Giáo trình hệ thống viễn thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯƠNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI GIÁO TRÌNH HỆ THỐNG VIỄN THƠNG Chủ biên: Hoàng Văn Võ HÀ NỘI, 5/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯƠNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI GIÁO TRÌNH HỆ THỐNG VIỄN THƠNG Tác giả: Hồng Văn Võ Đồng tác giả: Nguyễn Văn Sơn HÀ NỘI, 5/2020 LƠI NÓI ĐẦU Viễn thơng trải qua q trình phát triển lâu dài với nhiều bước ngoặt phát triển công nghệ mạng lưới.Trong năm qua, hạ tầng viễn thông phát triển nhanh công nghệ chất lượng cung cấp dịch vụ.Ở Việt Nam nước giới, có nhiều nhà khai thác viễn thông khác với đa dạng cơng nghệ cấu hình mạng dịch vụ cung cấp Môn học “Hệ thống viễn thơng” mơn học chun ngành giảng cho sinh viên điện tử-truyền thông Trường Đại học Mở Hà Nội Bài giảng “Hệ thống viễn thông” cung cấp cho sinh viên kiến thức thông tin, tín hiệu, phương thức đa truy nhập tiêu kỹ thuật hệ thống mạng viễn thông, giải pháp kỹ thuật sử dụng hệ thống viễn thông hệ thống thông tin vi ba, hệ thống thông tin vệ tinh, hệ thống thông tin di động, hệ thống thông tin quang, kiến trúc mơ hình kết nối mạng viễn thơng nói chung mạng viễn thơng hệ sau nói riêng Trên sở đem lại khả phân tích đánh giá giải pháp cơng nghệ góc độ kỹ thuật Giáo trình hệ thống viễn thơng có cấu trúc chương: Chương 1- Tổng quan hệ thống viễn thông: chương cung cấp cho sinh viên cách nhìn tổng quan viễn thơng; q trình phát triển viễn thơng q khứ, xu hướng phát triển tương lai khái niệm viễn thông đề cập giúp người đọc bước đầu hiểu viễn thơng nói chung sở để tiếp cận với hệ thống viễn thông phức tạp Chương 2- Hệ thống thông tin vi ba Chương giới thiệu khái niệm hệ thống vi ba, đặc điểm hệ thống vi ba, mơi trường phương thức truyền sóng vi ba, pha đing hệ thống viba Chương giới thiệu cấu trúc hệ thống thông tin vi ba, cấu trúc trạm đầu cuối thông tinn cấu trúc trạm chuyển tiếp phân bố tần số cao tần hệ thống vi ba mặt đất Chương 3- Hệ thống thông tin vệ tinh Chương giới thiệu lịch sử phát triển hệ thống thông tin vệ tinh, cấu trúc tổng thể nguyên lý thông tin vệ tinh đặc điểm thơng tin vệ tinh Chương cịn giới thiệu Kỹ thuật vệ tinh, đa truy nhập thông tin vệ tinh hệ thống thông tin vệ tinh Việt Nam.Đồng thời, chương giới thiệu phương pháp phân tích, tính tốn tuyến thơng tin vệ tinh Chương 4- Hệ thống thông tin di động.Chương giới thiệu Tổng quan hệ thống thông tin di động, đặc điểm hệ thống di động Chương cịn giới thiệu hệ thống thơng tin di động GSM, hệ thống thông tin di động CDMA IS 95 CDMA 2000; hệ thống thông tin di động WCDMA CDMA 2000 1X EV-DO; hệ thống thông tin di động LTE LTE-Advance Đồng thời, chương giới thiệu trình phát triển từ hệ thống 2G lên hệ thống thơng tin di động 4G tốn quy hoạch mạng thông tin di động Chương 5- Hệ thống thông tin quang Chương giới thiệu lịch sử phát triển hệ thống thơng tin quang, mơ hình chung hệ thống thông tin quang thành phần hệ thống thông tin quang Chương cịn giới thiệu số cơng nghệ quang tiên tiến, công nghệ truyền tải quang WDM, công nghệ truyền tải IP trênWDM, công nghệ chuyển mạch quang, khuếch đại quang, mạng truy nhập quang FTTx, công nghệ thông tin quang Coherent (CO), công nghệ thông tin quang Soliton, công nghệ truyền sóng vơ tuyến qua sợi quang RoF, cơng nghệ FSO, công nghệ OFDM quang, COOFDM quang CO- OFDM-WDM (OBM OFDM Đồng thời, chương giới thiệu số vấn đề thiết kế hệ thống thông tin quang Chương 6- Mạng viễn thông hệ sau NGN Chương giới thiệu mạng viễn thông hệ sau NGN, khái niệm mạng NGN, đặc điểm mạng NGN, cấu trúc chức mạng NGN Đồng thời, chương giới thiệu mạng NGN-IMS dịch vụ NGN Ở phần đầu chương có phần giới thiệu nội dung chương rõ kiến thức sinh viên cần nắm bắt sau học xong chương Ngoài ra, để giúp sinh viên củng cố kiến thức học, cuối chương có câu hỏi ôn tập, giúp sinh viên tự đánh giá kiến thức Đây tài liệu cung cấp cho sinh viên hệ đào tạo Đại học Trường Đại học Mở Hà Nội nói riêng người đọc muốn tìm hiểu, tiếp cận viễn thông, lĩnh vực công nghệ đại phức tạp Trong trình biên soạn, chúng tơi ln cố gắng đưa giải thích, ví dụ đơn giản dễ hiểu, nhiên tránh khỏi thiếu sót, mong sinh viên, bạn đọc thơng cảm cho góp ý Hà Nội, tháng 05 năm 2021 MỤC LỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VIỄN THÔNG 1.1 Khái niệm viễn thông 1.2 Mơ hình hệ thống viễn thơng 1.3 Lịch sử phát triển viễn thông 1.4 Các khái niệm 1.4.1 Nguồn tin (Information source) 1.4.2 Thông tin (Information) 1.4.3 Bản tin (Message) 1.4.4 Tín hiệu (Signal) 1.4.5 Tải tin (carrier) 1.4.6 Môi trường truyền dẫn 1.5 Điều chế giải điều chế tín hiệu 1.5.1 Khái niệm điều chế (modulation) giải điều chế(demodulation) 1.5.2 Các dạng điều chế 1.6 Các đại lượng viễn thông 14 1.6.1 Công suất tín hiệu 14 1.6.2 Mức đo tín hiệu 14 1.6.3 Tạp âm/nhiễu 15 1.6.4 Băng tần tạp âm/nhiễu .19 1.6.5 Công suất nhiễu .19 1.6.6 Công suất nhiễu nhiệt điện trở 19 1.6.7 Tỷ số tín hiệu nhiễu 20 1.6.8 Quan hệ tỷ số lỗi bit tỷ số tín hiệu nhiễu .20 1.7 Phân loại hệ thống viễn thông 20 1.7.1 Các quan điểm phân loại hệ thống viễn thông 20 1.7.2 Các loại hệ thống viễn thông 21 1.8 Các hệ thống viễn thông tương tự số .23 1.8.1 Tổng quan 23 1.8.2 Hệ thống viễn thông tương tự 24 1.8.3 Hệ thống viễn thông số 26 1.9 Các phương pháp đa truy nhập viễn thông 29 1.9.1 Tổng quan phương thức truy nhập viễn thông 29 1.9.3 Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA 35 1.9.4 Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA 38 1.9.5 Đa truy nhập phân chia theo không gian SDMA 46 1.9.6 Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA 49 1.10 Tổng kết 52 1.10 Câu hỏi 52 CHƯƠNG HỆ THỐNG THÔNG TIN VI BA 53 2.1 Tổng quan hệ thống thông tin vi ba .53 2.1.1 Khái niệm hệ thống vi ba 53 2.1.2 Giải tần số hệ thống vi ba 53 2.1.3 Đặc điểm hệ thống thông tin vi ba 54 2.2 Môi trường, phương thức truyền sóng ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn hệ thống viba 55 2.2.1 Phân tầng bầu khí mơi trường truyền sóng thơng tin viba 55 2.2.2 Đặc điểm mơi trường truyền sóng thơng tin viba 56 2.2.3 Phương thức truyền sóng thơng tin viba 57 2.2.4 Ảnh hưởng môi trường phương thức truyền sóng thơng tin viba .57 2.3 Cấu trúc hệ thống thông tin viba 64 2.3.1 Mơ hình hệ thống thơng tin vi ba 64 2.3.2 Cấu trúc trạm đầu cuối thông tin vi ba số 65 2.3.3 Cấu trúc trạm trung gian 70 2.4 Tổng kết 73 2.5 Câu hỏi tập .74 2.5.1 Câu hỏi 74 2.5.2 Bài tập 74 CHƯƠNG HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH .76 3.1 Tổng quan hệ thống thông tin vệ tinh 76 3.1.1 Tổng quan vệ tinh thông tin 76 3.1.2 Lịch sử phát triển hệ thống thông tin vệ tinh 76 3.1.3 Cấu trúc tổng thể thành phần hệ thống thông tin vệ tinh 80 3.2 Đặc điểm thông tin vệ tinh 83 3.2.1 Vệ tinh dạng quỹ đạo vệ tinh 83 3.2.2 Phân chia dải tần cho thông tin vệ tinh 87 3.2.3 Ưu, nhược điểm thông tin liên lạc qua vệ tinh 89 3.3 Kỹ thuật vệ tinh thông tin 91 3.3.1 Phóng vệ tinh, định vị trì vệ tinh quỹ đạo 91 3.3.2 Cấu hình tổng qt hệ thống thơng tin vệ tinh 93 3.4 Tổng kết 98 3.5 Câu hỏi tập .98 3.5.1 Câu hỏi 98 2.5.2 Bài tập 98 CHƯƠNG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 100 4.1 Tổng quan hệ thống thông tin di động 100 4.1.1 Lịch sử phát triển thông tin di động 100 4.1.2 Các hệ thông tin di động 103 4.1.3 Q trình phát triển cơng nghệ hệ thống thông tin di động 111 4.1.4 Cấu trúc chung hệ thống thông tin di động 114 4.2 Hệ thống thông tin di động 2G 125 4.2.1 Hệ thống thông tin di động GSM 125 4.2.2 Hệ thống thông tin di động CDMA IS 95 132 4.3 Hệ thống thông tin di động 3G 141 4.3.1 Hệ thống thông tin di động W-CDMA 141 4.3.2 Hệ thống thông tin di động CDMA2000 1xEV - DO 154 4.4 Hệ thống thông tin di động 4G 163 4.4.1 Tổng quan thông tin di động 4G 163 4.4.2 Hệ thống thông tin di động LTE 164 4.4.3 Công nghệ LTE – ADVANCE 171 4.5 Hệ thống thông tin di động 5G 182 4.5.1 Tổng quan mạng thông tin di động 5G .182 4.7.2 Kiến trúc mạng 5G 183 4.5.3 Các đặc điểm công nghệ mạng thông tin di động 5G .187 4.5.4 Các công nghệ mạng thông tin di động 5G 191 4.5.5 Các kỹ thuật truyền dẫn vô tuyến mạng 5G 193 4.6 Bài tốn quy hoạch mạng thơng tin di động 197 4.6.1 Bài tốn quy hoạch mạng thơng tin di động 197 4.6.2 Quy hoạch ô 197 4.6.3 Quy hoạch mạng truy nhập vô tuyến 204 4.6.4 Quy hoạch mạng lõi 207 4.7 Tổng kết 209 4.8 Câu hỏi tập .210 4.8.1 Câu hỏi 210 4.8.2 Bài tập 210 CHƯƠNG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 212 5.1 Tổng quan hệ thống thông tin quang 212 5.1.1 Lịch sử phát triển hệ thống thông tin quang 212 5.1.2 Mơ hình chung hệ thống thơng tin quang 215 5.1.3 Ưu nhược điểm hệ thống thông tin quang 221 5.2 Các công nghệ quang 222 5.2.1 Công nghệ truyền tải quang WDM 222 5.2.2 Công nghệ truyền tải IP WDM 227 5.2.3 Công nghệ chuyển mạch quang 230 5.2.4 Công nghệ truy nhập cáp quang 236 5.2.6 Cơng nghệ truyền tải tín hiệu vơ tuyến qua sợi quang RoF 248 5.2.7 Công nghệ truyền thông quang qua không gian FSO 255 5.2.8 Công nghệ OFDM quang 264 5.2.9 Công nghệ Coherent OFDM quang 268 5.2.10 Công nghệ CO- OFDM-WDM (OBM OFDM) 271 5.4 Câu hỏi tập .278 5.4.1 Câu hỏi 278 5.4.2 Bài tập 279 CHƯƠNG MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ SAU NGN 280 6.1 Mạng viễn thông hệ sau NGN 281 6.1.1 Khái niệm mạng NGN 281 6.1.2 Đặc điểm mạng NGN 282 6.1.3 Cấu trúc mạng NGN 283 6.1.4 Các dịch vụ NGN 295 6.1.5 Mạng NGN-IMS 298 6.1.6 Tình hình triển khai mạng NGN Việt Nam 319 6.2 Tổng kết 332 6.3 Câu hỏi 332 TÀI LIỆU THAM KHẢO 332 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 1G The first generation of analogue mobile phone technologies including AMPS, TACS and NMT Thế hệ thứ công nghệ điện thoại di động bao gồm AMPS, TACS NMT 2G The second generation of digital mobile phone technologies including GSM, CDMA IS-95 and D-AMPS IS-136 Thế hệ thứ hai công nghệ điện thoại số bao gồm GSM, CDMA IS-95 D-AMPS IS-96 2.5G The enhancement of GSM which includes technologies such as GPRS Sự nâng cấp GSM bao gồm công nghệ GPRS 3G The third generation of mobile phone technologies covered by the ITU IMT-2000 Thế hệ thứ ba công nghệ điện thoại di động bao phủ họ ITU IMT-2000 3GPP The 3rd Generation Partnership Project, a grouping of international standards bodies, operators and vendors with the responsibility of standardising the WCDMA based members of the IMT-2000 family Dự án hùng vốn hệ thứ ba, họp thành nhóm nhóm tiêu chuẩn, nhà hoạt động người bán quốc tế với nhiệm vụ tiêu chuẩn hóa WCDMA dựa thành viên IMT2000 3GPP(2) Third Generation Partnership Project (2) Dự án hùng chung vốn hệ thứ (2) 4G The fourth generation of mobile phone technologies defined by ITU in IMT Advanced Thế hệ công nghệ truyền thông không dây thứ tư, cho phép truyền tải liệu với tốc độ tối đa điều kiện lý tưởng lên tới 1,5 Gb/s 5G The the fifth generation cellular network technology, a definition Thế hệ mạng di động thứ hệ thống không that came into general use by late 2018, may reserve the term for systems that meet the requirements of the ITU IMT2020 dây thứ 5) hệ công nghệ truyền thông di động sau hệ 4G 16-QAM 16-Phase Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương pha 16 mức 64-QAM 64-Phase Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương pha 64 mức 8PSK Octant Phase Shift Keying Khóa dịch pha mức AAA Authentication Authorization and Accounting Nhận thực, trao quyền toán AAL ATM Adaptation Layer Lớp thích ứng ATM ACCH Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết ABR Available Bit Rate Tốc độ biít khả dụng AC Authentication Centre Trung tâm nhận thực ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số bất đối xứng AM Amplitude Modulation Điều chế biên độ AMR Adaptive Multirate Đa tốc độ thích ứng AN Access Network Mạng truy nhập ANSI American National Standards Institute Viện tiêu chuẩn quốc gia APD Avalanche PhotoDiode Diode quang th¸c APON ATM Passive Optical Network Mạng quang thụ động ATM APS Automatic Protection Switching Chuyển mạch bảo vệ tự động APN Access Point Name Tên điểm truy nhập ARQ Automatic Repeat Request Yêu cầu phát lại tự động ASK Amplitude Shift Keying Khóa dịch biên ASP Application Service Provider Nhà cung cấp ứng dụng ATM Asynchronous Tranfer Mode AT Access Terminal A Hoa Kỳ Chế độ truyền tải Truy nhập đầu cuối AuC Authentication Center Trung tâm nhận thực AU-n Administrative Unit n Khối quản lý n AUG Administrative Unit Group Nhóm khối quản lý B BA Booster Amplifier Bộ khuếch đại công suất BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá BG Border Gateway Cổng biên BGCF Breakout gateway control function Chức điều khiển cổng chuyển mạng B-ISDN Broadband ISDN ISDN băng rộng BLER Block Error Rate): Tỷ số lỗi khối BPSK Binary Phase-Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân BS Base Station Trạm gốc BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BSS Base Station Subsystem Hệ thống trạm gốc BSSGP BSS GPRS Protocol Giao thức BSS GPRS BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc Bps Bit per second Bit giây BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa chuyển pha hai trạng thái CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung CCPCH Common Control Physical Channel Kênh vật lý điều khiển chung CCS7 Common Channel Signalling No Báo hiệu kênh chung số CCTrCH Coded Composite Transport Channel Kênh truyền tải đa hợp CDMA Code-Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CD/CA-ICH Collision Detection/Channel Assignment Indicator Channel Kênh thị phát va chạm thị ấn C khai thác hết lưu lượng tất vùng, mà khai thác hiệu thành phố lớn Do cấu trúc mạng hệ sau xây dựng dựa phân bố thuê bao theo vùng địa lý, không tổ chức theo địa bàn hành mà phân theo vùng lưu lượng Cụ thể mạng viễn thông Việt Nam tổ chức thành vùng lưu lượng sau: - Vùng lưu lượng 1: bao gồm tỉnh phía Bắc từ Hà Giang đến Hà Tĩnh (trừ - tỉnh/thành phố thuộc vùng2) Vùng lưu lượng 2: bao gồm Hà Nội số tỉnh lân cận Vùng lưu lượng 3: bao gồm toàn thuê bao thuộc 15 tỉnh miền Trung Tây Nguyên từ Quảng Bình đến Lâm Đồng Vùng lưu lượng 4: bao gồm TP.Hồ Chí Minh số tỉnh lân cận Vùng lưu lượng 5: bao gồm tỉnh/thành phố phía Nam đồng sông Cửu Long (trừ tỉnh/thành phố thuộc vùng 4) 6.1.6.3 Hiện trạng mạng NGN-IMS Hiện nay, mạng viễn thông hệ Việt Nam chủ yếu hệ thống NGNIMS VNPT cung cấp Alcatel Lucent đặt VTN Trong đó, kiến trúc NGN-IMS tuân theo kiến trúc ETSI phiên Trong hình mơ hình kiến trúc NGN-IMS xây dựng VNPT Mơ hình kiến trúc NGN-IMS VNPT hình 6.29 321 Hình 6.16 Mơ hình kiến trúc NGN-IMS VNPT Hệ thống điều khiển gọi IMS VNPT Net xây dựng gồm 04 lớp riêng biệt: lớp truy nhập, lớp truyển tải, lớp điều khiển, lớp quản lý xuyên suốt hệ thống quản lý mạng Lớp truy nhập: Tính từ biên nhà khai thác phía khách hàng Hệ thống cho phép nhiều phương pháp truy nhập khác nhau: xDSL, FTTx, GPON, 2G GPRS, 3G/4G… Lưu lượng truy nhập IMS tập trung PE trước vào mạng truyền tải Ngoài thiết bị PE, lớp truy nhập mạng NGN cịn có MGW-Media Gateway, đóng vai trị cầu nối mạng PSTN mạng IP Media gateway đảm nhận chức Trunking gateway, A/C-BGF, I-BGF đặt phân tán tỉnh Trong giai đoạn triển khai MG số VNPT tỉnh, chủ yếu phía Bắc Các tỉnh lại triển khai pha Lớp truyền tải: Mạng truyền tải IP/MPLS (mạng IP Backbone – VN2) thiết kế để cung cấp hạ tầng mạng IP phủ rộng khắp Việt Nam, làm tảng cho việc phát triển dịch vụ băng thông rộng Mạng truyền tải IP/MPLS triển khai theo kiến trúc phân cấp bao gồm lớp chính: lớp lõi (Core) lớp biên (Edge) Lớp Core (T1600 – 322 Juniper) gồm nút mạng HNI, HPG, ĐNG, HCM CTO kết nối với giao diện STM-16/STM-64 Tại node mạng HNI, ĐNG HCM trang bị thêm thiết bị SR7750 đóng vai trò làm ASBR để kết nối với mạng khác Lớp điều khiển: Chức điều khiển phiên triển khai tương ứng Hà Nội, Đà Nẵng, TP Hồ Chí Minh Các chức IMS core P-CSCF, MGCF, A-SBC có kết nối trực tiếp tới phần truy nhập xây dựng độc lập trung tâm vùng Các chức P-CSCF, S-CSCF, HSS không đảm bảo độ ổn định cao mà cịn thiết kế dự phịng địa lý Vì nội dung luận văn tập trung vào nhóm dịch vụ RCS, ngồi có nhiều luận văn chi tiết nội dung này, không sâu vào chức thực thể IMS Mô tả chức thực thể IMS tìm hiểu phần sau, trình bày dịch vụ cung cấp hệ thống Lớp ứng dụng: Hệ thống server ứng dụng đặt tập trung Hà Nội Các dịch vụ giá trị gia tăng triển khai dựa server ứng dụng, cho phép cung cấp dịch vụ cho thuê bao hệ cũ PES thuê bao hệ PSS Hệ thống quản lý mạng: Hệ thống quản lý EMS bao gồm khối : OMC-P 1310 XMC cung cấp khả quản lý toàn phần tử hệ thống IMS 6.6.6.4 Định hướng phát triển mạng NGN-IMS Việt Nam a Các yêu cầu tầng truyền tải Các yêu cầu với kết nối truyền tải: - Sử dụng IPv4 IPv6; - Kết nối thời gian thực thời gian không thực; - Kết nối tới một; kết nối tới nhiều điểm Các mơ hình kết nối phải hỗ trợ kịch điểm – điểm, điểm – đa điểm NGN phải có khả đinh tuyến để tìm đường thích hợp điểm đầu điểm cuối Đặc biệt NGN hỗ trợ: - Cả định tuyến tĩnh định tuyến động; - Các phương pháp định tuyến hoạt động hiệu miền mạng NGN, phải hỗ trợ khả tương tác 323 Yêu cầu quản lý tài nguyên mã hóa: Các chế quản lý tài nguyên đa phương tiện sử dụng dịch vụ thoại truyền thống người sử dụng tương tác thông qua thoại DTMF Tuy nhiên, mạng NGN, cần có chế quản lý hỗ trợ nhiều loại dịch vụ nội dung, video, liệu Hỗ trợ nhiều loại mã hóa tuân thủ theo tiêu chuẩn b Yêu cầu mạng truy nhập  Truy nhập độc lập Để hỗ trợ dịch vụ ứng dụng cách độc lập: - NGN phải hỗ trợ công nghệ truy nhập khác - Tầng truyền tải phải có khả kết nối IP chức thuê bao với chức truyền tải lõi - NGN phải hỗ trợ việc đăng ký mức truy nhập, thực chức thuê bao truy nhập dịch vụ mạng NGN quản lý việc truy nhập vào không gian địa IP, gồm chức NAT - Thông tin khách hàng bao gồm thông tin chứng thực người dùng thơng tin liên quan đến cấu hình để truy nhập vào mạng - NGN phải hỗ trợ việc việc cấu hình lại để người dùng sử dụng dịch vụ địa điểm khác với nơi họ đăng ký với nhà cung cấp Dịch vụ phụ thuộc vào toàn yếu tố thiết bị thuê bao, mạng truy nhập thỏa thuận hợp đồng(ví dụ thỏa thuận roaming) nhà cung cấp dịch vụ nhà cung cấp mạng truy nhập Mạng truy nhập phải đáp ứng mạng cho dịch vụ cung cấp - Khi nhiều mạng truy nhập kết nối với mạng lõi NGN, với mạng truy nhập phải có khả chứng thực/ nhận thực truy nhập thuê bao từ mạng truy nhập khác sang - Phải đảm bảo cung cấp dịch vụ roaming, việc liên kết mạng truy nhập NGN đòi hỏi phải hỗ trợ chứng thực truy nhập dựa vào cách thức nhận dạng thuê bao mức mạng truy nhập chuẩn hóa (ví dụ chế xác định truy nhập mạng (NAI) xác định rõ tiêu chuẩn [b-RFC 2486])  Mạng thuê bao Dưới yêu cầu chung NGN cho việc truy nhập thông qua mạng thuê bao: - Mạng NGN cho phép truy nhập vào mạng thông qua mạng thuê bao NAT/NAPT tường lửa môi trường người dùng, địa IP 324 gán cho thiết bị người dùng, địa khả định tuyến tới mạng NGN - Các giải pháp truy nhập vào mạng NGN thông qua mạng thuê bao không ảnh hưởng tới mạng thuê bao cũ - Giải pháp phải hỗ trợ cấu hình sau: o Khả kết nối trực tiếp tương thích đầu cuối tồn mạng; o Khả kết nối gián tiếp tương thích đầu cuối tồn mạng (ví dụ thông qua IP PBXs) NGN cho phép sử dụng đồng thời nhiều chức truy nhập thiết bị đầu cuối Do đó, đầu cuối phải có vai trị hai nhiều đầu cuối khác theo quan điểm mạng c Yêu cầu quản lý  Yêu cầu NGN cung cấp hệ thống quản lý: - Sự thay đổi linh động thiết bị đầu cuối thông tin cá nhân - Hỗ trợ công nghệ truy cập, QoS khả bảo mật tồn - Quản lí vị trí hỗ trợ đăng ký, cập nhật vị trí địa - Hỗ trợ quản lý nhận thực chuyển vùng quốc tế - Hỗ trợ bảo mật để ngăn truy cập không hợp lê bảo vệ thông tin vị trí khỏi thực thể khơng hợp lệ - Hộ trợ khả phân trang cho thiết lập dịch vụ tới để tiết kiệm lượng thiết bị đầu cuối, giảm lưu lượng báo hiệu mạng  OAM: Khả OAM quan trọng mạng công cộng để kiểm tra lực mạng giảm chi phí hoạt động cách giảm thiểu gián đoạn dịch vụ Các chứng OAM hỗ trợ tầng dịch vụ tầng truyền tải  Đánh số, tên địa chỉ: Khi chuyển đổi lên mạng NGN yêu cầu phải đảm bảo phương án đánh số, định tên địa Chi tiết miêu tả [ITU-T E.164] d Yêu cầu chất lượng dịch vụ Các yêu cầu chung QoS NGN bao gồm: - Mạng NGN phải cung cấp QoS đầu cuối (end-to-end) - Mạng NGN phải cung cấp nhiều dịch vụ có đảm bảo QoS 325 - Các mức QoS thích hợp dược trì trường hợp sử dụng chức multicast - Phải có chế linh hoạt để điều khiển QoS theo SLA - Phải có chế giám sát lưu lượng, quản lý đo kiểm thống kê e Yêu cầu khả cung cấp dịch vụ  Môi trường dịch vụ mở: Cho phép triển khai dịch vụ hỗ trợ nhiều dịch vụ khẩn cấp Hỗ trợ nhà cung cấp dịch vụ ứng dụng thứ ba phát triển dịch vụ khả truy cập thông qua giao điện mở Hỗ trợ nhà cung cấp dịch vụ nhà cung cấp mạng mạng việc hợp tác phát triển giao diện mạng ứng dụng tiêu chuẩn (ANI) Hơn tính khả chuyển tái sử dụng phần mềm thương mại nên hỗ trợ nhắm phát triển sản phẩm dễ dàng với chi phí thấp  Tích hợp dịch vụ: - NGN yêu cầu cung cấp khả tích hợp ứng dụng dịch vụ - Khả mạng NGN phần tử dịch vụ từ nhiều nhà cung cấp dịch vụ mối quan hệ khả cung cấp dịch vụ phần tử dịch vụ phải xác định rõ - Thông tin tình trạng thay đổi khả phần tử dịch vụ (ví dụ, cập nhật) phải sẵn sàng cho ứng dụng dịch vụ  Liên kết môi trường kiến tạo dịch vụ: Môi trường dịch vụ mở NGN yêu cầu cho cho phép liên kết môi trường kiến tạo dịch vụ thực thể mạng để xây dựng phát triển ứng dụng dịch vụ  Khả triển khai dịch vụ mới: NGN mạng có sở hạ tầng thông tin dựa công nghệ chuyển mạch gói; tách biệt chuyển tải dịch vụ; có khả đa truy nhập băng rộng lúc, nơi với chất lượng dịch vụ đảm bảo quyền lựa chọn nhà cung cấp dịch vụ khách hàng; triển khai dịch vụ cách đa dạng nhanh chóng, đáp ứng hội tụ thoại số liệu, cố định di động 6.1.6.5 Phương án triển khai IMS cho mạng đường trục VNPT a Nguyên tắc triển khai IMS cho mạng đường trục VNPT IMS kiến trúc chức để cung cấp dịch vụ đa phương tiện dựa IP, bao gồm thực thể chức cung cấp hỗ trợ lực tầng dịch vụ NGN Bên cạnh cịn có phân hệ giả lập PSTN/ISDN (PES) hỗ trợ cho thuê 326 bao truyền thống kết nối vào NGN Do triển khai áp dụng ảnh hưởng xu hướng chuyển đổi NGN cần ý vấn đề điều khiển dịch vụ Cũng cần lưu ý qua nghiên cứu lịch sử phát triển tiêu chuẩn hóa viễn thơng băng rộng IMS, nhìn chung thấy mối quan hệ tầng điều khiển dịch vụ với tầng truyền tải, truy nhập thiết bị đầu cuối mối quan hệ thống đối lập, hai mặt vấn đề, hai mặt viễn thông Do vậy, cần ý yêu cầu chung tiến hành áp dụng ảnh hưởng xu hướng chuyển đổi mạng: - Mạng chuyển đổi phải có khả cung cấp tất dịch vụ có hoạt động mạng - Chuyển đổi nên có tính q độ, triển khai mạng tái sử dụng mạng cũ để đảm bảo vốn đầu tư - Chuyển đổi nên mang tính liên tục, tiếp tục đáp ứng dịch vụ cũ phải có khả cung cấp dịch vụ - Chuyển đổi nên mang tính hài hịa, tương xứng phát triển tầng điều khiển dịch vụ với phát triển tầng truyền tải truy nhập b Phương án triển khai IMS cho mạng đường trục VNPT  Triển khai IMS cho mạng đường trục VNPT đến 2020 Hiện mạng NGN đường trục VNPT Softswitch cho dịch vụ PES, PSS, đoa giai đoạn đến 2020 VNPT cần triển khai IMS kết hợp với Softswitch có Kiến trúc mơ tả hình 6.30 327 Hình 6.17 Mơ hình IMS kết hợp với Softswitch Trong đó: - HSS (Home Subscriber Server) sở liệu gố có chứa chức hỗ trợ thành phần khác IMS có nhiệm vụ xử lý phiên kết nối HSS chứa thông tin thuê bao, thực việc xác thực, cung cấp thông tin vị trí - SLF (Subscriber Location Function) thực nhiều HSS sử dụng HSS SLF phải hỗ trợ giao thức DIAMETER - Server ứng dụng (AS) nơi thực dịch vụ, giao diện với S-CSCF thông qua báo hiệu SIP Đây sở để bên cung cấp dịch vụ dễ dàng tích hợp triển khai dịch vụ giá trị gia tăng họ sở hạ tầng IMS - SIP AS: server ứng dụng IMS chuẩn OSA-SCS: server ứng dụng OSA dùng Parlay API IM-SSF: server ứng dụng CAMEL dùng giao thức CAP Khối MRF (Media Resource Function) cung cấp chức đa phương 328 - SCP điểm điều khiển dịch vụ mạn thông minh (IN) - RACF (Resource and Admission Control)là điều khiển tài nguyên thu nhận mạng NGN  Triển khai IMS cho mạng đường trục VNPT giai đoạn sau 2020  Mơ hình kiến trúc triển khai giai đoạn sau 2020 Trên sở phát triển mạng NGN cố định NGN di động VNPT giai đoạn sau 2020 khả hội tụ mạng NGN cố định NGN di động thực nên phân hệ IMS giai đoạn sau 2020 cho VNPT xác định tiêu chuẩn ETSI TISPAN R2 Kiến trúc tổng quan chức phân hệ phân hệ IMS giai đoạn sau 2020 cho VNPT xác định tiêu chuẩn TISPAN ES 282 007 NGN IMS hỗ trợ cung cấp dịch vụ đa phương tiện dựa SIP cho thuê bao NGN Nó hỗ trợ cung cấp dịch vụ giả lập dịch vụ PSTN/ISDN Các thực thể chức IMS sử dụng nhà khai thác hỗ trợ kịch mạng qua (transit) Định tuyến thực hiện, phụ thuộc vào thực thể thực chức định tuyến, phụ thuộc vào trường hợp lưu lượng, vào thông tin báo hiệu, liệu cấu hình, và/hoặc truy tìm sở liệu Mơ hình kiến trúc IMS NGN với thực thể chức tổ hợp IMS NGN giai đoạn sau 2020 VNPT mô tả cách khái quát hình 6.18 AS NASS UPSF Lõi IMS SLF IBCF I/S-CSCF BGCF MRFC MGCF MRFP SGF PSTN/ISDN RACS ỦE IWF Mạng IP khác P-CSCF Chức tính cước T-MGF Truyền tải IP (Lõi truy nhập) I-BGF Hình 6.18 mơ hình kiến trúc IMS NGN với thực thể chức tổ hợp IMS NGN 329 VNPT giai đoạn sau 2020  Các thực thể chức  Chức Điều khiển Phiên Cuộc gọi (CSCF) CSCF thiết lập, giám sát, hỗ trợ hủy bỏ phiên đa phương tiện quản lý tương tác dịch vụ người dùng CSCF hành động Proxy CSCF (PCSCF), Serving CSCF (S-CSCF) Interrogating CSCF (I-CSCF) P-CSCF điểm liên hệ cho UE IMS; S-CSCF thực điều khiển trạng thái phiên mạng; I-CSCF chủ yếu điểm liên hệ bên mạng nhà khai thác cho tất kết nối IMS hướng đến thuê bao nhà khai thác mạng đó, thuê bao chuyển vùng thời có mặt khu vực dịch vụ nhà khai thác mạng Thực thể chức giống hệt với CSCF định nghĩa TS 123 002, ngoại trừ hoạt động P-CSCF Hành vi P-CSCF khác với hành vi TS 123 002 điểm đây: - P-CSCF bao gồm chức ALG yêu cầu để tương tác với chức Địa Mạng Phiên dịch Cổng nằm mặt phẳng truyền tải, thông qua RACS - P-CSCF giao diện với NASS nhằm để lấy thông tin liên quan tới phiên truy nhập kết nối IP (ví dụ vị trí vật lý thiết bị người dùng) Trong trường hợp giang I-CSCF có thêm chức cho định tuyến lưu lượng giang Định nghĩa thêm P-, S- I-CSCF cung cấp TS 182 006  Chức Điều khiển Cổng Phương tiện (MGCF) Các chức MGCF: - Điều khiển phần trạng thái gọi gắn liền với điều khiển kết nối cho kênh phương tiện IMS-MGW - Truyền thông với thực thể CSCF, BGCF, PSTN - Quyết định trạm phụ thuộc vào số định tuyến cho gọi vào từ mạng truyền thống - Thực chuyển đổi giao thức giao thức điều khiển gọi ISUP/TCAP phân hệ IM - Thơng tin ngồi băng nhận MGCF đẩy tới CSCF/IMSMGW MGCF cung cấp khả để điều khiển chức cổng phương tiện trung kế (TMGF) thông qua giao diện chuẩn Điều khiển bao gồm cấp phát hủy cấp phát tài nguyên cổng phương tiện, thay đổi sử dụng tài nguyên MGCF truyền tin với CSCF, BGCF mạng chuyển mạch kênh 330 MGCF thực chuyển đổi giao thức ISUP SIP Nó hỗ trợ làm việc tương tác SIP báo hiệu liên quan SS7 gọi (nghĩa báo hiệu dựa TCAP cho dịch vụ bổ xung CCBS) Trong trường hợp gọi vào từ mạng truyền thống, MGCF định trạm định tuyến IP dựa thông tin báo hiệu nhận Trong trường hợp chuyển tiếp MGCF sử dụng chức cần thiết cho định tuyến lưu lượng chuyển tiếp Thực thể chức giống hệt với MGCF định nghĩa TS 123 002, ngoại trừ thêm vào hỗ trợ làm việc tương tác TCAP Một nút cài đặt thực thể chức mạng NGN mạng 3GPP khác dạng tài nguyên hỗ trợ (ví dụ mã/giải mã) cấu hình  Bộ Điều khiển Chức Tài nguyên Đa phương tiện (MRFC) Các chức MRFC: - Điều khiển tài nguyên dòng phương tiện MRFP - Hiểu thông tin đến từ AS S-CSCF (ví dụ định danh phiên) điều khiển MRFP tương ứng - Tạo CDR Bộ điều khiển Chức Tài nguyên Đa phương tiện MRFC, với MRFP định vị lớp truyền tải, cung cấp tập hợp tài nguyên mạng lõi cho dịch vụ hỗ trợ MRFC hiểu thông tin đến từ AS qua S-CSCF điều khiển MRFP tương ứng MRFC, với MRFP, cung cấp ví dụ cầu hội nghị đa-đường, phát tin thông báo, chuyển mã phương tiện v.v Thực thể chức giống hệt với MRFC định nghĩa TS 123 002, nút cài đặt thực thể chức mạng NGN mạng 3GPP khác dạng tài nguyên hỗ trợ (ví dụ mã/giải mã) cấu hình  Chức Điều khiển Cổng Thoát (BGCF) BGCF chọn mạng lưới có cổng giao tiếp PSTN xảy – bên mạng nơi có giao tiếp xảy – chọn MGCF Thực thể chức giống hệt với BGCF định nghĩa TS 123 002, nút cài đặt chức mạng NGN mạng 3GPP khác dạng cấu hình (ví dụ tiêu giao tiếp) Trong trường hợp chuyển tiếp BGCF có thêm chức để định tuyến lưu lượng chuyển tiếp 331 6.2 Tổng kết Chương 6- Mạng viễn thông hệ sau NGN Chương giới thiệu hình thành phát triển mạng viễn thông, phần tử mạng viễn thông, phân tầng mạng viễn thông phương thức chuyển giao thông tin qua mạng viễn thông Chương cịn giới thiệu mạng viễn thơng hệ sau NGN, khái niệm mạng NGN, đặc điểm mạng NGN, cấu trúc chức mạng NGN Đồng thời, chương giới thiệu mạng NGN-IMS dịch vụ NGN 6.3 Câu hỏi Nêu khái niệm mạng viễn thông Hãy trình bày khái niệm, đặc điểm mạng viễn thơng PSTN Hãy trình bày cấu trúc chung thành phần chức mạng thông tin di động tế bào Để truyền liệu người ta sử dụng loại mạng nào? Hãy trình bày nguyên tắc truyền liệu loại mạng Hãy trình bày khái niệm, mơ hình kiến trúc mạng máy tính Hãy trình bày khái niệm, mơ hình mạng Internet, Intranet Extranet Hãy trình bày khái niệm nút, liên kết, mạng lõi, mạng truy nhập thiết bị đầu cuối người sử dụng mạng viễn thơng Hãy trình bày ý nghĩa việc phân tầng mạng viễn thông Hãy trình bày khái niệm giao thức, giao diện chồng giao thức truyền thơng 10 Hãy trình bày mơ hình kết nối hệ thống mở OSI mạng viễn thơng 11 Hãy trình bày phương thức chuyển giao thông tin qua mạng mạng viễn thơng 12 Hãy trình bày khái niệm đặc điểm mạng NGN 13 Hãy trình bày cấu trúc chức phần tử mạng NGN 14 Hãy trình bày giao thức báo hiệu điều khiển mạng NGN 15 Hãy trình bày chuyển mạch mềm mạng NGN 16 Hãy trình bày cơng nghệ phổ biến mạng NGN 17 Hãy trình bày dịch vụ mạng NGN 18 Hãy trình bày vai trị, vị trí IMS mạng NGN-IMS 19 Hãy trình bày kiến trúc khối chức IMS 20 Hãy trình bày khả cung cấp dịch vụ băng rộng IMS TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Đát, Nguyễn Thị Thu Hằng, Lê Sĩ Đạt, Lê Hải Châu Tổng quan viễn thông - Học viện Công nghệ BCVT, 2007 332 [2] TS Nguyễn Tiến Ban, Giáo trình Kỹ thuật Viễn thơng , Học viện Bưu Viễn thơng 2014 [3] Phạm Khắc Chư, Cao Hồng Sơn, Hoàng Trọng Minh Cơ sở kỹ thuật viễn thông Học viện Công nghệ BCVT, 2001 [4] Thái Hồng Nhị, Phạm Minh Việt, “Hệ thống viễn thông”, tập & 2, NXB Giáo dục, 2003 [5] Aattalainen T Introduction to Telecommunications Network Engineering Chapter 1: Introduction to Telecommunications Artech House, 1999 [6] Robert G Winch: Telecommunication transmission systems NXB McGraw Hill 1999 [7] TS Bùi Thiện Minh, Vi ba số, NXB Bưu Điện, tập 2001 [8] TS Bùi Thiện Minh, Vi ba số, NXB Bưu Điện, tập 2001 [9] PGS.TS Thái Hồng Nhị, Thông tin vệ tinh, tập 1, NXB Bưu điện, 2008 [10] PGS.TS Thái Hồng Nhị, Thông tin vệ tinh, tập 2, NXB Bưu điện, 2008 [11] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thơng tin vệ tinh, Học viện Bưu Viễn thông 2007 [12] http://vi.wikipedia.org/wiki/Vinasat-1 [13] http://vi.wikipedia.org/wiki/Vinasat-2 [14] https://www.truyensolieuvnpt.com/ve-tinh/ve-tinh-vinasat [15] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Giáo trình “Thơng tin di động”, NXB Bưu điện, 2003 [16] Phạm Thị Thúy Hiền, Bài giảng Thông tin di động, Học viện Côngnghệ BCVT, 2009 [17] Hồng VănVõ, Giáo trình thơng tin di động– Đại học Mở Hà Nội 2017 [18] Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Skold, 4G: LTE/LTE-Advanced for Mobile Broadband, Second Edition, 2014,Elsevier Ltd [19] Priya Goyal, Avtar Singh Buttar, ”A Study on 5G Evolution and Revolution”, International Journal of Computer Networks and Applications” Volume 2, Issue 2, March – April (2015) [20] Akram Hakiri and Pascal Berthou, “Leveraging SDN for The 5G Networks: Trends, Prospects and Challenges”, Univ de Toulouse, UPS, LAAS, F-31031 Toulouse, France [21] YunlongCai, Zhijin Qin,…, “Modulation and MultipleAccess for 5G Networks” 2017 333 [22] Doog Brake, “5G and Next Generation Wireless: Implications for Policy and Competition”, 2016 [23] Hà Thị Hải Oanh, Đồ án “Nghiên cứu công nghệ mạng thông tin di động 5G ứng dụng choViệt Nam”, 2018 [24] Vũ Văn San, Hệ thống thông tin quang, NXB Bưu điện1&2, 2008 [25] G Keiser, Optical Fiber Communications, 3rd edition, 2002 [26] Ngô Thu Trang, Cao Hồng Sơn, Nguyễn thành Nam, Bài giảng ”Kỹ thuật thông tin quang” Học viện Cơng nghệ Bưu Viên thơng, 2010 [27] Hồng Văn Võ, Cơng nghệ mạng quang hệ sau Nhà xuất Bưu Điện, 2008 [28] Cao Hồng Sơn Công nghệ IP WDM Nhà xuất Bưu Điện, 8-2005 [29] Kevin H Liu, IP over WDM, John Wiley & Sons, Inc, 2002 [30] Ts.Đặng Thế Ngọc, Ts Phạm Thị Thúy Hiền “Cơng nghệ truyền sóng vô tuyến quan sợi quang - RoF” 2013 [31] Ts Phạm Thị Thúy Hiền đề tài “Công nghệ truyền thông quang không dây” 2014 [32] Ts Phạm Thị Thúy Hiền đề tài “Giải pháp đa truy nhập truyền dẫn đa chặng cho hệ thống truyền thông quang không dây” 2014 [33] D.Wake “Radio over Fiber systems for Mobile Applications” in Radio over Fiber Technologies for Mobile Communication Networks, Artech House, Inc, USA, 2002 [34] Amr M Mahros, Marwa M Tharwat “Implelmentation of a Radio-over-fiber OFDM communication system in the simulink environment”, 2012 [35] Nguyễn Thanh Tú “Kĩ thuật OFDM hệ thống thơng tin quang”, 2010 [36] Hồ Hồng Lân, Đề tài luận văn “Nghiên cứu công nghệ thông tin quang Coherent ghép kênh theo tần số trực giao (CO- OFDM)”, 2015 [37] William Shieh IvanDjordjevic “Orthogonal Frequency Division Multiplexing for Optical Communications ”, 2010 [38] William Shieh & Ivan Djordjevic, OFDM for Optical Communications, Elsevier Inc, 2010 [39] William Shieh & Ivan Djordjevic, OFDM for Optical Communications, Elsevier Inc, 2010 [40] W Shieh and C.Athaudage, “Coherent Optical Orthogonol Frequency Division Multiplexing”, Electronic Letters 42, 587-589 2006 [41] W Shieh, H Bao, and Y Tang, “Coherent Optical OFDM : theory and design”, Optic Express 16, 841- 859 2008 334 [42] W Shieh, H Bao, and Y Tang, “Coherent Optical OFDM : theory and design”, Optic Express 16, 841- 859 2008 [43] W Shieh, H Bao, and Y Tang, “Coherent Optical OFDM : theory and design”, Optic Express 16, 841- 859 2008 [44] ETSI ES 282 001: "Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking (TISPAN); NGN Functional Architecture Release 1" [45] ETSI ES 282 002: Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking (TISPAN); PSTN/ISDN Emulation Subsystem (PES); Functional architecture [46] ETSI ES 187 003: Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking (TISPAN); NGN Security; Security Architecture [47] ETSI TS 182 006: "Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking (TISPAN); IP Multimedia Subsystem (IMS); Stage description (3GPP TS 23.228 v7.2.0, modified)" [48] ETSI ES 282 007: Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking (TISPAN); IP Multimedia Subsystem (IMS); Functional architecture [49] Hà Thành Trung, “IMS phương án triển khai cho VNPT" 2012 [50] Nguyễn Hoàng Dương, Đề tài luận án “Nghiên cứu IMS ứng dụng cung cấp dịch vụ băng rộng cho mạng viễn thông VNPT”, 2013 [51] Phạm Thị Thanh Thủy, Đề tài luận án “Nghiên cứu IMS NGN đề xuất phương án triển khai cho nhóm dịch vụ giàu nội dung NGN IMS VNPT” 2015 335