CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP TRONG MẠNG NGN

Mạng viễn thông thế hệ mới có nhiều cách gọi khác nhau như Mạng đa dịch vụ, Mạng hội tụ, Mạng phân phối hay mạng nhiều lớp. Cho tới nay các tổ chức và các nhà cung cấp thiết bị viễn thông trên thế giới rất quan tâm đến NGN nhưng vẫn chưa có một định nghĩa rõ ràng. Do vậy ta chỉ có thể tạm định nghĩa NGN như sau: “ NGN là mạng có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng, là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu, giữa cố định và di động.”

TỔNG CÔNG TY BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG TRUNG TÂM ĐÀO TẠO BƯU CHÍNH VIÊN THÔNG I --------------------------------- Tài liệu giảng dạy CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP TRONG MẠNG NGN Biên soạn: Nguyễn Việt Hùng Hà nội tháng 5 năm 2007 i Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN MỤC LỤC MỤC LỤC . . i DANH MỤC HÌNH VẼ . . i DANH MỤC BẢNG BIỂU iii TỪ VIẾT TẮT . . iv PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG . . 1 Chương 1: Phát triển của mạng viễn thông và phương thức truy truy nhập 2 1.1 Các thế hệ mạng truy nhập và mạng viễn thông tương ứng . 2 1.1.1 Mạng NGN và các công nghệ truy nhập 2 2.1.1 Những giai đoạn phát triển của mạng truy nhập . 3 1.2 Công nghệ truy nhập hữu tuyến . 6 1.3 Công nghệ truy nhập vô tuyến . 6 1.4 Những công nghệ truy nhập hữu tuyến cạnh tranh . 6 1.1.1 Công nghệ PLC . .6 1.1.2 Công nghệ CM (CATV) . 8 1.5 So sánh và đánh giá các công nghệ truy nhập 9 PHẦN II: CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP HỮU TUYẾN . 10 Chương 2: Họ công nghệ xDSL . 11 2.1 Công nghệ trong họ xDSL . 11 2.2 Kiến trúc hệ thống 15 1.1.3 Thiết bị nhà cung cấp dịch vụ kết nối .15 1.1.4 Phía khách hàng . 16 1.1.5 Mạch vòng thuê bao . 16 2.3 ADSL, ADSL2, ADSL2+ . 16 1.1.6 ADSL .17 2.3.1.1 Kĩ thuật điều chế . 17 2.3.1.2 Kỹ thuật truyền dẫn song công . . 18 2.3.1.3 Nguyên lý thu phát . . 21 1.1.7 ADSL2 . 22 2.3.1.4 Giới thiệu chung . . 22 2.3.1.5 Các tính năng liên quan đến ứng dụng 23 2.3.1.6 Các tính năng liên quan đến PMS-TC . 24 2.3.1.7 Các tính năng liên quan đến PMD . 24 1.1.8 ADSL2+ . 26 2.3.1.8 Giới thiệu chung . 26 2.3.1.9 Mở rộng băng tần . . 26 2.3.1.10 Ghép để đạt tốc độ cao hơn . 27 2.3.1.11 Một số tính năng khác của ADSL2+ 28 2.4 HDSL, HDSL2,SHDSL, HDSL4 . 29 1.1.9 HDSL . 29 2.4.1.1 HDSL nguyên bản . 29 2.4.1.2 Khả năng và ứng dụng HDSL . 29 2.4.1.3 Truyền dẫn HDSL . 30 i Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN 1.1.10 HDSL thế hệ thứ hai (HDSL2) . 31 1.1.11 SHDSL .31 1.1.12 HDSL4 . 31 2.5 VDSL và VDSL2 31 1.1.13 VDSL .31 1.1.14 VDSL2 . 33 2.6 Tình hình triển khai tại Việtnam . . 34 Chương 3: Công nghệ truy nhập quang . 35 3.1 Các mạng PON . 35 3.2 APON . 38 1.1.15 Cấu hình tham chiếu .38 3.2.1.1 OLT . . 39 3.2.1.2 ONU . 40 3.2.1.3 ODN . 41 1.1.16 Các đặc tả cho APON .42 1.1.17 Cấu trúc phân lớp APON 43 3.2.1.4 Lớp vật lý 44 3.2.1.5 Lớp hội tụ truyền dẫn TC 44 3.3 EPON . 44 1.1.18 Kiến trúc EPON .44 1.1.19 Mô hình ngăn xếp EPON .45 1.1.20 Giao thức EPON . 46 1.1.21 Bảo mật trong EPON . .46 1.1.22 Những bước phát triển tiếp theo . 47 3.4 Metro Ethernet . 48 1.1.23 Lợi ích khi dùng dịch vụ Ethernet . .48 3.4.1.1 Tính dễ sử dụng . 48 3.4.1.2 Hiệu quả về chi phí . 48 3.4.1.3 Tính linh hoạt . 49 1.1.24 Mô hình dịch vụ Ethernet . .49 3.4.1.4 Kết nối Ethernet ảo . 49 3.4.1.5 Khuôn khổ định nghĩa dịch vụ Ethernet. . 50 1.1.25 Các thuộc tính dịch vụ Ethernet .52 3.4.1.6 Ghép dịch vụ 52 3.4.1.7 Gộp nhóm 52 3.4.1.8 Đặc tính băng thông . 52 3.4.1.9 Thông số hiệu năng 53 3.4.1.10 Vấn đề an ninh mạng (Network security) 53 1.1.26 Tình hình triển khai 53 1.1.27 Những công nghệ được sử dụng . 56 3.4.1.11 Truyền tải Metro Ethernet qua SONET/SDH 56 3.4.1.12 RPR . 56 PHẦN III: CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 58 Chương 4: Các mạng truy nhập không dây băng rộng . 59 4.1 Giới thiệu chung . 59 ii Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN 4.2 Phát triển của truy nhập vô tuyến hội tụ đến 4G . 60 1.1.28 Hệ thống thông tin di động 2G và nền tảng CDMA .61 4.2.1.1 GSM . . 61 4.2.1.2 IS-95 62 4.2.1.3 GPRS . . 63 1.1.29 Hệ thống 3G .63 4.2.1.4 IMT-2000 63 4.2.1.5 GPP2 & cdma2000 64 1.1.30 WLAN 65 1.1.31 Wimax 66 1.1.32 Hệ thống 4G .67 4.3 So sánh đánh giá các công nghệ . 67 Chương 5: Truy nhập qua vệ tinh . 69 5.1 Giới thiệu chung . 69 5.2 Hệ thống VSAT 71 Chương 6: WLAN và WI-FI . . 72 6.1 Giới thiệu chung . 72 6.2 Kiến trúc WLAN 72 1.1.33 Cấu hình mạng WLAN 72 6.2.1.1 Cấu hình mạng WLAN độc lập 73 6.2.1.2 Cấu hình mạng WLAN cơ sở 73 6.2.1.3 Kiến trúc đầy đủ của WLAN . 74 1.1.34 Mô hình tham chiếu cơ bản IEEE 802.11 75 6.3 Chuẩn công nghệ . 76 6.4 Hệ thống thiết bị . 79 1.1.35 Các card giao diện mạng vô tuyến . 79 1.1.36 Các điểm truy nhập vô tuyến . 79 1.1.37 Cầu nối vô tuyến từ xa . 80 6.5 Bảo mật . 81 1.1.38 Tập dịch vụ ID (SSID) .81 1.1.39 Giao thức bảo mật tương đương hữu tuyến (WEP) 82 1.1.40 Lọc địa chỉ MAC 83 6.6 Tình hình triển khai tại Việtnam . 84 Wimax . 85 6.7 Giới thiệu chung . 85 1.1.41 Lịch sử Wimax .85 1.1.42 Khái niệm Wimax . .86 1.1.43 Băng tần .86 6.8 Kiến trúc Wimax 87 1.1.44 Cấu hình mạng . 87 6.8.1.1 Cấu hình mạng điểm- đa điểm (PMP) 87 6.8.1.2 Cấu hình mắt lưới MESH . 87 1.1.45 Mô hình phân lớp .88 6.9 Chuẩn công nghệ . 89 1.1.46 Chuẩn 802.16-2001 90 iii Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN 1.1.47 Chuẩn 802.16a-2003 . .91 1.1.48 Chuẩn 802.16c-2002 . .91 1.1.49 Chuẩn 802.16d-2004 . .91 1.1.50 Chuẩn 802.16e-2005 .92 6.10 Một số đặc điểm kỹ thuật của Wimax . . 92 1.1.51 Lớp vật lý . .92 6.10.1.1 Khái niệm OFDM . 93 6.10.1.2 OFDMA cho lớp vật lý vô tuyến MAN-OFDMA . 94 6.10.1.3 SOFDMA theo tỷ lệ (S-OFDMA) . 94 6.10.1.4 Kênh con hóa . . 95 1.1.52 Lớp MAC . 97 6.11 Hệ thống thiết bị . 99 6.12 Bảo mật 103 6.13 Tình hình triển khai tại Việtnam . 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO . .105 . 106 iv Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN DANH MỤC HÌNH VẼ Ch¬ng 2:Hình 1.1: Mạng thế hệ sau và các công nghệ truy nhập .3 Ch¬ng 3:Hình 1.2: Sự ra đời của các dòng thiết bị truy nhập .4 Ch¬ng 4:Hình 1.3: Thiết bị DLC thế hệ 3 .5 Ch¬ng 5:Hình 1.4: Thiết bị truy nhập IP cho mạng thế hệ sau 6 Ch¬ng 6:Hình 2.1: Lịch sử phát triển của các công nghệ trong họ xDSL .11 Ch¬ng 8:Hình 2.2: Bộ cung cấp mạch vòng thuê bao số xDSL 15 Ch¬ng 9:Hình 2.3: Cấu trúc hệ thống ADSL 16 Ch¬ng 10:Hình 2.4: ADSL sử dụng và không sử dụng kĩ thuật triệt tiếng vọng .18 Ch¬ng 11:Hình 2.5: Phân chia băng tần của kĩ thuật FDM .19 Ch¬ng 12:Hình 2.6: Phân chia băng tần của kĩ thuật EC 20 Ch¬ng 13:Hình 2.7 Phân tách tín hiệu lên, xuống bằng phương pháp khử tiếng vọng .20 Ch¬ng 14:Hình 2.8 : Sơ đồ khối thu và phát ADSL . .21 Ch¬ng 15:Hình 2.9: Tốc độ số liệu đường xuống của ADSL2+ so với ADSL2 27 Ch¬ng 16:Hình 2.10: Ghép hai đường ADSL2+ . 28 Ch¬ng 17:Hình 2.11: Khả năng cung cấp dịch vụ của kĩ thuật VDSL 32 Ch¬ng 19:Hình 2.12: Tình hình triển khai xDSL tại Việt nam của VNPT 34 Ch¬ng 20:Hình 3.1: Sơ đồ logic hệ thống mạng PON 36 Ch¬ng 21:Hình 3.2: Cấu hình chung của một mạng PON 38 Ch¬ng 22:Hình 3.3: Cấu hình tham chiếu APON . 38 Ch¬ng 23:Hình 3.4: Các khối chức năng trong OLT 39 Ch¬ng 24:Hình 3.5: Các khối chức năng trong ONU .40 Ch¬ng 25:Hình 3.6: Cấu hình vật lý của ODN .42 Ch¬ng 26:Hình 3.7: Cấu trúc phân lớp mạng APON . .43 Ch¬ng 27:Hình 3.8: Ngăn xếp EPON .46 Ch¬ng 28:Hình 3.9 Mạng MAN thử nghiệp tại thành phố Hồ Chí Minh 53 Ch¬ng 29:Hình 3.10 Mạng MAN tại Ninh Bình 55 Ch¬ng 30:Hình 4.1 : Các công nghệ truy nhập vô tuyến 59 Ch¬ng 31:Hình 4.2: Xu hướng hội tụ của công nghệ truy nhập vô tuyến .60 Ch¬ng 32:Hình 4.3: Mốc lịch sử của truy nhập vô tuyến 61 Ch¬ng 33:Hình 4.4: Sự phát triển lên 4G từ các công nghệ WAN 61 Ch¬ng 34:Hình 4.5: Hệ thống IMT 2000 63 Ch¬ng 35:Hình 4.6 : Các công nghệ truy nhập vô tuyến cạnh tranh .68 Ch¬ng 36:Hình 5.1 Điện thoại di động Iridium 70 Ch¬ng 37:Hình 6.1 Quá trình phát triển WLAN .72 Ch¬ng 38:Hình 6.2: Cấu hình mạng WLAN độc lập 73 Ch¬ng 39:Hình 6.3 Cấu hình mạng WLAN cơ sở 74 Ch¬ng 40:Hình 6.4: Cấu hình WLAN dùng bộ lặp 74 Ch¬ng 41:Hình 6.5: Kiến trúc WLAN đầy đủ 75 Ch¬ng 42:Hình 6.8: Mô hình tham chiếu cơ bản IEEE 802.11 76 Ch¬ng 43:Hình 6.6: Mô hình tham chiếu . .78 Ch¬ng 44:Hình 6.9: Điểm truy nhập AP . 80 Ch¬ng 45:Hình 6.10: Cầu nối vô tuyến . .81 i Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Ch¬ng 46:Hình 7.1: Cấu hình điểm-đa điểm (PMP) .87 Ch¬ng 47:Hình 7.2: Cấu hình mắt lưới MESH . 88 Ch¬ng 48:Hình 7.3: Các phân lớp giao thức Wimax cho hai lớp cuối cùng .89 Ch¬ng 49:Hình 7.4: Vị trí của chuẩn IEEE 802.16 trong cấu trúc chuẩn IEEE 802 90 Ch¬ng 50:Hình 7.5: Quá trình truyền dẫn .92 Ch¬ng 51:Hình 7.6: OFDM với 9 sóng mang con . .94 Ch¬ng 53:Hình 7.7: Ấn định khe thời gian trong OFDM .96 Ch¬ng 54:Hình 7.8: Phân lớp MAC và các chức năng .98 ii Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN DANH MỤC BẢNG BIỂU Ch¬ng 7:Bảng 2.1: Các công nghệ trong họ xDSL . 13 Ch¬ng 18:Bảng 2.2: Tốc độ khoảng cách các loại VDSL .32 Ch¬ng 52:Bảng 7.1: Các tham số của SOFDMA .95 Ch¬ng 55:Bảng 7.2: Thương hiệu của các nhà cung cấp thiết bị Wimax 99 iii Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN TỪ VIẾT TẮT TỪ VIẾT TĂT NGHĨA TIẾNG ANH NGHĨA TIẾNG VIÊT ADC Analog-to-Digital Converter Biến đổi số tương tự AAA Authentication, authorization and Account Nhận thực, cấp phép và lập tài khoản AAS Adaptive Antenna System Hệ thống anten thích ứng ACK Acknowledgment Xác nhận ADSL Asymmetric Digital Subcriber Line Đường dây thuê bao số bất đối xứng AES Advance Ecryption Standard Chuẩn mật mã nâng cao AK Authorization Key Khóa nhận thực AMC Adaptive Modulation and Coding Điều chế và mã hóa thích ứng ANSI American National Standards Institute Viện Quốc Gia Mỹ APON ATM Passive Optical Network Mạng quang thụ động truyền dẫn không đồng bộ ARQ Automatic Retransmission Request Yêu cầu truyền lại tự động ASN Access Service Network Mạng dịch vụ truy nhập ATM Asynchronuos Transfer Mode Phương thức truyền dẫn không đồng bộ ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền không đồng bộ ATP Access Termination Point Điểm tham chiếu đầu cuối truy nhập AWGN Additive White Gauussian Noise Nhiễu Gauss trắng cộng BE Best Effort Dịch vụ nỗ lực tốt nhất 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 BPSK Binary Phase shift Keying Khóa chuyển pha nhị phân BR Bandwidth Request Yêu cầu băng thông B-RAS BroadBand Remote Access Server Máy chủ truy nhập băng rộng từ xa BS Base Station Trạm gốc BSN Block Sequence Number Số thứ tự khối BTC Block Turbo Code Mã Turbo khối BW Bandwidth Băng thông BWA Broadband Wireless Access Truy nhập không dây băng rộng iv . triển của mạng viễn thông và phương thức truy truy nhập 1.1Các thế hệ mạng truy nhập và mạng viễn thông tương ứng 1.1. 1Mạng NGN và các công nghệ truy nhập Định. thông I Công nghệ truy nhập trong NGN PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG 1 Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Chương