Công nghệ truy cập trong mạng NGN P1

Chia sẻ: Khinh Kha Kha | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:30

Thêm vào BST

Báo xấu

162
lượt xem 65
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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.”

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Công nghệ truy cập trong mạng NGN P1

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 Nhận thực, cấp phép và lập tài Account 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 Viện Quốc Gia Mỹ Institute 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
Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN C/I Carrier to Interference Ratio Tỉ số tín hiệu/ nhiễu CA Collision Avoidance Tránh xung đột CAP Carrierless Amplitude and Phase Điều chế biên độ pha không sóng modulation mang CBC Cipher Block Chaining Chuỗi khối mã hóa CC Confirmation Code Mã xác nhận CCI Co-Channel Interference Nhiễu kênh liên kết CCK Complementary Coded Keying Khóa mã hóa bổ sung CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CID Connection Identifier Nhận dạng kết nối CO Central Office Trung tâm chuyển mạch CP Cyclic Prefix Tiền tố tuần hoàn CPE Customer Premises Equipment Thiết bị truyền thông cá nhân CPE Customer Premises Equipment Thiết bị truyền thông cá nhân CPS Common Part Sublayer Lớp con phần chung CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra độ dư vòng tuần hoàn CS Convergence Sublayer Lớp con hội tụ CSMA Carrier Sense Multiple Access Đa truy nhập cảm nhận sóng mang CSN Connection Service Network Mạng dịch vụ kết nối CTC Concatenated Turbo Code Mã Turbo xoắn DAMA Demand Assigned Multiple Access Đa truy nhập ấn định theo nhu cầu DCD Downlink Channel Descriptor Miêu tả kênh đường xuống DCF Distributed Control Function Chức năng điều khiển phân tán DES Data Encryption Standard Chuẩn mật mã hóa dữ liệu DFE Decision Feedback Equalization Phân đoạn hồi tiếp quyết định DFS Dynamic Frequence Selecton Lựa chọn tần số động DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình Host động DL Downlink Đường xuống DLFP Downlink Frame Preamble Tiền tố khung đường xuống DMT Discrete Multiple Tone Modulation Điều chế đa tần rời rạc DSA Dynamic Services Addition Bổ sung các dịch vụ động DSC Dynamic Services Change Chuyển đổi các dịch vụ động DSL Digital Subcriber Line Đường dây thuê bao số v
Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN DSLAM DSL Access Module Khối truy nhập DSL EAP Extensible Authentication Protocol Giao thức nhận thực mở rộng EC Encryption Control Điều khiển mật mã hóa ECB Electronic Code Book Sách mã điện tử EDCA Enhanced Distributed Control Access Truy nhập điều khiển phân tán nâng cao EDGE Enhanced Data Rates Các tốc độ dữ liệu được nâng cấp EKS Encryption Key Sequence Chuỗi khóa mật mã ETSI European Technical Standards Viện Chuẩn kĩ thuật Châu Âu Institute ETSI European Telecommunications Viện các chuẩn viễn thông Châu Standards Institute Âu EV-DO Enhanced Version- Data Only Chỉ dữ liệu-phiên bản nâng cao Ex Exchange Tổng đài FBSS Fast Base Station Switch Chuyển mạch trạm gốc nhanh FCH Frame Control Header Tiêu đề điều khiển khung FDD Frequency Division Duplexing Song công phân chia theo tần số FDD Frequence Division Duplex Song công phân chia theo tần số FDM Frequence Division Mutiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số FEC Forward Error Correction Sửa lỗi trước FEC Forward Error Crrection Hiệu chỉnh lỗi trước FEXT Far-End Crosstalk Xuyên âm đầu xa FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh FFT Fast Fourier Transform Chuyển đổi Fourier nhanh FSAN Full Service Access Network Tổ chức điều hành mạng truy nhập dịch vu đầy đủ FSH Fragmentation Subheader Tiêu đề con phân đoạn FTTC/B Fiber To The Curb/Building Cáp quang tới khu vực/cao ốc FTTCab Fiber To The Cabinet Cáp quang đến tủ phân phối FTTEx Fiber To The Exchage Cáp quang tới tổng đài FTTH Fiber To The Home Cáp quang tới nhà GMS Global System for Mobile Hệ thống truyền thông di động toàn communication cầu GPC Grant Per Connection Cấp phát trên mỗi trạm gốc GPRS Generalized Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung GPSS Grant Per Subscriber Station Cấp phát trên mỗi trạm thuê bao GSM Global System For Mobile Hệ thống toàn cầu cho truyền vi
Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Communicatons thông di động HARQ Hybrid Automatic Retransmission Yêu cầu truyền lại tự động kết hợp Request HCS Header Check Sequence Thứ tự kiểm tra tiêu đề HFC Hybrid Fiber Coaxial Mạng lai cáp quang cáp đồng trục HHO Hard HandOver Chuyển giao cứng HSDPA High Speed Downlink Packet Access Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HSUPA High Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đường lên tốc độ cao HT Header Type Loại tiêu đề IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Biến đổi ngược Fourier rời rạc IEEE Institute of Electrical and Electronic Viện các kĩ sư điện và điện tử Engineers IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi fourier ngược nhanh IMT International Mobile T Viễn thông di động quốc tế elecommunications IP Internet Protocol Giao thức Internet IP Internet Protocol Giao thức liên mạng ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số đa dịch vụ ISI Inter-Symbol Interference Nhiễu giữa các Symbol ISM Industrial Scientific and Medical Công nghiệp khoa học và hóa học ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet KEK Key Encryption Key Khóa mật mã khóa LAN Local Area Network Mạng vùng cục bộ LMDS Phân phối dịch vụ nội hạt LOS Line Of Sight Tầm nhìn thẳng LPF Low Pass Filter Bộ lọc thông thấp LSB Least Significant Bit Bít ít ý nghĩa nhất MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập phương tiện MAN Metropolitan Area Network Mạng vùng thành thị MDHO Marco Diversity Handover Chuyển giao đa dạng bằng Marco MIMO Multiple Input Multiple Output Nhiều đầu vào nhiều đầu ra MIP Mobile Internet Protocol Giao thức Internet di động MISO Multiple Input Single Output Nhiều đầu vào một đầu ra MMDS Phân phối dịch vụ đa kênh đa điểm vii
Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN MPLS Multi Protocol Label Switching Giao thức chuyển mạch nhãn đơn giản MRC Maximum Ratio Combining Kết hợp tỉ số cực đại MS Mobile Station Trạm di động MSB Most Significant Bit Bít ý nghĩa nhất NACK Non-ACK Không xác nhận NAP Network Access Provider Nhà cung cấp truy nhập mạng NEXT Near-End Crosstalk Xuyên âm đầu gần NGN Next Generation Network Mạng kế tiếp NLOS Non Line Of Sight Không tầm nhìn thẳng NTE Network Termination Equipment Thiết bị đầu cuối mạng OFDM Orthogonal Frequence Division Ghép kênh phân chia theo tần số Multiplexing trực giao OFDMA Orthogonal Frequence Division Đa truy nhập phân chia theo tần số Multiple Access trực giao OLT Optical Line Terminal Đầu cuối đường dây quang ONU Optical Network Unit Đơn vị mạng quang PAN Personal Area Network Mạng cá nhân PCF Point Control Function Chức năng điều khiển điểm PDA Personal Digital Assistant Hỗ trợ cá nhân dùng kĩ thuật số PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức PHS Payload Header Suppression Nén tiêu đề tải trọng PKM Privacy Key Management Quản lí khóa bảo mật PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PLOAM Physical Layer Operation and Quản lí và hoạt động của tầng vật lí Management PMD Physical Medium Dependent Môi trường vật lí phụ thuộc PMP Point to Multipoint Điểm-đa điểm PMS Physical Medium Specific Đặc tính môi trường vật lí PN Packet Number Số gói PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động POTS Plain Old Teliphone Service Dịch vụ truyền thống PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm-điểm PS Physical Slot Khe vật lí PSCN Packet Switched Core Network Mạng lõi chuyển mạch gói PSD Power Spectral Density Mật độ phổ công suất viii
Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN PSH Packing Subheader Tiêu đề con gói PSTN Public Switch Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PTP Point to Point Điểm-điểm QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương QPSK Quadratura Phase Shift Keying Khóa chuyển pha cầu phương RAN Region Area Netwwork Mạng vùng địa phương REQ Request Yêu cầu RFI Radio Frequency Interference Nhiễu tần số vô tuyến RLC Radio Link Controller Bộ điều khiển liên kết vô tuyến RS Reed-Solomon Mã Reed-Solomon RTG Receive Transition Gap Khoảng trống chuyển giao đầu thu Rx Receiver Đầu thu SA Security Association Kết hợp bảo mật SAID Security Association Identifier Nhận dạng kết hợp bảo mật SAP Service Access Point Điểm truy nhập dịch vụ SDH Synchronous Digital Hierarchy Hệ thống phân cấp kỉ thuật số đồng bộ SDU Service Data Unit Đơn vị dữ liệu dịch vụ SHA Secure Hash Algorithm Thuật toán xáo trộn bảo mật SN Service Node Node dịch vụ SNR Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu trên nhiễu SOFDMA Scalable Orthogonal Frequence Ghép kênh phân chia theo tần số Division Multiple Access trực giao theo tỉ lệ SOHO Small Office Home Office Văn phòng gia đình văn phòng nhỏ SONET Synchronous Optical Network Chuẩn xác định truyền thông trên cáp quang SS Subscriber Station Trạm thuê bao SSCS Specify ServicesConvergence Lớp con hội tụ các dịch vụ riêng Sublayer STC Space Time Code Mã không gian thời gian STM Synchronuos Transfer Mode Trường chuyển mạch đồng bộ TC Transmission Convergence Lớp hội tụ truyền dẫn TDD Time Division Duplex theo thời gian Song công phân chia TDM Time Division Multiplexing theo thời Ghép kênh phân chia gian TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã ix
Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN TDMA Time Division Multiplexing Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian TE Termination Equipment Thiết bị đầu cuối TEK Traffic Encryption Key Khóa mật mã lưu lượng TFTP Trivial File Transfer Protocol Giao thức truyền tệp thông thường TLS Transport Layer Security Bảo mật lớp truyền tải TLV Type/Length/Value Loại/ Độ dài/ Giá trị Tx Transmiter Đầu phát UCD Uplink Channel Descriptor Miêu tả kênh đường lên UGS Unsolicited Grant Service Dịch vụ cấp phát không kết hợp UL Uplink Đường lên UMTS Universal Mobile Telecommunication Hệ thống viễn thông di động toàn System cầu UMTS UTRA UMTS terrestrial Radio Access Truy nhập vô tuyến trên mặt đất UNI User Network Interface Giao diện người dùng mạng UTRAN UMTS terrestrial Radio Access Mạng truy nhập vô tuyến trên mặt Network đất UMTS VoIP Voice Over IP Thoại qua IP VTU VDSL Transmission Unit Khối truyền dẫn VDSL VTU-O VDSL Transmission Unit CO Khối truyền dẫn VDSL phía tổng đài VTU-R VDSL Transmission Unit Remote Khối truyền dẫn VDSL phía thuê bao xa WAN Wide Area Network mạng diện rộng WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh đa bước sóng WEP Wired Equivalent Privacy Bảo mật đương lượng hữu tuyến Wi-Fi Wireless Fidelity WLAN Wireless LAN Mạng LAN không dây WMAN Wireless MAN Mạng MAN không dây WME Wi-Fi Mutlimedia Extensions Những mở rộng đa phương tiện Wi-Fi WPA Wi-Fi Protected Access Truy nhập được bảo vệ Wi-Fi xDSL Digital Subcriber Line Họ công nghệ DSL XOR Exclusive-OR Hàm cộng modul x
Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn 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 1:Phát 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 nghĩa 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.” Đặc điểm NGN NGN có 4 đặc điểm chính: • Nền tảng là hệ thống mở. • NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy nhưng các dịch vụ trên NGN phải độc lập với mạng lưới. • NGN là mạng chuyển mạch gói dựa trên một giao thức thống nhất. • Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng ngày càng tăng và có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu. Trong NGN giao thức IP thực tế đã trở thành giao thức ứng dụng vạn năng được áp dụng làm cơ sở cho mạng đa dịch vụ. Hiện tại mặc dù vẫn còn gặp nhiều khó khăn so với mạng chuyển mạch kênh về khả năng hỗ trợ lưu lượng thoại và cung cấp chất lượng dịch vụ đảm bảo cho số liệu, nhưng với tốc độ thay đổi nhanh chóng nhiều công nghệ mới đang được áp dụng sẽ sớm khắc phục điều này trong tương lai gần. Các công nghệ truy nhập và mạng NGN Như trong hình 1.1 để kết nối người dùng vào mạng NGN người ta có thể sử dụng một công nghệ hoặc có thể kết hợp một vài công nghệ khác nhau để tạo ra hàng loạt những phương thức kết nối khác nhau. Những công nghệ kết nối hiện nay đang được sử dụng phổ biến bao gồm : • Vô tuyến (GSM, 3G, 4G, WLAN, WMAN) • Hữu tuyến xDSL, PON, CATV, PLC 2
Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Ch¬ng 2:Hình 1.1: Mạng thế hệ sau và các công nghệ truy nhập Tuy nhiên, để đạt được cấu trúc như mong muốn trên hình 1.1 thì mạng truy nhập nói riêng và mạng viễn thông nói chung phải trải qua những giai đoạn quá độ với nhiều trạng thái khác nhau tương ứng với những xuất phát điểm (mạng truyền số liệu, thoại truyền thống PSTN, mạng di động, mạng di động nội hạt) và giải pháp sử dụng khác nhau. Chúng ta có thể tổng kết lại (nhìn từ hướng phát triển từ mạng PSTN) những thế hệ của mạng truy nhập như trong mục sau. 2.1.1Những giai đoạn phát triển của mạng truy nhập Hình 1.2 cho chúng ta thấy tiến trình phát triển của các thiết bị truy nhập trong mạng Viễn Thông. Dòng thiết bị hỗ trợ dịch vụ băng rộng đầu tiên và được tích hợp phía thuê bao là DLC thế hệ 3 hay NDLC ra đời vào những năm cuối thế kỷ 20. Thiết bị này có nhiều điểm tương đồng với ATM DSLAM do cùng sử dụng một công nghệ và kiến trúc tương tự nhau (Để hiểu thêm về DLC xem phụ lục A). NDLC thể đấu nối và phối hợp hoạt động với nhau tạo thành một mạng ATM diện rộng thống nhất, chuyển mạch gói với băng thông tương đối lớn cho phép cung cấp các dịch vụ dữ liệu một cách tương đối mềm dẻo (Hình 1.3). Đặc tính của dòng thiết bị này như sau: • Cung cấp giải pháp truy nhập băng rộng tạm thời qua mạng lõi ATM. • Sử dụng công nghệ xDSL để truy nhập dữ liệu tốc độ cao. • Chuẩn V5.x để giao diện với mạng PSTN. • Kết nối ATM với mạng đường trục hay qua mạng IP. • Hỗ trợ các dịch vụ thoại/fax, ISDN và dữ liệu băng rộng. 3
Nguyễn Việt Hùng – Mạng Viễn thông – Viễn thông I Công nghệ truy nhập trong NGN Truy nhËp IP Cuèi thËp kû NGDLC 90 Gi÷a thËp kû V5 DLC 90 1-2G DLC N¨m 1970 N¨m 1890 C¸p ®ång Ch¬ng 3:Hình 1.2: Sự ra đời của các dòng thiết bị truy nhập. Tuy nhiên dòng thiết bị này có một số nhược điểm sau: • Băng thông và dung lượng hạn chế. • Nút cổ chai trong vòng ring truy nhập nếu phần lớn các thuê bao đều 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. Sau DLC thế hệ 3 là dòng thiết bị truy nhập IP hay IP-DSLAM. Đây là dòng thuê bao truy nhập tiên tiến nhất hội tụ nhiều công nghệ nền tảng trong mạng thế hệ sau NGN. Dòng thiết bị này chạy trên nền tảng mạng IP, IP-AN với những đặc điểm sau: • Băng thông/ Dung lượng hầu như không hạn chế (Trên thực tế hầu như không tắc nghẽn với băng thông trong khoảng 1-10Gbps). • Truy nhập băng rộng IP. • Dễ dàng mở rộng và tích hợp với mạng NGN (Trên nền mạng chuyển mạch mềm). • Cung cấp tất cả các dịch vụ qua một mạng Ip duy nhất mặc dù hệ thống này vẫn hỗ trợ các đầu cuối tương tự truyền thống. Thiết bị này phối hợp hoạt động với mạng IP qua media gateway. • Giá thành tính cho từng thuê bao và chi phí vận hành mạng thấp. • Kiến trúc đơn giản( IP over SDH) 4