Nghiên cứu hệ thống ADSL và ứng dụng

Nghiên cứu công nghệ ADSL và ứng dụng LỜI MỞ ĐẦU Cùng với sự bùng nổ của công nghệ viễn thông, thông tin dữ liệu cũng như các hình thức thông tin thương mại và giả trí. Các dịch vụ thông tin tốc độ cao ngày càng trở lên là một nhiệm vụ cấp bách đối với các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông. Tuy nhiên về vấn đề đầu tư cơ sở hạ tầng trong một thị trường chưa có sự ổn định sẽ có độ rủi do khá cao. Để gải quyết vấn đề này, công nghệ DSL đã và đang được phát triển trên cơ sở công nghệ ADSL do hãng Bellcore khởi xướng vào năm 1989. Sử dụng đôi dây đồng hiện có, khi đó công nghệ này có thể cung cấp được dịch vụ lên tới 1,5 Mb/s đường xuống (Down stream) và 16 đến 64 kb/s trên đường lên (Up stream). Từ năm 1989, công nghệ ADSL đã phát triển một cách nhanh chóng. Tốc độ truyền xuống đã tăng từ 1,5 Mb/s lên 8Mb/s (với giá phải trả và khoảng cách tới thuê bao giảm đi). Tương tự tốc độ đường truyền lên cũng được tăng lên tới 640 Kb/s hoặc là cao hơn. Các biến thể của ADSL cũng được ra đời với các tính chất và ứng dụng khác nhau. Trong họ công nghệ xDSL, ADSL được coi là công nghệ có triển vọng nhất vì nó hầu như không yêu cầu thay đổi đường cáp đồng hiện có và không yêu cầu thiết bị đầu cuối đắt tiền. Công nghệ DSL nói chung và công nghệ ADSL nói riêng đã và đang nhận được sự hỗ trợ mạnh mẽ của các nhà sản xuất phần cứng ( Nortel, Networks, Cisco, .), phần mềm (Microsoft, Compaq . . .) và các nhà cung cấp dịch vụ (American Online, Telecom Italy, Sprint . . . ). Ngày nay công nghệ ADSL đã phát triển mạnh mẽ trên khắp thế giới và xu hướng không chỉ giành riêng cho các cơ quan, xí nghiệp, nhà máy như trước đây mà các hộ gia đình cũng cảm thấy nó là một phần không thể thiếu trong sinh hoạt hàng ngày. Với mục đích là tìm hiểu về ADSL nên em chọn đề tài “Nghiên cứu hệ thống ADSL và ứng dụng ” làm đồ án tốt nghiệp của mình. Nội dung đồ án của em gồm 4 chương: Chương 1: Tổng quan về mạng nội hạt Chương 2: Công nghệ ADSL Chương 3:Các ứng dụng và các dịch vụ nổi trội dựa trên công nghệ ADSL Nguyễn Công Tài Trang 1 Nghiên cứu công nghệ ADSL và ứng dụng Chương 4: Triển khai ADSL Dù đã rất cố gắng tìm tòi và học hỏi nhưng vẫn không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của thầy cô. Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy KS.Nguyễn Phúc Ngọc đã giúp em hoàn thành bản báo cáo này. Em xin trân trọng cảm ơn! Vinh, tháng 5 năm 2010 Sinh viên Nguyễn Công Tài MỤC LỤC Nguyễn Công Tài Trang 2 Nghiên cứu công nghệ ADSL và ứng dụng LỜI NÓI ĐÀU…………………………………………………………………… . MỤC LỤC .3 CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT .6 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THUÊ BAO NỘI HẠT.………… .9 1.1. Sự phát triển của DSL ……………………………………………………… .9 1.1.1. Xu hướng toàn cầu………………… .………………………….….… .… 9 1.1.2. Các quốc gia và các vùng phát triển trên thế giới ………………….……….10 1.1.3. Nguyên nhân phát triển của DSL ……… …………………….……… .….11 1.1.4. Triển vọng DSL……………………………………………………… .……13 1.2. Mạng viễn thông hiện nay ……… .……………………………….……… .13 1.2.1. Hiện trạng mạng điện thoại ……… ………………… …………… .…….13 1.2.2. Hạn chế của vòng thuê bao điện thoại hiện nay .…………………… .…….14 1.3. Các phương pháp truy xuất hiện nay .…………………………………… .16 1.3.1. Modem tương tự…………………………………………………………….16 1.3.2. ISDN…………………… .…………………………………………………22 CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ ADSL………………………… ……………… 26 2.1. Tổng quan về ADSL …………………… .………… …………………… 26 2.1.1. Khái niệm về ADSL…………………… …………………… ………….26 2.1.2. Mạng ADSL…………………………………………………… .………….29 2.1.3. Các thành phần thiết yếu của ADSL…………………………… .……… 29 2.1.4. Tiêu chuẩn hoá ADSL………………………………………………… .… 31 2.2. G.DMT ADSL ……………… .……….………………….………… .… .32 2.2.1. Mô hình chuẩn hệ thống ADSL ………… .………… … .…………….32 2.2.2. Mô hình chuẩn thiết bị ADSL …………… .……………………………….33 2.2.3. Mô hình chuẩn máy phát ATU-C……………………………………… .…34 2.3. ADSL2 …………………… .……… ……………….…………… …… 40 2.3.1. Tổng quan về ADSL2………… …………………………… .………… 40 2.3.2. Sự thay đổi dải tần theo các chiều upstream và downstream .………… .….41 2.3.3. Cải thiện tốc độ và độ dài đường dây … …………………………… .… 41 2.3.4. Thích ứng tốc độ trong ADSL2 ……… .………………………… .…… .42 2.3.5. Quản lý nguồn ADSL2………………………… .……………………… .43 Nguyễn Công Tài Trang 3 Nghiên cứu công nghệ ADSL và ứng dụng 2.3.6. Ghép đường dây ADSL2………………………………… .……………… 44 2.4. Các dịch vụ ADSL thực tế………………………………………………… .44 2.4.1. ADSL Premium / Lite……………………………………………………….44 2.4.2. ADSL My-IP……………………………………………………………… .44 2.4.3. HomeNET………………………………………………………………… .44 2.4.4. ADSL Multi-IP…………………………………………………………… 44 2.5. Đánh giá ADSL……………………………………………………………… 45 CHƯƠNG 3: CÁC ỨNG DỤNG VÀ CÁC DỊCH VỤ NỔI TRỘI DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ ADSL………………………………………………………… 46 3.1. DSL – công nghệ truy xuất của thế kỷ mới ………….………………………46 3.2. Dịch vụ kênh truyền T1/E1……………………………………………………47 3.3. Dịch vụ IP – điểm đến của mạng dựa trên Internet……………………………49 3.4. Dịch vụ frame relay ………………………… .………………………………51 3.5. Dịch vụ ATM Có nhiều điểm khác nhau giữa ATM và Frame Relay……… .54 3.6. VoDSL……………………………………………………………………… .54 3.6.1. Các yêu cầu của thị trường dành cho hệ thống VoDSL …………………….54 3.6.2. Thành phần chính trong một hệ thống VoDSL … .……………………… .55 3.6.3. Kiến trúc mạng của hệ thống VoDSL …………………………………… 56 3.6.4. Nghi thức gói cho mạng thuê bao DSL ….……………………………… .57 3.6.5. Yêu cầu đối với mạng thuê bao DSL …………………………………… 57 CHƯƠNG 4: TRIỂN KHAI ADSL…………………………………………… .74 4.1. Các phương pháp đo thử đánh giá chất lượng đường dây thuê bao số ……….74 4.1.1. Đo thử một đầu………………………………………………………………74 4.1.2. Đo thử hai đầu……………………………………………………………….75 4.1.3. Các yêu cầu đo thử DSL…………………………………………………….76 4.1.4. Đo thử cáp kim loại………………………………………………………….76 4.1.5. Độ dài vòng thuê bao……………………………………………………… 76 4.2. Quy trình đo thử và lắp đặt DSL ……………………….……… .………… .77 4.2.1. Đánh giá chất lượng đường dây … ……………………………………… .78 4.2.2. Tiến hành đo thử tại NID ……………… ……………………………… .78 4.2.3. Lắp đặt tại nhà thuê bao …………………………………………………….82 Nguyễn Công Tài Trang 4 Nghiên cứu công nghệ ADSL và ứng dụng 4.2.4. Lắp đặt modem ADSL .……………………………………………………83 4.2.5. Bước cuối cùng: đo thử hai đầu (End-To-End Testing),…………………….85 4.2.6. Khắc phục sự cố…………………………………………………………… 86 4.3. Quy hoạch ADSL………………….………………………………………… 89 4.3.1. Các bước quy hoạch ADSL……………………………………………… 89 4.3.2. Dự báo nhu cầu ADSL…………………………………………………… 89 4.3.3. Dự báo kỹ thuật ADSL…………………………………………………… .89 4.3.4. Con đường tiến triển của DSL…………………………………………… 90 4.3.5. Quy hoạch chất lượng ADSL……………………………………………… 91 KẾT LUẬN .…………………………………………………………………… .92 TÀI LIỆU THAM KHẢO… .………………………………………………… .93 CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT Nguyễn Công Tài Trang 5 Nghiên cứu công nghệ ADSL và ứng dụng A AAL ATM Adaptation Layer Lớp thích ứng ATM ACF Admission Confirmation Acknowledgement Xác nhận chấp nhận đăng nhập ACK Acknowledgement Bản tin xác nhận gói (SS7) ACM Address Complete Message Bản tin hoàn thành địa chỉ (SS7) ANM Answer Message Bản tin trả lời (SS7) API Application Programming Interface Giao diện chương trình ứng dụng APM Application Transport Mechanism Cơ chế truyền dẫn ứng dụng ARQ Admission Request Yêu cầu đăng nhập ASP Application Server Process Tiến trình server ứng dụng AT Access Tandem Tổng đài truy nhập ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền không đồng bộ B BIC C Bearer Independent Call Control Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập kênh mang C CIC Circuit Identification Code Mã nhận dạng kênh (SS7) CS Capability Set Tập năng lực D DPE Distributed Processing Environment Môi trường xử lý phân tán DSP Digital Signal Processing Bộ xử lý tín hiệu số DTM F Dual Tone Multiple Frequency Xung đa tần E ETSI European Telecommunications Standard Institute Viện chuẩn hoá viễn thông châu Âu G GGS N Gateway GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS cổng GK Gatekeeper GUI Graphical User Interface Giao diện người dùng đồ hoạ GW Gateway H HTT P HyperText Transfer Protocol Giao thức truyền tải siêu văn bản I IAM Initial Address Message Bản tin khởi tạo địa chỉ (SS7) Nguyễn Công Tài Trang 6 Nghiên cứu công nghệ ADSL và ứng dụng ID Identifier Nhận dạng IDD Interface Identifier Nhận dạng giao diện IETF Internet Engineering Task Force Nhóm kỹ thuật Internet IN Intelligent Network Mạng thông minh INAP Intelligent Network Application Part Phần ứng dụng của mạng thông minh IP Internet Protocol Giao thức Internet ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số đa dịch vụ tích hợp ISUP ISDN User Part Phần người dùng ISDN ITU International Telecommunications Union Hiệp hội viễn thông quốc tế L LEX Local Exchange Tổng đài nội hạt M MFC Multi Frequency Code Mã đã tần MG Media Gateway Cổng phương tiện MGC Media Gateway Controller Thiết bị điều khiển cổng phương tiện MGC P Media Gateway Controller Protocol Giao thức điều khiển cổng phương tiện MGU Media Gateway Unit Đơn vị cổng phương tiện MPL S Multi-Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MTU Maximum Transmission Unit Đơn vị truyền dẫn lớn nhất N NAS Network Access Servers Các máy chủ truy nhập mạng NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau O OAM Operation Administration and Maintenance Vận hành khai thác và bảo dưỡng P PBX Private Branch Exchange Tổng đài nhánh nội hạt POT S Plain Old Telephone System Hệ thống điện thoại truyền thống PRI Primary Interface Giao diện cơ bản PST N Public Switched Telephone Network Mạng thoại chuyển mạch công cộng Q QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ Nguyễn Công Tài Trang 7 Nghiên cứu công nghệ ADSL và ứng dụng R RAS Registration, Admission and Status Đăng ký, chấp nhận và trạng thái REL Release Bản tin giải phóng cuộc gọi (SS7) RFC Request For Common Các chuẩn của IETF RG W Resident Gateway Gateway nội hạt RLC Release Complete Hoàn thành giải phóng cuộc gọi (SS7) RTP Real Time Transport Protocol Giao thức truyền tải thời gian thực S SCN Switched Circuit Network Mạng chuyển mạch kênh SCF Service Control Function Chức năng điều khiển dịch vụ SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộ SG Signalling Gateway Cổng báo hiệu SGC P Simple Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển cổng đơn giản SGP Signalling Gateway Process Tiến trình cổng báo hiệu SGS N Serving GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS đang phục vụ SGU Signalling Gateway Unit Đơn vị cổng báo hiệu SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên SRF Specialised Resource Function Chức năng tài nguyên đặc biệt SRP Special Resource Point Điểm tài nguyên đặc biệt SS7 Signalling System number 7 Hệ thống báo hiệu số 7 SSF Service Switching Function Chức năng chuyển mạch dịch vụ STP Signalling Transfer Point Điểm chuyển tiếp báo hiệu T TCA P Transaction Capabilities Application Part Phần ứng dụng khả năng phiên TCP Transfer Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải TDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời gian U UDP User Data gram Protocol Giao thức truyền datagram người sử dụng V VNP T VietNam Posts and Telecommunications Tổng công ty bưu chính viễn thông Việt Nam VoIP Voice over Internet Protocol Truyền thoại qua giao thức Internet Nguyễn Công Tài Trang 8 Nghiên cứu công nghệ ADSL và ứng dụng Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THUÊ BAO NỘI HẠT 1.1. Sự phát triển của DSL Nguyễn Công Tài Trang 9 Nghiên cứu công nghệ ADSL và ứng dụng 1.1.1. Xu hướng toàn cầu Trong “muà đông hạt nhân” năm 2001 sau sự kiện ngày 9 tháng 11 thị trường viễn thông đi xuống nhưng DSL vẫn phát triển mạnh và tăng 78%. DSL vào đầu năm 2002 đã vươn lên dẫn đầu trong các phương pháp truy xuất tốc độ cao trên toàn thế giới đạt 18,7 triệu thuê (theo Point Topic) bao vượt qua mặt đối thủ truyền kiếp cable modem 15 triệu thuê bao (theo Kinetic Strategies). Tuy nhiên, ở thị trường Bắc Mỹ thì số thuê bao DSL vẫn còn thua xa số thuê bao cable modem. Số đường dây thuê bao số trên toàn thế giới đã tăng 36% trong 6 tháng đầu năm 2002, từ 18,7 triệu lên đến 25,6 triệu. So ra thì đây là sự sút giảm so với 6 tháng cuối năm 2001 khi tỷ lệ tăng trưởng đã là 78% với 8,2 triệu đường dây mới được lắp đặt. Đây cũng là 6 tháng có tỷ lệ phát triển thấp nhất trong lịch sử ngắn ngủi của DSL. Hình 1.1: DSL đã tăng từ 880 000 đường dây năm 1999 lên 25,5 triệu đường dây vào cuối tháng 6 năm 2002 Nguyễn Công Tài Trang 10 . Công nghệ ADSL Chương 3:Các ứng dụng và các dịch vụ nổi trội dựa trên công nghệ ADSL Nguyễn Công Tài Trang 1 Nghiên cứu công nghệ ADSL và ứng dụng Chương. đối xứng: lưu lượng được gởi theo một hướng nhiều hơn Nguyễn Công Tài Trang 15 Nghiên cứu công nghệ ADSL và ứng dụng hướng ngược lại và dĩ nhiên hệ thống