Một số giải pháp nâng cao chất lượng mạng adsl tại viễn thông hà nội

Đề án tốt nghiệp ĐH Chương I Công nghệ ADSL xu hướng phát triển LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển xã hội, đặc biệt kể từ mạng Internet đời nhu cầu trao đổi thông tin ngày trở nên cấp thiếp việc phải có thơng tin nhanh chóng, xác, kịp thời trở thành yếu tố định đến hoạt động đời sống người Những năm gần đây, VTHN nói riêng VNPT nói chung đưa cung cấp dịch vụ xDSL, bao gồm công nghệ ADSL, SHDSL VDSL Các dịch vụ xDSL đời mang lại khả truy cập Internet băng rộng với giá rẻ cho khách hàng Với ưu điểm chất lượng phục vụ, giá thành, mạng ADSL Viễn thông Hà Nội không ngừng tăng nhanh qui mô số lượng thuê bao Nhưng nhu cầu khách hàng chất lượng phục vụ đa dạng dịch vụ ngày cao, thêm vào cạnh tranh liệt thị trường, đưa yêu cầu cấp thiết cho nâng cao chất lượng chiến lược đầu tư thiết bị có tính cho mạng ADSL Viễn thông Hà Nội Đồ án tìm hiểu xu hướng phát triển cơng nghệ ADSL trạng mơ hình mạng ADSL triển khai Viễn thơng Hà Nội, để từ đưa số đề xuất nhằm nâng cao chất lượng mạng, chiến lược đầu tư thiết bị để phát triển dịch vụ mạng ADSL Viễn thông Hà Nội Đồ án bao gồm chương: Chương 1: Trình bày cơng nghệ ADSL xu hướng phát triển Chương 2: Hiện trạng mạng ADSL nói riêng xDSL nói chung triển khai Viễn thơng Hà Nội Chương 3: Một số giải pháp nâng cao chất lượng mạng ADSL Viễn thông Hà Nội Phát triển nâng cao chất lượng mạng ADSL, yêu cầu phải nghiên cứu chi tiết thực đồng tồn mạng VNPT Với trình độ có hạn , nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô giáo bạn Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Bùi Thanh Giang thầy giáo Bộ mơn MVT tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này! Hà Nội, ngày tháng năm 2008 Sinh viên Nguyễn Anh Vũ Nguyễn Anh Vũ TCHCD06VT Đề án tốt nghiệp ĐH Chương I Công nghệ ADSL xu hướng phát triển CHƯƠNG CÔNG NGHỆ ADSL VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN 1.1 CƠNG NGHỆ ADSL VÀ MƠ HÌNH THAM CHIẾU HỆ THỐNG ADSL, ATU-C, ATU-R 1.1.1 Công nghệ ADSL ADSL kỹ thuật không đối xứng ADSL cho phép phần băng thông chiều xuống (từ phía nhà cung cấp dịch vụ tới phía khách hàng) lớn phần băng thơng chiều lên (từ phía khách hàng tới phía nhà cung cấp dịch vụ) Sự bất đối xứng đặc tính làm cho ADSL tỏ phù hợp với dịch vụ truy cập internet, video theo yêu cầu, truy cập LAN từ xa.v v loạt dịch vụ phát triển nhiều quốc gia toàn giới Những người sử dụng ADSL khách hàng có nhu cầu nhận thơng tin nhiều phần thông tin mà họ gửi Một ưu điểm bật ADSL có khả cho phép khách hàng sử dụng đồng thời đường dây điện thoại truyền thống cho hai dịch vụ: thoại ADSL Sở dĩ ADSL tận dụng lực đường dây thoại cách truyền miền tần số cao thoại bình thường (từ 4400Hz đến 1Mz) nên khơng ảnh hưởng đến tín hiệu thoại Trong miền tần số đó, liệu uplink truyền tần số từ 30KHz đến 138KHz, liệu downlink truyền tần số từ 156 KHz đến 1MHz 1.1.2 Mơ hình tham chiếu hệ thống ADSL Chuẩn ITU G.922.1 đưa mơ hình khối chức hệ thống ADSL Hình 1.1 A N P H Y B ro a d b a n d n e tw o rk V -C N T G S T N o rIS D N S ig n a llin e s In terfa c e s lp f S p litte r C P H Y H o m e n e tw o rk C P E U -C N a rro w -b a n d n e tw o rk C P E T /S A T U -R A T U -C h p f T -R U -R D S L U -C U -R h p f lp f C u sto m e rs p re m ise w irin g T e le p h o n eset, v o ic e b a n dm o d e m , o rIS D N term in a l S p litte r C PW irin gc a rrie s R P O T So rIS D N se rv ic e Hình 1.1: Mơ hình tham chiếu ADSL Nguyễn Anh Vũ TCHCD06VT Đề án tốt nghiệp ĐH Chương I Công nghệ ADSL xu hướng phát triển ATU-C (ADSL Transceiver Unit-Central office end): Khối thu phát ADSL phía mạng ATU-R (ADSL Transceiver Unit-Remote terminals end): Khối thu phát ADSL phía khách hàng AN (Access Node): Nút truy nhập HPF (High Pass Filter) LPF (Low Pass Filter): Bộ lọc thông cao lọc thông thấp tương ứng CPE (Customer Premises Equipment): Thiết bị khách hàng Người sử dụng lựa chọn việc sử dụng đồng thời dịch vụ thoại POTS cách thêm Bộ tách (Splitter) R phía th bao, tổng đài PSTN cần có tách C Các giao diện mơ hình tham chiếu: V-C: Giao diện điểm truy nhập mạng băng rộng U-C: Giao diện đường dây chia phía tổng đài U-C2: Giao diện chia ATU-C U-R: Giao diện đường dây chia phía khách hàng U-R2: Giao diện chia ATU-R T-R: Giao diện ATU-R lớp chuyển mạch (ATM STM gói) T/S: Giao diện kết cuối mạng ADSL với CPE Để đơn giản, giao diện U-C U-R, T-R T-S gọi chung giao diện U giao diện T 1.1.2.1 Mơ hình tham chiếu ATU-C Trong ATU-C, bảy "kênh mang" định nghĩa giao diện V ATU-C mạng chuyển tải Chúng gán nhãn từ AS0 đến AS3 LS0 đến LS2 Các kênh ASx kênh đơn công theo hướng kênh LSx lại kênh song công Tiêu chuẩn cho phép kết hợp kênh theo cấu hình Việc thực riêng biệt giao diện V đảm bảo cho từ đến bảy kênh Các kênh đơn công sử dụng để hỗ trợ cho thông tin theo chiều đến Tương tự kênh song công sử dụng để hỗ trợ cho thông tin theo chiều (thậm chí có nửa chiều sử dụng kênh này) Lưu lượng từ giao diện V thông qua ATU-C tới đầu giao diện U đường dây, xuất hoạt động sau : Nguyễn Anh Vũ TCHCD06VT Đề án tốt nghiệp ĐH Chương I Công nghệ ADSL xu hướng phát triển Chỉ dẫn tốc độ kênh thông qua hai "đường dẫn ngầm" hỗ trợ giao diện ADSL Tạo mã dư vòng (CRC) mã sửa lỗi cho liệu Chia liệu thành cấu trúc khung siêu khung lớp vật lý Mã hoá đa âm cho tín hiệu DMT Đầu tương tự đôi dây đồng xoắn Trong tiêu chuẩn ATU-C, hai đường dẫn ngầm dành để hỗ trợ cho liệu: nhanh xen Theo cấu hình riêng, kênh gán hai đường dẫn Đường dẫn xen hỗ trợ cho sửa lỗi kiểu xoắn xen RedSolomon, cịn đường dẫn nhanh lại khơng hỗ trợ cho nhẩy mức Việc chống lại lỗi đường dẫn xen có nghĩa hỗ trợ ứng dụng mà độ nhậy suy giảm lỗi gây nhiễu đường dây độ trễ dung sai cho phép Truyền liệu video theo MPEG II ví dụ ứng dụng Đường dẫn nhanh cung cấp tính bảo vệ lại khơng trễ nhiều Nó cơng cụ để truyền ứng dụng nhạy cảm trễ truyền tải liệu tương tác Cặp modem định cấu hình cho thơng tin chúng để sử dụng hai đường dẫn Chẳng hạn như, hệ thống thực chương trình tương tác hình ảnh đặt đường dẫn luồng đến AS0 đường xen, cịn đặt kênh song cơng LS0 đường dẫn nhanh Kênh AS0 mang dịng liệu MPEG, cịn đường dẫn khác sử dụng liệu điều khiển tương tác người sử dụng cho hệ thống video Điều trái ngược lại với việc thực tối ưu thông tin liệu Kênh AS0 mang lưu lượng ATM đường đến đường nhanh Lưu lượng đường mang kênh song công LS0, đường nhanh (và mang lưu lượng hướng đi) Mặc dù bốn đường đến đơn công ba đường song công định nghĩa tiêu chuẩn, cấu hình ATU-C ATU-R khơng phải tất chúng sử dụng Chẳng hạn hai ví dụ có AS0 LS0 định hình cho kết nối Băng thơng dành cho đường ADSL định kênh định hình Mỗi kênh băng thơng theo đơn vị 32Kbps băng thông tối đa đường hay đường đến đường ADSL Trong trường hợp hỗ trợ cho ATM, ATU-C ATU-R đảm nhiệm chức TC ATM (ATM-TC) Tham chiếu thời gian hỗ trợ ATU-C Điều cho phép cung cấp tín hiệu thời gian 8kHz tới ATU-C ATU-R để đồng mạng Các kênh hỗ trợ thông qua hai đường dẫn bao gồm cấu trúc khung siêu Nguyễn Anh Vũ TCHCD06VT Đề án tốt nghiệp ĐH Chương I Công nghệ ADSL xu hướng phát triển U -C vµo FEC § iÓm t h a m c h iÕ u V -C aoc oam NTR LS2 LS1 eoc/ ib ®ång bé LS0 AS3 liƯ u khung d÷ k h u n g d ữ l iệ u đ ầ u B Khung d÷ A G hÐp & FEC CRCI n h iê n h o X en N gẫu & FEC n h iê n h o k h iĨ n ghÐp/ CRCF N gÉu § iỊ u AS2 AS1 AS0 liệ u đ ầ u đến 255 vµ DA C X lý t i Z C S ắ p x ếp tầ n b it “ C ¸c M · ho¸ Ýc h lƯ tă n g đ ịn h tỷ ch ò m t he o M à h oá tă n g & đ iể m v íc h ” b it “ C¸c i= ID F T n=0 n=1 n g tự song đ ầ u song 80 10 11 n x n = ® Õ n 11 B é ® Öm n è i t iÕ p / khung vật lý Một khung tạo 250 s (có 4000 khung giây) nội dung liệu cho tất kênh thực thông qua kết nối Các kênh mang qua đường dẫn ngầm nhanh thể khung trước gửi chúng qua đường dẫn gián đoạn Mỗi khung mã hố thành tín hiệu DMT ký hiệu DMT đơn; nghĩa khung mã hoá thời điểm thơng qua âm Chẳng hạn kích thước khung theo byte chức tốc độ đường dây hỗ trợ kết nối hai modem Tốc độ đáp ứng nhanh hỗ trợ cho khung lớn đáp ứng chậm 67 khung hợp thành siêu khung, kết thúc ký hiệu đồng Điều minh hoạ hình 1.2 Hình 1.2: Mơ hình tham chiếu ATU-C Nguyễn Anh Vũ TCHCD06VT Đề án tốt nghiệp ĐH Chương I Công nghệ ADSL xu hướng phát triển 1.1.2.2 Mô hình tham chiếu ATU-R U -R X lý t n g tự D A C n=0 Zi i= đến 31 C S ắp xếp Tần b it ” B N g É u n iª n ho¸ & FEC C RC I C RC F A Ngẫu n h iê n h o & FEC oam LS0 LS1 LS2 T -R aoc eoc/ ib § iÓ m t h a m c h i Õ u § iỊ u k h iĨ n ghÐp/ ®ång bé G h Ð p k h u n g d ÷ K h u n g d ÷ liệ u liệ u đ ầ u F E C Xen Các M à hoá chòm đ iể m k h u n g d ữ liệ u đ ầ u v o n=1 M à hoá chòm đ iể m v đ ịn h tỷ lệ tă n g íc h C c b it & tă n g íc h ID F T 60 62 63 xn n=0 ®Õn 63 Bé ®Ưm n è i t iÕ p / song song đ ầ u ATU-R tng t nh ATU-C, nhiên giao diện T kênh đơn công ASx hồn tồn nhận (cịn ATU-C chúng hồn tồn gửi) Tham khảo hình 1.3 Chúng tạo thành kênh đến giao diện LSx song công định hình để định dành cho đường Bởi băng thơng đường tối đa (640kbit/s) nhỏ so với đường đến (6144kbit/s) ba kênh song công khung ghép lại cho truyền dẫn giao diện ATU-R Giống ATU-C đệm nhanh xen hỗ trợ Hình 1.3: Mơ hình tham chiếu ATU-R Nguyễn Anh Vũ TCHCD06VT Đề án tốt nghiệp ĐH Chương I Công nghệ ADSL xu hướng phát triển 1.2 KỸ THUẬT TRUYỀN DẪN TRONG ADSL ADSL sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số (FDM Frequency Division Multiplexing) kỹ thuật xoá tiếng vọng (EC - Echo Cancelling) Với kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số, dải tần hướng lên tách biệt với dải tần hướng xuống dải bảo vệ hình 1.4 Vì tránh xuyên âm Hình 1.4: ADSL sử dụng kỹ thuật ghép kênh theo tần số Với kỹ thuật xoá tiếng vọng, dải tần hướng lên nằm dải tần hướng xuống hình 1.5 Như vậy, sử dụng kỹ thuật xoá tiếng vọng làm cho hiệu suất băng tần cao kỹ thuật gây xuyên âm địi hỏi việc xử lý tín hiệu số phức tạp Hình 1.5: ADSL sử dụng kỹ thuật xố tiếng vọng Do khơng bị ảnh hưởng tự xuyên âm trạm trung tâm (CO - Central Office) nên kỹ thuật FDM cho chất lượng hướng lên tốt nhiều so với kỹ thuật EC, độ rộng băng tần hướng xuống kỹ thuật EC lớn so với kỹ thuật FDM nên chất lượng hướng xuống EC tốt FDM, đặc biệt đường dây có khoảng cách ngắn Nguyễn Anh Vũ TCHCD06VT Đề án tốt nghiệp ĐH Chương I Công nghệ ADSL xu hướng phát triển 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ 1.3.1 Phương pháp điều chế biên độ cầu phương (QAM - Quadrature Amplitude Modulation) QAM phương thức điều chế sử dụng sóng sin sóng cosin tần số để truyền tín hiệu Hai sóng truyền đồng thời kênh Biên độ hai sóng (kể dấu) sử dụng để truyền bit thông tin Sau ví dụ đơn giản QAM truyền thơng tin bit kí hiệu hình 1.6 Hình 1.6: Ví dụ hệ thống QAM truyền bit kí hiệu Bốn bit tín hiệu truyền ánh xạ lên 16 điểm mặt phẳng pha biên độ thành chùm điểm Giá trị x y điểm tương ứng với biên độ sóng sin cosin truyền kênh Cả phía phát phía thu biết trước phép ánh xạ từ tổ hợp bit thành điểm Sau tín hiệu sin cosin truyền kênh, phía thu khơi phục lại biên độ tín hiệu (sử dụng q trình cân xử lý tín hiệu) Biên độ tín hiệu chiếu lên chùm điểm đồng với chùm điểm phía phát Thơng thường, nhiễu méo tín hiệu kênh thiết bị điện tử làm cho điểm bị chiếu sai lệch so với vị trí điểm chùm điểm Máy thu lựa chọn điểm chùm điểm có vị trí gần với điểm vừa thu Nếu nhiễu lớn điểm gần với điểm thu khác với vị trí ban đầu điểm phát, gây lỗi Ví dụ gọi QAM 16 chịm điểm có 16 vị trí Số vị trí tuỳ thuộc số bit kí hiệu, chẳng hạn 2bit/kí hiệu phương pháp điều chế gọi QAM Hình 1.7 minh họa chùm điểm QAM hệ trục toạ độ với QAM 16 Nguyễn Anh Vũ TCHCD06VT Đề án tốt nghiệp ĐH Chương I Công nghệ ADSL xu hướng phát triển Giả sử lượng trung bình tín hiệu hai phương pháp điều chế Lưu ý khoảng cách điểm QAM lớn khoảng cách điểm QAM 16 Do xét kênh truyền nhiễu dễ tác động vào QAM 16 tức QAM 16 đòi hỏi tỉ số S/N cao QAM hay khoảng cách truyền QAM 16 nhỏ QAM Tổng quát thấy rõ QAM có bậc lớn cơng suất phát địi hỏi lớn khoảng cách truyền nhỏ §iĨm QAM 16 §iĨm QAM Hình 1.7: Chùm điểm QAM 16 QAM hệ trục với mức lượng Hình 1.8 sơ đồ khối điều chế QAM Dòng liệu từ người sử dụng vào điều chế Tại liệu chia thành hai nửa, điều chế thành hai phần trực giao với tổ hợp thành tín hiệu cầu phương truyền kênh truyền dẫn Điều có nghĩa tín hiệu cầu phương tổ hợp hai tín hiệu xuất phát từ nguồn làm lệch pha 90 độ Hình 1.9 dạng giải điều chế QAM, đầu vào giải điều chế tín hiệu thu đường truyền tín hiệu đầu chiếu lên chùm điểm máy thu Hình 1.8: Sơ đồ khối điều chế QAM Nguyễn Anh Vũ TCHCD06VT Đề án tốt nghiệp ĐH Chương I Công nghệ ADSL xu hướng phát triển Hình 1.9: Sơ đồ khối giải điều chế QAM 1.3.2 Phương pháp điều chế CAP (Carrierless Amplitude/Phase Modulation) Phương pháp điều chế pha biên độ khơng sử dụng sóng mang dựa phương pháp điều chế QAM Bộ thu phương pháp điều chế QAM u cầu tín hiệu tới phải có phổ pha giống phổ pha tín hiệu truyền dẫn Do tín hiệu truyền đường dây điện thoại thông thường không đảm bảo yêu cầu nên điều chế xDSL phải lắp thêm điều chỉnh thích hợp để bù phần méo tín hiệu truyền dẫn Điều chế CAP không sử dụng kết hợp trục tải trực giao kết hợp sin cos Việc điều chế thực cách sử dụng lọc thơng dải nửa dịng liệu Các bit lúc mã hoá vào ký hiệu (symbol) qua lọc, kết qủa đồng pha lệch pha biểu diễn đơn vị symbol Tín hiệu tổng hợp lại qua chuyển đổi A/D, qua lọc thông thấp tới đường truyền Ở đầu thu, tín hiệu nhận qua chuyển đổi A/D, lọc đến phần xử lý trước tới giải mã Bộ lọc phía đầu thu phận xử lý phần việc cân bằng, điều chỉnh 1.3.3 Phương pháp điều chế đa tần rời rạc (DMT - Discrete Multi-Tone Modulation) Điều chế DMT kỹ thuật điều chế đa sóng mang DMT chia phổ tần số thành kênh KHz Các bit kênh điều chế kỹ thuật QAM đặt sóng mang Trong hệ thống ADSL, băng tần từ trạm trung tâm xuống thuê Nguyễn Anh Vũ TCHCD06VT