và. .. thông và mạng truy nhập Đức Đinh Hữu Việt, Lớp D2001VT 7.800.000 14,52 29 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I Tổng quan về mạng viễn thông và mạng truy nhập b Các công nghệ truy nhập xDSL hiện nay xDSL là một họ công nghệ đường dây thuê bao số gồm nhiều công nghệ có tốc độ, khoảng cách truyền dẫn khác nhau nên được ứng dụng vào các dịch vụ khác nhau Bảng dưới đây sẽ liệt kê các loại công nghệ và tính... 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... modem cáp  Công nghệ phân phối dịch vụ đa điểm đa kênh (MMDS)  Công nghệ phân phối dịch vụ nội hạt (LMDS)  Công nghệ sử dụng qua vệ tinh  Công nghệ truy nhập xDSL Mạng truy nhập ngày nay là một thực thể phức tạp, nó là mạng phối hợp của nhiều môi trường truyền dẫn và công nghệ truy nhập khác nhau để phục vụ cho nhiều loại khách hàng với nhu cầu khác nhau trong một khu vực rộng lớn và không đồng... Đinh Hữu Việt, Lớp D2001VT 35 Đồ án tốt nghiệp Đại học CHƯƠNG II Chương II Công nghệ VDSL CÔNG NGHỆ VDSL 2.1 Giới thiệu công nghệ VDSL Là một dịch vụ 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... đồng thời cả dịch vụ thoại nhưng công nghệ này được sử dụng rộng rãi cho các dịch vụ đối xứng trong mạng nội hạt thay thế các đường trung kế T1, E1 mà không cần sử dụng bộ lặp, kết nối các mạng LAN SDSL: Công nghệ DSL một đôi dây (Single pair DSL) 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... khai thác phải đầu tư nghiên cứu những công nghệ viễn thông mới ở cả lĩnh vực mạng và chế tạo thiết bị Cấu hình mạng hợp lí và sử dụng các công nghệ chuyển giao thông tin tiên tiến là thử thách đối với nhà khai thác cũng như sản xuất thiết bị Có thể khẳng định giai đoạn hiện nay là giai đoạn chuyển dịch giữa công nghệ thế hệ cũ (chuyển mạch kênh) sang dần công nghệ mới (chuyển mạch gói), điều đó không... DSL Công nghệ DSL được phát triển ngày càng rộng rãi do nó đáp ứng được một số yêu cầu về việc cung cấp dịch vụ hiện tại, đồng thời nó được hỗ trợ bởi sự phát triển của các công nghệ xử lý tín hiệu số  Nhu cầu về việc truyền các tín hiệu số như số liệu, Internet tốc độ cao cần dải tần cao hơn dải tần của tín hiệu thoại thông thường, ví dụ: Bảng 1.7 Các ứng dụng và độ đáp ứng yêu cầu của công nghệ. .. tín hiệu thoại và số liệu theo mỗi hướng 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 Công nghệ này được xem xét kỹ trong chương 3 VDSL: Công nghệ này sẽ được . gian tới và sự phát triển các công nghệ truy nhập băng rộng. Chương 2: Công nghệ VDSL. Tìm hiểu các đặc điểm, đặc tính của kĩ thuật VDSL. Chương 3: Khả năng ứng dụng của công nghệ VDSL trong. vùng sử dụng DSL (Ngày 30-06-2005) 27 Hình 2.1 Khả năng cung cấp dịch vụ của kĩ thuật VDSL 19 Hình 2.2 So sánh công nghệ VDSL với công nghệ ADSL 19 Hình 2.3 Viễn cảnh nhiễu với VDSL và công nghệ. khía cạnh công nghệ, mạng truy nhập có một số công nghệ chính như sau:  Công nghệ sử dụng ISDN và B-ISDN.  Công nghệ sử dụng modem băng tần thoại.  Công nghệ truy xuất T1/E1sử dụng cáp thuê