MẠNG VÀ CÁC CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP MẠNG VÀ CÁC CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP

16 November 2010
1
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
MẠNG VÀ CÁC CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP
MẠNG VÀ CÁC CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP
MÔN HỌC:
MÔN HỌC:
Giảng viên:
Giảng viên:
•
•
Dương Thị Thanh Tú.
Dương Thị Thanh Tú.
•
•
Bộ môn Mạng viễn thông
Bộ môn Mạng viễn thông
–
–
Khoa Viễn thông1.
Khoa Viễn thông1.
16 November 2010
2
Thời lượng:
Thời lượng: 75 t (4đvht)
• Lên lớp (lý thuyết): 55 tiết.
• Bài tập: 4
• Thực hành: 4
• Tiểu luận môn học: 12 tiết.
MẠNG TRUY NHẬP
Yêu cầu kiến thức:

Yêu cầu kiến thức: Tổng quan về viễn thông, Ghép kênh tín hiệu
số, Anten và truyền sóng, Truyền dẫn vô tuyến số, Kỹ thuật chuyển
mạch, mạng viễn thông.
16 November 2010
3
NỘI DUNG MÔN HỌC


Chương 1:
Chương 1: Giới thiệu chung.


Chương 2:
Chương 2: Kỹ thuật nền tảng trong công nghệ truy nhập.


Chương 3:
Chương 3: Các công nghệ truy nhập.
 Chương 4: Thiết kế mạng truy nhập


Tiểu luận môn học.
Tiểu luận môn học.
16 November 2010
4
TIỂU LUẬN MÔN HỌC


Nội dụng tiểu luận:
Nội dụng tiểu luận:

 Các công nghệ truy nhập.
 Các kỹ thuật cơ sở của công nghệ truy nhập.
 Thiết kế mạng truy nhập


Yêu cầu:
Yêu cầu:
 4 SV/ nhóm.
 Nộp quyển, ghi đĩa CD và báo cáo TL.
16 November 2010
5
ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC

Chuy
Chuy
ê
ê
n c
n c
ầ
ầ
n
n: 10%

Ki
Ki
ể
ể
m tra
m tra : 20 %


Ti
Ti
ể
ể
u lu
u lu
ậ
ậ
n
n : 10 %

Thi k
Thi k
ế
ế
t th
t th
ú
ú
c h
c h
ọ
ọ
c ph
c ph
ầ
ầ
n
n: 60%

16 November 2010
6
TÀI LIỆU THAM KHẢO (1)
1. Ashwin Gumaste, Tony Antony, First Mile Access Networks and
Enabling Technologies, Cisco Press, 2004 .
2. Paul France, Local Access Network Technologies, Institution of
Electrical Engineers , 2004 .
3. Chinlon Lin, Broadband Optical Access Networks and Fiber-to-the-
Home Systems Technologies and Deployment Strategies, John Wiley &
Sons Ltd, 2006 .
4. Shlomo Ovadia, Broadband Cable TV Access Networks: from
technologies to applications, Prentice Hall, 2001 .
5. Halid Hrasnica Abdelfatteh Haidine Ralf Lehnert, Broadband Powerline
Communications Networks, John Wiley & Sons Ltd, 2004 .
6. Philip Golden, Hervé Dedieu, Krista Jacobsen, Fundamentals of DSL
Technology, Taylor & Francis Group, 2006 .
16 November 2010
7
TÀI LIỆU THAM KHẢO (2)
7. Nguyễn Việt Hùng, Dương Thị Thanh Tú, “Mạng truy nhập”,
Tài liệu giảng dậy, Học viện CNBCVT, 2008.
8. Nguyễn Việt Hùng, “Công nghệ truy nhập trong mạng NGN”,
Tài liệu giảng dậy, Học viện CNBCVT, năm 2006.
9. Dương Thị Thanh Tú, “Mạng và các công nghệ truy nhập”,
bài giảng, Học viện CNBCVT, 2010.
10. Nguyễn Quý Sỹ, Nguyễn Việt Cường, “Kỹ thuật mạng và
cung cấp dịch vụ ADSL”, Tài liệu giảng dậy, Học viện
CNBCVT, tháng 4 năm 2003 .
16 November 2010
8

MÔN HỌC
(
(
Access Networks and Technologies
Access Networks and Technologies
)
)
CÁC CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP VÀ
CÁC CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP VÀ
MẠNG TRUY NHẬP
MẠNG TRUY NHẬP
16 November 2010
9
CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG TRUY NHẬP

Khái niệm:
Khái niệm:
9 Theo quan điểm truyền thống.
9 Theo quan điểm của ITU-T.

Phân loại:
Phân loại:
9 Dựa trên băng thông.
9 Dựa trên môi trường truyền dẫn.

Quá trình và xu hướng phát triển.
Quá trình và xu hướng phát triển.
16 November 2010
10
KHÁI NIỆM - Mạng truy nhập theo quan điểm truyền thống (2)

 Nhược điểm:
 Hạn chế khả năng cung cấp các dịch vụ mới, đặc biệt là dịch vụ
băng rộng.
 Chi phí đầu tư lớn, lãng phí thiết bị.
 Bán kính phục vụ nhỏ.
 Phương án khắc phục:
 Dùng tổng đài phân tán RLC.
 Dùng bộ cung cấp mạch vòng thuê bao số DLC.
 Chuyển tiếp quang, vi ba.
 Thay đổi đường kính cỡ cáp.
16 November 2010
11
KHÁI NIỆM - Mạng truy nhập hiện đại dưới quan điểm của ITU-T
PSTN
ISDN
DDN
NGN

POTS
V.90,92
ISDN
xDSL

Mạng
truy
nhập
Q
3
SNI – Giao
diện nút dịch

vụ
UNI – Giao
diện người
sử dụng -
mạng
Thuê
bao
Thực
thể
mạng
16 November 2010
12
PHÂN LOẠI - Dựa trên băng thông
Truy nhập băng hẹp: (< 2Mb/s)
Truy nhập bằng quay số (Dial-up): 56Kb/s.
N-ISDN (Narrow - Intergrated Service Digital Network): 2B+D,
23B+D, 30B+D.
Truy nhập băng rộng: (> 2Mb/s)
B-ISDN (Broad band - Intergrated Service Digital Network).
xDSL (Digital Subscriber Line).
PLC (Power Line Carrier).
Truy nhập quang …
16 November 2010
13
PHÂN LOẠI - Dựa trên môi trường truyền dẫn
Hữu tuyến:
Cáp đồng xoắn đôi:
Modem băng tần thoại.
ISDN.
xDSL.

Cáp đồng trục lai ghép với cáp quang: Modem cáp.
Cáp điện lực: PLC.
Cáp quang: PON.
16 November 2010
14
PHÂN LOẠI - Dựa trên môi trường truyền dẫn
Vô tuyến:
MMDS: Multipoint Multichannel Distribution System.
LMDS: Local Multichannel Distribution System.
WLAN: Wireless Local Area Network.
Truy nhập vệ tinh.
Thông tin di động.
Truy nhập vô tuyến cố định.
 …
16 November 2010
15
Truy nhập vô tuyến
16 November 2010
16
QUÁ TRÌNH VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN
N¨m 1890
C¸p ®ång
1-2G DLC
N¨m 1970
V5 DLC
Gi÷a thËp kû 90
NGDLC
Cuèi thËp kû 90
Truy nhËp IP
16 November 2010

17
Tổng đài phân tán RLC
OLT
Cáp đồng
LE

MDF
CSS
RLC
SLC
SLC

LDF
Cáp quang
OLT
LDF

MDF
CSS
RLC
SLC
SLC

16 November 2010
18
Bộ cung cấp mạch vòng thuê bao số DLC
Khái niệm:
Là giải pháp đưa giao diện thuê bao từ tổng đài nội hạt đến khu vực
thuê bao, hạn chế tối đa mạch vòng thuê bao truyền tải tín hiệu tương
tự.

Bao gồm hai thành phần chính:
 Khối giao tiếp phía tổng đài CT (Central Office Terminal): được đặt
ngay tại tổng đài.
 Khối giao tiếp phía xa RT (Remote Terminal): được đặt tại khu vực
tập trung nhiều thuê bao.
Đặc điểm:
Hoạt động ở hai chế độ: Tập trung và phi tập trung.
Có 3 thế hệ DLC: 1GDLC, 2GDLC va 3GDLC.
16 November 2010
19
Các chế độ hoạt động của DLC
 Chế độ tập trung: Cấu hình DLC có số lượng tài nguyên truyền dẫn
của hệ thống DLC ít hơn số thuê bao của nó.
ÎChế độ tập trung có thể dẫn đến tắc nghẽn khi số cuộc gọi yêu cầu
nhiều hơn số kênh trên đường truyền chung.
ÎGiảm đáng kể chi phí đầu tư.
ÎMột số người phục vụ sẽ bị từ chối phục vụ hoặc chấp nhận một thời
gian trễ nhất định.
ÎDung lượng của hệ thống phụ thuộc vào xác suất tắc nghẽn chấp
nhận được trên đường truyền từ CO-RT, thường từ 0,1% đến 0,5%
 Chế độ phi tập trung: Cấu hình DLC có số lượng tài nguyên truyền
dẫn của hệ thống bằng số lượng thuê bao của nó.
16 November 2010
20
DLC thế hệ thứ nhất – 1G DLC
DS0
1GDLC
Phone
Fax
Dial-Up

Modem
Kênh mã hoá
E1 or DS3
LE
Codec
Codec
Codec
RT
Codec
Codec
Codec
1GDLC
CT
Codec
Codec
Codec
DS0
DS0
DS0
DS0
DS0
 Hoạt động được với mọi loại tổng đài, theo chế độ phi tập trung.
 Chỉ hỗ trợ giao diện cáp đồng truyền thống giữa DLC - CT với tổng đài,
kết nối RT-CT thông qua giao diện E1, DS3.
 Là giải pháp tạm thời, ra đời từ những năm 70 của thế kỷ trước.
16 November 2010
21
DLC thế hệ thứ hai – 2G DLC
 Hỗ trợ giao diện STM1, dùng cáp quang giữa CT và RT.
 Gồm hai thế hệ:

• UDLC (Universal DLC).
• IDLC (Intergrated DLC).
DS0
DS0
DS0
2G DLC
CT
2G DLC
RT
Phone
Fax
Dial-Up
Modem
Ghép kênh
LE
STM-1
16 November 2010
22
DLC thế hệ thứ hai – UDLC
UDLC- RT
UDLC -CT
DS0
LIU
Phone
Fax
Dial-Up
Modem
LE
Codec
Codec

Codec
LIU
Codec
Codec
Codec
DS0
DS0
DS0
DS0
DS0
Ghép kênh
STM-1
Codec
Codec
Codec
LIU: Line Interface Unit - Bộ giao tiếp đường dây phía tổng đài.
 Giao diện tương tự với tổng đài -> Có thể giao tiếp với mọi loại tổng đài
mà không cần một điều kiện đặc biệt gì hay nâng cấp tổng đài.
 Hỗ trợ giao tiếp STM1 quang giữa CT-RT.
16 November 2010
23
DLC thế hệ thứ hai – IDLC
IDLC
CT
DS0
LIU
Phone
Fax
Dial-Up
Modem

LE
Codec
Codec
Codec
DS0
DS0
Ghép
kênh E1
Ghép kênh
STM-1
Ghép
kênh E1
Ghép
kênh E1
 Cho phép sử dụng giao diện luồng E1 kết nối với tổng đài, giảm được
bước biến đổi A/D, D/A không cần thiết.
 Chỉ có thể giao tiếp với tổng đài có cùng chuẩn giao tiếp IDLC (có thể dùng
V5.x).
Không cần thiết bị ghép kênh PCM phía tổng đài, các kênh số liệucó thể
truy nhập trực tiếp từ tổng đài đến thiết bị PCM đàu xa, tạo khả năng điều
hành và bảo dưỡng tập trung.
16 November 2010
24
3G DLC hay NGDLC – DLC thế hệ kế tiếp
Ghép kênh
E1
3G DLC
CT
3G DLC
RT

Phone
Fax
Dial
Modem
ATM Based
STM-1/4/16
LE
CPE - bộ
truy nhập tích hợp
PC
Ghép kênh
E1
Ghép kênh
E1
16 November 2010
25
Đấu nối 3G DLC trong mạng
Tổng đài
Thiết bị
khách hàng
Vùng thuê
bao
LE
DLC
DLC
IP
IP
B-RAS
PSTN
Tổng đài

Thiết bị
khách hàng
Vùng thuê
bao
LE
DLC
DLC
ATM
16 November 2010
26
3G DLC hay NGDLC – DLC thế hệ kế tiếp
 Nhược điểm:
 Băng thông và dung lượng hạn chế.
 Nút cổ chai trong vòng truy nhập nếu phần lớn thuê bao sử dụng
dịch vụ xDSL và nút cổ chai trong mạng lõi ATM.
 Khó mở rộng dung lượng.
 Kiến trúc phức tạp, qua nhiều lớp (IP qua ATM qua SDH/DSL).
 Giá thành và chi phí tương đối cao.
16 November 2010
27
KHÁI NIỆM - Mạng truy nhập theo quan điểm truyền thống (1)
 Khái niệm:
 Nằm giữa tổng đài và thiết bị đầu cuối của khách hàng.
 Thực hiện chức năng truyền dẫn tín hiệu.
 Kết nối trực tiếp đến thuê bao.
Tổng đài
nội hạt
MDF
Tủ/ hộp
cáp

Thuê bao
MDF: Main Distribution Frame
16 November 2010
28
Thiết bị truy nhập IP
IP hay MPLS
IP hay MPLS switch-router
softswitch
PSTN
gateway
access gateway
xDSL
máy ĐT IP
16 November 2010
29
Truy nhập trong mạng thế hệ sau NGN
16 November 2010
30
Truy nhập trong mạng thế hệ sau NGN
 Vô tuyến: GSM, 3G, 4G, WLAN, WMAN.
 Hữu tuyến: xDSL, CM, PON, PLC.
16 November 2010
31
Thiết bị truy nhập đa dịch vụ MSAN
16 November 2010
32
Mạng truy nhập băng rộng (kiến trúc MAN theo Cisco)
16 November 2010
33
Mạng truy nhập băng rộng (kiến trúc MANE của VNPT)

S
D
H
Ring core
CES
IP/MPLS Backbone
`
BRAS
PE
Ring access
Ring access
Ring access
Hệ thống
quản lý
Dịch vụ
Mega VNN
Dịch vụ thoại,
multimedia ,
MegaWAN
CES
CES CES
CES
CES
CES
CES
CES
CES
CES
CES
CES

CES CES
CES
16 November 2010
34
Kết nối các node truy nhập đến MANE
Ring access
`
IP DSLAM /
MSAN
Cáp quang
Cáp quang
Hệ thống
quản lý
CES
CES
CES
IP DSLAM /
MSAN
IP DSLAM /
MSAN
IP DSLAM /
MSAN
IP DSLAM /
MSAN
IP DSLAM /
MSAN
IP DSLAM /
MSAN
IP DSLAM /
MSAN

IP DSLAM /
MSAN
IP DSLAM /
MSAN
IP DSLAM /
MSAN
Cáp quang
Cáp quang
16 November 2010
35
Xu hướng phát triển
1. Cung cấp cho khách hàng băng thông gần như
không hạn chế (Các công nghệ quang thụ động).
2. Cung cấp cho người dùng kết nối mọi lúc, mọi nơi
với tốc độ có thể thoả mãn (truy nhập vô tuyến với
các thế hệ từ 2 đến 4).
16 November 2010
36
Thảo luận: Giải pháp truy nhập trong giai đoạn quá độ
 Bài toán lựa chọn giải pháp truy nhập:
•Khu vực nông thôn mới chuyển lên đô thị.
•Số lượng cáp đồng dự phòng còn nhưng rất
hạn chế.
•Có sự cạnh tranh của nhiều nhà cung cấp
dịch vụ viễn thông
16 November 2010
37
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
 Chương 1 giới thiệu quan điểm truyền thống cũng như
hiện đại về khái niệm mạng truy nhập, các công nghệ truy

nhập và sự phát triển của các hệ thống truy nhập.
 Xu hướng phát triển của mạng truy nhập trong tương lai
tuy có nhiều quan điểm khác nhau nhưng đều thống nhất
hướng tới công nghệ truy nhập theo mạng thế hệ sau NGN
với tiêu chí truy nhập mọi lúc mọi nơi và không hạn chế tốc
độ.
16 November 2010
38
CHƯƠNG 2
MỘT SỐ KỸ THUẬT CƠ SỞ TRONG
CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP
 Kỹ thuật giảm thiểu tác động của nhiễu:
• Kỹ thuật phát hiện và sửa lỗi.
• Kỹ thuật đan xen.
 Kỹ thuật đa truy nhập:
CSDM, FDMA, TDMA, CDMA, SDMA, OFDMA, IDMA.
 Bảo mật.
16 November 2010
39
Một số kỹ thuật cơ sở trong công nghệ truy nhập
16 November 2010
40
Kỹ thuật phát hiện và sửa lỗi
Mã hoá kênh
Mã hoá kênh
Waveform (dạng sóng)
M-ary signaling
Antipodal (đối cực)
Orthogonal (trực giao)
Trellis-code modulation

…
Structured Sequences
(chuỗi cấu trúc)
Block (mã khối)
Convolutional (mã xoắn)
Turbo
…
16 November 2010
41
Mã khối tuyến tính
Là một loại mã kiểm tra chẵn lẻ, đặc trưng bởi (n,k).
Bộ mã hoá sẽ biến đổi k số hạng thông tin thành 1 khối gồm n số hạng
(n>k) - một véc tơ mã hoá.
k bit thông tin tạo ra 2
k
dãy bit thông tin riêng biệt - một véc tơ thông tin,
gọi là không gian k chiều -> Khối n bit cũng có thể tạo thành 2
n
chuỗi
riêng biệt và cũng gọi là không gian n chiều.
ÎMã khối tuyến tính sẽ biến đổi một chuỗi thông tin trong 2
k
chuỗi thành
một chuỗi dữ liệu duy nhất trong 2
n
chuỗi hay nói cách khác đó là một
biểu diễn ánh xạ 1-1 từ tập tin đến tập từ mã.
ÎMã khối tuyến tính bao gồm một số loại mã nổi tiếng như: mã vòng (mã
cyclic), mã Hamming, mã Golay mở rộng, mã BCH.
16 November 2010

42
Ví dụ phép gán từ mã thông tin trong mã khối tuyến tính
Véc tơ thông tin Từ mã
000 000000
100 110100
010 011010
110 101110
001 101001
101 011101
011 110011
111 000111
Ví dụ mã khối tuyến tính (6,3)
Îk=3, 2
k
= 2
3
= 8
(8 véc tơ thông tin hay 8 từ mã)
În = 6, 2
n
= 2
6
= 64
(64 vectơ trong không gian V6)
16 November 2010
43
Một số loại mã khối tuyến tính
 Mã cyclic (mã vòng)
 Mã Hamming
 Mã Golay

 Mã Golay mở rộng
 Mã BCH (Bose – Chadhuri- Hocquenghem): trường
hợp tổng quát của mã Hamming
(n, k) = (23,12)
(n, k) = (24,12)
Khả năng phát hiện lỗi: e= d
min
-1
Khả năng sửa lỗi: t=(d
min
–1 )/2
16 November 2010
44
Mã xoắn
 Quá trình tạo
ra n phần tử
đầu ra của bộ
mã hoá phụ
thuộc vào k
bit đầu vào
và K-1 tập
hợp k bit đầu
vào tr
ư
ớc đó.
16 November 2010
45
Ví dụ về bộ mã xoắn tốc độ ½, K=3
16 November 2010
46

Xác định đầu ra theo trạng thái thanh ghi
chuỗi đầu vào m = 101
chuỗi đầu ra u = 11 10 00 10 11
Khả năng sửa lỗi: t=(d
f
-1)/2
16 November 2010
47
Xác định đầu ra theo đa thức sinh
16 November 2010
48
Xác định đầu ra theo biểu đồ trạng thái
chuỗi đầu vào m = 101
chuỗi đầu ra u = 11 10 00 10 11
01
16 November 2010
49
Xác định đầu ra theo sơ đồ cây
chuỗi đầu vào m = 110 11
chuỗi đầu ra u = 11 01 01 00 01
16 November 2010
50
Xác định đầu ra theo biểu đồ lưới
chuỗi đầu vào m = 101
chuỗi đầu ra u = 11 10 00 10 11