Công nghệ ADSL2+ và khả năng ứng dụng

Tài liệu tham khảo đồ án tốt nghiệp ngành viễn thông Công nghệ ADSL2+ và khả năng ứng dụng

Trang 1

Đồ án tốt nghiệp đại học Lời nói đầu

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, nhu cầu về thông tin đang phát triển như vũ bão trên thế giới nói chung cũng như tại Việt Nam nói riêng, đặc biệt là nhu cầu về dịch vụ băng rộng Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng các nhà khai thác và cung cấp dịch vụ viễn thông đã đưa ra nhiều giải pháp khác nhau Mỗi giải pháp đều có ưu điểm và nhược điểm riêng tuỳ thuộc vào từng điều kiện cụ thể.

Trong khi việc cáp quang hoá hoàn toàn mạng viễn thông chưa thực hiện được vì giá thành các thiết bị quang vẫn còn cao thì công nghệ đường dây thuê bao số (xDSL) là một giải pháp hợp lý Trên thế giới nhiều nước đã áp dụng công nghệ này và đã thu được thành công đáng kể Ở Việt Nam công nghệ xDSL cũng đã được triển khai trong những năm gần đây và cũng đã thu được những thành công nhất định về mặt kinh tế cũng như giải pháp mạng và đáp ứng được nhu cầu của khách hàng (năm 2003 tổng số thuê bao băng rộng trên thế giới là 60 triệu thuê bao đến năm 2005 đã đạt tới 107 triệu thuê bao) Tuy nhiên, do những giới hạn nhất định đặc biệt là về mặt công nghệ nên tốc độ truyền số liệu vẫn còn thấp chưa đáp ứng được hết những nhu cầu của khách hàng Chính vì vậy, nhu cầu đặt ra trong những năm tiếp theo là áp dụng các công nghệ mới nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng đặc biệt là nhu cầu về dịch vụ băng rộng.

Trong khi công nghệ ADSL/ADSL2+ có thể cho phép cung cấp tốc độ đường xuống lên tới 8Mbps và 25Mbps tương ứng và ADSL2/ADSL2+ đã được chuẩn hoá bởi ITU, được phát triển bởi nhiều hãng cung cấp thiệt bị trên thế giới Thì các công nghệ này là sự lựa chọn hợp lý có thể áp dụng vào mạng viễn thông nhằm đáp ứng được các dịch vụ băng rộng hiện tại và trong tương lai.

Nhằm mục đích nghiên cứu công nghệ ADSL2/ADSL2+ và đưa ra đề xuất khả năng ứng dụng công nghệ này trên mạng viễn thông của Việt Nam, em đã chọn

đề tài “CÔNG NGHỆ ADSL2+ VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG”.

Nội dung của đồ án bao gồm:

Chương I: Mạng PSTN và NGN Chương II: Họ công nghệ xDSL.

Chương III: Công nghệ ADSL2, ADSL2+.

Chương IV: Khả năng ứng dụng công nghệ ADSL2+

Trang 2

Đồ án tốt nghiệp đại học Lời nói đầu

Tuy nhiên, do công nghệ ADSL2, ADSL2+ còn mới mẻ và còn hạn chế về trình độ, thời gian cũng như những số liệu cần thiết nên trong quá trình làm đồ án không tránh khỏi những thiếu sót VÌ vậy em rất mong nhận được sự chỉ dẫn của các thầy cô giáo và đóng góp ý kiến của các bạn.

Em xin chân thành cảm ơn! Hà Đông, ngày 20 tháng 10 năm2005

Sinh Viên thực hiện đồ án

Ngô Văn Nguyện

Trang 3

1.2 Quá trình phát triển của mạng truy nhập lên xDSL 17

1.2.1 Những vấn đề của mạng truy nhập truyền thống 18

1.2.2 Mạnh truy nhập dưới quan điểm của ITU-T 19

1.2.2.1 Định nghĩa 19

1.2.2.2 Các giao diện của mạng truy nhập 19

1.2.2.3 Mạng truy nhập ngày nay 20

1.3 Các công nghệ truy nhập khác 22

1.3.1 Công nghệ truy nhập sử dụng cáp đồng 22

1.3.2 Công nghệ truy nhập sử dụng cáp sợi quang 24

1.3.3 Công nghệ truy nhập vô tuyến 24

CHƯƠNG II HỌ CÔNG NGHỆ xDSL 27

2.1 Tổng quan 27

2.2 Phân loại 27

2.3 Ưu nhược điểm của xDSL 30

2.4 Tình hình phát triển xDSL trên thế giới 31

CHƯƠNG III CÔNG NGHỆ ADSL2, ADSL2+ 37

3.1 ADSL 37

3.1.1 Giới thiệu chung về ADSL 37

3.1.2 Mô hình tham chiếu của hệ thống ADSL 38

3.1.3 Kỹ thuật truyền dẫn trong ADSL 39

3.1.4 Các phương pháp điều chế trong ADSL 40

Trang 4

Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục

3.1.5 Ghép kênh 44

3.1.6 Cấu trúc khung và siêu khung 47

3.1.7 Hiệu năng của ADSL 51

3.1.8 Sửa lỗi trong ADSL 52

3.2 Công nghệ ADSL2 52

3.2.1 Các mô hình tham chiếu 52

3.2.1.1 Mô hình chức năng ATU 52

3.1.1.2 Mô hình tham chiếu giao thức khách hàng 54

3.2.1.3 Mô hình tham chiếu quản lý 54

3.2.2 Một số tính năng mới của ADSL2 55

3.2.2.1 Các tính năng liên quan đến ứng dụng 55

3.2.2.2 Các tính năng liên quan đến PMS-TC 59

3.2.2.3 Các tính năng liên quan đến PMD 61

3.2.3 Kết luận về công nghệ ADSL2 71

3.3 Công nghệ ADSL2+ 72

3.3.1 Một số tính năng mới của ADSL2+ so với ADSL2 73

3.3.2 Một số tính năng mới của ADSL2+ so với ADSL 78

3.3.3 Kết luận về công nghệ ADSL2+ 79

3.4 Kết luận 80

CHƯƠNG IV KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ADSL2+ 82

4.1 Triển khai các dịch vụ yêu cầu tốc độ cao 82

4.1.1 Truy nhập Internet tốc độ cao 82

4.1.2 Truyền hình theo yêu cầu 83

4.2 Tránh ảnh hưởng của nhiễu xuyên âm 88

4.3 Khả năng nâng cấp ADSL2+ từ ADSL 89

Trang 5

Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục

4.3.1 Cấu trúc chung của mạng ADSL2+ 89

4.3.2 Thiết bị đầu cuối phía nhà cung cấp 90

4.3.3 Thiết bị phía khách hàng 91

KẾT LUẬN 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

Trang 6

Đồ án tốt nghiệp đại học Danh sách hình vẽ

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1 Mô hình mạng viễn thông hiện đại 13

Hình 1.2 Cấu trúc mạng truy nhập thuê bao truyền thống 18

Hình 1.3 Kết nối mạng truy nhập với các thực thể mạng khác 19

Hình 2.1 Bộ cung cấp mạch vòng thuê bao số xDSL 27

Hình 2.2 Tỷ lệ thuê bao băng rộng tại các khu vực trên thế giới 33

Hình 2.3 Tỷ lệ thuê bao xDSL tại các khu vực trên thế giới 35

Hình 3.1 Mô hình tham chiếu ADSL 38

Hình 3.2 ADSL sử dụng kỹ thuật ghép kênh theo tần số 39

Hình 3.3 ADSL sử dụng kỹ thuật triệt phá tiếng vọng 39

Hình 3.4 Ví dụ về hệ thống QAM truyền 4 bit trên 1 kí hiệu 40

Hình 3.5 Chùm điểm QAM16 và QAM4 trên cùng hệ trục toạ độ với cùng mức năng lượng 41

Hình 3.6 Sơ đồ khối bộ điều chế QAM 42

Hình 3.7 Sơ đồ khối bộ giải điều chế QAM 42

Hình 3.8 Sơ đồ điều chế DMT đơn giản 43

Hình 3.9 Cấu trúc siêu khung ADSL 48

Hình 3.10 Khung dữ liệu đường nhanh 49

Hình 3.11 Định dạng byte đồng bộ đường nhanh còn gọi là (“fats byte”) 49

Hình 3.12 Tạo khung đường xen 50

Hình 3.13 Định dạng byte đồng bộ đường xen còn gọi là “sync byte” 50

Hình 3.14 Mô tả chức năng ATU 53

Hình 3.15 Mô hình tham chiếu giao thức khách hàng 54

Hình 3.16 Mô hình tham chiếu giao thức quản lý 55

Hình 3.17 Mô hình ứng dụng dịch vụ số liệu 56

Hình 3.18 CVoDSL sử dụng các kênh từ băng tần lớp vật lý để truyền các đường thoại TDM 57

Hình 3.19 CVoDSL không đóng gói số liệu thoại như VoIP và VoATM 57

Hình 3.20 Ghép nhiều đường dây điện thoại để tăng tốc độ số liệu 58

Hình 3.21 Chức năng của IMA phía thu và phía phát 58

Hình 3.22 Minh họa cấu trúc khung với hai khung mang một đường 59

Hình 3.23 Minh họa cấu trúc khung với hai đường và hai khung 60

Hình 3.24 Ảnh hưởng giữa các đôi dây bện với nhau trong cùng một cáp 62

Trang 7

Đồ án tốt nghiệp đại học Danh sách hình vẽ

Hình 3.25 Tổng quan quá trình khởi tạo 63

Hình 3.26 Các chế độ công suất L0, L2 và L3 65

Hình 3.27 Biểu đồ minh hoạ quá trình vào L2 67

Hình 3.28 Biểu đồ minh hoạ thủ tục vào ra L2 69

Hình 3.29 Hệ thống ADSL2 cải thiện khoảng cách so với ADSL 72

Hình 3.30 Băng tần đường xuống của ADSL2+ 73

Hình 3.31 Tốc độ số liệu đường xuống của ADSL2+ so với ADSL2 74

Hình 3.32 ADSL2+ có thể được sử dụng để giảm xuyên âm 75

Hình 3.33 Ghép hai đường ADSL2+ 75

Hình 3.34 Cấu trúc cơ bản của việc ghép hai đường ADSL2+ 76

Hình 3.35 Ngăn xếp giao thức cho việc ghép ADSL2+ 77

Hình 3.36 Khoảng cách và tốc độ đạt được của ADSL2+ so với ADSL 79

Hình 3.37 Tốc độ đường xuống của ADSL2+ 79

Hình 3.38 Ví dụ về dịch vụ và khoảng cách mà công nghệ ADSL2+ có thể hỗ trợ 80

Hình 4.1 Cấu trúc mạng ADSL2+ 90

Hình 4.2 Tổ chức nhà cung cấp dịch vụ 90

Hình 4.4 Bộ định tuyến NT Router 92

Trang 8

Đồ án tốt nghiệp đại học Danh sách bảng

biểu

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂUBảng 2.1 Các đặc trưng của họ công nghệ xDSL 28

Bảng 2.2 Tình hình phát triển thuê bao băng rộng trên thế giới 32

Bảng 2.3 Những quốc gia có số thuê bao băng rộng lớn nhất trên thế giới 33

Bảng 2.4 Các quốc gia có tỷ lệ thuê bao băng rộng trên 10% trong tổng đường dây điện thoại 33

Bảng 2.5 Các quốc gia có tỷ lệ thuê bao xDSL trên 20% trong tổng đường dây điện thoại 35

Bảng 2.6 Các quốc gia đạt trên 1 triệu thuê bao xDSL 36

Bảng 3.1 Tốc độ kênh mang 44

Bảng 3.2 Giới hạn trên của tốc độ tải tin 44

Bảng 3.3 Các phương án lựa chọn kênh mang cho các lớp truyền tải 45

Bảng 3.4 Các kênh hỗ trợ cho luồng 2Mbps 45

Bảng 3.5 Các phương án lựa chọn kênh mang cho các lớp truyền tải (E1) 46

Bảng 3.6 Vùng đệm mặc định cho các vùng truyền tải (T1) 50

Bảng 3.7 Vùng mặc định cho các lớp truyền tải (E1) 51

Bảng 3.8 Tốc độ tối đa của ADSL 51

Bảng 4.1 Tình hình phát triển thuê bao Internet tại Việt Nam 83

Bảng 4.2 Bảng giá dịch vụ trong mô hình cung cấp dịch vụ 84

Bảng 4.3 Bảng tổng hợp kết quả mô hình dịch vụ 85

Trang 9

Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

đối xứng

Institute

Viện Quốc Gia Mỹ

Phương pháp khuyếch đại sóng mang

mạch vòng thuê bao

Điều chế đa tần rời rạc

Viện Chuẩn kỹ thuật Châu Âu

Hệ thống truyền thông di động toàn cầu

Trang 10

bit cao

Mạng số đa dịch vụ

Telecommunications Union

Liên minh viễn thông quốc tế

minh viễn thông quốc tế

Specific-Transmission Convergence

Lớp giao thức quả lý đặc thù -hội tụ truyền dẫn

thù-hội tụ truyền dẫn

Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng

Điều chế biên độ cầu phương

Trang 11

ADSL2+

Trang 12

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I Mạng viễn thông và sự phát triển của mạng truy nhập

CHƯƠNG I MẠNG VIỄN THÔNG VÀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG TRUY NHẬP

1.1 Mạng PSTN và NGN

1.1.1 Mạng PSTN

Sau hơn 120 năm sau khi máy điện thoại được phát minh, mạng điện thoại đã được triển khai rộng khắp trên toàn thế giới Nhu cầu của con người là không có giới hạn và do đó các nhà cung cấp dịch vụ phải không ngừng phát triển dịch vụ cũng như cơ sở hạ tầng viễn thông để đáp ứng một cách tốt nhất các yêu cầu của khách hàng Các công ty điện thoại đã có một khối lượng đầu tư khổng lồ vào mạng điện thoại Ban đầu, các thiết kế chủ yếu được tính toán dành cho dịch vụ thoại Nhưng trong thời gian gần đây, cùng với sự bùng nổ của Internet trên toàn cầu rất nhiều dịch vụ mới đã ra đời Các dịch vụ này nói chung là có yêu cầu về độ rộng băng tần ngày càng lớn và không đối xứng Do đó nó yêu cầu một cơ sở hạ tầng phải được nâng cấp và hiện đại hoá để có thể cung cấp được các dịch vụ này tới mọi khách hàng ở mọi nơi, mọi lúc Hình 1.1 dưới đây mô tả một mạng viễn thông điện thoại điển hình.

Trong mạng này, các thiết bị thuê bao được kết nối tới các tổng đài nội hạt thông qua một mạch vòng đường dây thuê bao Nó được kết cuối tới tổng đài tại giá phối dây chính MDF Các tổng đài được kết nối với nhau qua mạng liên đài (Inter-CO network) Với các tiến bộ của công nghệ truyền dẫn quang SDH, hầu như các mạng liên đài đã được quang hoá toàn diện và đã đảm bảo đáp ứng được nhu cầu cung cấp các dịch vụ tốc độ cao cho các thuê bao Nó có thể đảm bảo phục vụ cho tốc độ số liệu đường trục lên tới hàng chục Gbít.

Trang 13

Hình 1.1 Mô hình mạng viễn thông hiện đại

Tuy nhiên, khi nhìn ở góc độ mạng truy nhập vấn đề lại hoàn toàn khác Hiện nay có trên một tỷ đường dây thuê bao trong mạng điện thoại PSTN trên toàn thế giới Trong đó, hơn 95% là cáp xoắn đôi dành cho dịch vụ thoại thuần tuý và chiếm một tỷ lệ lớn trong vốn đầu tư vào cơ sở hạ tầng của các nhà cung cấp dịch vụ Nhưng hệ thống này lại có một số hạn chế làm ảnh hưởng rất lớn đến khả năng cung cấp các dịch vụ truyền số liệu-là các nhu cầu gần như thiết yếu hiện nay.

1.1.2 NGN

Khái niệm mạng thế hệ sau NGN được xuất hiện vào cuối những năm 90 để đối mặt với một số vấn đề nổi lên trong viễn thông được đặc tính hóa bởi rất nhiều nhân tố: mở cửa cạnh tranh giữa các nhà khai thác trên toàn cầu trên cơ sở bãi bỏ những quy định lạc hậu về thị trường, khai thác lưu lượng dữ liệu được sử dụng trong Internet, nhu cầu mạnh mẽ của khách hàng về các dịch vụ đa phương tiện, cùng với sự gia tăng nhu cầu của người sử dụng di động Nó là khái niệm mới được các nhà thiết kế mạng sử dụng cho việc minh họa quan điểm của họ đối với mạng viễn thông trong tương lai.

Hệ thống truyền

Chuyển

Hệ thống DLCCO

&RP SXWHU&RP SXWHU

Inter-CO NetworkCác mạng cung

cấp dịch vụ

Mạng cung cấp các dịch vụ

Mạng truy nhậpDLC

Trang 14

Tại thời điểm đầu tiên trong chu kỳ nghiên cứu trong năm 2000, khái niệm NGN vẫn còn rất mờ nhạt và tại hội nghị về IP Network and mediacom năm 2001 tại Geneva đã có một phiên họp dành riêng cho việc chuyển dịch đến NGN Các quan điểm khác nhau về NGN đã được trình bầy và tại buổi hội thảo cuối cùng đã phát hiện ra rằng rất khó đạt được sự hiểu biết thống nhất về NGN.

Trong phiên họp của nhóm nghiên cứu SG 13 tại Caracas trong vòng một tháng, các vấn đề về NGN đã được thảo luận trở lại Rất nhiều vấn đề đã được giải quyết nhưng một câu hỏi nổi bật đã mở ra cơ hội cho nhóm nghiên cứu SG, cơ hội hợp tác với những hoạt động của ITU (Hiệp hội viễn thông quốc tế) trong khuôn khổ dự án mới của ITU Nhưng do một số vấn đề chưa đạt đến độ chín muồi nên việc triển khai dự án bị trì hoãn lại đến phiên họp của SG 13 lần sau.

Ngoài ra, còn rất nhiều quan điểm khác về NGN được biểu diễn bởi các nhà khai thác, nhà sản xuất và nhà cung cấp dịch vụ, mong muốn tiến đến một hiểu biết chung về NGN và thiết lập tiêu chuẩn cho NGN Đó là nguyên nhân vì sao ITU đã quyết định bắt đầu quá trình tiêu chuẩn hóa về NGN theo mô hình dự án do nhóm nghiên cứu SG 13 chuẩn bị Dự án mới này cũng sẽ thừa hưởng những thành quả từ dự án GII hiện có của ITU bởi vì NGN được nhìn nhận như là thực hiện GII.

Tại cuộc họp của SG 13 vào tháng giêng năm 2002, vấn đề NGN lại một lần nữa được đề cập đến Đặc biệt, các thảo luận tại Q12/13 tập trung vào mối quan hệ giữa cơ sở hạ tầng thông tin toàn cầu và NGN Các hiểu biết chung đều nhìn nhận rằng NGN là việc thực hiện cụ thể của các khái niệm được định nghĩa trong GII Ngoài ra, những nhu cầu cấp thiết từ thị trường đòi hỏi các tiêu chuẩn cho mục tiêu ngắn hạn đối với NGN cần phải được xác định.

Tại cùng thời điểm, Viện Tiêu Chuẩn Viễn Thông Châu Âu (ETSI) cũng thành lập nhóm nghiên cứu NGN với nhiệm vụ phải đề xuất chiến lược chuẩn hóa của họ trong lĩnh vực NGN Hơn nữa, những vấn đề liên quan đến NGN đều đạt được độ nhất trí cao trong lĩnh vực hợp tác tiêu chuẩn toàn cầu GSC nơi hợp tác của các tổ chức tiêu chuẩn SDO Trong bản tổng kết nghiên cứu vào tháng 11 năm 2001, nhóm đã đưa ra 4 khuyến nghị:

Trang 15

+ Khuyến nghị 1: ETSI GA được mời để ghi nhận định nghĩa dưới đây của NGN Định nghĩa này sẽ có tác dụng định hướng mọi hành động do ETSI tiến hành trên lĩnh vực này “NGN là mạng được phân chia thành các lớp và các mặt phẳng, sử dụng các giao diện mở nhằm đưa ra cho các nhà khai thác mạng và cung cấp một nền tảng thông tin để kiến tạo, triển khai và quản lý các dịch vụ, bao gồm cả các dịch vụ đã có và các dịch vụ mới trong tương lai”.

+ Khuyến nghị 2: ETSI sẽ đảm nhiệm vai trò tiên phong trong quá trình thúc đẩy việc củng cố chuẩn hóa NGN nhưng việc tiến tới một dự án đối tác toàn cầu đơn nhất không phải là một mục tiêu thích hợp.

+ Khuyến nghị 3: ETSI cần tiến tới tham gia vào một tập hợp các quan hệ độc lập nhưng có liên quan đến nhau bao hàm cả lĩnh vực chuẩn NGN.

+ Khuyến nghị 4: Để có thể đặt ETSI lên vị trí hàng đầu trong quá trình chuẩn hóa NGN đi đầu trong việc chuẩn hóa NGN nhờ vào việc có một trung khu chuyên môn hùng mạnh và tập trung, người ta sẽ mời GA yêu cầu ủy ban ETSI tiến hành khẩn cấp/ngay lập tức việc kiểm điểm lại cấu trúc TB và các trình tự hoạt động nhằm đảm bảo rằng ETSI sẵn sàng đáp ứng các thách thức của NGN.

Hoạt động của NGN tiến hành đối với các vấn đề cấu trúc và giao thức cần tập trung vào:

 Nghiên cứu xem xét việc sử dụng các công nghệ mô hình tham khảo chung dựa trên kết quả TIPHON, để góp phần xác định các chuẩn bổ sung cần cho việc hỗ trợ cả dịch vụ thiết lập truyền thông tuân theo NGN trong một phạm vi của một nhà điều hành hoặc giữa các phạm vi nhà điều hành khác nhau.

 Xác định các chức năng liên kết hoạt động để hỗ trợ các thiết bị đầu cuối đang tồn tại (không nhận biết NGN) Cá biệt, cần xác định mô tả lớp trung kế cho megaco/H.248 và BICC.

 Xác định rõ cách thức theo đó dịch vụ kết cuối (end-to-end), tính linh động của người dùng và điều khiển cuộc gọi có thể được hỗ trợ qua các mạng hỗn hợp.

Trang 16

 Xác định chức năng của các đầu cuối nhận biết NGN theo cơ chế cập nhật phần mềm, tình trạng dư thừa và sự tiến triển của các đầu cuối giảm chi phí, thỏa thuận và quản lý phiên bản, mục tiêu hướng tới để triển khai Các đối tác chính cho mọi công việc phối hợp với ETSI bao gồm: 3GPP, ATMF, ITU-T, (SG11, 13 và 16), T1S1, IETF (sip, megaco), MSF và ISC

Hoạt động NGN tiến hành trên QoS kết cuối cần tập trung vào: Hoàn thành việc xác định lớp QoS kết cuối cho thoại.

 Xác định một khung xác định lớp QoS đa phương tiện kết cuối mới và phương pháp đăng ký các lớp QoS của từng thành phần truyền thông.

 Định rõ cách thức sử dụng cơ chế QoS lớp dưới nhằm đạt được QoS lớp trên trong phạm vi mạng.

 Điều khiển QoS các lớp dưới liên vùng. Nhận thức của người sử dụng cuối về QoS.

 Các đối tác chủ chốt trong hoạt động liên kết với ETSI là ATMF, IETF, ITU-T cùng với nhiều diễn đàn truyền thông đa phương tiện khác

Hoạt động NGN tiến hành trên nền dịch vụ cần tập trung vào:

 Xác định các cấu trúc điều khiển dịch vụ bao gồm cả OSA, API và những khía cạnh proxy.

 Nâng cấp các cơ chế nhằm hỗ trợ sự cung cấp dịch vụ qua nhiều mạng gồm cả chuyển vùng dịch vụ và kết nối dịch vụ.

 Phát triển các cơ chế nhằm hỗ trợ hiện diện của người sử dụng và điều khiển của người sử dụng đối với hồ sơ và tuỳ biến dịch vụ.

 Tác động của tính linh động người sử dụng đối với các nền dịch vụ. Hoạt động NGN tiến hành trên quản lý mạng cần tập trung vào:

Trang 17

 Nâng cao toàn bộ cấu trúc quản lý mạng lõi và xác định các giao thức và dịch vụ quản lý mạng cơ bản để phù hợp với yêu cầu NGN (lỗi, chất lượng, quản lý khách hàng, cước, quản lý lưu lượng và định tuyến).

 Đưa vào và áp dụng các khái niệm cấu trúc và công nghệ mới.

Hoạt động NGN tiến hành trên lĩnh vực ngăn chặn, xâm nhập, nghe lén hợp pháp cần tập trung vào:

 Xác định các giao thức chuyển giao truyền dẫn dựa trên mạng gói mới giữa mạng mục tiêu và cơ quan thực thi pháp luật.

 Nâng cấp thông tin liên quan đến xâm nhập, ngăn chặn hiện có nhằm đưa vào các thành tố dữ liệu mới bao hàm cả các dòng báo hiệu và đa phương tiện Vấn đề bảo mật của NGN tập trung vào:

 Phát triển cấu trúc bảo mật phức hợp cho NGN Thêm nữa, nhóm bảo mật NGN này sẽ lập ra các nguyên tắc chỉ đạo hoạt động bảo mật trong NGN (việc bảo mật trong vận hành, hoạt động NGN).

 Phát triển các giao thức bảo mật cụ thể NGN và các API.

1.2 Quá trình phát triển của mạng truy nhập lên xDSL

Điện thoại được nhà khoa học người Mỹ Alexander Graham Bell phát minh từ năm 1876 Tuy nhiên, phải khoảng từ năm 1890 mạng điện thoại mới bắt đầu được triển khai tương đối rộng rãi Cùng với sự xuất hiện của mạng thoại công cộng PSTN là sự đột phá của các phương tiện thông tin liên lạc thời bấy giờ Như vậy, có thể coi mạng truy nhập ra đời vào khoảng năm 1890 Trong suốt nhiều thập kỷ đầu thế kỷ 20 mạng truy nhập không có sự thay đổi đáng kể nào, mặc dù mạng chuyển mạch đã thực hiện bước tiến dài từ tổng đài nhân công đến các tổng đài cơ điện và tổng đài điện tử.

Mạng truy nhập thuê bao truyền thống được mô tả trên Hình 1.2.LE

Tổng đài nội hạt

Trang 18

Hình 1.2 Cấu trúc mạng truy nhập thuê bao truyền thống

Mạng truy nhập nằm giữa tổng đài nội hạt và thiết bị đầu cuối của khách hàng, thực hiện chức năng truyền dẫn tín hiệu Tất cả các dịch vụ khách hàng có thể sử dụng được xác định bởi tổng đài nội hạt (chính là nút dịch vụ).

Mạng truy nhập có vai trò hết sức quan trọng trong mạng viễn thông và là phần tử quyết định trong mạng thế hệ sau NGN Mạng truy nhập là phần lớn nhất của bất kỳ mạng viễn thông nào, thường trải dài trên vùng địa lý rộng lớn Theo đánh giá của nhiều chuyên gia, chi phí xây dựng mạng truy nhập chiếm ít nhất là một nửa chi phí xây dựng toàn bộ mạng viễn thông Mạng truy nhập trực tiếp kết nối hàng nghìn, thậm chí hàng chục, hàng trăm nghìn thuê bao với mạng chuyển mạch Đó là con đường duy nhất để cung cấp các dịch vụ tích hợp như thoại và dữ liệu Chất lượng và hiệu năng của mạng truy nhập ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng cung cấp dịch vụ của toàn bộ mạng viễn thông.

1.2.1 Những vấn đề của mạng truy nhập truyền thống

Sau nhiều thập kỷ gần như không có sự thay đổi đáng kể nào trong cấu trúc cũng như công nghệ, mạng truy nhập thuê bao đang chuyển mình mạnh mẽ trong nhiều năm gần đây Với sự phát triển nhanh chóng của các công nghệ và dịch vụ viễn thông, những tồn tại trong mạng truy nhập truyền thống ngày càng trở nên sâu sắc hơn Các vấn đề này có thể tạm phân loại như sau:

+ Thứ nhất, với sự phát triển của các mạch tích hợp và công nghệ máy tính, chỉ một tổng đài duy nhất cũng có khả năng cung cấp dịch vụ cho thuê bao trong một vùng rất rộng lớn Thế nhưng “vùng phủ sóng”, hay bán kính hoạt động của mạng truy nhập truyền thống tương đối hạn chế, thường dưới 5 km Điều này hoàn toàn không phù hợp với chiến lược phát triển mạng là giảm số lượng, đồng thời tăng dung lượng và mở rộng vùng hoạt động của tổng đài.

+ Thứ hai, mạng truy nhập thuê bao truyền thống sử dụng chủ yếu là tín hiệu tương tự với giải tần hẹp Đây là điều cản trở việc số hoá, mở rộng băng thông và tích hợp dịch vụ.

+ Thứ ba, theo phương phức truy nhập truyền thống, mỗi thuê bao cần có một lượng khá lớn cáp đồng kết nối với tổng đài Tính trung bình mỗi thuê bao có

Trang 19

khoảng 3km cáp đồng Hơn nữa bao giờ cáp gốc cũng được lắp đặt nhiều hơn nhu cầu thực tế để dự phòng Như vậy tính ra mỗi thuê bao có ít nhất một đôi cáp cho riêng mình nhưng hiệu suất sử dụng lại rất thấp, do lưu lượng phát sinh của phần lớn thuê bao tương đối thấp Vì vậy mạng truy nhập thuê bao truyền thống có chi phí đầu tư cao, phức tạp trong duy trì bảo dưỡng và kém hiệu quả trong sử dụng.

1.2.2 Mạnh truy nhập dưới quan điểm của ITU-T

1.2.2.1 Định nghĩa

Theo các khuyến nghị của ITU-T, mạng truy nhập hiện đại được định nghĩa như trên Hình 1.3 Theo đó mạng truy nhập là một chuỗi các thực thể truyền dẫn giữa SNI và UNI Mạng truy nhập chịu trách nhiệm truyền tải các dịch vụ viễn thông Giao diện điều khiển và quản lý mạng là Q3.

Hình 1.3 Kết nối mạng truy nhập với các thực thể mạng khác

Thiết bị đầu cuối của khách hàng được kết nối với mạng truy nhập qua UNI, còn mạng truy nhập kết nối với nút dịch vụ (SN) thông qua SNI Về nguyên tắc không có giới hạn nào về loại và dung lượng của UNI hay SNI Mạng truy nhập và nút dịch vụ đều được kết nối với hệ thống TMN qua giao diện Q3.

Để giải quyết các vấn đề tồn tại trong mạng truy nhập truyền thống, một trong những giải pháp hợp lý là đưa thiết bị ghép kênh và truyền dẫn vào mạng truy nhập.

1.2.2.2 Các giao diện của mạng truy nhậpa Giao diện nút dịch vụ:

Mạng

truy nhậpUNI – Giao

diện người sử dụng -

SNI – Giao diện nút

dịch vụ

Thuê baoThực thể mạng

Trang 20

Là giao diện ở mặt cắt dịch vụ của mạng truy nhập Kết nối với tổng đài SNI cung cấp cho thuê bao các dịch vụ cụ thể Ví dụ tổng đài có thể kết nối với mạng truy nhập qua giao diện V5.

Giao diện V5 cung cấp chuẩn chung kết nối thuê bao số tới tổng đài số nội hạt Giải pháp này có thể mang lại hiệu quả cao do cho phép kết hợp hệ thống truyền dẫn thuê bao và tiết kiệm card thuê bao ở tổng đài Hơn nữa phương thức kết nối này cũng thúc đẩy việc phát triển các dịch vụ băng rộng.

b Giao diện người sử dụng mạng:

Đây là giao diện phía khách hàng của mạng truy nhập UNI phải hỗ trợ nhiều dịch vụ khác nhau, như thoại tương tự, ISDN băng hẹp và băng rộng và dịch vụ leased line số hay tương tự

c Giao diện quản lý:

Thiết bị mạng truy nhập phải cung cấp giao diện quản lý để có thể điều khiển một cách hiệu quả toàn bộ mạng truy nhập Giao diện này cần phải phù hợp với giao thức Q3 để có thể truy nhập mạng TMN trong tương lai và hoàn toàn tương thích với các hệ thống quản lý mạng mà thiết bị do nhiều nhà sản xuất cung cấp Hiện nay phần nhiều các nhà cung cấp thiết bị sử dụng giao diện quản lý của riêng mình thay vì dùng chuẩn Q3.

1.2.2.3 Mạng truy nhập ngày nay

Sự thay đổi của cơ cấu dịch vụ là yếu tố then chốt ảnh hưởng đến sự phát triển của mạng truy nhập Khách hàng yêu cầu không chỉ là các dịch vụ thoại/fax truyền thống, mà cả các dịch vụ số tích hợp, thậm chí cả truyền hình kỹ thuật số độ phân giải cao Mạng truy nhập truyền thống rõ ràng chưa sẵn sàng để đáp ứng các nhu cầu dịch vụ này.

Từ những năm 90 mạng truy nhập đã trở thành tâm điểm chú ý của mọi người Thị trường mạng truy nhập đã thực sự mở cửa Cùng với những chính sách tự do hoá thị trường viễn thông của phần lớn các quốc gia trên thế giới, cuộc cạnh tranh trong mạng truy nhập ngày càng gay gắt Các công nghệ và thiết bị truy nhập liên tiếp ra đời với tốc độ chóng mặt, thậm chí nhiều dòng sản phẩm chưa kịp thương mại hoá đã trở nên lỗi thời.

Trang 21

Nhìn từ khía cạnh môi trường truyền dẫn, mạng truy nhập có thể chia thành hai loại lớn, có dây và không dây (vô tuyến) Mạng có dây có thể là mạng cáp đồng, mạng cáp quang, mạng cáp đồng trục hay mạng lai ghép Mạng không dây bao gồm mạng vô tuyến cố định và mạng di động Dĩ nhiên không thể tồn tại một công nghệ nào đáp ứng được tất cả mọi yêu cầu của mọi ứng dụng trong tất cả các trường hợp Điều đó có nghĩa rằng mạng truy nhập hiện đại sẽ là một thực thể mạng phức tạp, có sự phối hợp hoạt động của nhiều công nghệ truy nhập khác nhau, phục vụ nhiều loại khách hàng khác nhau trong khu vực rộng lớn và không đồng nhất.

Mạng truy nhập quang (OAN) là mạng truy nhập sử dụng phương thức truyền dẫn quang Nói chung thuật ngữ này chỉ các mạng trong đó liên lạc quang được sử dụng giữa thuê bao và tổng đài Các thành phần chủ chốt của mạng truy nhập quang là kết cuối đường dẫn quang (OLT) và khối mạng quang (ONU) Chức năng chính của chúng là thực hiện chuyển đổi các giao thức báo hiệu giữa SNI và UNI trong toàn bộ mạng truy nhập Người ta phân biệt ba loại hình truy nhập quang chính: Fiber to the curb (FTTC), Fiber to the building (FTTB), Fiber to the home (FTTH) và fiber to the office (FTTO)

Cho tới nay trên thế giới có một khối lượng rất lớn cáp đồng đã được triển khai Theo một số nghiên cứu về mạng truy nhập, hiện nay cáp đồng vẫn là môi trường truyền dẫn chính trong mạng truy nhập, chiếm tới khoảng 94% Việc tận dụng cơ sở hạ tầng rất lớn này là rất cần thiết và có lợi Các công nghệ đường dây thuê bao kỹ thuật số (xDSL) chính là giải pháp cho vấn đề này.

Ngoài các công nghệ truy nhập có dây, các phương thức truy nhập vô tuyến cũng phát triển rất mạnh Các mạng di động GSM, CDMA đã có tới hàng trăm triệu thuê bao trên khắp thế giới Các phương thức truy nhập vô tuyến cố định cũng ngày càng trở nên thông dụng hơn, do những lợi thế của nó khi triển khai ở các khu vực có địa hình hiểm trở hay có cơ sở hạ tầng viễn thông kém phát triển Ở các đô thị lớn dịch vụ vô tuyến cố định cũng phát triển, đặc biệt khi nhà khai thác cần tiếp cận thị trường một cách nhanh nhất

Kết luận:

Với sự phát triển nhanh chóng của các công nghệ và dịch vụ viễn thông thì phát triển mạng truy nhập lên xDSL là một giải pháp chìa khoá để khắc phục những

Trang 22

tồn tại của mạng truy nhập truyền thống Chương II, sẽ nghiên cứu kỹ về họ công nghệ xDSL và những ưu nhược điểm cũng như hạn chế của chúng.

1.3 Các công nghệ truy nhập khác

1.3.1 Công nghệ truy nhập sử dụng cáp đồng

Đây là công nghệ truy nhập tồn tại lâu đời nhất, xuất hiện từ những năm đầu của lịch sử máy tính Công nghệ truy nhập sử dụng cáp đồng đầu tiên phải kể đến công nghệ truy nhập qua modem băng thoại ra đời từ những năm 50 Modem này tiếp nhận dữ liệu của máy tính, chuyển sang dạng dữ liệu của đường thoại rồi truyền trên đôi dây cáp đồng trong dải băng tần 4Khz Ngày nay, modem băng thoại đã đạt tới tốc độ 28.8Kbps hoặc 33.6Kbps và đây là tốc độ chạm trần của truyền dữ liệu tương tự Để modem này đạt tốc độ 56Kbps người ta đã sử dụng kỹ thuật đưa thẳng dữ liệu số từ các nguồn dữ liệu (các ISP chẳng hạn) đến bộ giải mã phía thuê bao mà không qua giai đoạn mã hoá để loại bỏ nhiễu lượng tử Tuy nhiên tốc độ chiều phát vẫn là 33.6Kbps hay khi hai người sử dụng dùng modem 56Kbps để truyền số liệu thì không thể đạt tốc độ 56Kbps mà chỉ là 33.6Kbps Với khoảng cách càng xa thì khả năng gặp tổng đài tương tự càng lớn nên tốc độ thực tế lúc này chỉ đạt 28.8Kbps Ngay cả khi mọi việc đều tốt đẹp thì tốc độ 55,6Kbps vẫn là khiêm tốn dù đó là tiến bộ cuối cùng của modem tương tự

Đến năm 1977, mạng số đa dịch vụ ISDN lần đầu tiên được CCITT đề cập đến và sau đó được triển khai ở nhiều quốc gia trên thế giới Công nghệ ISDN cung cấp thoại và số liệu trên cùng một đường dây thuê bao kỹ thuật số với giao tiếp cơ sở BRI (2B+D) ở tốc độ 144Kbps Tốc độ này quả là lý tưởng so với modem băng thoại Tuy nhiên, vấn đề lớn nhất của ISDN sau gần 20 năm phát triển là nó không đáp ứng được nhu cầu của khách hàng Dù sao, IDSN vẫn không phải là dịch vụ tự động 128Kbps mà nó chỉ là hai kênh 64Kbps riêng biệt, muốn đạt được tốc độ 128Kbps thì phải mua thêm bộ thích ứng đầu cuối để nhập 2 kênh này lại mà thiết bị này khá đắt ISDN cũng không phải là công nghệ dành riêng cho thuê bao mà toàn bộ tổng đài cũng phải lắp đặt thiết bị ISDN như: Tổng đài phải sử dụng kỹ thuật chuyển mạch số cùng với các phần cứng và phần mềm nâng cấp để cung cấp các dịch vụ ISDN mà việc này cũng rất tốn kém Hơn nữa, các dịch vụ ISDN có giá phụ thuộc vào đường dài trong khi modem dial-up chỉ quay số đến một ISP nội hạt

Trang 23

và tốn cước phí thuê bao nội hạt hàng tháng còn miễn phí vận chuyển qua Internet Tới khi Web và công nghệ Internet bùng nổ, ISDN với lượng thông tin khổng lồ, thời gian chiếm dụng lâu thì mạng PSTN thường xảy ra tắc nghẽn Càng ngày ISDN càng trở nên không lối thoát một phần do ISDN không theo kịp nhu cầu của khách hàng một phần do với vốn đầu tư ban đầu quá lớn, giá thành thiết bị cao kéo theo chi phí và cước sử dụng dịch vụ ISDN cao

Công nghệ truy nhập T1/E1 sử dụng đôi cáp đồng để truyền dịch vụ T1/E1 với tốc độ 1.544Mbps hay 2.048Mbps là bước phát triển mới với tốc độ đáng ngạc nhiên Để đạt được tốc độ này, công nghệ T1/E1 cần có những yêu cầu kỹ thuật đặc biệt như cần chuyển đổi đường dây thuê bao tương tự sang số, sử dụng kỹ thuật điều chế AMI ở T1 và HDB3 ở E1… và cần sử dụng bộ lặp trung gian do khoảng cách truyền ngắn cộng với chi phí bảo dưỡng thiết bị đường dây cao nên cước thuê bao cũng cao.

Sự xuất hiện của họ công nghệ đường dây thuê bao số xDSL đã mang lại cho đôi dây đồng khả năng truyền tải dữ liệu với tốc độ vượt trội Họ công nghệ này bắt đầu từ tốc độ 144Kbps của IDSL, đã phát triển tới 1.5 đến 2Mbps với HDSL, 8Mbps với ADSL và bây giờ là 52Mbps với VDSL Chính việc tận dụng cơ sở hạ tầng cáp đồng sẵn có để truyền tải thông tin số băng rộng như: thông tin số liệu, hình ảnh, âm thanh đáp ứng được nhu cầu về thời gian thực, về tốc độ… cùng với khả năng cung cấp dịch vụ ngày càng phong phú theo sự phát triển của các phiên bản mới như ADSL2, HDSL2 đã thúc đẩy công nghệ xDSL ngày càng phát triển rộng không chỉ phạm vi quốc gia mà trên toàn thế giới.

Xuất hiện sau xDSL, vào năm 1990, và chỉ đứng sau xDSL là công nghệ truy nhập modem cáp Đây là công nghệ cho phép cáp truy xuất thông tin tốc độ cao đến các server từ xa như Internet server hay VoD server qua mạng truyền hình cáp (Cáp đồng trục) với tốc độ thay đổi phụ thuộc vào hệ thống modem cáp, kiến trúc mạng cáp đồng trục và lưu lượng trên modem Tốc độ theo chiều xuống có thể lên đến 27Mbps Tuy nhiên, đây là dung lượng tổng cộng của mọi người chia ra do cấu trúc mạng dạng nhánh, thường thì dung lượng của một thuê bao chỉ từ 1-3Mbps ở chiều lên có thể đạt được 10Mbps nhưng thường là 1-2.5Mbps Ưu điểm của modem cáp là tận dụng được mạng truyền hình cáp sẵn có nên giảm chi phí, các linh kiện tần số cao cần thiết cho hoạt động của modem cáp đã trở nên rất rẻ và

Trang 24

được bán đại trà Nhưng cũng do làm việc ở tần số cao và có đến 90% cáp đi trong nhà mà các cáp này thường được lắp đặt vội vã, cẩu thả nên dễ gây nhiễu cho tivi và các thiết bị khác, giải pháp ở đây là cần phải đi lại dây ở nhà Hơn nữa do việc sử dụng chung các kênh đường lên nên dễ gây tắc nghẽn Các nhà khai thác mạng cáp đồng trục đang tiến hành cải tiến hạ tầng mạng cáp bằng cách đưa thêm mạng cáp quang vào mạng cáp đồng trục thay truyền dẫn tương tự bằng truyền dẫn số được gọi là mạng lai ghép HFC: Mạng HFC cung cấp gần 100 kênh truyền dẫn tốc độ cao (6MHz) cho mỗi kênh phân phối các luồng video tương tự, số tới người sử dụng và có thể mở rộng các dịch vụ băng rộng nhờ modem cáp Tuy nhiên do đường truyền HFC là chung nên băng thông khả dụng cho mỗi kênh khi có nhiều người sử dụng không cao bằng DSL.

1.3.2 Công nghệ truy nhập sử dụng cáp sợi quang

Cáp quang có nhiều ưu điểm mạnh hơn so với cáp đồng như sợi cáp quang cho phép truyền tín hiệu có cự ly xa hơn, khả năng chống nhiễu và xuyên âm tốt, băng tần truyền dẫn rất lớn đảm bảo cho việc cung cấp các dịch vụ băng rộng tới khách hàng… Mạng cáp quang chính là đích cuối cùng của các nhà quản lý mạng Viễn thông để mở rộng các dịch vụ băng hẹp sang các dịch vụ băng rộng Tuy nhiên, việc xây dựng một mạng truy nhập cáp quang đòi hỏi vốn đầu tư ban đầu rất lớn, trong khi mạng cáp đồng nội hạt vẫn chưa sử dụng hết khấu hao Hơn nữa, nhu cầu sử dụng của mỗi thuê bao hiện nay vẫn chưa tận dụng hết khả năng của cáp quang nên sẽ gây lãng phí Giải pháp ở đây là lắp đặt cáp quang tới tận cụm dân cư hay tới các toà nhà, các trụ sở cơ quan lớn rồi từ đây sẽ sử dụng cáp đồng để truyền tín hiệu tới từng thuê bao Việc tồn tại đôi dây cáp đồng ở đoạn cuối này cũng là một trong những yếu tố thúc đẩy xDSL phát triển vì xDSL hoàn toàn có thể cung cấp các giải pháp truy nhập cho các dịch vụ tốc độ cao từ các khối ONU của cấu trúc mạng truy nhập nói trên Như vậy, công nghệ xDSL là giải pháp trung gian hữu hiệu để cung cấp dịch vụ tới khách hàng trước khi có thể quang hoá mạng truy nhập.

1.3.3 Công nghệ truy nhập vô tuyến

Công nghệ truy nhập vô tuyến có nhiều loại khác nhau Công nghệ dịch vụ phân phối đa điểm đa kênh MMDS là hỗn hợp của các dịch vụ video và truyền số liệu tốc độ cao (chiều xuống lên tới 54Mbps) Hệ thống này cho phép các nhà cung

Trang 25

cấp dịch vụ ở xa không có cơ sở hạ tầng có thể cung cấp các truy nhập hiệu quả tới khách hàng MMDS đang có điều kiện thuận lợi để phát triển do ngày nay thị trường điện thoại không dây và điện thoại di động đang được chú trọng Tuy nhiên, do cường độ tín hiệu rất thất thường và phải thực hiện tầm nhìn thẳng nên vùng phủ sóng bị giới hạn Hơn nữa, MMDS sử dụng hệ thống và công nghệ mới nên cần có thời gian để mạng ổn định Dịch vụ phân phối đa điểm nội hạt LMDS hay hệ thống truyền hình tế bào gần giống hệ thống MMDS, nó hoạt động ở dải tần 27.5GHz -29.5GHz Về mặt lý thuyết, LMDS phủ sóng một vùng với nhiều tế bào nên tránh được tầm nhìn thẳng của MMDS, các tế bào lân cận sử dụng cùng một tần số nhưng phân cực khác nhau, các vùng tối được phủ sóng bằng trạm tiếp vận hay các bộ phản xạ sóng thụ động Với kích thước tế bào nhỏ LMDS gây khó khăn trong việc triển khai cho các vùng ngoại ô nhưng với máy phát công suất nhỏ hơn và vùng phủ tế bào nên có thể giữ giá thành đầu tư ở mức thấp Công nghệ truy nhập qua vệ tinh có ưu điểm về tầm phủ sóng rộng, không bị ảnh hưởng bởi khoảng cách cũng như các điều kiện địa lý, tốc độ truyền dẫn cao (Có thể lên tới 23Mbps) nhưng độ trễ lan truyền lớn, các dịch vụ dụ thông tin vệ tinh có thể bị máy bay và các vệ tinh thấp hơn che khuất, tuổi thọ của vệ tinh có hạn và được xác định bằng lượng nhiên liệu mà nó mang theo, việc cấp phép và quản lý tần số lại phức tạp Hơn nữa, giá của hệ thống thông tin vệ tinh cao nên công nghệ này vẫn chưa thể được phổ dụng Mạch vòng thuê bao vô tuyến WLL hay thông tin di động nội vùng cũng là một giải pháp được sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới và đang được phát triển tại Việt Nam Công nghệ này được phát triển như một phương thức bổ trợ cho các hệ thống mạng cáp thuê bao, mở rộng mạng điện thoại công cộng Mặc dù khả năng truyền tốc độ cao không bằng so với cáp đồng và chi phí cao hơn nhưng WLL có nhiều ưu điểm trong các trường hợp cần giải quyết nhanh gọn và địa hình phức tạp So với cáp đồng và cáp quang thì hệ thống truy nhập vô tuyến chịu ảnh hưởng của môi trường truyền dẫn khắc nghiệt hơn.

Trang 26

Trang 27

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương II Họ công nghệ xDSL

CHƯƠNG II HỌ CÔNG NGHỆ xDSL2.1 Tổng quan

Có nhiều giải pháp để giải quyết tắc nghẽn gây ra do hạn chế về băng tần và các loại lưu lượng khác (chẳng hạn kích thước bút lớn, tốc độ cao, đa phương tiện…) trên các mạch vòng nội hạt Thực tế, các vấn đề này không chỉ xảy ra với mạng truy nhập mà đã mở rộng tới cả mạng trung kế (mạng lõi) và thậm chí tới cả các chuyển mạch trung tâm Một trong các giải pháp chìa khoá đó là họ công nghệ dựa trên cáp đồng có sẵn của các đường dây điện thoại-họ công nghệ xDSL (x Dgital Subscriber Line), với x biểu thị cho các kỹ thuật khác nhau.

xDSL là từ dùng để chỉ các công nghệ cho phép tận dụng miền tần số cao để truyền tín hiệu số tốc độ cao trên đôi dây cáp điện thoại thông thường Các công nghệ này chủ yếu được sử dụng trong mạng truy nhập để cung cấp dịch vụ tốc độ cao tới nhà khách hàng.

xDSL không phải là một công nghệ giải pháp cung cấp dịch vụ hoàn chỉnh (end-to-end) mà chỉ là công nghệ về truyền dẫn, bao gồm 2 modem DSL có chức năng điều chế, chuyển đổi tín hiệu đường dây được nối với nhau bằng đôi dây cáp đồng Hình 2.1 Bộ cung cấp mạch vòng thuê bao số xDSL.

Hình 2.1 Bộ cung cấp mạch vòng thuê bao số xDSL

Mang/nguồn cung cấp dịch

vụNgười sử dụng

Trang 28

truyền dẫn, và được ứng dụng vào các dịch vụ khác nhau Có thể sử dụng kỹ thuật truyền đối xứng với tốc độ truyền hai hướng như nhau, điển hình là HDSL và SDSL và tuyền không đối xứng với đường xuống có tốc độ cao hơn đường lên điển hình là ADSL và VDSL Các đặc trưng của họ công nghệ xDSL được cho trong Bảng 2.1.

Bảng 2.1 Các đặc trưng của họ công nghệ xDSL

High data rate DSL

Đối xứngĐối xứng

Sử dụng 2 đôi dây.HDSL2 sử dụng 1 đôi dây

Đường xuốngĐường lên

Sử dụng 1 đôi dây; max 18ft

1.5 tới 8Mbps16 tới 640Mbps

Sử dụng 1 đôi dây, nhưng có thể tương thích tốc độ với các điều kiện đường dây

Tới 1Mbps16 tới 128Kbps

Sử dụng 1 đôi dây nhưng không cần thiết bị xa tại nhà.

Tốc độ dữ liệu cao; chiều dài cực đại 1 tới 4.5 Kft

Dưới đây chỉ giới thiệu qua về đặc điểm và ứng dụng của các công nghệ được cho trong bảng trên:

Trang 29

+ HDSL/HDSL2-High bit rate DSl HDSL chạy với tốc độ 1.544Mbps (Tốc độ

T1) ở vùng Bắc Mỹ và chạy với tốc độ 2.048Mbps (Tốc độ E1) ở hầu hết các nước còn lại Cả 2 tốc độ này là đối xứng (Tốc độ cho cả đường lên và đường xuống) HDSl lúc đầu với tốc độ 1.544Mbps sử dụng 2 đôi dây và chiều dài tối đa cáp là 15,000ft (khoảng 2,8 dặm) HDSL tốc độ 2.048Mbps cần 3 đôi dây với cùng chiều dài cáp tối đa như trên Các phiên bản HDSL mới nhất được gọi là HDSL2, sử dụng chỉ 1 đôi dây và đây là công nghệ đang được mong đợi sẽ được chuẩn hoá nhiều hơn nữa để cho phép các nhà sản xuất thiết bị cùng phối hợp hoạt động.

+ SDSL-Symmetric (or Single pair) DSL Nếu mục đích của công nghệ xDSL là để

tái sử dụng mạch vòng nội hạt, thì có lẽ sẽ tốt hơn khi chỉ sử dụng một đôi dây, đó chính là các mạch vòng tương tự có sẵn SDSL chỉ sử dụng một đôi nhưng chiều dài tối đa của cáp là 10,000ft (nhỏ hơn 2 dặm) Tuy nhiên, tốc độ là giống như HDSL.

SDSL thường được cung cấp chạy với tốc độ 768Kbps bằng việc sử dụng cặp dây đơn HDSL HDSL2 có thể làm được những cái giống như SDSL đã làm thậm chí còn tốt hơn nữa do đó người ta hy vọng SDSL sẽ bị thay thế bởi HDSL2

+ ADSL- Asymmetric DSL SDSL chỉ sử dụng một dây, nhưng yêu cầu để hỗ trợ

tộc độ song hướng bị hạn chế bởi khoảng cách ADSL thừa nhận bản chất đối xứng của nhiều dịch vụ băng rộng, đồng thời mở rộng chiều dài tối đa của cáp là 18,000ft (khoảng 3,4 dặm).

+ RADSL-Rate-Adaptive DSL Thông thường khi thiết bị được lắp đặt thì một số

tiêu chuẩn tối thiểu cho các điều kiện phải được đáp ứng để cho phép thiết bị hoạt động với tốc độ định trước Điều này cũng đúng cho các công nghệ trước đây, như là sóng mang –T hay ISDL RADSL là sự kế thừa của ADSL bằng việc sử dụng mã hoá đa tần rời rạc (DMT), nó có tương thích thực sự với sự thay đổi các điều kiện trên đường dây và điều chỉnh tốc độ cho mỗi hướng để tăng tối đa tốc độ trên mỗi đường dây riêng biệt.

+ CDSL-Consumer DSL Mặc dù có quan hệ tương đối chặt chẽ với ADSL và

RADSL, CDSL vẫn có những điểm khác biệt tương thích với các đối tượng phục vụ của nó CDSL có phần khiêm tốn hơn về mặt tốc độ và khoảng cách so với ADSL/RADSL, nhưng ngược lại nó cũng có ưu điểm nhất định Với CDSL không cần lo lắng về các thiết bị đầu xa như bộ phân tách (spliter) ở nhà khách hàng

Trang 30

Chức năng của bộ phân tách là để cho phép các dịch vụ và các kiểu thiết bị khác đang tồn tại, chẳng hạn như máy fax, tiếp tục hoạt động như trước đây.

+ IDSL-ISDL DSL Kỹ thuật sử dụng các kênh 2B+D thông thường của giao diện

tốc độ cơ bản (BRI) ISDL, có tốc độ 144Kbps và không chạy qua các chuyển mạch thoại ISDL mà chạy tới các thiết bị xDSL ISDL cũng chạy trên một đôi dây dẫn, và chiều tối đa là 18,000Kft như của ADSL.

+ VDSL-Very high speed DSL Là thành phần mới nhất của họ xDSL, VDSL được

coi như là “mục tiêu cuối cùng” của kỹ thuật xDSL, tốc độ có thể đạt cao nhất nhưng bị hạn chế về tốc độ tối đa trong khoảng 1.000 đến 4.500ft trên đôi dây cáp đồng xoắn đôi Đây không phải là vấn đề của VDSL VDSL đang mong đợi sẽ có một bộ nguồn nuôi sợi tại các điểm 1000 tới 4.500ft và nó có xu hướng được sử dụng để truyền các tế bào ATM Đây không phải là chức năng có thể được lựa chọn mà là một khuyến nghị bắt buộc sử dụng.

2.3 Ưu nhược điểm của xDSL

a.Ưu điểm của các họ công nghệ xDSL là:

+ Công nghệ xDSL đã được kiểm nghiệm với nhiều triệu line hoạt động trên khắp thế giới, ở Châu Á, Hàn Quốc là nước có mật độ thuê bao là cao nhất.

+ xDSL là họ công nghệ đã được chuẩn hoá bởi ITU-T.

+ Sử dụng hệ thống cáp đồng đã được triển khai rất rộng khắp của các nhà khai thác.

+ Trong điều kiện thuận lợi, đầu tư cho mạng xDSL không lớn đối với nhà khai thác.

b.Những thách thức của công nghệ này là:

+ Khó khăn khi triển khai mạng lưới, do mạng truy nhập không đồng bộ.+ Chăm sóc khách hàng, tính cước.

+ Triển khai các dịch vụ ra tăng.

+ Hạn chế bởi khoảng cách và những hệ thống tập chung thê bao công nghệ cũ đã triển khai.

+ Triển vọng doanh thu tương đối tốt với các nhà khai thác chủ đạo, có cơ sở hạ tầng viễn thông rộng khắp như VNTP, nhưng sẽ rất khó khăn cho các nhà khai thác

Trang 31

khác cạnh tranh Điều này đã được kiểm nghiệm trên thị trường viễn thông Mỹ Trong những năm qua nhiều nhà khai thác đã liên tục thua lỗ và phải đóng cửa

Công nghệ xDSL hướng tới thị trường chính là tư nhân và các doanh nghiệp vừa/nhỏ Dịch vụ này có thể không thích hợp với nhiều doanh nghiệp lớn, do chất lượng dịch vụ không phải thường xuyên được bảo đảm Dự kiến năm 2005 ở Mỹ sẽ có 18,5 triệu line hoạt động (FCC) Trong một vài năm tới ở Việt Nam con số thuê bao ADSL sẽ lên tới hàng nghìn.

Tại Việt Nam, những vấn đề về chất lượng cáp, chất lượng đấu nối trong mạng truy nhập cũng như một số thiết bị tập chung thuê bao gồm nhiều chủng loại khác nhau, sử dụng các công nghệ khác nhau là những yếu tố kỹ thuật quan trọng cần lưu ý khi phát triển thuê bao xDSL.

2.4 Tình hình phát triển xDSL trên thế giới

Với xu thế phát triển dịch vụ băng rộng như hiện nay, số lượng thuê bao xDSL trên thế giới đang phát triển với tốc độ rất nhanh dưới đây là tổng hợp về tình hình phát triển xDSL trên thế giới (theo www.ADSL.com).

Tống số thuê bao băng rộng toàn cầu đạt tới 175 triệu, so với 151 triệu vào năm cuối tháng 12 năm 2004 Trong đó thuê bao xDSL chiếm 65,2% trong tổng số các thuê bao băng rộng.

Tổng số thuê bao xDSL toàn cầu đạt tới mức 115 triệu, so với 97 triệu vào cuối tháng 12 2004.

Số lượng các thuê bao băng rộng khác đạt tới 61,4 triệu, so với 54,5 triệu vào cuối tháng 12 năm 2004.

Tăng trong 6 tháng của năm 2005:

+ Tổng số thuê bao băng rộng tăng 24,5 triệu trong đó: Tổng số thuê bao xDSL tăng 17,7 triệu.

 Những thuê bao băng rộng khác tăng 6,8 triệu.

 Trong 12 tháng từ quí 2 năm 2004, thuê bao xDSL tăng 51%.

Liên minh Châu Âu là thị trường băng rộng lớn nhất cũng là khu vực có số lượng thuê bao xDSL lớn nhất thế giới Và có số lượng thuê bao xDSL chiếm 81% trong tổng số các thuê bao truy nhập băng rộng Trong khu vực Mỹ La Tinh và

Trang 32

Trung Đông và Châu Phi, xDSL chiếm dữ tương ứng 83% và 79,56% trong tổng số các thuê bao băng rộng

Bảng 2.2 Tình hình phát triển thuê bao băng rộng trên thế giới

bao Q2 2005

Tổng số thuê bao xDSL Q2

Tỷ lệ % của xDSL

trong toàn bộ

băng rộng

Tổng số băng rộng

khác Q2 2005

Tỷ lệ % của những băng rộng khác trong

toàn bộ băng rộng

Châu Á Thái

Những nước Châu Âu khác

57,44%32,06%Toàn bộ liên

minh Châu Âu

Trang 33

Hình 2.2 Tỷ lệ thuê bao băng rộng tại các khu vực trên thế giới(Với các vùng từ 1-7 tương với các vùng trong bảng 2.2)

Bảng 2.3 Những quốc gia có số thuê bao băng rộng lớn nhất trên thế giới

băng rộng của dân số

Trang 34

+ Mười hai quốc gia với hơn một triệu thuê bao xDSL đã đạt được quá 14% sự thâm nhập đường dây điện thoại.

+ Năm quốc gia đã đạt được hơn 20% sự thâm nhập xDSL của đường dây điện thoại

Trang 35

Bảng 2.5 Các quốc gia có tỷ lệ thuê bao xDSL trên 20% trong tổng đường dây điện thoại

Vị trí Q2 2005

Q2 2005

Sự thâm nhập đường dây điện

+ Mười năm quốc gia có hơn một triệu thuê bao xDSL.

+ Trung Quốc là Quốc Gia đạt tới hơn 20 triệu thuê bao xDSL.

Hình 2.3 Tỷ lệ thuê bao xDSL tại các khu vực trên thế giới(Với các vùng từ 1-7 tương với các vùng trong bảng 2.2)

Trang 36

Bảng 2.6 Các quốc gia đạt trên 1 triệu thuê bao xDSL

Trang 37

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III Công nghệ ADSL2, ADSL2+

CHƯƠNG III CÔNG NGHỆ ADSL2, ADSL2+3.1 ADSL

3.1.1 Giới thiệu chung về ADSL

Mạng điện thoại chỉ là mạng cung cấp các truy nhập cự ly gần tới các khách hàng Số lượng các thuê bao điện thoại trên toàn thế giới vào khoảng 700 triệu (1999) Từ đặc điểm này, mạng truy nhập điện thoại bao gồm các đôi dây xoắn đồng được thiết kế để truyền tín hiệu tương tự Tuy nhiên, các nhà kỹ thuật sau đó phát hiện ra rằng có thể truyền dữ liệu qua cùng kênh thoại Từ những modem đầu tiên chỉ có thể truyền với tốc độ 75bps, kỹ thuật này đã được phát triển đến mức những modem không hề đát có thể truyền với tốc độ gần 56Kbps.

Kỹ thuật modem cuối cùng cũng đã đạt tới giới hạn của nó Vì bên trong mạng thoại mã hoá các kết nối tại tốc độ 64Kbps nên những sự phát triển cao hơn tốc độ modem hay các kết nối quay số là không thể thực tiễn Tuy nhiên, giới hạn này có thể lợi dụng bởi các hệ thống chuyển mạch và các thiết bị liên đài, các đôi dây cáp đồng có dung lượng cao hơn chưa từng được sản xuất trước đó ISDL là hệ thống đầu tiên khai thác những đặc điểm đó ISDL truyền với tốc độ 144Kbps (2B+D) ở mỗi hướng trực tiếp qua một đôi dây xoắn với khoảng cách trên 600m Tại hệ thống tổng đài trung tâm, luồng 144Kbps được chia thành các kênh chuyển mạch 64Kbps (2 kênh B) và kênh báo hiệu 16Kbps (kênh D) Các kỹ sư xác định cách thức để quay tới cùng một đầu cuối với 2 kênh và kết hợp chúng để tạo thành một kết nối 128Kbps Tuy nhiên, do nhu cầu về tốc độ truy nhập ngày càng cao của các dịch vụ mới như trang Web, Video và Multimedia Các công ty điện thoại một lần nữa nghiên cứu đôi dây cáp đồng để xem liệu chúng còn khả năng nào để khai thác không?

ADSL là một giải pháp cho câu hỏi này Băng thông analog của đôi dây cáp xoắn đồng về cơ bản thì liên quan đến độ dài của nó Phần lớn các mạch vòng thuê bao có độ dài nhỏ hơn 4Km và có băng thông analog sử dụng vào khoảng 1Mhz Các mạch vòng ngắn hơn thậm chí có dung lượng cao hơn Việc khai thác băng thông này được thực hiện nhờ những tiến bộ tiến bộ trong kỹ thuật xử lý tín hiệu số.

Nhận ra các khách hàng có nhu cầu tốc độ download cao hơn tộc độ upload dữ liệu, ADSL dành phần lớn băng thông của mạch vòng thuê bao cho kênh

Trang 38

download Phụ thuộc vào độ dài của mạch vòng này, ADSL có thể đạt tốc độ download tới 7Mbps và upload tới vài trăm Kbps ADSL thực hiện việc này đồng thời giữ lại 3Kbps thấp cho dịch vụ thoại thông thường.

3.1.2 Mô hình tham chiếu của hệ thống ADSL

Chuẩn ITU G.922.1 đã đưa ra mô hình các khối chức năng của hệ thống ADSL như trên Hình 3.1.

Hình 3.1 Mô hình tham chiếu ADSL

+ ATU-C: Khối thu phát ADSL phía mạng.+ ATU-R: Khối thu phát ADSL phía khách hàng.+ AN: Nút truy nhập mạng.

+ HPF và LPF: Bộ lọc thông cao và bộ lọc thông thấp.+ CPE: Thiết bị của khách hàng.

Người sử dụng có thể lựa chọn việc sử dụng đồng thời dịch vụ thoại POTS bằng cách thêm bộ tách (Splitter) R tại phía thuê bao, khi đó tổng đài PSTN cần có bộ tách C.

Các giao diện trong mô hình tham chiếu:

+ V-C: Giao diện giữa điểm truy nhập và mạng băng rộng.+ U-C: Giao diện giữa đường dây và bộ chia phía tổng đài.+ U-C2: Giao diện giữa bộ chia và ATU-C.

+ U-R: Giao diện giữa đường dây và bộ chia phía khách hàng.ATU-R

Home networ

Customerspremise Wireing

Telephone set voiceiband

modem or ISDL terminal

Broatband network

Narrow- band network

U-R 2

C

GSTN or ISDN

CPE

Trang 39

+ U-R2: Giao diện giữa bộ chia và ATU-R.

+ T-R: Giao diện giữa ATU-R và lớp chuyển mạch (ATM, STM hoặc gói).+ T/S: Giao diện giữa kết cuối mạng với CPE.

Để đơn giản, các giao diện U-C và U-R, T-R và T-S được gọi chung là giao diện U và giao diện T.

3.1.3 Kỹ thuật truyền dẫn trong ADSL

ADSL có thể sử dụng kỹ ghép kênh phân chia theo tần số (FDM) hoặc kỹ thuật triệt phá tiếng vọng (EC) Với kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số, dải tần lên được tách biệt với dải tần xuống bởi một dải bảo vệ Hình 3.2 Vì vậy tránh được xuyên âm.

Hình 3.2 ADSL sử dụng kỹ thuật ghép kênh theo tần số

Với kỹ thuật xoá tiếng vọng, dải tần hướng lên nằm trong dải tần hướng xuống Hình 3.3 Như vậy, sử dụng kỹ thuật xoá tiếng vọng cho hiệu suất băng tần cao hơn nhưng kỹ thuật này gây ra xuyên âm, do đó nó đòi hỏi việc xử lý tín hiệu số phức tạp hơn.

Hình 3.3 ADSL sử dụng kỹ thuật triệt phá tiếng vọng

Do không bị ảnh hưởng tự xuyên âm tại trạm trung tâm (CO) nên kỹ thuật FDM cho chất lượng hướng lên tốt hơn nhiều so với kỹ thuật EC, nhưng băng tần

1 MHzDownstream Upstream

POTS FDM

1 MHzDownstream

Upstream

Echo Cancellation

Frequency

Trang 40

hướng xuống của kỹ thuật EC lớn hơn so với kỹ thuật FDM nên chất lượng hướng xuống của kỹ thuật EC tốt hơn của kỹ thuật FDM đặc biệt đối với đường dây có khoảng cách ngắn.

3.1.4 Các phương pháp điều chế trong ADSL

Có 3 phương pháp điều chế được sử dụng trong ADSL đó là:+ Phương pháp điều chế biên độ cầu phương (QAM).+ Phương pháp điều chế CAP

+ Phương pháp điều chế tần số rời rạc (DMT).Dưới đây sẽ nghiên cứu từng phương pháp cụ thể.

a Phương pháp điều chế biên độ cầu phương (QAM):

QAM là phương thức điều chế sử dụng một sóng hình sin và một sóng hình cosin ở cùng mộ tần số để truyền tín hiệu Hai sóng trên được truyền trên cùng một kênh Biên độ của hai sóng này (kể cả dấu) được sử dụng để truyền bit thông tin.

Sau đây là một ví dụ đơn giản về QAM truyền thông tin 4 bit trên cùng một kí hiệu Hình 3.4.

Hình 3.4 Ví dụ về hệ thống QAM truyền 4 bit trên 1 kí hiệu.

Bốn bít tín hiệu được ánh xạ lên 16 điểm trên mặt phẳng pha biên độ thành một chùm điểm Giá trị x và y của mỗi điểm tương ứng với biên độ của sóng sin và cosin được truyền lên kênh Cả phía phát và phía thu đều biết trước phép ánh xạ từ

Xác định dạng sóngXác định

chòm điểm

Bốn bít

được trên kênh

chiếu lên chòm điểm

Bốn bít ra

Tìm điểm gần nhất

Định dạng
Số trang	94
Dung lượng	2,3 MB