Mạng và các công nghệ truy nhập
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.75 MB, 86 trang )
16 November 2010
HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
MƠN HỌC:
MẠNG VÀ CÁC CƠNG NGHỆ TRUY NHẬP
Giảng viên:
•
Dương Thị Thanh Tú.
•
Bộ mơn Mạng viễn thơng – Khoa Viễn thơng1.
1
16 November 2010
MẠNG TRUY NHẬP
Thời lượng: 75 t (4đvht)
•
Lên lớp (lý thuyết): 55 tiết.
•
Bài tập: 4
•
Thực hành: 4
•
Tiểu luận mơn học: 12 tiết.
Yêu cầu kiến thức: Tổng quan về viễn thông, Ghép kênh tín hiệu
số, Anten và truyền sóng, Truyền dẫn vơ tuyến số, Kỹ thuật chuyển
mạch, mạng viễn thông.
2
16 November 2010
NỘI DUNG MÔN HỌC
Chương 1: Giới thiệu chung.
Chương 2: Kỹ thuật nền tảng trong công nghệ truy nhập.
Chương 3: Các công nghệ truy nhập.
Chương 4: Thiết kế mạng truy nhập
Tiểu luận mơn học.
3
16 November 2010
TIỂU LUẬN MƠN HỌC
Nội
dụng tiểu luận:
Các
công nghệ truy nhập.
Các
kỹ thuật cơ sở của công nghệ truy nhập.
Thiết
Yêu
4
kế mạng truy nhập
cầu:
SV/ nhóm.
Nộp
quyển, ghi đĩa CD và báo cáo TL.
4
16 November 2010
ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC
Chuyê
Chuyên cầ
cần: 10%
Kiể
Kiểm tra
: 20 %
Tiể
Tiểu luậ
luận
: 10 %
Thi kế
kết thú
thúc họ
học phầ
phần: 60%
5
16 November 2010
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-theHome 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 .
6
16 November 2010
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 .
7
16 November 2010
MÔN HỌC
CÁC CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP VÀ
MẠNG TRUY NHẬP
(Access Networks and Technologies )
8
16 November 2010
CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG TRUY NHẬP
Khái niệm:
9
Theo quan điểm truyền thống.
9
Theo quan điểm của ITU-T.
Phân loại:
9
Dựa trên băng thông.
9
Dựa trên môi trường truyền dẫn.
Quá trình và xu hướng phát triển.
9
16 November 2010
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.
10
16 November 2010
KHÁI NIỆM - Mạng truy nhập hiện đại dưới quan điểm của ITU-T
Q3
PSTN
ISDN
DDN
Thực
thể
mạng
POTS
V.90,92
Mạng
truy
nhập
NGN
ISDN
Thuê
bao
xDSL
...
...
SNI – Giao
diện nút dịch
vụ
UNI – Giao
diện người
sử dụng mạng
11
16 November 2010
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
xDSL
(Broad band - Intergrated Service Digital Network).
(Digital Subscriber Line).
PLC
(Power Line Carrier).
Truy
nhập quang …
12
16 November 2010
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.
13
16 November 2010
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
Truy
tin di động.
nhập vô tuyến cố định.
…
14
16 November 2010
Truy nhập vơ tuyến
15
16 November 2010
Q TRÌNH VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Truy nhËp IP
Cuèi thËp kû 90
Gi÷a thËp kỷ 90
Năm 1970
Năm 1890
NGDLC
V5 DLC
1-2G DLC
Cáp đồng
16
16 November 2010
Tổng đài phân tán RLC
RLC
SLC
MDF
Cáp đồng
CSS
SLC
LE
SLC
MDF
CSS
OLT
SLC
LDF
LDF
OLT
Cáp quang
RLC
17
16 November 2010
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
Có
động ở hai chế độ: Tập trung và phi tập trung.
3 thế hệ DLC: 1GDLC, 2GDLC va 3GDLC.
18
16 November 2010
Các chế độ hoạt động của DLC
Chế độ tập trung: Cấu hình DLC có số lượng tài ngun truyền dẫn
của hệ thống DLC ít hơn số thuê bao của nó.
ỴChế độ tập trung có thể dẫn đến tắc nghẽn khi số cuộc gọi yêu cầu
nhiều hơn số kênh trên đường truyền chung.
ỴGiảm
đáng kể chi phí đầu tư.
ỴMột
số người phục vụ sẽ bị từ chối phục vụ hoặc chấp nhận một thời
gian trễ nhất định.
ỴDung
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 ngun truyền
dẫn của hệ thống bằng số lượng thuê bao của nó.
19
16 November 2010
DLC thế hệ thứ nhất – 1G DLC
DS0
Phone
DS0
Codec
Codec
1GDLC
DS0
Fax
Codec
RT
DS0
Codec
Codec
LE
1GDLC
Kênh mã hoá
E1 or DS3
Codec
DS0
Codec
CT
DS0
Codec
Codec
Dial-Up
Modem
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.
20
16 November 2010
DLC thế hệ thứ hai – 2G DLC
DS0
Phone
DS0
2G DLC
RT
Ghép kênh
Fax
2G DLC
CT
LE
STM-1
DS0
Dial-Up
Modem
Hỗ trợ giao diện STM1, dùng cáp quang giữa CT và RT.
Gồm hai thế hệ:
•
UDLC (Universal DLC).
•
IDLC (Intergrated DLC).
21
16 November 2010
DLC thế hệ thứ hai – UDLC
UDLC -CT
UDLC- RT
DS0
DS0
Codec
Codec
Phone
DS0
Ghép kênh
Codec
LIU
LE
LIU
STM-1
Fax
DS0
Codec
Codec
DS0
Codec
DS0
Codec
Codec
Codec
Dial-Up
Modem
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 khơng cần một điều kiện đặc biệt gì hay nâng cấp tổng đài.
Hỗ trợ giao tiếp STM1 quang giữa CT-RT.
22
16 November 2010
DLC thế hệ thứ hai – IDLC
DS0
Phone
DS0
Fax
Ghép
kênh E1
Codec
Ghép kênh
Codec
LIU
STM-1
DS0
Dial-Up
Modem
IDLC
CT
Ghép
kênh E1
LE
Ghép
kênh E1
Codec
Cho phép sử dụng giao diện luồng E1 kết nối với tổng đài, giảm được
bước biến đổi A/D, D/A khơng cần thiết.
Chỉ có thể giao tiếp với tổng đài có cùng chuẩn giao tiếp IDLC (có thể dùng
V5.x).
Khơng
cần thiết bị ghép kênh PCM phía tổng đài, các kênh số liệu có thể
truy nhập trực tiếp từ tổng đài đến thiết bị PCM đàu xa, tạo khả năng điều
hành và bảo dưỡng tập trung.
23
16 November 2010
3G DLC hay NGDLC – DLC thế hệ kế tiếp
Phone
Ghép kênh
E1
Fax
Dial
Modem
3G DLC
RT
PC
ATM Based
STM-1/4/16
3G DLC Ghép kênh
CT
E1
LE
Ghép kênh
E1
CPE - bộ
truy nhập tích hợp
24
16 November 2010
Đấu nối 3G DLC trong mạng
DLC
DLC
LE
IP
B-RAS
Thiết bị
khách hàng
Vùng thuê
bao
DLC
Tổng đài
ATM
DLC
LE
PSTN
Thiết bị
khách hàng
Vùng thuê
bao
Tổng đài
25
16 November 2010
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.
26
16 November 2010
KHÁI NIỆM - Mạng truy nhập theo quan điểm truyền thống (1)
Tổng đài
nội hạt
MDF
Tủ/ hộp
cáp
Thuê bao
MDF: Main Distribution Frame
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.
27
16 November 2010
Thiết bị truy nhập IP
PSTN
máy ĐT IP
gateway
softswitch
IP hay MPLS
xDSL
access gateway
IP hay MPLS switch-router
28
16 November 2010
Truy nhập trong mạng thế hệ sau NGN
29
16 November 2010
Truy nhập trong mạng thế hệ sau NGN
Vô tuyến: GSM, 3G, 4G, WLAN, WMAN.
Hữu tuyến: xDSL, CM, PON, PLC.
30
16 November 2010
Thiết bị truy nhập đa dịch vụ MSAN
31
16 November 2010
Mạng truy nhập băng rộng (kiến trúc MAN theo Cisco)
32
16 November 2010
Mạng truy nhập băng rộng (kiến trúc MANE của VNPT)
CES
Dịch vụ
Mega VNN
CES
BRAS
IP/MPLS Backbone
PE
Dịch vụ thoại,
multimedia ,
MegaWAN
CES
`
CES
Hệ thống
quản lý
Ring core
Ring access
CES
CES
Ring access
CES
CES
CES
CES
Ring access
CES
CES
CES
SDH
CES
CES
CES
33
16 November 2010
Kết nối các node truy nhập đến MANE
IP DSLAM /
MSAN
IP DSLAM /
MSAN
`
IP DSLAM /
MSAN
Cáp quang
Hệ thống
quản lý
CES
Cáp quang
Ring access
CES
IP DSLAM /
MSAN
CES
IP DSLAM /
MSAN
Cáp quang
IP DSLAM /
MSAN
IP DSLAM /
MSAN
IP DSLAM /
MSAN
Cáp quang
IP DSLAM /
MSAN
IP DSLAM /
MSAN
IP DSLAM /
MSAN
34
16 November 2010
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).
35
16 November 2010
Thảo luận: Giải pháp truy nhập trong giai đoạn quá độ
Bài tốn lựa chọn giải pháp truy nhập:
•Khu
vực nơng thơn mới chuyển lên đơ thị.
•Số
lượng cáp đồng dự phịng cịn nhưng rất
hạn chế.
•Có
sự cạnh tranh của nhiều nhà cung cấp
dịch vụ viễn thông
36
16 November 2010
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.
37
16 November 2010
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.
38
16 November 2010
Một số kỹ thuật cơ sở trong công nghệ truy nhập
39
16 November 2010
Kỹ thuật phát hiện và sửa lỗi
Mã hố kênh
Waveform (dạng sóng)
Structured Sequences
(chuỗi cấu trúc)
M-ary signaling
Antipodal (đối cực)
Block (mã khối)
Orthogonal (trực giao)
Convolutional (mã xoắn)
Trellis-code modulation
Turbo
…
…
40
16 November 2010
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 hố.
k
bit thơng tin tạo ra 2k 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 2n chuỗi
riêng biệt và cũng gọi là khơng gian n chiều.
ỴMã
khối tuyến tính sẽ biến đổi một chuỗi thơng tin trong 2k chuỗi thành
một chuỗi dữ liệu duy nhất trong 2n chuỗi hay nói cách khác đó là một
biểu diễn ánh xạ 1-1 từ tập tin đến tập từ mã.
ỴMã
khối tuyến tính bao gồm một số loại mã nổi tiếng như: mã vòng (mã
cyclic), mã Hamming, mã Golay mở rộng, mã BCH.
41
16 November 2010
Ví dụ phép gán từ mã thơng tin trong mã khối tuyến tính
Ví dụ mã khối tuyến tính (6,3)
Ỵk=3,
2 k = 23 = 8
(8 véc tơ thơng tin hay 8 từ mã)
Ỵn
= 6, 2n = 26 = 64
(64 vectơ trong không gian V6)
Véc tơ thông tin
Từ mã
000
000000
100
110100
010
011010
110
101110
001
101001
101
011101
011
110011
111
000111
42
16 November 2010
Một số loại mã khối tuyến tính
Mã
cyclic (mã vòng)
Mã
Hamming
Mã
Golay
Mã
Golay mở rộng
(n, k) = (23,12)
(n, k) = (24,12)
Mã
BCH (Bose – Chadhuri- Hocquenghem): trường
hợp tổng quát của mã Hamming
Khả năng phát hiện lỗi: e= dmin-1
Khả năng sửa lỗi: t=(dmin –1 )/2
43
16 November 2010
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 trước đó.
44
16 November 2010
Ví dụ về bộ mã xoắn tốc độ ½, K=3
45
16 November 2010
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=(df-1)/2
46
16 November 2010
Xác định đầu ra theo đa thức sinh
47
16 November 2010
Xác định đầu ra theo biểu đồ trạng thái
01
chuỗi đầu vào m = 101
chuỗi đầu ra u = 11 10 00 10 11
48
16 November 2010
Xác định đầu ra theo sơ đồ cây
chuỗi đầu vào m = 110 11
chuỗi đầu ra u = 11 01 01 00 01
49
16 November 2010
Xác định đầu ra theo biểu đồ lưới
chuỗi đầu vào m = 101
chuỗi đầu ra u = 11 10 00 10 11
50
