Chưng 1 1 Đồ án tốt nghiệp Các thuật ngữ viết tắt IDN Intergrated Digital Network DSL Digital Subcriber Line ISDN Intergrated Services Digital Network ADSL Assymetric Digital Subcriber Line VDSL Very[.]
Đồ án tốt nghiệp Các thuật ngữ viết tắt IDN DSL ISDN ADSL VDSL IDSL CDSL HDSL SDSL NPS NEXT FEXT CAP QAM DMT EOC USB DSLAM B-RAS CPE DCS LTU NTU PBX PRA PPP ISP NAT NIC FE/GE : Intergrated Digital Network : Digital Subcriber Line : Intergrated Services Digital Network : Assymetric Digital Subcriber Line : Very High Data Rate DSL : ISDN DSL : Consumer DSL : High Data Rate DSL : Single Line DSL : Network Provider Services : Near End Crosstalk : Far End Crosstalk : Carrierless Amplitude/Phase Modulation : Quadrature Amplitude Modulation : Discrete Multi-Tone Modulation : Embedded Operations Chanel : Universal Serial Bus : DSL Access Mutiplexor : Broad Band Remote Access Server : Costomer Primise Equipment : Digital Cross Connection : Line Termination Unit : Network Termination Unit : Private Branch Exchange : Primary Rate Access : Point to Point Protocol : Internet Service Provider : Network Address Translation : Network Interface Card : Fast Ethernet/ Giga Ethernet Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Cuộc thâm nhập mạng thơng tin toàn cầu Internet Việt Nam năm 1997 Với tốc độ phát triển ngành cơng nghệ thơng tin viễn thơng nói chung phát triển internet nói riêng làm quãng thời gian năm qua (1997- 2003) khiêm tốn Đảng phủ ta xác định cơng nghệ thơng tin viễn thông nghành chiến lược giúp Việt Nam nhanh chóng hội nhập, rút ngắn khoảng cách cơng nghệ với nước khu vực tồn giới Nhận định rõ trách nhiệm Tổng cơng ty Bưu Viễn thơng Việt Nam tâm xây dựng mạng lưới viễn thông đại đặc biệt ưu tiên cho phát triển Internet Để đạt mục tiêu khơng cịn cách khác “đi tắt đón đầu cơng nghệ” ADSL công nghệ lựa chọn Thực tế xDSL họ công nghệ tiên tiến xuất lâu nhiều nước giới áp dụng Công nghệ cho phép truy nhập tốc độ cao qua mạch vòng thuê bao cáp đồng truyền thống, so với công nghệ truy nhập tiên tiến khác công nghệ đơn giản tiết kiệm Tuy nhiên nhiều lúc đơn giản lại làm cho người ta nghi ngại khả tồn lâu dài Sự thực từ buổi đầu chào đời công nghệ cho thấy ưu điểm vượt trội nó, nhiều nước giới có Việt Nam dường khơng quan tâm cho cách mạng tồn quang nhanh chóng làm cho dự án đầu tư vào công nghệ trở nên lãng phí Thời gian vừa qua bị trích nhiều tốc độ, chất lượng giá thành, có nhiều người cho hạn chế phát triển hạ tầng Internet nghành ảnh hưởng nhiều đến phát triển doanh nghiệp, quan, ban nghành liên quan hấp dẫn môi trường nhà đầu tư nước Thời gian luôn công cụ tốt để chứng minh tính đắn dự dốn Mọi chờ đợi kéo dài thêm năm 2003 VNPT xác định năm đột phá Internet, thoả thuận hợp tác xây dựng hệ thống Internet kết nối đến tất trường chuyên nghiệp phổ thông nước kí Bưu chính- Viễn thơng Giáo Dục Đào Tạo gấp rút triển khai VDC nhanh chóng nâng cấp đường truyền quốc tế lên nhiều lần Hệ thống truyền số liệu tốc độ cao qua mạch vòng thuê bao truyền thống sử dụng cơng nghệ ADSL hy vọng chìa khố cho thành cơng Hồ chung khơng khí sơi động đón chào cơng nghệ truy xuất tốc độ cao lần xuất Việt Nam, với mong muốn giản dị áp Đồ án tốt nghiệp dụng phần kiến thức học trường vào thực tế hệ thống mạng lưới em chọn đề tài “Thiết kế hệ thống cung cấp dịch vụ ADSL cho bưu điện Nghệ An” làm đồ án tốt nghiệp Toàn đồ án chia thành bốn chương hai mục lục với trình tự sau: - Chương giới thiệu cách tổng quan họ công nghệ xDSL, chương cung cấp hệ thống kiến thức công nghệ HDSL, SDSL, ADSL, VDSL bao gồm ứng dụng khả phát triển loại công nghệ - Chương đưa báo cáo đầy đủ phát triển công nghệ ADSL giới Việt Nam Trong chương phân tích tình hình phát triển kinh tế xã hội Nghệ An, tiềm trạng phát triển mạng viễn thông Bưu điện tỉnh để từ đưa dự báo nhu cầu sử dụng dịch vụ - Chương Thuyết minh chi tiết kỹ thuật cần thiết để thiết kế hệ thống kết cấu hình mạng thiết kế - Chương xây dựng chương trình đơn giản giúp người đọc có nhìn trực quan hệ thống vấn đề quản lý tham số cần thiết công nghệ Hà Nội ngày 25 tháng năm 2005 Sinh Viên Đồ án tốt nghiệp Chương Kỹ thuật xDSL 1.1 Giới thiệu tổng quan kỹ thuật xDSL Mạng viễn thông phổ biến giới hay nước ta mạng số liên kết (IDN-Integrated Digital Network) Mạng IDN mạng viễn thông truyền dẫn số, liên kết tổng đài số cung cấp cho khách hàng đường dẫn thuê bao tương tự Trong xu hướng số hoá mạng viễn thơng tồn giới, mạng liên kết số đa dịch vụ ISDN (Intergrated Services Digital Network) đường dây thuê bao số DSL (Digital Subcriber Line) đáp ứng nhiệm vụ số hố mạng viễn thơng đến tận phía khách hàng Có thể nói ISDN dịch vụ DSL cung cấp cho khu dân cư giao diện tốc độ sở BRI (Basic Rate Interface) 144 Kbit/s, cấu thành từ hai kênh B 64 Kbit/s kênh D 16 Kbit/s Ngày nay, đơi với mạng ISDN cơng nghệ có nhiều triển vọng với tên gọi chung xDSL, x biểu thị cho kỹ thuật khác Mục đích kỹ thuật cung cấp cho khách hàng loại hình dịch vụ chất lượng cao băng tần rộng Phân biệt kỹ thuật dựa vào tốc độ chế độ truyền dẫn Kỹ thuật cung cấp nhiều dịch vụ đặc thù truyền khơng đối xứng qua modem, điển hình loại ADSL VDSL truyền đối xứng có tốc độ truyền hướng như HDSL SDSL Riêng với kỹ thuật VDSL (Very Highspeed DSL) truyền đối xứng khơng đối xứng với tốc độ cao Các đặc trưng họ công nghệ xDSL mô tả bảng 1.1 Bảng 1.1: Các đặc trưng họ công nghệ xDSL Kỹ thuật ý nghĩa Tốc độ liệu Mode Ghi HDSL High data rate DSL 2.048 Mbit/s đối xứng Sử dụng 1-3 đôi sợi 1.544 Mbit/s đối xứng Sử dụng đôi sợi SDSL Single Line DSL 768 kbit/s đối xứng Sử dụng đôi sợi ADSL Asymmetric 1.5 -8 Mbit/s Down( Sử dụng đôi sợi 16-640 Kbit/s Up Lên tới Mbit/s Down 16 640 Kbit/s Up ISDL BRI đối xứng CDSL ISDL Consumer DSL ISDN DSL Sử dụng đôi sợi Sử dụng đôi sợi Sử dụng Down thay cho Downstream (Hướng từ tổng đài tới thuê bao) Sử dụng Up thay cho Upstream (Hướng từ thuê bao tới tổng đài) ( Đồ án tốt nghiệp (2B+D) VDSL Very high data rate 13- 55 Mbit/s Down DSL 1.5-6 Mbit/s Up 13- 55 Mbit/s Ðối xứng Sử dụng đôi sợi HDSL thường sử dụng 1-3 đơi sợi Ví dụ để truyền tốc độ 2.048 Mbit/s khoảng cách 4.5Km cần dùng đôi sợi để truyền tốc độ 1.544 Mbit/s với khoảng cách cần dùng đôi sợi SDSL nói cơng nghệ xDSL có ưu điểm tận dụng đường th bao cáp đồng có lẽ kỹ thuật tốt dùng đôi sợi sử dụng cho điện thoại tương tự Kỹ thuật SDSL truyền với tốc độ 768 Kbit/s khoảng cách Km ADSL truyền tin bất đối xứng nhiều dịch vụ băng rộng khoảng cách đạt 5.5 Km CDSL gần giống ADSL có tốc độ khoảng cách truyền vừa phải, cơng nghệ có ưu điểm khơng cần chia phía khách hàng IDSL mang 2B+D kênh thông tin ISDN BRI chủ yếu truyền tốc độ 144 Kbit/s VDSL kỹ thuật nhất, có tốc độ cao khoảng cách truyền ngắn từ 0.3 Km đến 1.5 Km đơi dây với tốc độ lên tới 52 Mbit/s Nói chung kỹ thuật xDSL kỹ thuật truyền dẫn cáp đồng, giải vấn đề tắc nghẽn nhà cung cấp dịch vụ mạng khách hàng sử dụng dịch vụ mạng Kỹ thuật xDSL đạt tốc độ băng rộng môi trường mạng phổ biến giới đường dây cáp điện thoại thông thường Kỹ thuật xDSL đưa cải tiến đột phá tốc độ (lên tới 7Mbit/s) so sánh với phương pháp truy nhập mạng khác, mặt mạnh thực dịch vụ dựa xDSL thuận lợi như: Những yêu cầu ứng dụng đa phương tiện khách hàng sử dụng mạng Hiệu suất độ tin cậy Tính kinh kế Kỹ thuật có khả năng: Đồ án tốt nghiệp Cung cấp dịch vụ cải tiến có giá trị cao người sử dụng mạng Cung cấp nhiều dịch vụ với tốc độ truy nhập chi phí khác Cung cấp quản lý ứng dụng thương mại quan trọng cách đáng tin cậy Một số lợi ích quan trọng kỹ thuật xDSL cho phép mạng nhà cung cấp dịch vụ NPS (Network Provider Services) người sử dụng dịch vụ tận dụng số đặc tính cấu trúc sở hạ tầng giao thức lớp 2, giống Frame Relay, ATM, IP độ tin cậy dịch vụ mạng xDSL triển khai dịch vụ dựa gói tin tế bào giống Frame Relay, IP ATM hay dịch vụ kênh đồng bit Do có thay đổi nhanh môi trường mạng, chiến lược phát triển dịch vụ dựa xDSL xây dựng tính mềm dẻo đủ mức cần thiết để hỗ trợ cho ứng dụng Tính mềm dẻo thể là: Khả để hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ Khả mở rộng để phát triển từ vài thuê bao tới hàng ngàn thuê bao Khả quản lý tin cậy mạng điểm - điểm việc hỗ trợ ứng dụng quan trọng Qua kết nghiên cứu, nhà cung cấp dịch vụ thừa nhận kỹ thuật xDSL hệ tương lai mạng truy nhập mà giải pháp truy nhập mạng xDSL chia làm nhiều loại kỹ thuật HDSL, SDSL, ADSL VDSL với loại kỹ thuật lại có tốc độ liệu, băng tần hoạt động dụng khác 1.2 Kỹ thuật HDSL 1.2.1 Giới thiệu kỹ thuật HDSL Kỹ thuật HDSL phát triển Bắc Mỹ nhằm thay đường T1 tồn Kỹ thuật cho phép truyền liệu tốc độ T1(1,544 Mbit/s) cáp 26AWG tới khoảng cách km Khả chống tạp âm cải thiện băng tần sử dụng ưu điểm kỹ thuật HDSL Trong kỹ thuật HDSL, luồng T1 truyền đôi dây cáp đồng Mỗi đôi mang 12 kênh thoại 64 kbit/s thông tin mào đầu tạo thành tốc độ Đồ án tốt nghiệp truyền dẫn 784 kbit/s Với khoảng cách truyền trên, kỹ thuật HDSL theo tiêu chuẩn Châu Âu truyền tải luồng E1 (2.048Mbit/s) ba đôi sợi đồng, kỹ thuật chuẩn hoá đưa vào khai thác Kỹ thuật HDSL sử dụng mã đường truyền 2B1Q mang tải trọng T1 hay E1 hai mạch vòng thuê bao, vòng phát thu nửa phần tải trọng (768kbit/s hay 1.128kbit/s), hoạt động song cơng hồn tồn đạt nhờ sử dụng kỹ thuật khử tiếng vọng (echo cancellation) để tách tín hiệu phát lẫn tín hiệu thu Ðến đầu thu hai nửa tải trọng kết hợp lại thành tải trọng T1 hay E1 ban đầu Kỹ thuật HDSL có nhiều cải tiến địi hỏi lặp khoảng cách 1.8 km quan trọng kỹ thuật có tiến lớn quản lý phổ tần số Việc quản lý phổ tần số làm giảm tín hiệu lẫn vào đôi dây cáp hay bó cáp Những tín hiệu lẫn vào cịn gọi xun âm Crosstalk (hình 1.2) xun âm làm xáo trộn tín hiệu hai cách sau: Trong mạch vòng thuê bao, tín hiệu phát đầu gần đơi sợi xen vào tín hiệu thu đôi sợi khác gọi xuyên âm đầu gần hay NEXT ( Near End Crosstalk) Tín hiệu phát đầu xa đơi sợi xen vào tín hiệu thu đơi sợi khác gọi xuyên âm đầu xa hay FEXT (Far End Crosstalk) Nguồn tín hiệu Nguồn tín hiệu sợi i NEXT sợi j sợi i FEXT sợi j Hình 1.1: NEXT FEXT 1.2.2 Phương pháp điều chế Mã đường truyền 2B1Q Hiện HDSL phần lớn sử dụng mã đường truyền 2B1Q Mã truyền 2B1Q mã điều biên xung tín hiệu (PAM) mức khơng có độ dư Với HDSL, dòng liệu thuê bao kết hợp 24 kênh 64 kbit/s số thông tin mào đầu Khi liệu gửi tới phần phát HDSL, chữ số nhị phân kết hợp thành đơi bít để chuyển đổi thành kí hiệu quat (phần tử bốn) Các bit khác dùng cho bảo dưỡng kết hợp thành đơi bít chuyển đổi thành Đồ án tốt nghiệp quat Bít đầu quat gọi bit dấu, bít thứ bit biên độ Bảng 1.2 biểu thị quan hệ đôi ký hiệu quat tương ứng Bảng 1.2 :Ký hiệu quat Bit dấu Bít biên độ Quat +3 1 +1 -1 0 -3 Từ đây, quat xem tên ký hiệu, không mang giá trị số máy thu, quat chuyển đổi thành bit, khử ngẫu nhiên, tạo mẫu dòng bit trình ngược với bên phát nói Mã tuyến xuất đầu máy phát Hình 1.2 minh hoạ nguyên lý Các giá trị bit hình ngẫu nhiên hố Các xung vng lý tưởng hố, cịn dịng bit thực truyền nét đứt 1 0 0 Giá trị nhị phân Ðầu vào Giá trị quat +2,4V +3 +3,8V +1 0V Ðầu -3,8V -1 Dạng sóng phát -2,4V -3 Hình 1.2: Ðầu ký hiệu quat HDSL 1.2.3 Cấu hình kết nối Cấu hình kết nối HDSL E1 Đồ án tốt nghiệp Những thành phần HDSL tập hợp lại thành khối kết cuối đường (LTU) khác phía cung cấp dịch vụ hay khối kết cuối mạng (NTU) phía khách hàng (hình1.3) Mỗi khối kết cuối bao gồm bốn thành phần sau: Phần thứ thu phát HDSL Phần thứ hai vài mạch chung sử dụng tất hệ thống HDSL: hệ thống sử dụng một, hai hay ba đôi sợi Phần thứ ba module xếp để xếp bit khung E1 vào cấu trúc khung HDSL ngược lại Cuối module giao tiếp để kết nối chuẩn với luồng E1 HDSL truyền tải E1 đường riêng không thông qua chuyển mạch kênh nhà cung cấp dịch vụ mà định tuyến thông qua đấu nối chéo -DCS ( Digital Cross Connect) tới mạng trung kế Dạng đơn giản kết nối HDSL LTU (Line Termination Unit) NTU (Network Termination Unit) đôi sợi đồng Chúng hoạt động với cầu nối rẽ khoảng cách truyền dẫn lớn hoạt động với lặp tín hiệu chúng phải tuân theo tiêu chuẩn quốc tế mạch vòng thuê bao Mã đường mà chúng sử dụng 2B1Q hoạt động tốc độ 2.320Mbit/s thu phát HDSL E1 Tới DCS I T E R F A C E M A P P I N G C HDSL O M M HDSL O N HDSL đôi, 2B1Q tuỳ chọn tuỳ chọn C O M HDSL M O N HDSL HDSL M A P P I N G I T E R F A C E E1 Tới CPE HDSL Line Termination Unit (LTU) Network Termination Unit (NTU) Hình 1.3: Cấu hình kết nối HDSL E1 Với hệ thống sử dụng hai đơi sợi đôi hoạt động tốc độ đối xứng 1.168Mbit/s hai hướng từ thuê bao tới tổng đài từ tổng đài tới thuê bao Tổng tốc độ bit cao so với E1 có thêm vào bit mào đầu Khi sử dụng hệ thống ba đơi, có thêm vài mào đầu đôi hoạt động tốc độ đối xứng 784kbit/s mà tốc độ truyền tải 3x784kbit/s=2.352Mbit/s Trong hệ thống sử dụng phương pháp truyền dẫn ba Đồ án tốt nghiệp đôi sợi đôi hoạt động tốc độ bit thấp khoảng cách truyền dẫn đạt xa so với hai phương pháp truyền dẫn Ngoài khả cung cấp tốc độ E1, kỹ thuật HDSL cịn có khả cung cấp tốc độ T1 với cấu hình tương tự 1.2.4 Kỹ thuật HDSL-2 Kỹ thuật HDSL-2 kỹ thuật cải tiến kỹ thuật HDSL số phía sau có ý nghĩa hệ thứ Kỹ thuật giải số hạn chế kỹ thuật HDSL thơng thường Ðó sử dụng đôi sợi mà truyền tải tốc độ HDSL thông thường Trong HDSL dùng mã đường truyền 2B1Q sử dụng phương pháp CAP cho điều chế tín hiệu đồng thời sử dụng kỹ thuật ghép kênh theo tần số kỹ thuật xoá tiếng vọng để phân bố băng tần hoạt động mạch vịng th bao cáp đơng Tuy nhiên nhà cung cấp thiết bị nghiêng giải pháp cử dụng CAP kết hợp với kỹ thuật xoá tiếng vọng để giảm thiều băng tần hoạt động HDSL-2 khoảng từ tới 230 kHz Nhờ phạm vi phục vụ kỹ thuật lên tới 3,6 km Ðường lên (FDM) 30 Ðường xuống (FDM) 200 230 Tần sô (kHz) Băng tần cho đường lên xuông sử dụng kỹ thuật xố tiếng vong Tần sơ (kHz) 30 200 230 Hình 1.4: Băng tần HDSL-2 sủ dụng phương pháp điều chế CAP kết hợp với ghép kênh theo tần số kỹ thuật xoá tiếng vọng 1.2.5 Các ứng dụng kỹ thuật HDSL Những ứng dụng kỹ thuật HDSL là: Truy cập Internet với tốc độ cao Sử dụng cho mạng riêng Mở rộng trung tâm PBX (Private Branch Exchange) tới vị trí khác